انگلیسی 
فوم پاششی پلی یورتان (spray foam spray | SPF)، فوم اسپری یا فوم منبسط‌شونده محصولی شیمیایی است که در صنایع ساختمان‌سازی و مهندسی، عمدتاً به‌عنوان عایق حرارتی و ماده پُرکننده مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فوم پاششی پلی یورتان چیست ؟
فوم پاششی پلی یورتان یا اصطلاح «فوم اسپری» گاهی به‌صورت غیررسمی برای اشاره به انواع مختلف فوم‌های پلاستیکی که در صنعت ساختمان برای عایق حرارتی و کاهش نفوذ هوا به کار می‌روند نیز استفاده می‌شود. از میان این مواد، دو نوع فوم پلی اورتان (Polyurethane) و فوم پلی‌ایزوسیانورات (Polyisocyanurate) بیشترین کاربرد را دارند.
این دو ماده به دلیل چسبندگی بالا، مقاومت حرارتی قوی، و خاصیت منبسط‌شوندگی کنترل‌شده، از مؤثرترین گزینه‌ها در عایق‌کاری نوین ساختمان‌ها محسوب می‌شوند. فوم پاششی پلی یورتان در ابتدا به‌صورت مایع تولید می‌شود، اما به‌سرعت منبسط شده و به ساختاری سخت، سبک و مقاوم تبدیل می‌گردد.
فوم اسپری از واکنش شیمیایی دو جزء اصلی ساخته می‌شود که معمولاً با عنوان جزء A و جزء B شناخته می‌شوند:
- جزء A شامل مواد بسیار واکنش‌پذیری به نام ایزوسیانات‌ها است.
- جزء B شامل پلی‌ال (Polyol) است که با ایزوسیانات‌ها واکنش داده و پلی اورتان را تشکیل می‌دهد.
در جزء B همچنین ترکیبی از مواد دیگر وجود دارد، از جمله:
- کاتالیزورها برای تسریع واکنش
- مواد ضدحریق
- مواد گاززا یا عامل‌های کف‌زا
- سورفکتانت‌ها برای پایداری فوم.
هنگامی که این دو جزء با هم مخلوط می‌شوند، واکنشی شیمیایی رخ می‌دهد و حجم ماده ۳۰ تا ۶۰ برابر حجم اولیه خود منبسط می‌شود. این خاصیت انبساط، فوم اسپری را به ماده‌ای بسیار مناسب برای بسته‌بندی‌های تخصصی که با شکل جسم منطبق می‌شود و همچنین به یک عایق حرارتی بسیار مؤثر با نفوذ هوای تقریباً صفر تبدیل می‌کند.
تولید فوم پاششی پلی یورتان
تولید فوم پاششی پلی یورتان در محل پروژه انجام می‌شود. این فوم از ترکیب پلی‌مریک متیلن‌دی‌فنیل دی‌ایزوسیانات (pMDI یا MDI که به آن جزء A گفته می‌شود) با حجم برابری از ترکیب پلی‌ال (جزء B) ساخته می‌شود. دو جزء A و B در محل اجرا با یکدیگر واکنش داده و منبسط می‌شوند و در پوسته‌ی ساختمان فوم پلی اورتان را تشکیل می‌دهند. فوم اسپری همزمان عایق حرارتی و درزگیر هوا برای ساختمان فراهم می‌کند.
انواع مختلفی از فوم پاششی پلی یورتان وجود دارد؛ یکی از آن‌ها فوم سلول بسته یا فوم با چگالی متوسط است که از هیدروفلوئورو اولفین‌ها (HFO) به عنوان عامل پف‌زا استفاده می‌کند.
فوم پاششی پلی یورتان چه ویژگی‌هایی دارد؟
۱. مقاومت حرارتی
مقدار R (R-value) معیاری برای اندازه‌گیری مقاومت حرارتی در برابر انتقال گرما است. هرچه مقدار R بالاتر باشد، عملکرد عایق حرارتی بهتر است.
فوم پلی یورتان اسپری در چگالی‌ها و ساختار سلولی متفاوتی تولید می‌شود:
- فوم‌های با چگالی پایین را فوم سلول باز (Open-Cell SPF) می‌نامند.
