PU-sieni, joka tunnetaan myös nimellä pehmeä polyuretaanivaahto, valmistetaan kemiallisella reaktiolla ja vaahdotusprosessilla, jossa käytetään kahta pääasiallista nestemäistä raaka-ainetta -polyolia ja isosyanaattia- sekä vettä ja erilaisia kemiallisia lisäaineita, kuten katalyyttejä.
Yksityiskohtainen kemiallisen koostumuksen analyysi:
1. Pääraaka-aineet
- Polyoli: Tyypillisesti polyeetteripolyoli, se muodostaa sienen joustavan pitkäketjuisen-molekyylirakenteen, joka määrittää sen pehmeyden, elastisuuden ja useimmat fysikaaliset ominaisuudet.
- Isosyanaatti: Yleisimmin TDI (tolueenidi-isosyanaatti). Se on erittäin reaktiivinen ja vuorovaikutuksessa sekä polyolin että veden kanssa. Se on avainkomponentti polyuretaanin polymeerirungon muodostamisessa.
2. Vaahdotusaineet
- Vesi: kriittisin vaahdotusaine. Veden ja isosyanaatin välinen reaktio tuottaa suuren määrän hiilidioksidikaasua, joka jää loukkuun muodostuvaan polyuretaanigeelirakenteeseen, jolloin syntyy lukuisia kuplahuokosia.
- Fysikaaliset vaahdotusaineet: Joskus lisätään matalan-kiehumispisteen-liuottimia (esim. syklopentaania). Nämä höyrystyvät kuumentuessaan, auttavat vettä vaahtoutumaan ja mahdollistavat alhaisemman -tiheyden ja pehmeämmän vaahdon tuotannon.
3. Katalyytit
- Amiinikatalyytit: Kiihdyttävät ensisijaisesti vaahtoutumisreaktiota (kaasun muodostumista) veden ja isosyanaatin välillä.
- Tinakatalyytit: Kiihdyttävät pääasiassa polyolin ja isosyanaatin välistä geeliytymisreaktiota (kiinteän polymeerin muodostumista).
- Näiden kahden katalyytin välisen suhteen tarkka säätö säätelee vaahtoamisnopeutta ja kovettumisnopeutta, mikä mahdollistaa erilaisten huokoskokojen ja kovuustasojen omaavien sienien valmistuksen.
4. Pinta-aktiiviset aineet
Silikonipinta-aktiiviset aineet: Niiden tehtävänä on vähentää nestemäisen seoksen pintajännitystä, varmistaa tasaisten ja stabiilien kuplien muodostuminen ja estää kuplien yhteensulautumista tai romahtamista vaahtoamisen aikana. Ne määrittävät suoraan, ovatko sienen huokoset hienot ja tasaiset.
5. Apuaineet
- Palonestoaineet: Lisätty moniin sieniin paloturvallisuuden parantamiseksi.
- Pigmentit: Käytetään eriväristen sienien luomiseen.
- -Ikääntymistä estävät aineet/antioksidantit: Estävät hapettumisesta johtuvan sienen kellastumisen ja vanhenemisen.
- Täyteaineet: Kuten kalsiumkarbonaatti, käytetään kustannusten vähentämiseen tai tiettyjen ominaisuuksien muokkaamiseen.
Tuotantoprosessi -Sienivaahtokoneet
- Tarkka annostelu ja sekoitus: Kaikki nestemäiset raaka-aineet syötetään{0}}nopeasti pyörivään sekoituspäähän tarkkuusannostelupumppujen kautta, mikä takaa välittömän intensiivisen sekoittumisen.
- Kaataminen ja vaahdotus: Sekoitettu neste kaadetaan nopeasti jatkuvasti liikkuvalle kuljetinpaperille tai suljettuihin muotteihin. Kemiallinen reaktio alkaa välittömästi, kun seos muuttuu kerman kaltaiseksi-ja laajenee nopeasti.
- Kovettuminen ja jähmettyminen: Laajentumisen jälkeen sienen runko pysyy "kuumana" ja sisäiset reaktiot jatkuvat. Se vaatii seisomista (kovettuminen) täysin kiinteytyäkseen ja saavuttaakseen lopulliset fysikaaliset ominaisuudet.
- Jälkikäsittely-: Tarvittaessa suuret sienilohkot leikataan eripaksuisiksi ja -muotoisiksi levyiksi tai osiksi erityisillä sienileikkauskoneilla.
Siksi jokapäiväisessä elämässä kohtaamasi pehmeä ja joustava PU-sieni on pohjimmiltaan kolmiulotteinen polymeerivaahtoverkosto, joka on luotu "puhaltamalla" reaktioseosta tarkkojen kemiallisten formulaatioiden ja erikoistuneiden PU-vaahdotuslaitteiden avulla. Lopputuloksena on teollisesti valmistettu tuote, jota käytetään laajasti elämän eri osa-alueilla.