فوم پلی یورتان چیست؟ آشنایی با انواع و کاربرد آن

فوم عایق پلی یورتان چیست؟

عایق پلی یورتان از ترکیب شیمیایی مواد اولیه ای مانند پلی ال، ایزوسیانات و افزودنی های دیگر تولید می شود. در این واکنش شیمیایی، گاز حاصل باعث ایجاد ساختار فومی با سلول های بسته می شود. پلی یورتان یک پلیمر شیمیایی است که با کشف آن توسط “اوتو بایر” در آلمان، تحول بزرگی در صنایع مختلف جهان ایجاد شد.

ساختار فوم پلی یورتان

فوم پلی یورتان از انواع فوم ساندویچ پانل بوده که از سلول های متعدد تشکیل شده که در نتیجه واکنش آب با ایزوسیانات و دیگر افزودنی ها، گاز دی اکسید کربن آزاد شده و ساختار فومی شکل می گیرد. به دلیل بسته بودن این سلول ها، فوم پلی یورتان به عنوان یک عایق حرارتی با بازده بالا شناخته می شود.

در ساندویچ پانل ها، این فوم تزریقی میان دو لایه ورق قرار گرفته و به عنوان هسته اصلی شناخته می شود. نوع استفاده شده در ساندویچ پانل ها، پلی یورتان سخت است که عملکرد حرارتی بالایی دارد.

مواد اولیه فوم پلی یورتان

مواد اولیه فوم پلی یورتان شامل چند ترکیب شیمیایی کلیدی است که هرکدام نقش مشخصی در شکل گیری ساختار، دانسیته و ویژگی های نهایی فوم دارند. این ترکیبات به صورت کنترل شده و با نسبت دقیق در خط تولید ساندویچ پانل به کار می روند تا عملکرد حرارتی و مکانیکی فوم به حداکثر برسد.

1. پلی ال (Polyol):
   پلی ال جزء اصلی و پایه ای در تولید فوم پلی یورتان است. این ماده نقش تأمین زنجیره های پلیمری را بر عهده دارد و ویژگی هایی مانند انعطاف پذیری، چسبندگی و مقاومت فوم را تعیین می کند. کیفیت و نوع پلی ال به طور مستقیم بر چگالی و پایداری فوم تأثیر دارد.
2. ایزوسیانات (Isocyanate):
   ایزوسیانات عامل واکنش زا با پلی ال است که موجب ایجاد پیوندهای یورتانی و تشکیل ساختار سلولی فوم می شود. نوع مورد استفاده در ساندویچ پانل ها معمولاً MDI (Methylene Diphenyl Diisocyanate) است که در مقایسه با TDI، پایداری حرارتی و استحکام بیشتری دارد.
3. کاتالیزورها (Catalysts):
   کاتالیزورها باعث تسریع واکنش شیمیایی بین پلی ال و ایزوسیانات می شوند. این ترکیبات با تنظیم سرعت واکنش، مانع از سوختن یا ناپایداری ساختار فوم می شوند. استفاده صحیح از کاتالیزور باعث یکنواختی سلول ها و کیفیت بالای فوم در فرآیند تزریق می شود.
4. عوامل حجم دهنده یا گازهای پف زا (Blowing Agents):
   این مواد با آزادسازی گاز (مانند CO₂ یا HFCها) در حین واکنش، باعث ایجاد سلول های بسته و حجیم شدن فوم می شوند. نوع گاز مورد استفاده مستقیماً بر ضریب انتقال حرارت و وزن فوم تأثیر می گذارد. در سیستم های جدید، از گازهای دوست دار محیط زیست با ضریب GWP پایین استفاده می شود.
5. افزودنی ها (Additives):
   برای بهبود خواص نهایی فوم، از افزودنی هایی مانند پایدارکننده های سلولی، مواد ضد آتش (Flame Retardants)، آنتی اکسیدان ها و رنگ دانه ها استفاده می شود. این مواد نقش مهمی در افزایش مقاومت در برابر آتش، پایداری ابعادی و طول عمر فوم دارند.
6. مواد کمکی (Auxiliaries):
   در برخی فرمول ها، از مواد نرم کننده، ضد الکتریسیته ساکن یا ضد UV نیز استفاده می شود تا فوم در شرایط سخت محیطی عملکرد بهتری داشته باشد و از تخریب زودرس جلوگیری شود.

