اثرات زیست‌محیطی استفاده از آمین در فوم‌سازی پلی‌یورتان چیست؟

هنگامی که در حال غواصی در دنیای تولید فوم پلی یورتان (PU) هستید، احتمالاً چیزهای بسیار همه کاره ای را شنیده اید که در ساخت بالشتک نرم کاناپه، فوم موجود در تشک یا حتی قطعات سبک وزن در ماشین شما استفاده می شود. به‌عنوان تامین‌کننده آمین برای فوم‌سازی PU، همیشه از من می‌پرسند: «به هر حال، مشکل بزرگ این آمین‌ها چیست و واقعاً چگونه بر محیط‌زیست تأثیر می‌گذارند؟» این یک سوال کاملا منصفانه است - هیچ کس نمی خواهد با موادی کار کند که به سیاره آسیب می رسانند بدون اینکه تصویر کامل را بدانند. بیایید این را تجزیه کنیم، مثل اینکه در حال چت کردن با یک قهوه هستیم (قول می‌دهیم بدون اصطلاحات خفه‌کننده)، بنابراین از جنبه‌های زیست محیطی استفاده از آمین‌ها در فوم PU استفاده می‌کنید، به علاوه اینکه چرا انتخاب آمین مناسب هم برای محصول شما و هم برای مادر زمین مهم است.

اول از همه، بیایید مطمئن شویم که همه ما در مورد نقش آمین ها در اینجا یکسان هستیم. اگر چک کنیدآمین برای فوم PUخواهید دید که اینها فقط افزودنی های تصادفی نیستند، بلکه کاتالیزورهایی هستند که دو واکنش اصلی را در فوم PU آغاز می کنند. یک واکنش بین پلیول است (شما می توانید در مورد آن بیشتر بدانیدپلی اتر پلیول برای فوم PU) و ایزوسیانات که زنجیره های پلیمری PU را تشکیل می دهد. دیگری واکنش "دمیدن" است که در آن آب با ایزوسیانات واکنش می دهد تا دی اکسید کربن تولید کند - این همان چیزی است که تمام آن حباب های هوا را ایجاد می کند که به فوم PU بافت خاص خود را می دهد. بدون کاتالیزور آمین مناسب، این واکنش‌ها خیلی آهسته، کج‌رو و یا اصلاً اتفاق نمی‌افتند، بنابراین فوم به‌صورت خرد، متراکم یا بی‌فایده می‌شود. اما به همان اندازه که مهم هستند، آمین ها دارای چند ویژگی محیطی هستند که باید در مورد آنها صحبت کنیم.

بیایید با بزرگ شروع کنیم: ترکیبات آلی فرار (VOCs). اکثر کاتالیزورهای آمین مورد استفاده در فوم PU فرار هستند، به این معنی که به راحتی در دمای اتاق به گاز تبدیل می شوند. هنگامی که در حال پردازش فوم PU هستید - چه در کارخانه در هنگام مخلوط کردن، ریختن یا پخت - آن بخارات آمین در هوا آزاد می شوند. اکنون، برخی از VOC ها فقط آزاردهنده هستند (وقتی برای اولین بار روی یک مبل جدید می نشینید، بوی شیمیایی را در نظر بگیرید)، اما VOC های آمین کمی پیچیده تر هستند. آنها می توانند با سایر آلاینده های موجود در جو واکنش نشان دهند تا ازن سطح زمین را تشکیل دهند که بخش اصلی مه دود است. ازن سطح زمین آن ازن خوب در استراتوسفر نیست که از ما در برابر نور خورشید محافظت می کند، هم برای سلامتی انسان (باعث مشکلات تنفسی، به ویژه برای افراد مبتلا به آسم) و هم برای زندگی گیاهی مضر است، رشد را متوقف می کند و محصولات را کم بازده می کند. این دلیل بزرگی است که چرا رگولاتورها در مکان‌هایی مانند اتحادیه اروپا، ایالات متحده و حتی بخش‌هایی از آسیا قوانین مربوط به انتشار VOC از تولید فوم را تشدید کرده‌اند.

