الإسفنج الصناعي
هو مادة مساميّة لدائنيّة أو مطاطيّة أو غيرها، مشابهة في الامتصاصية لهيكل حيوان الإسفنج البحري. يستخدم الإسفنج في العديد من الأمور ومن أهمّ التطبيقات العملية على الإسفنج:
- صناعة الأثاث: حل الإسفنج مكان الصوف واللبّاد في صناعة المفروشات.
- العزل: يستخدم الإسفنج في عمليات العزل الحراري، فيستخدم في بطانات صناديق حفظ الطعام وحشوات جدران البنايات وغيرها.
- التغليف: يستخدم الإسفنج في مواد التغليف كأدات حماية للأجهزة والمعدات المختلفة، نظراً لقدرته على امتصاص الصدمات ووزنه الخفيف وسهولة تشكيله.
- الطفو: استفاد المصنعون من خاصية الطفو في الإسفنج لصناعة عوامات القوارب والطائرات وفي أطواق النجاة.
- التنظيف: تنتج ليفة الاستحمام وليفة الجلي من الإسفنج، وذلك بسبب قدرة هذه المادة على امتصاص الماء وتداخل ونقل مواد التنظيف.
المخاطر البيئية والصحية للإسفنج
تكمن خطورة صناعة الإسفنج في الآتي:
- بعض الأبخرة والغازات السّامة التي تتصاعد من المواد أثناء الإنتاج، خصوصاً غازات مادة TDI، والتي تسبب تهيجاً في الجهاز التنفسيّ والبصريّ.
- أثناء القص تتطاير في الهواء أجزاء من غبار الإسفنج، وإذا استنشقت هذه المواد تدخل إلى الجهاز التنفسي وتتراكم في الرئة. مسببة مشاكل لمن يستنشقها.
صناعة الإسفنج الصناعي
المواد الخام
المواد الأساسية
- مادة البوليول Polyol: هو كحول يحتوي على مجاميع هيدروكسيل متعددة. يأتي في الحالة السائلة، ويعطي المرونة للبوليمرات، له عدة أوزان جزيئية وهذا يجعل استخداماته مختلفة، أي أن الإسفنج المنتج عن كل وزن جزئيّ له مواصفات خاصة به، يقسم بشكل أساسيّ إلى ثلاثة أنواع كما في الجدول أدناه، ويترك للمُنتِج استخدام أي الأنواع التي يرغب باستخدامها وذلك للتتناسب مع مواصفة المنتج النهائيّ الذي يحتاجه. جدول (1) يوضح تأثير الأنواع المختلفة من البوليول على الإسفنج المنتج:
| المواصفة | بوليثر بوليولPolyether polyol | بوليستر بوليول Polyester polyol | عنوان العمود |
|---|---|---|---|
| اللزوجة | قليلة | عالية | متوسطة |
| الثبات بالماء | ممتاز | مقبول | ممتاز |
| الثبات مع الزيوت والمذيبات | مقبول | ممتاز | جيد |
| القوة | مقبولة | ممتازة | جيدة جداً |
| المرونة | جيدة | مقبولة | ممتازة |
- توليوين داي ايزو سينانيت (Toluene diisocyanate 20-80 (TDI: من المركبات العضويّة، وهو مادة عطريّة ذات رائحة نفاذة لونه أبيض، شديد السّميّة، في حال تم استنشاق رائحته يسبب تهيجاً في الجهاز التنفسيّ والعين. لذا يجب أخد أقصى درجات الحيطة والحذر عند التعامل معه أو عند تخزينه، ويفضل استخدام أقنعة الأكسجين في حال التعامل معه.
- الماء: يدخل في الإنتاج بكميات قليلة مقارنة مع باقي المواد الأساسيّة، الهدف من استخدامه إنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون لدى تفاعل الماء مع مادة الايزو سيانيت، وتضخيم المسامات الناتجة في مرحلة التسييل، كلما زاد تركيب الماء كلما قلت كثافة الإسفنج المنتج، تفاعل الماء مع الايزوسيانيت تفاعل طارد للحرارة، لهذا يجب الحذر عن إنتاج إسفنج ذا كثافة أقل من 15 كغم / م3، عادة ما يستخدم مادة إضافية بجانب الماء خاملة غير قابلة للتفاعل تعمل على تقليل الحرارة في قلب المكعبات المنتجة، حتى لا تشتعل تلقائياً من ارتفاع درجة الحرارة.
المواد المساعدة والمنشطة
- دي مثيل أمين Dimethylamine : مركب عضوي قابل للاشتعال، وهو غاز لا لون له، ذا رائحة قوية.
- السيلكون.
- ورق معزول بالبلاستيك (كرافت).
- ستانيس اوكتيت Stannous Octeate.
المواد الاختيارية
- مثيلين كلوريد: عامل مساعد لإنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون، وهو مادة خطرة سامّة يجب الحذر عند تخزينها ومناولتها واستخدامها.
- المثبطات: Stabilizers تساعد على خفض درجة حرارة قلب المكعب ومنع احتراق المكعب. هناك أنواع متعددة من المثبطات تختلف باختلاف أنواع مادة البوليول المستخدمة. تساعد هذه المثبطات على خفض معدل الشد السطحي للسوائل أثناء الخلط. وتساعد على خلط المواد بتجانس حيث أن عدم خلط المواد بشكل جيد يؤدي إلى عيوب في المنتج النهائيّ.