ترکیب دقیق و کنترل شده ی این مواد اولیه باعث می شود فوم پلی یورتان مورد استفاده در ساندویچ پانل ها، علاوه بر عایق کاری عالی، از نظر مکانیکی نیز مقاوم، پایدار و بادوام باشد. هرگونه تغییر در کیفیت یا نسبت این مواد می تواند به طور مستقیم روی عملکرد نهایی پانل اثر بگذارد؛ به همین دلیل، انتخاب مواد اولیه استاندارد و تولید تحت نظارت کیفی، در کارخانه های معتبر مانند ماموت اهمیت حیاتی دارد.

نحوه تولید فوم پلی یورتان

فرآیند تولید فوم پلی یورتان شامل واکنش شیمیایی بین پلی ال، ایزوسیانات، کاتالیزورها و افزودنی هاست. در ابتدا، مواد اولیه در مخازن جداگانه ذخیره شده و طبق فرمول مشخصی در دستگاه میکس ترکیب می شوند. با شروع واکنش شیمیایی، گاز حاصل از هیدرولیز باعث ایجاد حباب شده و ماده ترکیب شده به شکل فوم در می آید.

دانسیته فوم پلی یورتان

دانسیته یا چگالی، بیانگر فشردگی و وزن فوم است. هرچه دانسیته بیشتر باشد، فوم سنگین تر و مقاوم تر می شود. افزایش دانسیته به معنی کاهش فضای خالی بین مولکول ها و در نتیجه افزایش مقاومت مکانیکی و عایق بودن فوم است.

مشخصات فنی فوم پلی یورتان

برای ساخت فوم پلی یورتان به ترکیب دقیق مواد اولیه مانند پلی ال، ایزوسیانات، کاتالیزورها، افزودنی ها و گاز حجم دهنده نیاز است. کیفیت این مواد اولیه بر کیفیت نهایی فوم تأثیر مستقیم دارد. در صورتی که مواد اولیه از کیفیت پایینی برخوردار باشند، فوم دچار مشکلاتی مانند ترک خوردگی، انقباض یا شکستگی می شود.

