- فوم‌های پلی‌اورتان (PU) عمدتاً برای درزگیری تابلوهای برق استفاده می‌شوند و به عنوان عایق در برابر رطوبت، گردوغبار و حرارت عمل می‌کنند، که این ویژگی‌ها ایمنی تجهیزات الکتریکی را افزایش می‌دهد.
- انواع رایج شامل ترکیبات دوجزئی پلی‌ال و ایزوسیانات هستند، مانند ImPol 300-07 و POLYTIX 30.11 STD، که خواص مکانیکی عالی مانند انعطاف‌پذیری و مقاومت فشاری ارائه می‌دهند.
- شواهد نشان می‌دهد که این فوم‌ها می‌توانند سطوح حفاظتی مانند IP65 تا IP67 را فراهم کنند، هرچند نتایج بسته به شرایط محیطی متفاوت است.
- کاربردها فراتر از تابلو برق به صنایع خودرو و روشنایی گسترش می‌یابد، اما بحث‌هایی در مورد پایداری محیطی فوم‌های PU وجود دارد که برخی کارشناسان پیشنهاد جایگزین‌های سبزتر می‌دهند.
مزایای استفاده از فوم PU در تابلو برق
فوم‌های پلی‌اورتان به دلیل ساختار سلولی منحصربه‌فردشان، گزینه‌ای ایده‌آل برای تزریق در دستگاه‌های مخصوص تابلو برق محسوب می‌شوند. این مواد نه تنها عایق حرارتی و الکتریکی عالی فراهم می‌کنند، بلکه از نفوذ عوامل خارجی جلوگیری می‌کنند. برای مثال، در محیط‌های صنعتی پر از گردوغبار، این فوم‌ها می‌توانند عمر تجهیزات را تا چندین سال افزایش دهند. همچنین، فرآیند تزریق سریع آنها (معمولاً کمتر از چند دقیقه) بهره‌وری تولید را بالا می‌برد.
با وجود مزایا، انتخاب فوم مناسب نیازمند توجه به عوامل محیطی است. تحقیقات نشان می‌دهد که در دماهای بالا یا رطوبت شدید، برخی فوم‌ها ممکن است عملکرد کمتری داشته باشند، بنابراین تست‌های میدانی ضروری است. همچنین، بحث‌های زیست‌محیطی پیرامون مواد پایه نفتی PU وجود دارد، که برخی شرکت‌ها را به سمت فرمولاسیون‌های پایدارتر سوق می‌دهد.
در دنیای صنعت برق و الکترونیک، فوم‌های پلی‌اورتان نقش حیاتی در حفاظت از تجهیزات حساس ایفا می‌کنند. این مواد، که اغلب در دستگاه‌های تزریق فوم برای تابلوهای برق استفاده می‌شوند، به عنوان درزگیرهای مؤثر عمل کرده و از ورود رطوبت، گردوغبار و عوامل مخرب جلوگیری می‌کنند. تابلوهای برق، به عنوان مراکز توزیع و کنترل انرژی الکتریکی، در معرض خطرات متعددی قرار دارند. استفاده از فوم‌های مناسب نه تنها ایمنی را افزایش می‌دهد، بلکه کارایی و طول عمر سیستم‌ها را نیز بهبود می‌بخشد. در این مقاله، به بررسی انواع فوم‌های مورد استفاده، خواص آنها، شرایط پردازش، کاربردها، ایمنی و ذخیره‌سازی می‌پردازیم. تمرکز بر فوم‌های دوجزئی پلی‌اورتان است که در صنایع مختلف، از جمله الکترومکانیکی، خودروسازی و روشنایی، کاربرد دارند.
فوم‌های پلی‌اورتان از واکنش بین پلی‌ال‌ها (جزء A) و ایزوسیانات‌ها (جزء B) تشکیل می‌شوند. این واکنش منجر به ایجاد ساختار سلولی می‌شود که خواص عایق‌بندی عالی فراهم می‌کند. در دستگاه‌های تزریق فوم تابلو برق، این مواد به صورت مایع تزریق شده و سپس منبسط می‌شوند تا درزها را پر کنند. یکی از مزایای کلیدی، قابلیت تنظیم دانسیته و سختی است، که اجازه می‌دهد فوم را بر اساس نیازهای خاص سفارشی کرد. برای مثال، در محیط‌های مرطوب، فوم‌هایی با مقاومت بالاتر در برابر آب ترجیح داده می‌شوند.
