كيفية تحسين تركيبة الرغوة عالية المرونة؟

رغوة البولي يوريثان عالية المرونة، التي تتميز بقدرتها على تحمل الأحمال وراحتها، تُستخدم على نطاق واسع في مقاعد السيارات والأثاث الفاخر. في الإنتاج، تواجه الشركات عادةً تحديين رئيسيين: (1) عيوب الأداء الميكانيكي الأساسي (مثل ضعف مقاومة التمزق، وعدم كفاية مرونة تحمل الأحمال)، و(2) عيوب هيكلية/عملية (مثل الفقاعات، والتشوه، والانكماش). يُحدد هذا الدليل الحلول بشكل منهجي، ويُقدم معلومات أساسية عن العمليات التقنية لمساعدة المستخدمين على حل هذه العيوب من خلال الصياغة وتحسين العمليات.

الجزء الأول: استراتيجيات تحسين الصياغة لعيوب الأداء الأساسية

يعد نقص قوة التمزق وعدم كفاية تحمل الحمل المرن من المؤشرات الرئيسية للمتانة والراحة؛ ويتم حلها بشكل أساسي عن طريق تعديل نظام المواد الخام الرئيسية للتركيبة.

1. حل مشكلة ضعف قوة التمزق: موازنة الصلابة وكثافة الروابط المتقاطعة

يرتبط ضعف التمزق ارتباطًا وثيقًا بكثافة الروابط المتقاطعة للبوليمر ومرونة السلسلة.

نظام الجانب B ومواد الربط المتشابك: يجب التحكم بدقة في انحراف مؤشر الجانب B ضمن ±2، واختيار مواد الربط المتشابك الوظيفية. بتعديل جرعاتها لموازنة ليونة المادة وقوة تحملها، يمكن لمزائج مواد الربط المتشابك المناسبة تحسين قوة تحملها بنسبة 15%-20%.

خلط نظام MDI: يُنصح بخلط MDI المسال مع MDI الخام بنسبة 7:3. يلبي هذا المزيج متطلبات صلابة المنتج (Shore 30–50D) مع تجنب التشابك المفرط والهشاشة الناتجة عن استخدام MDI الخام وحده.

عملية خلط PAPI وTDI: من خلال خلط PAPI مع TDI بنسبة 3:1 مع تقليل مؤشر TDI إلى 105-110، يتم تحسين أداء التمزق بشكل كبير ويمكن الحفاظ على معدل الارتداد مستقرًا فوق 80%.

حدود المنتج منخفض الكثافة: بالنسبة للمنتجات منخفضة الكثافة (≤ 30 كجم/م³)، تجنب تصميم صلابة مفرطة (يوصى بـ ≤ 40D)، وحد من إضافة MDI الخام إلى ≤ 30%.

2. تحسين المرونة والقدرة على تحمل الأحمال: تعزيز هيكل الإسفنج

عندما تشعر أن الرغوة عالية المرونة ناعمة وتفتقر إلى القدرة على تحمل الأحمال، قم بتعزيز إطار الإسفنج.

ترقية المواد الخام الأساسية: استخدام بولي إيثر عالي الوزن الجزيئي (على سبيل المثال، N6300) - وهو الأساس للمرونة العالية والقدرة العالية على تحمل الأحمال.

تعزيز الروابط المتقاطعة: زيادة استخدام عوامل الربط المتقاطعة متعددة الوظائف مثل Polyol 3610/4640 لزيادة كثافة الروابط المتقاطعة وقدرة تحمل الحمل.

تحسين الهيكل: أضف بشكل مناسب مواد صلبة عالية الجودة (على سبيل المثال، 7325) لتكبير الخلايا وزيادة القدرة على تحمل الحمل، ولكن تحكم في جرعة مواد صلبة عالية الجودة لتجنب الشقوق السطحية.

المواد المضافة: استخدم مواد تليين تعتمد على ثنائي إيثانول أمين وزيوت سيليكون محددة لتحسين المرونة جزئيًا، ولكن تجنب المواد المضافة المسحوقة التي قد تؤثر على الارتداد والأداء المضاد للضغط.

الجزء الثاني: العيوب الهيكلية الشائعة في الإنتاج والتدابير المضادة

يغطي هذا القسم العيوب الهيكلية والعملية المشتركة بين جميع تقنيات إنتاج رغوة البولي يوريثان عالية المرونة، وخاصة في عمليات القولبة.

1. التشوه والانفجار والانكماش: نشاط التحكم مقابل توازن الخلية المفتوحة

عادة ما تنشأ التشوهات والانفجارات والانكماش نتيجة لعدم التوازن بين معدلات الرغوة والتجلط، مما يؤدي إلى عدم إطلاق الضغط الداخلي أو الإفراط في إطلاقه.

الانفجارات والخلايا المغلقة: تقليل تفاعل البوليول والجانب B؛ استخدام فتّاحات الخلايا بشكل مناسب؛ ضبط جرعة زيت السيليكون أو MC لتقليل لزوجة الجلد واللب.