ویژگی فنی	توضیحات تخصصی
نوع فوم	پلی یورتان سخت (Rigid PU Foam) با ساختار سلولی بسته – مناسب برای ساندویچ پانل‌ها و عایق‌کاری حرارتی.
ضریب انتقال حرارت	۰٫۰۲۰ تا ۰٫۰۲۵ وات بر متر کلوین (W/m·K) – یکی از پایین‌ترین ضرایب انتقال حرارت در میان مواد عایق ساختمانی.
چگالی (دانسیته)	حدود ۴۰ کیلوگرم بر متر مکعب (kg/m³) – استاندارد صنعتی برای ساندویچ پانل‌های سقفی و دیواری.
مقاومت در برابر حرارت	تحمل دمایی بین -۲۰ تا +۷۰ درجه سانتی‌گراد، و تا +۱۰۰ درجه در شرایط خاص بدون تغییر در ساختار سلولی.
مقاومت در برابر رطوبت	بسیار بالا – جذب آب کمتر از ۲٪ به دلیل ساختار سلول‌های بسته که مانع نفوذ بخار و رطوبت می‌شود.
مقاومت در برابر فشار	بیش از ۲۰۰ کیلوپاسکال بسته به کاربرد – مناسب برای سازه‌های صنعتی و سقف‌های باربر.
طول عمر مفید	بیش از ۳۰ سال در صورت نصب صحیح و نگهداری مناسب – بدون افت محسوس در عملکرد حرارتی.
رفتار در برابر آتش	قابل اشتعال؛ اما با افزودنی‌های کندسوز (FR) یا در نوع PIR به‌طور قابل‌توجهی مقاوم در برابر شعله می‌شود.
مقاومت صوتی	دارای جذب مؤثر صدا به دلیل ساختار سلولی بسته – کاهش نویز محیطی تا بیش از ۳۰٪.
سازگاری با محیط زیست	فاقد گازهای مضر CFC و HCFC – بدون آسیب به لایه اُزون و قابلیت بازیافت بالا.
کاربرد رایج	ساندویچ پانل سقفی و دیواری، سردخانه‌ها، یخچال‌های صنعتی، صنایع خودروسازی، مبلمان، و بسته‌بندی‌های حرارتی.
مواد اولیه اصلی فوم پلی یورتان
پلی‌ال (Polyol)	پایه اصلی ساختار فوم؛ تعیین‌کننده خواص مکانیکی و انعطاف‌پذیری فوم.
ایزوسیانات (MDI)	عامل واکنش‌زا با پلی‌ال برای تشکیل پیوندهای یورتانی؛ ایجاد ساختار سلولی مقاوم.
کاتالیزورها (Catalysts)	تسریع واکنش شیمیایی بین مواد اولیه و کنترل سرعت تشکیل فوم برای سلول‌های یکنواخت.
گازهای پف‌زا (Blowing Agents)	ایجاد سلول‌های بسته و حجم‌دهی به فوم با گازهای CO₂ یا HFO – تأثیر مستقیم بر عایق‌کاری حرارتی.
افزودنی‌ها (Additives)	مواد ضد حریق (FR)، آنتی‌اکسیدان‌ها و پایدارکننده‌های UV برای افزایش دوام و ایمنی فوم.
مواد کمکی (Auxiliaries)	ترکیبات بهبوددهنده برای جلوگیری از انقباض، افزایش مقاومت محیطی و پایداری رنگ.

انواع فوم پلی یورتان و کاربردهای آن

فوم پلی یورتان در سه نوع اصلی تولید می شود که هرکدام ویژگی های خاصی دارند:

1. فوم پلی اورتان نرم
   دارای سلول های باز بوده و جریان هوا به راحتی در آن حرکت می کند. این نوع فوم انعطاف پذیر و شکل پذیر است و در تولید مبلمان، بالش و تشک کاربرد دارد. دانسیته آن بین 35 تا 55 کیلوگرم بر مترمکعب است.
2. فوم پلی اورتان نیمه سخت
   نه کاملاً نرم و نه کاملاً سخت است. این فوم برای ساخت قطعات داخلی خودرو، صنایع دریایی و ریلی، ضربه گیرها و برخی اسباب بازی های کودکانه استفاده می شود.
3. فوم پلی اورتان سخت
   دارای ساختار سلولی بسته و مقاومت بسیار بالا در برابر حرارت، صدا و ضربه است. این نوع فوم به دلیل بهینه سازی مصرف انرژی و استحکام بالا در صنعت ساختمان و ساندویچ پانل کاربرد فراوان دارد. فوم سخت پلی یورتان در دو نوع PUR و PIR تولید می شود.

فوم پلی یورتان PUR

فوم معمولی با ساختار سلولی بسته که در شرایط کنترل شده تولید می شود و دارای عایق حرارتی بسیار بالا است. این نوع فوم در صنعت ساختمان و ساندویچ پانل ها با نام PUR شناخته می شود.

فوم پلی یورتان PIR

این نوع فوم کندسوز بوده و مطابق با کلاس های حریق B1، B2 و B3 تولید می شود. فوم PIR خاصیت خودخاموش شوندگی دارد و از گسترش شعله جلوگیری می کند. هنگام تماس مستقیم با آتش، با تأخیر زیادی مشتعل می شود.