انواع فوم‌های پلی‌اورتان برای درزگیری
انواع مختلفی از فوم‌های PU برای کاربرد در تابلو برق وجود دارد، که بر اساس ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی طبقه‌بندی می‌شوند. فوم‌های تیکسوتروپیک (با گرانروی بالا) مانند POLYTIX 30.11 STD، که یک فرمولاسیون دوجزئی است، برای سطوح افقی یا شیب‌دار ایده‌آل هستند. این فوم از پلی‌ال واکنش‌پذیر (جزء A) و ایزوسیانات اصلاح‌شده دی‌فنیل‌متان (جزء B) تشکیل شده و خواص مکانیکی خوب و بازگشت‌پذیری عالی ارائه می‌دهد. دانسیته آن بین 170 تا 195 گرم بر دسی‌متر مکعب است و سختی آن 35 تا 45 Shore 00، که انعطاف‌پذیری مناسبی برای جذب ارتعاشات فراهم می‌کند.
نوع دیگری مانند ImPol 300-07، یک مایع ویسکوز خاکستری است که با ویسکوزیته حدود 10000 mPa.s در 25 درجه سانتی‌گراد، برای تولید درزگیرهای فومی درجا مناسب است. این فوم با نسبت اختلاط 100:22 (پلی‌ال به ایزوسیانات) کار می‌کند و دانسیته آزاد آن حدود 230 کیلوگرم بر متر مکعب در سطح دریا است. مشابه آن، ImPol 300-04 با ویسکوزیته 7000 تا 10000 mPa.s و دانسیته 1.02 گرم بر سانتی‌متر مکعب، برای کاربردهای مشابه استفاده می‌شود. این فوم‌ها اغلب با ایزوسیانات‌هایی مانند POLYPROM 02 ترکیب می‌شوند، که محتوای NCO آن 29 تا 31 درصد است و ویسکوزیته پایینی (65 تا 75 mPa.s) دارد، که اختلاط آسان را تسهیل می‌کند.
در بازار، فوم‌های دیگری مانند PORON پلی‌اورتان نیز وجود دارند که برای محفظه‌های الکتریکی طراحی شده‌اند. این مواد مقاومت شیمیایی عالی، مجموعه فشاری کم و خواص کم‌گازدهی دارند، که برای جلوگیری از آلودگی داخلی تابلوها ضروری است. استانداردها مانند UL 94 برای مقاومت در برابر آتش و NEMA برای حفاظت محیطی، این فوم‌ها را تأیید می‌کنند. برای مثال، فوم‌هایی با رتبه UL 94 HF-1 یا V0 برای کاربردهای آتش‌گیر مناسب هستند.
جدول مقایسه انواع فوم:
| نوع فوم | دانسیته (kg/m³) | سختی (Shore 00) | محدوده دما (°C) | کاربرد اصلی |
|---|---|---|---|---|
| ImPol 300-07 | 200-250 | N/A | -40 تا 80 | درزگیری تابلو برق |
| POLYTIX 30.11 STD | 170-195 | 35-45 | -40 تا 80 | کابینت‌های الکترومکانیکی |
| ImPol 300-04 | 200-250 | N/A | -40 تا 80 | خودرو و روشنایی |
| PORON PU | متغیر | 60-90A | -25 تا 250 | محفظه‌های الکتریکی |
این جدول نشان‌دهنده تنوع است، اما انتخاب بر اساس نیازهای خاص مانند مقاومت در برابر رطوبت یا حرارت انجام می‌شود.
خواص فیزیکی و شیمیایی فوم‌ها درزگیر
خواص فوم‌های PU آنها را برای تابلو برق ایده‌آل می‌کند. از نظر فیزیکی، دانسیته پایین (معمولاً 200-250 kg/m³) وزن کمی اضافه می‌کند، در حالی که مدول فشاری حدود 250 kPa مقاومت در برابر فشار را تضمین می‌کند. این فوم‌ها عایق حرارتی عالی هستند و ضریب انتقال حرارت پایینی دارند، که از گرم شدن بیش از حد تجهیزات جلوگیری می‌کند. همچنین، عایق الکتریکی قوی هستند و از اتصالی جلوگیری می‌کنند.
