แนะนำสารทำให้เกิดฟองสำหรับโฟมโพลียูรีเทนแข็งที่ใช้ในงานก่อสร้าง
ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นของอาคารสมัยใหม่ด้านการประหยัดพลังงานและการรักษาสิ่งแวดล้อม ประสิทธิภาพการเป็นฉนวนความร้อนของวัสดุก่อสร้างจึงมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ในบรรดาวัสดุเหล่านั้น โฟมโพลียูรีเทนแข็งเป็นวัสดุฉนวนความร้อนที่ยอดเยี่ยม มีคุณสมบัติทางกลที่ดี ค่าการนำความร้อนต่ำ และข้อดีอื่นๆ จึงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในด้านฉนวนอาคาร
สารทำให้เกิดฟองเป็นสารเติมแต่งหลักอย่างหนึ่งในการผลิตโฟมแข็งโพลียูรีเทน โดยสามารถแบ่งตามกลไกการทำงานได้เป็นสองประเภท คือ สารทำให้เกิดฟองทางเคมีและสารทำให้เกิดฟองทางกายภาพ
การจำแนกประเภทของสารก่อโฟม
สารทำให้เกิดฟองทางเคมีเป็นสารเติมแต่งที่สร้างก๊าซและทำให้วัสดุโพลียูรีเทนเกิดฟองในระหว่างปฏิกิริยาของไอโซไซยาเนตและโพลีออล น้ำเป็นตัวแทนของสารทำให้เกิดฟองทางเคมี ซึ่งทำปฏิกิริยากับส่วนประกอบไอโซไซยาเนตเพื่อสร้างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ทำให้วัสดุโพลียูรีเทนเกิดฟอง ส่วนสารทำให้เกิดฟองทางกายภาพเป็นสารเติมแต่งที่เพิ่มเข้าไปในกระบวนการผลิตโฟมแข็งโพลียูรีเทน ซึ่งทำให้วัสดุโพลียูรีเทนเกิดฟองผ่านการกระทำทางกายภาพของก๊าซ สารทำให้เกิดฟองทางกายภาพส่วนใหญ่เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีจุดเดือดต่ำ เช่น ไฮโดรฟลูออโรคาร์บอน (HFC) หรือสารประกอบแอลเคน (HC)
กระบวนการพัฒนาของสารทำให้เกิดฟองในช่วงปลายทศวรรษ 1950 บริษัท DuPont ได้ใช้ไตรคลอโรฟลูออโรมีเทน (CFC-11) เป็นสารทำให้เกิดฟองในโฟมแข็งโพลียูรีเทน และได้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้น นับตั้งแต่นั้นมา CFC-11 จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านโฟมแข็งโพลียูรีเทน แต่เนื่องจากพบว่า CFC-11 ทำลายชั้นโอโซน ประเทศในยุโรปตะวันตกจึงหยุดใช้ CFC-11 ในช่วงปลายปี 1994 และจีนก็สั่งห้ามการผลิตและการใช้ CFC-11 ในปี 2007 ต่อมา สหรัฐอเมริกาและยุโรปได้สั่งห้ามการใช้สารทดแทน CFC-11 คือ HCFC-141b ในปี 2003 และ 2004 ตามลำดับ เนื่องจากความตระหนักด้านสิ่งแวดล้อมเพิ่มมากขึ้น ประเทศต่างๆ จึงเริ่มพัฒนาและใช้สารทดแทนที่มีศักยภาพในการทำให้เกิดภาวะโลกร้อนต่ำ (GWP)
สารทำให้เกิดฟองประเภท HFC เคยถูกใช้เป็นสารทดแทน CFC-11 และ HCFC-141b แต่ค่า GWP ของสารประกอบประเภท HFC ยังค่อนข้างสูง ซึ่งไม่เอื้อต่อการรักษาสิ่งแวดล้อม ดังนั้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การพัฒนาสารทำให้เกิดฟองในภาคการก่อสร้างจึงมุ่งเน้นไปที่สารทางเลือกที่มีค่า GWP ต่ำกว่า
ข้อดีและข้อเสียของสารทำให้เกิดฟอง
โฟมโพลียูรีเทนแข็งเป็นวัสดุฉนวนชนิดหนึ่งที่มีข้อดีหลายประการ เช่น ประสิทธิภาพการเป็นฉนวนความร้อนที่ดีเยี่ยม ความแข็งแรงเชิงกลที่ดี ประสิทธิภาพการดูดซับเสียงที่ดี อายุการใช้งานที่เสถียรในระยะยาว และอื่นๆ
สารทำให้เกิดฟองเป็นตัวช่วยสำคัญในการเตรียมโฟมแข็งโพลียูรีเทน โดยมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพ ต้นทุน และการรักษาสิ่งแวดล้อมของวัสดุฉนวนกันความร้อน ข้อดีของสารทำให้เกิดฟองทางเคมี ได้แก่ ความเร็วในการเกิดฟองสูง การเกิดฟองสม่ำเสมอ สามารถใช้งานได้ในช่วงอุณหภูมิและความชื้นที่กว้าง และสามารถให้ปริมาณการเกิดฟองสูง จึงสามารถเตรียมโฟมแข็งโพลียูรีเทนที่มีประสิทธิภาพสูงได้