 

 

مزایای عایق پلی یورتان

فوم پلی یورتان سخت به دلیل ویژگی های منحصر به فرد، یکی از بهترین انتخاب ها برای عایق کاری در صنعت ساختمان است. این عایق باعث کاهش چشمگیر مصرف انرژی و هزینه های نگهداری می شود و در بلندمدت بهره وری ساختمان را افزایش می دهد. مهم ترین مزایای آن عبارتند از:

سازگاری با محیط زیست

مواد تشکیل دهنده عایق پلی یورتان قابل بازیافت بوده و فاقد گازهای مخرب لایه اُزون یا ترکیبات گلخانه ای هستند. این ویژگی باعث می شود که استفاده از آن در پروژه های سبز و پایدار توجیه پذیر باشد.

وزن سبک و مقاومت بالا

پلی یورتان با دانسیته استاندارد حدود ۴۰ کیلوگرم بر مترمکعب تولید می شود. این چگالی کم در کنار مقاومت فشاری بالا، حمل و نصب آسان این عایق را فراهم کرده و در عین حال موجب کاهش بار مرده سازه می شود.

مقاومت حرارتی و صوتی مناسب

ساختار سلولی بسته فوم پلی یورتان از نفوذ هوا و انتقال حرارت جلوگیری می کند. همین ساختار باعث کاهش تبادل دما و همچنین جذب و کاهش سر و صدا در فضای داخلی می شود.

ماندگاری طولانی و پایداری در شرایط محیطی

عایق پلی اورتان در برابر شرایط محیطی مانند رطوبت، گرما، سرما و تغییرات دمایی پایدار است و دچار افت عملکرد نمی شود. این فوم طول عمر بالایی دارد و نیاز به تعمیر یا تعویض دوره ای آن بسیار کم است.

مقاومت در برابر حشرات و رشد قارچ

ساختار متراکم فوم سخت پلی یورتان مانع نفوذ حشرات، جوندگان و میکروارگانیسم ها می شود. به همین دلیل، در فضاهای مرطوب یا محیط های صنعتی که احتمال رشد قارچ یا پوسیدگی بالاست، عملکرد مطلوبی دارد.

 

معایب فوم پلی یورتان

با وجود مزایای گسترده، فوم پلی اورتان مانند هر محصول دیگری دارای برخی محدودیت ها است که باید در هنگام انتخاب و استفاده به آن ها توجه کرد:

هزینه اولیه بالا

قیمت عایق پلی یورتان نسبت به دیگر عایق ها مانند پشم سنگ یا پلی استایرن بیشتر است. با این حال، به دلیل کاهش مصرف انرژی، در بلندمدت از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.

حساسیت به اشعه UV

در صورت قرار گرفتن در معرض مستقیم نور خورشید یا اشعه فرابنفش، سطح فوم ممکن است تخریب شود. بنابراین، لازم است در سطوح خارجی با لایه محافظ پوشانده شود.

تولید گازهای سمی در آتش سوزی

در صورت سوختن، فوم پلی یورتان می تواند دود غلیظ و سمی تولید کند که برای سلامتی انسان مضر است. به همین دلیل، رعایت استانداردهای ایمنی آتش در طراحی اهمیت دارد.

انقباض و انبساط در شرایط دمایی شدید

در دماهای بسیار بالا یا پایین، فوم ممکن است دچار تغییر حجم شود که در بلندمدت می تواند منجر به ترک خوردگی یا کاهش عملکرد عایق شود.

 

کاربردهای فوم پلی یورتان

عایق پلی یورتان سخت به دلیل خواص فیزیکی و عملکردی برجسته، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. این فوم یکی از مؤثرترین گزینه ها برای کاهش اتلاف انرژی با کمترین ضریب انتقال حرارت است.

کاربرد فوم پلی اورتان در ساختمان سازی

فوم پلی یورتان در تولید ساندویچ پانل پلی یورتان و برای عایق کردن سقف و دیوارهای سردخانه های صنعتی، سوله ها و کارخانه ها استفاده می شود. این فوم با بهینه سازی مصرف انرژی، به کاهش هزینه های عملیاتی پروژه کمک می کند.