از نظر شیمیایی، مقاومت در برابر مواد خورنده مانند اسیدها و بازها برجسته است. ساختار سلولی بسته آنها نفوذ رطوبت را به کمتر از 1% کاهش می‌دهد، که برای دستیابی به سطوح IP65 (مقاوم در برابر جت آب) یا IP67 (غوطه‌وری موقت) ضروری است. فوم‌ها همچنین مقاومت مکانیکی بالایی دارند و می‌توانند ضربات و ارتعاشات را جذب کنند، که در محیط‌های صنعتی مفید است. برای مثال، در تست‌های ASTM D1622 برای دانسیته و D3574 برای مدول فشاری، این مواد عملکرد برتر نشان می‌دهند.
یکی از چالش‌ها، حساسیت به رطوبت در جزء ایزوسیانات است، که نیازمند ذخیره‌سازی خشک است. همچنین، برخی فوم‌ها خواص ضدآتش دارند و با استاندارد UL 94 سازگار هستند، که ایمنی را در برابر حریق افزایش می‌دهد.
شرایط پردازش و استفاده فوم درزگیر
پردازش فوم‌های PU نیازمند دقت است. برای ImPol 300-07، دمای مواد 22-25 درجه سانتی‌گراد و نسبت 100:22 توصیه می‌شود. زمان کرم (شروع انبساط) حدود 50 ثانیه، زمان ژل (چسبناک شدن) 130 ثانیه و زمان تکیه‌گاه آزاد 280 ثانیه است. در دستگاه‌های تزریق، هم‌زنی با سرعت 3000 rpm برای همگن‌سازی ضروری است.
برای POLYTIX 30.11 STD، همگن‌سازی پلی‌ال با میکسر آهسته قبل از استفاده لازم است. افزودن هوا می‌تواند دانسیته را تنظیم کند، اما بیش از حد باعث نقص می‌شود. سطوح باید تمیز شوند و برای فلزات، از پرایمر استفاده شود. دمای کار 23±5 درجه سانتی‌گراد و زمان پلیمریزاسیون 6-8 دقیقه است.
در دستگاه‌های تابلو برق، تزریق با کنترلرهای PLC یا CNC انجام می‌شود، که سرعت 6-30 متر در دقیقه ارائه می‌دهند. توصیه می‌شود دمای قالب 25-35 درجه سانتی‌گراد باشد تا کیفیت بهینه شود.
کاربردها در صنایع مختلف
در تابلو برق، فوم‌ها برای درزگیری درب‌های تابلو برق استفاده می‌شوند، که حفاظت در برابر EMI (تداخل الکترومغناطیسی) را نیز فراهم می‌کنند. در خودروسازی، برای سقف‌های بازشو و چراغ‌ها کاربرد دارند. در روشنایی، برای لامپ‌ها و سقف‌های کاذب. این کاربردها ایمنی را افزایش داده و هزینه‌های نگهداری را کاهش می‌دهند. برای مثال، در صنایع هوافضا، وزن سبک فوم‌ها مزیت بزرگی است.
ایمنی، ذخیره‌سازی و ملاحظات زیست‌محیطی
ایمنی در کار با فوم‌ها حیاتی است. ایزوسیانات‌ها حساسیت‌زا هستند، بنابراین استفاده از تجهیزات حفاظتی ضروری است. داده‌نامه‌های ایمنی باید بررسی شوند. ذخیره‌سازی در دمای 18-25 درجه سانتی‌گراد و به دور از رطوبت، عمر مفید 6 ماهه را تضمین می‌کند.
از نظر زیست‌محیطی، فوم‌های PU پایه نفتی هستند، اما نسخه‌های سبزتر در حال توسعه است. شرکت‌ها مانند ایمن پلیمر شیمی بر پایداری تمرکز دارند.
فوم‌های پلی‌اورتان تحول‌آفرین در صنعت تابلو برق هستند. با خواص برتر، آنها ایمنی و کارایی را تضمین می‌کنند. انتخاب درست بر اساس استانداردها مانند IEC و NEMA، عملکرد بهینه را فراهم می‌کند. آینده این مواد به سمت پایداری بیشتر حرکت می‌کند.
