نظام ثاني أكسيد الكربون عالي الضغط فوق الحرج في المختبر

مقدمة

تقدم شركة إتش إكس كيم مفاعل ضغط عالي يُستخدم في إنتاج الرغوة فوق الحرجة. يحتوي المفاعل على صمام سفلي كهربائي للرغوة، وخزان استقبال مُثبّت أسفله. هذا النظام من إنتاج إتش إكس كيم، ويُصدّر إلى سنغافورة.

المرحلة 1: الذوبان والتشبع

يُوضع البوليمر الصلب (على شكل حبيبات أو صفائح أو مسحوق) داخل المفاعل. يُغلق الوعاء بإحكام، ويُسخّن فوق درجة الحرارة الحرجة، ويُضغط بغاز ثاني أكسيد الكربون المُنخفض الكثافة (ثاني أكسيد الكربون₂). يُترك النظام عند هذه الظروف لفترة زمنية محددة (زمن التشبع) للسماح لغاز ثاني أكسيد الكربون المُنخفض الكثافة (ثاني أكسيد الكربون₂) بإذابة البوليمر تمامًا وتليينه، مما يُقلل بشكل كبير من درجة حرارة انتقاله الزجاجي (تغ).

نظام رغوة عالي الضغط بسعة 20 لترًا، ومفاعل عالي الضغط مع صمام تفريغ كهربائي سفلي وخزان استقبال.

المرحلة الثانية: التكوّن والنمو

هذه هي خطوة الرغوة الحرجة، والتي تحدث نتيجة لتغير ترموديناميكي سريع.

الرغوة الدفعية (الأكثر شيوعًا): يُطلق الضغط بسرعة (بالثواني). يُقلل هذا التفريغ الشديد للضغط بشكل كبير من ذوبان الغاز في البوليمر، مما يُؤدي إلى تكوّن مليارات الفقاعات الصغيرة التي تنمو بدورها في نواة ثاني أكسيد الكربون المُشبع.

الرغوة الناتجة عن درجة الحرارة: بدلاً من ذلك، يمكن تسخين النظام بسرعة بعد التشبع لتقليل ذوبان الغاز وتحفيز الرغوة.

المرحلة 3: التثبيت والتبريد
يُثبَّت هيكل الرغوة المُنْتَج بتبريده (غالبًا تحت ضغط غازي منخفض) حتى تتصلب مصفوفة البوليمر، مما يُجمِّد الهيكل الخلوي في مكانه. ثم يُفرَّغ المنتج النهائي من المفاعل.