کاربرد فوم پلی یورتان در خودروسازی

در تولید قطعات داخلی خودرو مانند داشبورد، ضربه گیرها و صندلی ها از فوم پلی یورتان نیمه سخت استفاده می شود که خاصیت جذب ضربه و انعطاف پذیری دارد.

صنایع بسته بندی

برای بسته بندی تجهیزات حساس، به ویژه ابزارهای الکترونیکی یا پزشکی، از فوم پلی یورتان استفاده می شود. این فوم با مقاومت بالا در برابر فشار، از آسیب دیدگی کالا جلوگیری می کند.

لوازم خانگی

در ساخت یخچال و فریزر، فوم یخچالی پلی یورتان به عنوان عایق برودتی مورد استفاده قرار می گیرد و عملکرد سرمایشی دستگاه را افزایش می دهد.

کاربرد فوم پلی یورتان در مبلمان و کالای خواب

در تولید انواع تشک، مبلمان، صندلی و لوازم راحتی، از فوم پلی یورتان نرم استفاده می شود که خاصیت ارتجاعی بالا و دوام مناسبی دارد.

 

مطالعه بیشتر: تفاوت فوم سرد و گرم ساندویچ پانل

قیمت فوم پلی اورتان

به دلیل نوسانات بازار ارز و تغییرات مداوم در قیمت مواد اولیه، ارائه قیمت دقیق برای فوم پلی یورتان به صورت ثابت امکان پذیر نیست. عوامل مختلفی در تعیین قیمت نهایی این نوع عایق تأثیرگذار هستند که در ادامه توضیح داده می شوند:

• نوع فوم پلی یورتان: فوم پلی یورتان در انواع مختلفی مانند فوم سخت، نیمه سخت، نرم و PIR تولید می شود. هرکدام از این انواع بسته به کاربرد، ویژگی های فنی و فرآیند تولید، قیمت متفاوتی دارند.
• ضخامت عایق: ضخامت فوم پلی یورتان معمولاً از ۲ تا ۲۰ سانتی متر متغیر است. هرچه ضخامت بیشتر باشد، میزان مصرف مواد افزایش می یابد و در نتیجه قیمت نهایی نیز بالاتر خواهد بود.
• چگالی (دانسیته) فوم: دانسیته فوم یکی از عوامل کلیدی در تعیین قیمت است. فوم هایی با چگالی بالاتر، استحکام و دوام بیشتری دارند و به همان نسبت قیمت بالاتری نیز خواهند داشت. چگالی متداول در فوم های ساختمانی، حدود ۴۰ کیلوگرم بر مترمکعب است.
• کیفیت مواد اولیه و برند تولیدکننده: نوع و کیفیت مواد خام مورد استفاده در تولید فوم، همچنین برند سازنده، نقش مهمی در قیمت نهایی دارند. فوم هایی که با مواد استاندارد و فرمولاسیون دقیق تولید شده اند، عملکرد بهتر و طول عمر بالاتری دارند، اما هزینه بالاتری نیز خواهند داشت.

تفاوت بین «پلی یورتان» و «پلی اورتان»

اصطلاحات «پلی یورتان» و «پلی اورتان» در حقیقت به یک ماده و یک نوع فوم اشاره دارند. تفاوت آن ها تنها در تلفظ است و هیچ تفاوتی در ترکیب شیمیایی، کاربرد یا عملکرد این دو عبارت وجود ندارد. بنابراین هنگام خرید یا انتخاب ساندویچ پانل، اگر هرکدام از این عبارات را شنیدید، نگران تفاوت در محصول نباشید.