التشوه والتصلب: ضبط محفزات الهلام لتمديد وقت التصلب، وضمان التصلب الكامل قبل إزالة القالب، وإجراء التهوية في الوقت المناسب (ثقب دبوس/تمزق) لتحرير الضغط الداخلي.

مشاكل الانكماش: يعود ذلك أساسًا إلى رغوة شديدة الثبات (مغلقة الخلايا) أو عدم كفاية المعالجة. الحلول: تكثيف تكسير الخلايا، وتعديل جرعات المحفز، وضمان النضج الكامل.

2. الفقاعات والحواف الصلبة والوميض

ترتبط هذه العيوب بجرعات المواد الخام وتوحيد الخلط والتحكم في درجة الحرارة.

فقاعات ووميض: عدّل طرق الصب غير المناسبة؛ أضف فتحات تهوية لتحسين نفاذية الهواء في القالب. إذا كان مؤشر الإيزوسيانات مرتفعًا جدًا أو كانت درجة حرارة المواد الخام غير مناسبة، فاضبط درجة حرارة القالب وخفّض مؤشر الجانب B. إذا كان الارتفاع سريعًا جدًا ولم يكن هناك وقت لإغلاق القالب، فقلل جرعة المحفز.

الحواف الصلبة والوميض: التحكم في حجم التعبئة لتجنب الإفراط في التعبئة؛ التحكم الصارم في درجات حرارة المواد والقالب؛ التأكد من أن أسطح فصل القالب نظيفة وأن المشبك دقيق.

التمزق (أثناء إزالة القالب): في حال حدوث التمزق أثناء إزالة القالب، فإن الأسباب الشائعة هي إزالة القالب قبل أوانه، أو اتساخ الجدران الداخلية للقالب، أو استخدام عامل فك غير صحيح. يُنصح بإطالة فترة إزالة القالب أو زيادة جرعة المحفز، وتنظيف القوالب بانتظام.

الجزء الثالث: نظرة عامة على العملية التقنية ونقاط التحكم في الإنتاج

1. مزايا وعيوب تقنية خط الإنتاج المستمر

يعتمد الإنتاج الصناعي للرغوة عالية المرونة بشكل أساسي على تقنية إنتاج رغوة الكتل المستمرة. المزايا الأساسية:

كفاءة الحجم: يمكن أن يصل الإنتاج اليومي لخط واحد إلى عشرات الأطنان.

توحيد الأداء: يمكن لأنظمة التحكم الآلية الحد من فرق الكثافة بين الطبقات العلوية والسفلية إلى ≤3%، وتقلب معدل الارتداد إلى ≤2%.

استخدام المواد الخام والفائدة البيئية: يمكن أن يصل الاستخدام إلى ≥ 95٪، ولا يتطلب عوامل تحرير، وأداء بيئي أفضل.

تشمل القيود ارتفاع تكاليف الاستثمار في المعدات وصيانتها، وانخفاض مرونة تعديلات العمليات. إضافةً إلى ذلك، تميل حواف الرغوة الكتلية المستمرة إلى تكوين حواف صلبة تتطلب تشذيبًا، مما يتسبب في فقدان ما بين 3% و5% من المواد.

2. مبادئ توازن الأداء ومراقبة الجودة

يجب أن يتبع إنتاج الرغوة الناعمة عالية المرونة مبدأ التوازن في الأداء: "الصلابة - المرونة" و"قوة الشد - الاستطالة" متعارضان جدليًا ويجب تحقيق التوازن بينهما، وليس تعظيمهما في وقت واحد.

مراقبة الجودة: إنشاء إمكانية تتبع صارمة للمواد الخام، والتركيز على مراقبة محتوى NCO في دفعة MDI المعدلة (الانحراف ≤ 0.5٪) واللزوجة لضمان استقرار الإنتاج.

تحديد الأهداف: حدد أهدافًا معقولة بناءً على الاستخدام النهائي. بالنسبة لإسفنج الأثاث، يجب ضبط قوة الشد إلى ≥ 1.8 ميجا باسكال واستطالة ≥ 180%؛ وبالنسبة لإسفنج مقاعد السيارات، يجب رفع الأهداف إلى قوة شد ≥ 2.0 ميجا باسكال واستطالة ≥ 200%.

إن تحسين التركيبات ومعالجة عيوب الرغوة عالية المرونة ليس بالأمر السهل، بل يتطلب تجربة وتكرارًا مستمرين وتراكمًا للخبرة. يجب على الفنيين الجمع بين الفهم النظري والملاحظة الميدانية والتعديلات الدقيقة. إن مواجهة دفعات المواد الخام المتغيرة وتشديد مواصفات المنتج، والممارسة المستمرة، والتلخيص، والضبط الدقيق، هي أساسيات ضمان إنتاج مستقر لمنتجات عالية الجودة.