อย่างไรก็ตาม สารทำให้เกิดฟองทางเคมีอาจก่อให้เกิดก๊าซที่เป็นอันตราย เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนโมโนออกไซด์ และไนโตรเจนออกไซด์ ซึ่งก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ข้อดีของสารทำให้เกิดฟองทางกายภาพคือ ไม่ก่อให้เกิดก๊าซที่เป็นอันตราย มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อย และยังสามารถสร้างฟองที่มีขนาดเล็กกว่าและมีประสิทธิภาพในการเป็นฉนวนที่ดีกว่าได้อีกด้วย อย่างไรก็ตาม สารทำให้เกิดฟองทางกายภาพมีอัตราการเกิดฟองค่อนข้างช้า และต้องการอุณหภูมิและความชื้นสูงเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด
โฟมโพลียูรีเทนแข็งเป็นวัสดุฉนวนชนิดหนึ่งที่มีข้อดีหลายประการ เช่น ประสิทธิภาพการเป็นฉนวนความร้อนที่ดีเยี่ยม ความแข็งแรงเชิงกลที่ดี ประสิทธิภาพการดูดซับเสียงที่ดี อายุการใช้งานที่เสถียรในระยะยาว และอื่นๆ
ในฐานะที่เป็นตัวช่วยสำคัญในการเตรียมการโฟมแข็งโพลียูรีเทนสารทำให้เกิดฟองมีผลกระทบสำคัญต่อประสิทธิภาพ ต้นทุน และการรักษาสิ่งแวดล้อมของวัสดุฉนวนกันความร้อน ข้อดีของสารทำให้เกิดฟองทางเคมี ได้แก่ ความเร็วในการเกิดฟองสูง การเกิดฟองสม่ำเสมอ สามารถใช้งานได้ในช่วงอุณหภูมิและความชื้นที่กว้าง และสามารถให้ปริมาณการเกิดฟองสูง จึงสามารถเตรียมโฟมโพลียูรีเทนแข็งประสิทธิภาพสูงได้
อย่างไรก็ตาม สารทำให้เกิดฟองทางเคมีอาจก่อให้เกิดก๊าซที่เป็นอันตราย เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนโมโนออกไซด์ และไนโตรเจนออกไซด์ ซึ่งก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ข้อดีของสารทำให้เกิดฟองทางกายภาพคือ ไม่ก่อให้เกิดก๊าซที่เป็นอันตราย มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อย และยังสามารถสร้างฟองที่มีขนาดเล็กกว่าและมีประสิทธิภาพในการเป็นฉนวนที่ดีกว่าได้อีกด้วย อย่างไรก็ตาม สารทำให้เกิดฟองทางกายภาพมีอัตราการเกิดฟองค่อนข้างช้า และต้องการอุณหภูมิและความชื้นสูงเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด
แนวโน้มการพัฒนาในอนาคต
แนวโน้มของสารทำให้เกิดฟองในอุตสาหกรรมการก่อสร้างในอนาคตส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาสารทดแทนที่มีค่า GWP ต่ำ ตัวอย่างเช่น ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) น้ำมันเชื้อเพลิงหนัก (HFO) และน้ำ ซึ่งมีค่า GWP ต่ำ ค่า ODP เป็นศูนย์ และคุณสมบัติที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอื่นๆ ได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตโฟมแข็งโพลียูรีเทน นอกจากนี้ เมื่อเทคโนโลยีวัสดุฉนวนกันความร้อนสำหรับอาคารพัฒนาอย่างต่อเนื่อง สารทำให้เกิดฟองก็จะได้รับการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพที่ดียิ่งขึ้น เช่น ประสิทธิภาพการเป็นฉนวนที่ดีขึ้น อัตราการเกิดฟองที่สูงขึ้น และขนาดฟองที่เล็กลง
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา บริษัทเคมีภัณฑ์ออร์กาโนฟลูออรีนทั้งในและต่างประเทศได้ค้นคว้าและพัฒนาสารทำให้เกิดฟองทางกายภาพที่มีฟลูออรีนเป็นส่วนประกอบใหม่ๆ อย่างแข็งขัน รวมถึงสารทำให้เกิดฟองประเภทโอเลฟินส์ที่มีฟลูออรีน (HFO) ซึ่งจัดเป็นสารทำให้เกิดฟองรุ่นที่สี่ และเป็นสารทำให้เกิดฟองทางกายภาพที่มีคุณสมบัติการนำความร้อนในเฟสแก๊สที่ดีและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
วันที่เผยแพร่: 21 มิถุนายน 2024