اسفنج سیلیکونی فوم یکی از پرکاربردترین مواد آب بندی، میرایی و عایق حرارتی در صنایع تهویه مطبوع مدرن، تجهیزات صنعتی، تولید الکترونیک و صنایع انرژی های نو است. با توجه به فرآیندهای مختلف تولید پرکننده تقویتکننده، به طور عمده به دو دسته اصلی تقسیم میشود: سیلیکون فوم دودی و سیلیکون فوم رسوبشده. اگرچه هر دو به مواد فوم سیلیکونی تعلق دارند و ویژگیهای اساسی مواد سیلیکونی را به اشتراک میگذارند، تفاوتهای اساسی در صنایع دستی مواد خام، شکافهای بزرگ آنها را در خواص فیزیکی، دوام، عملکرد محیطی و سناریوهای کاربرد مشخص میکند. این مقاله به طور سیستماتیک شباهت ها و تفاوت های اساسی بین این دو ماده را مرتب می کند و مبنای انتخاب مواد حرفه ای را برای طراحان صنعتی، سازندگان تجهیزات و خریداران مهندسی فراهم می کند.
1. شباهت های اساسی بین فوم سیلیکون دود شده و رسوب شده
اساساً، هم سیلیکون فوم دود شده و هم سیلیکون فوم رسوبشده، مواد اسفنجی متخلخل الاستیکی هستند که از مخلوط کردن مواد پایه لاستیکی سیلیکونی، افزودن عوامل کفساز و افزودنیهای کمکی، و ولکانیزاسیون در دمای بالا و قالبگیری فوم- تشکیل میشوند. آنها مزیت های اصلی مواد سیلیکونی آلی را به ارث می برند و دارای ویژگی های کاربردی اساسی در سناریوهای صنعتی هستند. اولاً، هر دو ماده دارای مقاومت عالی در دمای بالا و پایین هستند، به طور پایدار عملکرد الاستیک را در محدوده دمای معمولی -50 درجه تا 200 درجه حفظ میکنند و در شرایط کاری متناوب دمایی معمولی، سخت، ترک یا تغییر شکل نمیدهند. ثانیا، هر دو دارای انعطافپذیری، انعطافپذیری سطح و عملکرد جذب ضربه هستند که میتواند به طور موثر شکافهای مونتاژ تجهیزات را پر کند و نقش آببندی هوا، جلوگیری از گرد و غبار، کاهش لرزش و کاهش نویز را ایفا کند. ثالثاً، هر دو ساختار فوم سلول بسته یا نیمه بسته مستقل، با قابلیتهای خاصی ضد آب و ضد رطوبت را اتخاذ میکنند و میتوانند از نفوذ بخار آب و تجمع آب متراکم در محیطهای تهویه معمولی و آببندی تجهیزات جلوگیری کنند. علاوه بر این، هر دو ماده از روشهای پردازش عمیق مانند قالبگیری اکستروژن، برش قالب و لمینیت چسب پشتی پشتیبانی میکنند و میتوانند در مشخصات مختلف نوارها، واشرها و ورقها برای رفع نیازهای تطبیق متنوع تجهیزات مکانیکی و تاسیسات مهندسی سفارشی شوند.
2. تفاوت های اساسی بین فوم سیلیکون دود شده و رسوب شده
تفاوت اصلی بین این دو ماده از پرکننده تقویتکننده-سیلیکا دود شده و سیلیس رسوبشده ناشی میشود که با فرآیندهای تولید کاملاً متفاوت تهیه میشوند، که منجر به تمایز آشکار در ریزساختار مواد، خواص مکانیکی، مقاومت در برابر پیری و آستانههای کاربردی میشود و به ترتیب موقعیتهای شیب صنعتی بالا{{1} و معمولی را در بازار صنعتی شکل میدهند.
از نظر ساخت مواد خام و ریزساختار، سیلیکون فوم دوددار از-سیلیس نانو ذوب شده با خلوص بالا استفاده میکند که توسط احتراق فاز-گاز با دمای بالا{2}}سنتز شده است. ذرات پرکننده فوق-ریز، از نظر اندازه یکنواخت و خلوص بالا هستند، که میتوانند ساختار پیوند متقابل متراکم و پایدار- را با مولکولهای لاستیک سیلیکونی تشکیل دهند. پس از کف کردن، منافذ داخلی سلولی ریز، یکنواخت و متراکم هستند، بدون منافذ بزرگ یا نقص منافذ. در مقابل، سیلیکون فوم رسوبشده، سیلیس رسوبشده تهیهشده توسط واکنش رسوب شیمیایی را اتخاذ میکند. ذرات پرکننده درشت تر، با توزیع اندازه ذرات ناهموار و باقی مانده ناخالصی هستند. مواد فوم دار دارای منافذ سلولی داخلی نامنظم، اندازه منافذ ناهموار و ساختارهای پراکنده محلی است که منجر به فشردگی کلی مواد می شود.