- فوم‌های با چگالی بالا را فوم سلول بسته (Closed-Cell SPF) می‌گویند.
فوم پلی یورتان با چگالی حدود ۱٫۸ تا ۲ پوند در هر فوت مکعب، بالاترین مقدار R را در میان انواع فوم‌های اسپری متداول برای ساختمان‌ها و خانه‌ها دارد.
پلی یورتان به‌عنوان یک فوم سلول بسته، درون سلول‌های خود دارای گازهایی با رسانایی حرارتی پایین است. این ویژگی باعث می‌شود اسپری فوم پلی یورتان معمولاً دارای مقدار R اولیه‌ای بین ۳٫۴ تا ۶٫۷ در هر اینچ ضخامت باشد. در مقایسه، پشم شیشه فقط مقدار R حدود ۳ تا ۴ در هر اینچ دارد.
۲. ممانعت از انتقال گرما
عایق‌های فومی از هر سه نوع انتقال حرارت جلوگیری می‌کنند:
۱. انتقال گرمای رسانشی
رسانش، جریان انرژی حرارتی از ناحیه‌ای گرم‌تر به ناحیه‌ای سردتر در داخل یک ماده است. پلاستیک‌های گرماسخت (Thermoset plastics) مانند فوم پلی یورتان، به‌دلیل داشتن پیوندهای مولکولی سست‌تر، انتقال گرمای رسانشی را کاهش می‌دهند.
در فوم سلول باز، سلول‌ها با هوا پر شده‌اند؛ درحالی‌که در فوم سلول بسته، سلول‌ها حاوی گازهایی مانند HFCs (هیدروفلوئوروکربن) هستند که رسانایی حرارتی بسیار پایینی دارند.
۲. انتقال گرمای تابشی
این نوع انتقال حرارت از طریق تابش انرژی به شکل نور (معمولاً فروسرخ) انجام می‌شود. سطوح گرم‌تر، انرژی تابشی بیشتری ساطع می‌کنند و مواد دیگر به‌ویژه موادی با بازتاب مادون قرمز پایین مانند سطوح مات و تیره آن را جذب می‌کنند.
انتقال گرمای تابشی به محیط یا ماده واسطه نیاز ندارد. فوم‌های عایق، از جمله فوم اسپری، نسبت به تابش حرارتی غیرشفاف هستند و مانند بیشتر مواد جامد، مانع از عبور آن می‌شوند.
۳. انتقال گرمای جابجایی
انتقال گرمای جابجایی جابجایی زمانی رخ می‌دهد که گرما توسط یک سیال متحرک (مانند آب یا هوا) منتقل شود. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های فوم اسپری، ایجاد عایق هوابند (Airtight Seal) در ساختار ساختمان است.
این خاصیت باعث می‌شود:
- از حرکت هوا بین فضای داخل و بیرون جلوگیری شود.
- انتقال گرمای جابجایی مسدود گردد.
به‌طور خلاصه، در فصل‌های سرد، حرارت داخلی نمی‌تواند از درزها به بیرون نشت کند، و در فصل‌های گرم، هوای خنک داخل نیز از ساختمان خارج نمی‌شود. این عملکرد، بهره‌وری انرژی ساختمان را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد.
کاربردهای فوم پاششی پلی یورتان
فوم پاششی پلی یورتان در بسته‌بندی
فوم پاششی پلی یورتان یک ماده بسته‌بندی بسیار تخصصی است که به‌ویژه برای ارسال و محافظت از اقلام ظریف و ارزشمند به کار می‌رود. در طراحی بسته‌بندی‌های مهندسی، اصولی رعایت می‌شود تا از اشیایی با اشکال خاص و حساس مانند مجسمه‌ها، گلدان‌ها، فسیل‌های بزرگ، پایه‌چراغ‌ها، تندیس‌ها، تجهیزات الکترونیکی، مبلمان، چلچراغ‌ها و سایر اشیای نامتعارف محافظت شود.
از آنجا که اسپری فوم فوم می‌تواند پس از اعمال تا ۳۰ تا ۶۰ برابر حجم اولیه مایع خود منبسط شود، توانایی آن در محافظت از اجسام با هر اندازه، شکل و وزن بسیار بالاست. قالب‌های بالایی و پایینی که با این فوم شکل می‌گیرند، به‌طور دقیق با جسم منطبق شده و ضربه‌گیری یکنواخت و مطمئن را ایجاد می‌کنند.