اما صبر کنید، اینجا همه چیز عذاب و غم نیست. همه آمین ها یکسان ایجاد نمی شوند. در گذشته، کارخانه‌ها از آمین‌های با فرار زیاد استفاده می‌کردند که تن‌ها دود آزاد می‌کردند، اما اکنون فرمول‌های آمینی با VOC پایین‌تر وجود دارند که کار مشابهی را بدون همان ردپای آلودگی هوا انجام می‌دهند. به‌عنوان یک تامین‌کننده، ما سال‌ها روی آن‌ها کار کرده‌ایم - قیمت اولیه آن‌ها کمی بیشتر است، اما انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش می‌دهند، به کارخانه‌ها کمک می‌کنند تا مقررات را رعایت کنند، و حتی محیط کار را برای افرادی که فوم را مخلوط می‌کنند ایمن‌تر می‌کنند. این یک برد-برد است، درست است؟

بعد: بعد از ساخته شدن کف برای آن آمین ها چه اتفاقی می افتد؟ فوم PU یک ماده بسیار بادوام است که برای کاناپه‌ها و تشک‌ها عالی است، اما وقتی زمان دور انداختن آن فرا می‌رسد (خواه در محل دفن زباله باشد یا سوزانده شده)، آمین‌ها می‌توانند شسته شوند یا به ترکیبات دیگر تجزیه شوند. اگر به محل دفن زباله می رود، بیشتر فوم PU در زیر هزاران زباله مدفون می شود و با گذشت زمان، بقایای آمین ها می توانند به آب های زیرزمینی نفوذ کنند. این یک نگرانی است زیرا برخی از ترکیبات آمین برای آبزیان سمی هستند. سوزاندن یکی دیگر از روش های رایج دفع فوم است، به ویژه در مکان هایی با فضای محدود دفن زباله. هنگامی که فوم PU می سوزد، به خصوص بدون کنترل آلودگی مناسب، آمین موجود در آن می تواند اکسیدهای نیتروژن (NOx) را در هوا آزاد کند. NOx یکی دیگر از بازیگران کلیدی در مه دود و باران اسیدی است، بنابراین این ضربه زیست محیطی دیگری است که باید به آن بپردازیم.

اما نکته اینجاست: بازیافت فوم PU این روزها بسیار بهتر شده است، و این می تواند به کاهش انتشار VOC در طول تولید و مسائل مربوط به شستشو/سوختن در پایان عمر کمک کند. هنگامی که فوم PU را بازیافت می‌کنید، می‌توانید آن را به مواد خام (از جمله پلی‌ال‌ها، اگرچه بازیابی آمین‌ها کمی دشوارتر است) تجزیه کنید و از آن فوم جدیدی بسازید. اگر بتوانیم در بازیابی و استفاده مجدد از کاتالیزورهای آمین در طی این فرآیند بازیافت بهتر شویم، نیاز به ساخت آمین های جدید را از ابتدا کاهش خواهیم داد که به نوبه خود مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای از خود تولید آمین را کاهش می دهد. این گفتگوی بزرگی است که ما در حال حاضر با مشتریان خود در حال انجام آن هستیم، این است که چگونه فوم هایی را طراحی کنیم که نه تنها عملکردی داشته باشند، بلکه به راحتی بازیافت می شوند و به طور کلی ضایعات کمتری دارند.

زاویه دیگری که نمی بینم به اندازه کافی در مورد آن صحبت شده باشد: جنبه انرژی فوم PU، و چگونگی فاکتور آمین ها. نوع کاتالیزور آمینی که استفاده می کنید بر سرعت پخت فوم تأثیر می گذارد. اگر یک کاتالیزور باعث می‌شود فوم سریع‌تر عمل کند، به این معنی است که کارخانه نیازی به گرم کردن محفظه پخت به مدت طولانی یا انرژی بسیار کم‌تری ندارد، که به معنی کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای (GHG) است. من چند تولید کننده فوم کوچک را می شناسم که چند سال پیش به آمین پخت سریع ما روی آوردند و به ما گفتند که مصرف برق خود را برای پخت تقریباً 15٪ کاهش داده اند که برای یک کارخانه کوچک بد نیست. از طرف دیگر، اگر از یک آمین کندتر استفاده می‌کنید، باید فرآیند پخت را طولانی‌تر انجام دهید، که انرژی بیشتری مصرف می‌کند و گازهای گلخانه‌ای بیشتری را از نیروگاه‌ها خارج می‌کند (به خصوص اگر نیرو از زغال سنگ یا گاز طبیعی باشد). بنابراین انتخاب آمین مناسب فقط به معنای درست کردن بافت فوم نیست، بلکه قطعه کوچک اما مهمی از پازل در کاهش ردپای کربن در کل فرآیند کف‌سازی PU است.