از نظر عملکرد مکانیکی و دوام، فوم فوم سیلیکون دارای مقاومت کششی برجسته، مقاومت در برابر پارگی و عملکرد بازیابی الاستیک است. ازدیاد طول آن در هنگام شکست به طور قابل توجهی بیشتر از مواد رسوب شده است و پس از خمش و اکستروژن مکرر سفید یا ترک نخواهد خورد. مهمتر از همه، تغییر شکل دائمی فشرده سازی بسیار کم دارد، که می تواند الاستیسیته آب بندی پایدار را برای مدت طولانی تحت شرایط کاری فشرده و ارتعاش مداوم حفظ کند، از نشت هوا و شکست ناشی از تضعیف الاستیک جلوگیری کند. سیلیکون فوم رسوبی دارای استحکام مکانیکی عمومی است. در هنگام کشش مستعد سفید شدن است و تحت نیروی خارجی به راحتی پاره می شود. پس از فشرده سازی طولانی مدت، تضعیف الاستیک سریع است، نرخ تغییر شکل دائمی فشرده سازی بالا است، و شکاف آب بندی به راحتی پس از خستگی مواد ظاهر می شود و در نتیجه عملکرد آب بندی کلی تجهیزات کاهش می یابد.
از نظر حفاظت از محیط زیست، مقاومت در برابر پیری و عملکرد ایمنی، سیلیکون فوم دوددار از مواد خام{0} با خلوص بالا، با محتوای فرار کم، بدون گوگرد و بدون بوی عجیب ساخته شده است. این می تواند استانداردهای حفاظت از محیط زیست و تصفیه دقیق مانند REACH و FDA را برآورده کند و می تواند درجه مقاوم در برابر شعله بالا UL94 V0 را بدست آورد. مقاومت بالایی در برابر پیری در دمای بالا، فرسایش محیطی ماوراء بنفش و مرطوب دارد و میتواند خواص فیزیکی پایدار را به مدت 5-8 سال در-درازمدت-درجه حرارت بالا و محیطهای کاری متناوب سرد و گرم حفظ کند. سیلیکون فوم رسوبشده دارای رسوبات فرار است، بوی خاصی در فرآیند تولید دارد و نمیتواند استانداردهای تصفیه و حفاظت از محیط زیست را رعایت کند. درجه مقاوم در برابر شعله عمدتاً HB است، با مقاومت پایین در برابر پیری دمای بالا{13}. پس از کارکرد طولانی مدت در دمای بالا مستعد زرد شدن، سخت شدن و ترک خوردن شکننده است و عمر مفید آن فقط 2-3 سال است.
از نظر سناریوهای کاربردی و موقعیت یابی هزینه، سیلیکون فوم دوددار یک ماده آب بندی صنعتی{{0}بالا است که عمدتاً در سناریوهای استاندارد بالا مانند سیستم های تهویه مطبوع مرکزی تجاری HVAC، تجهیزات تامین هوای تصفیه پزشکی، تجهیزات الکترونیکی دقیق، تجهیزات باتری انرژی جدید و تاسیسات حمل و نقل ریلی استفاده می شود. برای شرایط کاری که نیاز به پایداری طولانی مدت در هوا، بدون بوی خاص، تاخیر در شعله بالا و باز و بسته شدن مکرر تجهیزات دارند، مناسب است. سیلیکون فوم رسوبی یک ماده معمولی مقرون به صرفه است که بیشتر در سناریوهای غیرنظامی-درجه پایین-مثل تهویه مطبوع خانگی، سیستمهای هوای تازه معمولی، فنهای تهویه کوچک و پر کردن گرد و غبار مکانیکی عمومی-استفاده میشود. برای شرایط کاری معمولی با الزامات زیست محیطی کم، بدون کارکرد مداوم طولانی مدت و چرخه های منظم جایگزینی مواد مناسب است.
3. خلاصه و پیشنهاد انتخاب مواد
به طور خلاصه، سیلیکون فوم دود شده و سیلیکون فوم رسوبشده از نظر ویژگیهای اولیه مواد سیلیکونی و سازگاری پردازش سازگار هستند، اما به دلیل فرآیندهای مختلف پرکننده، یک گرادیان عملکرد واضح را تشکیل میدهند. سیلیکون فوم رسوبی بر عملکرد هزینه تمرکز دارد و نیازهای اولیه آب بندی و میرایی تجهیزات صنعتی غیرنظامی و استاندارد{1} پایین را برآورده می کند، که ماده ترجیحی برای پروژه های متعارف با هزینه{2}}کنترل شده است. سیلیکون فوم دوددار به ساختار متراکم، کشش پایدار، مقاومت در برابر پیری عالی و ایمنی محیطی بالا متکی است و ماده استاندارد برای آب بندی-طولانی{5}}طولانی-و-استاندارد بالای استاندارد صنعتی و آب بندی تجهیزات دقیق است. در انتخاب مواد واقعی، لازم است به طور جامع با توجه به محیط عملیاتی تجهیزات، استانداردهای ایمنی، الزامات عمر سرویس و بودجه پروژه قضاوت شود تا مناسب ترین ماده آب بندی سیلیکون فوم انتخاب شود.