با این حال، بسته به نوع کاربرد، مواد جایگزین دیگری نیز می‌توانند برای نیازهای خاص‌تر استفاده شوند.
فوم پاششی عایق صدا و گرما
عایق اسپری فوم یا فوم پاششی پلی یورتان جایگزینی مدرن برای عایق‌های سنتی مانند پشم شیشه است. این سیستم از دو جزء اصلی تشکیل شده است:
- ایزوسیانات (Isocyanate)
- رزین پلی‌ال (Polyol Resin)
این دو ماده در نازل تفنگ اسپری با یکدیگر ترکیب می‌شوند و بلافاصله به صورت فومی منبسط‌شونده بر روی کاشی‌های سقف، دال‌های بتنی، فضای درون دیوارها یا از طریق سوراخ‌های ایجادشده در دیوارهای آماده پاشیده می‌شوند.
فوم پاششی سقف و کاربردهای گسترده فوم اسپری سلول بسته
فوم پلی یورتان سلول بسته به‌عنوان ماده‌ای چندمنظوره و بسیار پرکاربرد شناخته می‌شود که در حوزه‌هایی فراتر از عایق‌کاری دیوار و سقف نیز به کار می‌رود. برخی از مهم‌ترین کاربردهای آن عبارت‌اند از:
- عایق‌کاری سقف، کف، دیوار و پنجره‌ها
- عایق حرارتی در کانتینرها، قایق‌ها، فضاهای زیرین ساختمان (Crawl Spaces) و زیرزمین‌ها (Basements)
- جلوگیری از میعان روی سطوحی مانند شیشه و دیوار
- کاهش انتقال صدا از طریق پر کردن فضاهای خالی
- کاهش پل‌های حرارتی (Thermal Bridging) و در نتیجه افزایش راندمان انرژی
- آب‌بندی درزها و اتصالات ساختمانی به‌دلیل ساختار متراکم آن، که علاوه بر عایق‌بندی هوا، موجب افزایش استحکام سازه‌ای نیز می‌شود.
انواع اسپری فوم پلی یورتان پاششی
اسپری فوم فوم پلی یورتان به‌طور کلی به دو نوع اصلی تقسیم می‌شود:
- فوم سلول باز با چگالی کم
- فوم سلول بسته با چگالی متوسط
هر دو نوع از پلاستیک‌های سلولی گرماسخت تشکیل شده‌اند و شامل میلیون‌ها سلول کوچک هستند که ساختار فوم را شکل می‌دهند.
تفاوت فوم اسپری سلول باز و سلول بسته
فوم سلول باز نرم‌تر است و می‌توان آن را به‌راحتی با دست فشرد. این نوع فوم عایق حرارتی (R-Value) پایین‌تری دارد.
فوم سلول بسته سفت و سخت است. این نوع فوم مقدار R بالاتری دارد، اما قیمت آن بیشتر است. فوم سلول بسته با چگالی متوسط عایقی سخت و مقاوم است که دارای مقدار مقاومت حرارتی بلندمدت (LTTR) در محدوده‌ی ۵٫۱ تا ۶ در هر اینچ ضخامت است.
هنگامی که این فوم با ضخامت حداقل ۵۰ میلی‌متر نصب شود، به‌طور همزمان نقش مانع بخار و مانع هوا را ایفا می‌کند.
فوم سلول باز
- این نوع فوم نرم و انعطاف‌پذیر است و به‌راحتی با دست فشرده می‌شود. ساختار آن شامل سلول‌های باز و متصل به هم است که درونشان دی‌اکسیدکربن (CO₂) وجود دارد.
- با چگالی پایین و خاصیت انبساط بالا، می‌تواند شکاف‌ها و درزها را به‌خوبی پر کرده و مانع نفوذ هوا شود.
- مقدار R-value حدود ۳٫۸ در هر اینچ دارد؛ بنابراین عایق حرارتی متوسطی به‌شمار می‌آید.