صبر کنید، بیایید یک لحظه در مورد جایگزین ها نیز صحبت کنیم، زیرا برخی از مردم می پرسند: "چرا فقط استفاده از آمین ها را به طور کامل متوقف نکنید؟" کاش به همین راحتی بود چند کاتالیزور جایگزین مانند ترکیبات آلی تین وجود دارد (شما می توانید آن ها را بررسی کنیدOctoate استنوس) اما ارگانوتین ها مسائل زیست محیطی خاص خود را دارند. بسیاری از آنها برای انسان و حیات وحش سمی هستند و در محیط زیست پایدار هستند، به این معنی که به راحتی تجزیه نمی شوند و می توانند در زنجیره غذایی تجمع کنند (این تجمع زیستی است، برای هر کسی که این اصطلاح را شنیده است). بنابراین در حالی که آمین ها دارای مشکلات VOC هستند، ارگانوتین ها مجموعه ای از مشکلات خاص خود را دارند که برای سلامت طولانی مدت اکوسیستم هشدار دهنده تر است. بنابراین ما در حال حاضر به نوعی با آمین ها گیر کرده ایم، اما این بدان معنا نیست که نمی توانیم آنها را بهتر کنیم، درست است؟

به‌عنوان فردی که بیش از یک دهه در این بازی فوم PU بوده است، شاهد تغییرات زیادی در صنعت بوده‌ام. ده سال پیش، همه فقط روی ارزان و بادوام بودن فوم متمرکز بودند. اکنون، کارخانه‌های بیشتری درخواست گزینه‌های آمین پایدار، فوم‌هایی با VOC پایین و فوم‌هایی دارند که بازیافت آن‌ها آسان‌تر باشد. ما همچنین با سایر تامین کنندگان مواد، مانند تامین کنندگان مواد، همکاری کرده ایمبازدارنده شعله برای کف کردن PUو پلی‌ال‌های پلی‌اتر، برای ایجاد سیستم‌های فوم کامل که دارای ضربه کم هستند. این فقط در مورد یک عنصر نیست - در مورد کل ترکیب است. و صادقانه بگویم، این بخش هیجان انگیز در حال حاضر است: ما همه با هم کار می کنیم تا فوم PU را برای سیاره کمتر بد و حتی خوب کنیم.

اجازه دهید من با شما واقعی باشم، اگرچه هنوز کار برای انجام دادن وجود دارد. حتی با آمین‌های کم VOC، مقداری انتشار در طول تولید وجود دارد، بنابراین کارخانه‌ها باید سیستم‌های تهویه خوبی برای جذب این دودها داشته باشند، یا از سیستم‌های حلقه بسته استفاده کنند که بخارات آمین را به جای خروج آن‌ها بازیافت کند. و وقتی نوبت به پایان عمر می رسد، بازیافت فوم PU در مقیاس بزرگ هنوز بسیار سخت است، بنابراین ما به زیرساخت بهتری برای جمع آوری و پردازش فوم استفاده شده نیاز داریم. به‌عنوان یک تامین‌کننده، ما در تحقیق و توسعه سرمایه‌گذاری می‌کنیم تا آمین‌هایی بسازیم که نه تنها در کف کردن عالی عمل می‌کنند، بلکه با دور ریختن فوم راحت‌تر تجزیه می‌شوند، بنابراین در محیط نمی‌چسبند. ما همچنین در حال کار بر روی آمین‌هایی هستیم که با فرآیندهای بازیافت شیمیایی سازگار هستند، بنابراین می‌توانیم آن‌ها را بازیابی کنیم و در دسته‌های فوم جدید از آنها استفاده کنیم که باعث کاهش ضایعات و نیاز به مواد خام جدید می‌شود.

اگر یک تولید کننده فوم هستید که این مطلب را می خوانید، احتمالاً به چیزی بیش از محیط زیست اهمیت می دهید - به نتیجه نهایی خود نیز اهمیت می دهید. خبر خوب این است که تغییر به گزینه های آمین بهتر نیازی به هزینه گزافی برای شما ندارد. بله، برخی از آمین‌های پایدار با کارایی بالا کمی گران‌تر هستند، اما صرفه‌جویی در مصرف انرژی کمتر، جریمه‌های انطباق کمتر برای انتشار VOC و ایمنی بهتر در محل کار (دود آمین کمتر به معنای روزهای مریضی کمتر برای کارکنان شما است) به سرعت افزایش می‌یابد. به علاوه، برندهای بیشتری که از فوم PU در محصولات خود استفاده می کنند، مواد پایدار را درخواست می کنند - بنابراین اگر بتوانید به آنها بگویید که از آمین های کم تاثیر استفاده می کنید، این یک نقطه فروش برای تجارت شما نیز خواهد بود.