 

جمع بندی

فوم سخت پلی یورتان یکی از پرکاربردترین و مؤثرترین عایق های حرارتی در جهان است. این نوع عایق با حفظ دمای یکنواخت و جلوگیری از اتلاف انرژی، نقش مهمی در کاهش هزینه های گرمایش و سرمایش ایفا می کند. علاوه بر این، مقاومت بالا در برابر فشار، ضربه و شرایط محیطی باعث شده استفاده از آن در صنایع مختلف مانند ساختمان، سردخانه، کارخانه و محیط های تجاری و مسکونی افزایش یابد.

انتخاب فوم پلی یورتان در ساندویچ پانل ها وابسته به عوامل مختلفی مانند ضخامت، شرایط آب وهوایی، احتمال آتش سوزی و نوع کاربرد سازه است. بررسی دقیق این عوامل به انتخاب عایق مناسب و افزایش بهره وری سیستم کمک می کند.

مطالعه بیشتر: مقایسه ساندویچ پانل پلی یورتان و پشم سنگ

 

خرید فوم پلی یورتان از سازه پوشش دنیای ماموت

شرکت سازه پوشش دنیای ماموت به عنوان یکی از تولیدکنندگان بزرگ ساندویچ پانل در کشور، محصولات خود را مطابق با جدیدترین استانداردهای کیفی جهانی تولید و عرضه می نماید. برای دریافت مشاوره فنی رایگان و انتخاب مناسب ترین نوع فوم پلی یورتان، با کارشناسان ما تماس بگیرید.

 

پرسشهای متداول

۱. آیا فوم پلی یورتان برای مناطق گرم یا سرد مناسب است؟

بله. فوم پلی یورتان به دلیل ضریب انتقال حرارت بسیار پایین (در حدود ۰٫۰۲ W/m.K)، یکی از بهترین گزینه ها برای عایق کاری در مناطق با شرایط آب وهوایی متغیر است. این فوم در برابر نفوذ گرما و سرما مقاومت بالایی دارد و باعث پایداری دمای داخلی سازه در تمام فصول می شود. به همین دلیل، در ساخت ساندویچ پانل برای مناطق بسیار گرم یا بسیار سرد کاربرد فراوانی دارد.

۲. آیا فوم پلی یورتان در برابر آتش مقاوم است؟

فوم پلی یورتان معمولی مقاومت محدودی در برابر آتش دارد و در صورت آتش سوزی ممکن است دود سمی تولید کند. با این حال، اگر از نوع PIR (پلی ایزوسیانورات) یا فوم های نسوز دارای افزودنی های کندسوزکننده استفاده شود، مقاومت حرارتی بسیار بهتری خواهند داشت و شعله ور شدن آن ها به تاخیر می افتد. انتخاب نوع مناسب فوم، بسته به کاربری و الزامات ایمنی پروژه، اهمیت بالایی دارد.

۳. آیا فوم پلی یورتان پس از نصب دچار تغییر شکل می شود؟

در شرایط آب وهوایی نرمال، خیر. اما در دماهای بسیار بالا یا پایین ممکن است به مرور زمان مقداری انقباض یا انبساط رخ دهد، به ویژه اگر فوم کیفیت پایینی داشته باشد یا به درستی نصب نشده باشد. استفاده از فوم های استاندارد با چگالی مناسب (مثلاً دانسیته ۴۰ کیلوگرم بر مترمکعب) و نصب اصولی، از این مشکل جلوگیری می کند.

۴. چطور می توانم نوع و ضخامت مناسب فوم پلی یورتان را انتخاب کنم؟

انتخاب نوع و ضخامت فوم بستگی به مواردی مانند نوع پروژه (صنعتی، تجاری، مسکونی)، شرایط اقلیمی منطقه، نیاز به مقاومت در برابر رطوبت یا آتش و بودجه دارد. برای مثال، در دیواره ساندویچ پانل سردخانه ای از فوم پلی یورتان با ضخامت ۱۰ تا ۱۵ سانت استفاده می شود. پیشنهاد می شود قبل از خرید، با کارشناسان فنی مشورت کنید تا مناسب ترین گزینه را با توجه به نیازهای فنی پروژه خود انتخاب کنید.