- مثبطات اللون: هي مواد إضافية تعمل على الحفاظ على لون الإسفنج لمدة أطول وتأخير ظاهرة اصفراره مع الوقت.
- الأصباغ، الهدف من استخدامها تمييز المنتج من حيث الكثافة لا أكثر.
- مضادات الاشتعال: عند استعمال الإسفنج في صناعة الأثاث توصي الحكومات والتشريعات الدولية بأن تكون هناك ضوابط على سرعة اشتعال المنتج فيتم إضافة مواد تسمى مضادات الاشتعال، ويوجد أنواع متعددة من هذه المواد أهميتها تكمن في مقاومة عوامل اشتعال الإسفنج، لكن جميعها لها سلبيات حيث تعمل على زيادة الكثافة للمنتج النهائي، وتقليل العمر الافتراضي له.
- ملاحظة: يجب أن يتم الإنتاج في مكان جيد التهوية بسبب انبعاث حرارة عالية وغازات سامة، ويجب ان يرتدي العاملين في هذا المكان الكمامات الواقية وأدوات السلامة العامة اللازمة.
أنواع الماكينات المستخدمة
- الماكينات الحديثة الأوتوماتيكية: وهي سهلة الاستخدام بشكل كبير وتعطي كمية إنتاج عالية. يقوم المهندس المسؤول ببرمجة الماكينة على نسب الخلط من المواد الخام والمواد المساعدة، فتقوم الماكينة بشكل أتوماتيكي بعمليات الخلط في خلاط مغلق داخل الماكنة، بعدها تصب الخلطات على خط الإنتاج الذي هو عبارة عن كونفير (conveyer) طويل جداً، خلال سير المواد على الخط تبدأ بالجفاف والانتفاخ عل شكل مكعب طويل جداً، بعدها تمر على المقص الذي يقوم بقص المكعب الكبير إلى مكعبات أصغر حجماً عادة بطول مترين، القص يتم بطريقة أتوماتيكيّة أيضاً عند برمجة الماكينة بالأبعاد المطلوبة، يحمل المكعب الصغير على عربة لينقل إلى مكان التخزين المؤقت. يترك الإسفنج المنتج ليبرد مدة 24 ساعة بالهواء الطلق لكن في الظل، يصبح بعدها جاهزاً للاستخدام من قبل الورش والمحالات للتطبيقات العملية المختلفة.
- الماكينات اليدوية: عبارة عن خلاط صغير توضع به مواد تكفي لإنتاج مكعب بحجم 2 م3 من الإسفنج.
عملية دمج المواد وخلطها تكون سريعة لا تتجاوز الدقيقة، يفتح الخلاط وتنزل المواد داخل صندوق بالحجم المطلوب، مباشرة بعد الصب تبدأ المواد بالتجمد والانتفاخ خلال دقيقتين يتم فتح القالب وإخراج المكعب الإسفنجي منه وتزال طبقة الورق من أسفله ويوضع في مكان ذا تهوية جيدة ليجف تماماً، ويترك مدة 24 ساعة قبل أن يتم إنزاله إلى ورشة التشكيل لعمل المقاسات المطلوبة للأثاث أو أي استخدام آخر.
إقرأ أيضا:كيف تصنع محركاً بسيطاًمراحل الإنتاج للإسفنج
- مرحلة الخلط للمواد الاولية:
- يتم تجهيز العامل المساعد الأول والذي هو عبارة عن خليط من مادتي البوليول ومادة Stannous Octeat ، وتكون نسب الخلط 1:9. وفي حال الرغبة بإنتاج إسفنج ملون يتم إضافة الأصباغ بنسبة 1 إلى الخيلط. ويساعد هذا الخليط في سرعة إنهاء التفاعل.
- يتم تجهيز العامل المساعد الثاني والذي هو عبارة عن كل من السيلكون، الماء، دي ميثيل أمينز، نسبة الخلط بينها تختلف حسب المواصفات النهائية للمنتج. ويساعد هذا العامل على تحديد حجم المسام في الإسفنج.
- يتم خلط كل من مادة البوليول مع مادة TDI، والمواد الاخرى أي العامل المساعد الأول الثاني بالنسب المطلوبة ويتم إضافة المواد الاختيارية في حال الرغبة بإضافتها. الخلط يتم بخلاط كبير.
- مرحلة الصب: حتى لا تصل المواد إلى الماكنات وتجف عليها يتم استخدام أوراق كرافت ووضعها في صندوق الصب أو على الكونفير، من الخلاط يتم سكب المواد مباشرة فوق الورق تبدأ المواد بالجفاف والانتفاخ بثوان معدودة في درجة حرارة الغرفة وتطلق حرارة تصل إلى 80 درجة مئوية، وأبخرة مثل بخار TDI وغاز ثاني أكسيد الكربون وبخار اليوريا.
- مرحلة التجفيف: يبدأ الإسفنج بالتجمد أو التماسك مباشرة بعد الصب، وما هي إلا ثوان معدودة حتى يصبح بالحجم النهائي، في حال إنتاجه بماكنة أتوماتيك يتم قص المكعب الكبير الناتج إلى مكعبات صغيرة، أما في حال الماكنات اليدويّة يتم صب الخليط في قوالب صغيرة، وتترك المكعبات دائماً لتجف مدة 24 ساعة، في مكان جيد التهوية.
- نذكر هنا أن القص ينتج غبار مضر بالصحة فيجب ارتداء الكمامات المناسبة لحماية الرئتين.