صبر کنید، بیایید به چیزی که قبلاً اشاره کردم برگردیم: Opener for Pu Foaming. اگر در کار فوم PU تازه کار هستید، آن بازکن مانند اولین کلید برای درست کردن کل فرآیند است - برای کنترل ساختار سلولی فوم، به همراه آمین، پلی ال و همه مواد دیگر، به بازکن مناسب نیاز دارید. اما هیچ کدام از این مواد در سیلو کار نمی کنند. کاتالیزور آمین با بازکننده، پلی‌ال و عامل دمنده تعامل می‌کند تا فوم را کامل کند. بنابراین وقتی مواد خود را انتخاب می‌کنید، نمی‌توانید ارزان‌ترین آمین را انتخاب کنید، بلکه باید به این فکر کنید که چگونه با بقیه سیستم‌تان کار می‌کند، و این برای انتشار گازهای گلخانه‌ای، مصرف انرژی، و تأثیرات پایان عمر به چه معناست.

من نمی خواهم شما را با این احساس رها کنم که فوم PU یک مشکل بزرگ زیست محیطی است. در واقع، فوم PU هنوز هم یکی از کم مصرف ترین مواد برای مواردی مانند عایق است، زیرا گرما را بهتر از سایر مواد در داخل (یا خارج) نگه می دارد. این بدان معناست که استفاده از فوم PU در ساختمان‌ها یا لوازم خانگی می‌تواند مصرف انرژی برای گرمایش و سرمایش را کاهش دهد، که یک پیروزی بزرگ برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در طول عمر محصول است. نکته کلیدی این است که قسمت های تولید و دفع چرخه عمر فوم PU به اندازه قسمت استفاده پایدار باشد. و آمین ها بخش بزرگی از این پازل هستند.

بنابراین، برای جمع‌بندی این موضوع: استفاده از آمین‌ها در فوم‌سازی PU اثرات زیست‌محیطی، عمدتاً در اطراف انتشار VOC در طول تولید و مسائل احتمالی شستشو/سوختن در پایان عمر دارد. اما این تاثیرات اجتناب ناپذیر نیستند. با انتخاب مناسب آمین (با VOC کم، پخت سریع و سازگار با بازیافت)، شیوه های خوب کارخانه برای کنترل انتشار گازهای گلخانه ای و سرمایه گذاری در بازیافت فوم PU، می توانیم این اثرات را تا حدی کاهش دهیم. به عنوان یک تامین کننده آمین، هدف ما فقط فروش یک کاتالیزور به شما نیست، بلکه کمک به شما در ساخت فومی با کیفیت بالا، مقرون به صرفه و مهربان تر برای کره زمین است.

اگر می‌خواهید به آمین پایدارتری برای فرآیند کف‌سازی PU خود تغییر دهید، یا فقط می‌خواهید در مورد اینکه چگونه می‌توانیم با یکدیگر برای کاهش ردپای محیطی شما کار کنیم، صحبت کنید، راحت باشید. ما تخصص، محصولات و سابقه کار را داریم تا به شما در ایجاد این تغییر کمک کنیم.

بخش فروشتماس بگیرید

تلفن / واتس اپ:
خانم سالی: 008615160289964
لیلی خانم : 008615306060616

ایمیل:ptdmjx@ptdmjx.com

وب سایت:www.demingmachinery.com

مراجع

1. آژانس شیمی اروپا (ECHA). (2022). محدودیت های انتشار VOC برای تولید فوم پلی اورتان. برگرفته از اسناد تنظیمی ECHA در مورد VOCها در فرآیندهای صنعتی
2. شورای شیمی آمریکا (2021). ارزیابی چرخه زندگی فوم پلی یورتان: اثرات زیست محیطی سیستم های کاتالیست. گزارشات شیمی پایدار ACC
3. Zhang، Y.، و همکاران. (2023). کاتالیزورهای آمینه کم VOC برای فوم های پلی اورتان سفت و سخت: عملکرد و مشخصات محیطی. مجله علمی کاربردی پلیمر
4. آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA). (2022). ترکیبات آلی فرار (VOCs) از تولید فوم: فناوری‌های کنترل و بهترین روش‌ها. یادداشت های فنی دفتر هوا و تشعشع EPA