ما هو صب الرغوة الهيكلية؟
في بعض الأحيان، تحتاج إلى تصنيع أجزاء أكبر حجمًا من تلك المصنوعة من المواد التقليدية. كيف يتم إنشاء هذه الأجزاء دون التضحية بالقوة والصلابة والجودة الشاملة؟ ولحسن الحظ، هناك حل بسيط وبأسعار معقولة: الرغوة الهيكلية.

الرغوة الهيكلية هي مادة تصنيع تجمع بين قلب الرغوة و"جلد" خارجي قوي بدلاً من أن تكون قوية دائمًا. بالمقارنة مع البوليمرات التقليدية (مثل البولي يوريثين أو البوليستر أو راتنجات الايبوكسي)، فهي خفيفة الوزن ومرنة، مع الحفاظ على القوة والصلابة الجيدة. يمكن أن تنتج الرغوة الهيكلية أجزاء ذات أبعاد غير مسبوقة، مما يؤدي إلى ثورة في إنتاج الأسطح وألواح الجسم الداخلية والخارجية وأغلفة الأجهزة الطبية وحتى ألواح التزلج على الجليد.

ما هي الرغوة الهيكلية؟
الرغوة الهيكلية عبارة عن مادة مركبة، وعادة ما تكون عبارة عن بوليمر متصلد بالحرارة (ولكن يمكن أن يكون لدنًا بالحرارة) ممزوجًا بغاز فيزيائي خامل (مثل النيتروجين) أو عامل نفخ كيميائي أثناء عملية التشكيل. والنتيجة ليست مادة صلبة، بل "جوهر" ذو مسام صغيرة منخفض الكثافة و"جلد" خارجي عالي الكثافة. يقلل القلب من الوزن الإجمالي للمادة، بينما يحافظ الجلد القوي على قوتها ومقاومتها للصدمات.

يشبه هيكل المادة هيكل الساندويتش، مع نواة منخفضة الكثافة محاطة بالكامل بجلد عالي الكثافة. غالبًا ما يوصف نسيج اللب بأنه مشابه لـ "الإسفنج" أو "قرص العسل". نظرًا لنسيجها الأساسي الفريد، تكون الرغوة الهيكلية عمومًا أخف بنسبة 20% إلى 40% من البوليمرات الصلبة أو الألومنيوم أو الفولاذ أو مركبات تشكيل الألواح أو غيرها من المواد شائعة الاستخدام.

نظرًا لطبيعتها الأقل قوة، فإن المادة الأساسية المستخدمة لإنتاج الرغوة الهيكلية تكون عادةً عبارة عن بوليمر لدن بالحرارة بدلاً من مادة صلبة بالحرارة. تشمل اللدائن الحرارية المستخدمة بشكل شائع، على سبيل المثال لا الحصر: البولي يوريثين، والبولي كربونات، وإيثر البولي فينيلين (نوريل)، والبولي بيوتيلين تيريفثاليت (فالوكس)، وأكريلونيتريل بوتادين ستايرين.

عملية صب الرغوة الهيكلية
إن عملية تشكيل الأجزاء بالرغوة الهيكلية تشبه إلى حد كبير طرق القولبة بالحقن التفاعلية التقليدية. قم بتخزين المكونين، مثل البوليول والإيزوسيانات (يتم دمجهما لإنتاج البولي يوريثين)، في حاوية منفصلة في شكل سائل. يتم خلطها معًا لتكوين الراتنج، ثم يتم حقنها بعد ذلك في قالب مُجهز مسبقًا ومعالجتها عن طريق التفاعل الكيميائي.

ومع ذلك، هناك فرق مهم في إنتاج الرغوة الهيكلية بدلا من البوليمرات الصلبة. بالإضافة إلى البوليولات والأيزوسيانات، تتم إضافة الغازات الخاملة أو عوامل النفخ الكيميائية إلى الخليط أثناء عملية الحقن. وهذا يغير طبيعة التفاعل الكيميائي الذي يحدث في النهاية.

بالمقارنة مع قوالب الحقن التفاعلية المصنوعة من مادة البولي يوريثين الصلبة القياسية، يتم استخدام كميات أقل من البوليول والأيزوسيانات، لذلك لن يملأ الراتينج القالب بالكامل. وبدلاً من ذلك، يتم تنشيط الغاز أو عامل النفخ عن طريق التفاعل بين المكونين. يتوسع، ويملأ المساحة الفارغة من القالب بالرغوة. وهذا يخلق نسيج "قرص العسل"، واللب الداخلي للرغوة الهيكلية معروف جيدًا. عندما تكون عناصر السطح على اتصال مع جدار القالب، فإنها تنهار، وتشكل جلدًا قويًا حول الجزء الخارجي من المادة.