- اگر ضخامت نصب ۵٫۵ اینچ یا بیشتر باشد، می‌تواند به‌عنوان مانع هوا عمل کند، اما مانع بخار محسوب نمی‌شود.
- به‌دلیل ویژگی جذب صدا، معمولاً برای دیوارهای داخلی و فضاهای مسکونی استفاده می‌شود.
فوم سلول بسته
- این نوع فوم سخت و متراکم است و سلول‌های آن کاملاً مهر و موم‌شده‌اند.
- دارای چگالی متوسط تا بالا بوده و مقدار مقاومت حرارتی (LTTR) بین ۵٫۱ تا ۶ در هر اینچ ضخامت دارد.
- در ضخامت ۵۰ میلی‌متر یا بیشتر، علاوه بر عایق حرارتی، به‌طور همزمان مانع بخار و مانع هوا نیز هست.
- به‌دلیل مقاومت زیاد در برابر رطوبت و فشار، برای کاربردهای خارجی، سازه‌ای، سردخانه‌ها و سقف‌ها بسیار مناسب است.
- البته قیمت آن بالاتر از نوع سلول باز است، اما عملکرد حرارتی و دوام بهتری دارد.
| ویژگی | فوم سلول باز | فوم سلول بسته |
|---|---|---|
| ساختار سلول‌ها | سلول‌ها باز و به‌هم متصل‌اند؛ پر از هوا | سلول‌ها کاملاً بسته و پر از گاز با هدایت حرارتی پایین |
| چگالی | حدود 0.4–0.8 lb/ft³ (سبک‌تر) | حدود 1.7–2.2 lb/ft³ (سنگین‌تر) |
| ضریب مقاومت حرارتی | R-3.5 تا R-4.0 در هر اینچ | R-6.0 تا R-7.0 در هر اینچ |
| انعطاف‌پذیری | بسیار نرم و انعطاف‌پذیر | سخت و متراکم با استحکام فشاری بالا |
| نفوذ هوا | مانع هوا ولی نه بخار آب | مانع هوا و بخار آب در ضخامت مناسب |
| مقاومت در برابر رطوبت | پایین؛ آب را جذب می‌کند | بالا؛ تقریباً ضد آب |
| عایق صوتی | عالی؛ جذب صدای مؤثر | ضعیف‌تر در جذب صدا |
| مقاومت سازه‌ای | نقش سازه‌ای ندارد | افزایش‌دهنده استحکام دیوار و سقف |
| هزینه اجرا | کم‌تر (۳۰–۵۰٪ ارزان‌تر) | بیشتر به‌دلیل چگالی و مواد بیشتر |
| کاربرد بهینه | مناطق خشک و داخلی | مناطق مرطوب، سرد یا نیازمند سد بخار |
| کاربردهای معمول | دیوار داخلی، سقف، کنترل صدا | دیوار بیرونی، سردخانه، سقف، تانک و لوله |
استانداردها
تمامی محصولات فوم پلی‌یورتان پاششی (SPF) باید الزامات عملکردی متعددی را برای انطباق با استانداردهای ساختمانی رعایت کنند. جزئیات این الزامات از طریق آزمایش‌های مشخص‌شده در استانداردهای توافقی (Consensus Standards) برای ارزیابی عملکرد مواد و تأیید انطباق با کدهای ساختمانی تعیین می‌شود.
محصولات فوم پلی‌یورتان پاششی سلول‌بسته (ccSPF) باید مطابق با استانداردهای زیر تولید و ارزیابی شوند:
- استانداردهای ASTM:
ASTM C1029-15 نوع I و II: استاندارد مشخصات برای عایق حرارتی سلولی صلب پلی‌یورتان پاششی
- استانداردهای UL کانادا:
CAN/ULC-S705.1: استاندارد مربوط به عایق حرارتی فوم پلی‌یورتان پاششی صلب با چگالی متوسط
- استانداردهای شورای بین‌المللی کدها (ICC):
ICC-ES AC-377: معیار پذیرش برای عایق‌های پلاستیکی فوم پاششی
- استاندارد ICC-1100-20xx
استاندارد مربوط به عایق فوم پلاستیکی پلی‌یورتان پاششی
مطالب مرتبط:
منبع:
