عملية الرغوة ذات الرغوة الناعمة القائمة على البوليستر في خطوة واحدة

(1)  مواد خام

المواد الخام للبوليستر هي عمومًا بوليستر مصنوع من حمض الأديبيك وجلايكول الإيثيلين أو درجات مختلفة أخرى من بوليستر حمض الأديبيك. وفي بعض الحالات، يتم استخدام كميات صغيرة من بوليستر حمض ثنائي الأليفاتيك. الإيزوسيانات هي عادة TDI 80/20 وTDI 65/35.

(2)  صيغة الرغوة

اعتمادًا على متطلبات العملية وأداء المنتج، يتم استخدام مواد خام وتركيبات رغوية مختلفة. الصيغة النموذجية لعملية الرغوة ذات الخطوة الواحدة للرغوة الناعمة ذات أساس بوليستر متوسط ​​الكثافة هي كما يلي:

• بوليول بوليستر: 100 جزء
• الماء: 1.5–القطع3
• الفاعل بالسطح غير الأيوني: 1.5–القطع3.0
• محفز أمين ثلاثي: 0.5–القطع1.5
• TDI 80/20 أو 65/35 (مؤشر NCO: 1.03–1.07)

أثناء عملية الرغوة بخطوة واحدة، يتم تقسيم الصيغة المذكورة أعلاه عمومًا إلى مكونين أو أكثر، والتي يتم تغذيتها بعد ذلك من صهاريج التخزين بواسطة عدة مضخات قياس دقيقة إلى رأس خلط عالي السرعة متناسب. يتم خلط المكونات بسرعة ومزجها بالتساوي تحت التحريك عالي السرعة وحقنها على ناقل الحزام (لإنتاج كتلة الرغوة) أو في قالب (لإنتاج الرغوة المقولبة) للرغوة. وقت الخلط عادة 1–5 ثواني، ويكون وقت تبييض الرغوة (أي بداية ظهور الرغوة) هو 4–6 ثواني. يتراوح وقت الرغوة بشكل عام من 40 إلى 80 ثانية. بمجرد تصلب الرغوة، يتم معالجتها لمدة ساعتين في درجة حرارة الغرفة 100°ج للحصول على منتج البلاستيك الرغوي . وبدلاً من ذلك، يمكن تركه في درجة حرارة الغرفة لمدة أسبوع لتحقيق القوة المتوقعة.

يمكن حساب الكمية الفعلية للإيزوسيانات في الصيغة باستخدام الصيغة التالية:

• المرجع: 100 جزء من البوليستر (أو البولي إيثر)

• A = TDI (للبوليستر أو البولي إيثر)

           = [قيمة الهيدروكسيل + قيمة الحمض] * [(87*100) / (56*1000)]

          = (قيمة الهيدروكسيل + قيمة الحمض) * 0.155

• B = TDI (كمية مادة الماء)

           = [محتوى الماء في البوليستر (أو البولي إيثر) + الماء الحر المضاف] * (174 / 18)

           = إجمالي محتوى الماء * 9.6

• إجمالي مبلغ TDI النظري = A + B

• استهلاك TDI الفعلي = كمية TDI النظرية * مؤشر TDI

(3) عوامل المعالجة في الرغوة

1  ومن الناحية النظرية، يجب أن يكون مؤشر TDI 100%. ومع ذلك، في العمليات العملية، بسبب ردود الفعل الجانبية، يتم استهلاك بعض TDI. بالنظر إلى معدل التفاعل والحاجة إلى تحسين أداء المنتج (خاصة أداء التعتيق الرطب)، يتم التحكم في مؤشر TDI بشكل عام بين 103% و110%. إذا تجاوزت 110%، فقد يتسبب ذلك في تكوين الرغوة لبنية مسام خشنة أو التسبب في تشقق منتج الرغوة.

2  تؤثر النسبة الأيزومرية لـ TDI أيضًا على عملية الرغوة. بالنسبة لنفس الصيغة، يؤدي استخدام 65/35 TDI إلى وقت رغوة أقصر وارتفاع درجة الحرارة الطاردة للحرارة (على سبيل المثال، درجة الحرارة الطاردة للحرارة 65/35 TDI هي 100–102°C، في حين أن 100% 2,4-TDI هو 87–92°C). 3. ويرجع ذلك أساسًا إلى العائق الجامد لـ 2,4-TDI. كما أن الزيادة في نسبة 2,4-TDI تجعل المنتج أكثر نعومة. يمكن تعديل هذه العوامل بواسطة كمية المحفز والوزن الجزيئي للبوليستر الموجود في الصيغة.

3  يمكن تعديل نعومة منتج الرغوة عن طريق التحكم في عدد المجموعات الوظيفية والوزن الجزيئي للبوليستر، أي ضبط كثافة التشابك في جزيئات البوليمر.

4  يمكن تعديل كثافة منتج الرغوة بمقدار الأيزوسيانات أو الماء أو عامل الرغوة الخارجي. كلما زاد الاستخدام، انخفضت كثافة المنتج. على سبيل المثال، تظهر العلاقة بين الكميات المختلفة من الأيزوسيانات والماء في عملية الرغوة ذات الخطوة الواحدة وكثافة منتج الرغوة في الجدول التالي:

5  يمكن أن تكون عوامل الرغوة الخارجية عبارة عن سوائل منخفضة التطاير مثل ثنائي كلورو ميثان، 1-فلورو-3-كلوروميثان، وما إلى ذلك، مع كون 1-فلورو-3-كلوروميثان هو الأكثر مثالية. إن إضافة عوامل رغوة خارجية لا يقلل من كثافة المنتج فحسب، بل يجعله أكثر ليونة أيضًا. بالإضافة إلى ذلك، يمكنها إزالة حرارة التفاعل أثناء التبخير، وهو أمر مفيد بشكل خاص أثناء إنتاج منتجات الرغوة ذات الكتل الكبيرة. نطاق الاستخدام النموذجي هو 5%–15%. ومع زيادة كمية عامل الرغوة الخارجي، يقل استقرار الرغوة. ونظرًا لتلوث الغلاف الجوي الناجم عن مركب الكربون الكلوروفلوري-11، يمكن استخدام بدائل مثل مركب الكربون الهيدروفلوري-141ب أو مركب الكربون الهيدروفلوري-145فا.

6  تشتمل المحفزات المستخدمة عادةً على إيثيل مورفولين، وN- ميثيل مورفولين، وثلاثي إيثيلين ثنائي أمين، وثلاثي إيثيل أمين، وثنائي إيثيل أمينو إيثانول، وأوكتات القصدير، وديبوتيلتين، ومركبات معدنية متنوعة. يمكن أيضًا استخدام المحفزات المركبة.

7  يتمثل دور المواد الخافضة للتوتر السطحي ذات السلسلة الطويلة بشكل أساسي في زيادة قابلية امتزاج المواد، وضمان خلايا رغوية موحدة وتثبيت الرغوة لمنع انكماش المنتج. الاستخدام النموذجي 1%–2.5% من محتوى البوليستر. الكميات الزائدة قد تسبب خلايا رغوية خشنة وانهيار الرغوة.

8  يمكن أيضًا تضمين إضافات أخرى في الصيغة، مثل مادة A-3 المضافة من شركة Mobius لتحسين أداء الاستحلاب ومنع الانكماش، وA-7 وA-9 لتأخير تصلب سطح الرغوة لمنع التشقق، أو كميات صغيرة من الزيوت المعدنية، مثل مثل الكايدول الذي يستخدم في إنتاج المنتجات الرغوية الدقيقة المسامية. الاستخدام النموذجي هو 0.05%–0.2% من محتوى البوليستر.

9  في الرغوة الميكانيكية، تؤثر عوامل مثل نوع رأس الخلط، وقوة القص، وسرعة التحريك، ووقت الإقامة، والضغط الخلفي لرأس الخلط، وقطر الخروج لرأس الخلط بشكل كبير على حجم خلية الرغوة، وبنية المسام، والنتيجة النهائية. أداء المنتج. بشكل عام، غالبًا ما تؤدي سرعة التحريك البطيئة أو وقت المكوث غير الكافي إلى ظهور خلايا خشنة أو أقسام مجوفة أو شقوق. مع زيادة سرعة التحريك وزمن المكوث، يصبح حجم خلية الرغوة أصغر. ومع ذلك، بمجرد تجاوز هذه العوامل حدًا معينًا، قد تتشكل الخلايا الخشنة والرغوة المنهارة. يؤثر قطر مخرج رأس الخلط أيضًا على حجم خلية الرغوة. يمكن أن يساعد قطر الخروج الأصغر في تقليل حجم خلية الرغوة، ولكن إذا أصبحت صغيرة جدًا، فقد يحدث تشقق في الرغوة.

10  أثناء الخلط الميكانيكي، يمكن أن تؤدي دخول كميات صغيرة من الهواء إلى رأس الخلط إلى تقليل حجم خلية الرغوة، لكن الكميات الكبيرة من الهواء يمكن أن تؤدي إلى خلايا كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، فإن وجود الغبار أو الملوثات في نظام الرغوة يمكن أن يسبب مسامًا أو ثقوبًا كبيرة.

11  لضمان استقرار أداء المنتج والتكرار الجيد في العملية، من الضروري التحكم الصارم في درجة حرارة المادة. عادة ما يتم التحكم في درجة حرارة المادة الموصى بها عند (24±3)°C، وفي الممارسة العملية، غالبا ما يتم الحفاظ عليه في الداخل ±1°C.

تمثل عوامل التحكم في العملية المذكورة أعلاه الاتجاهات العامة. في الإنتاج الفعلي، اعتمادًا على المواد الخام ومتطلبات أداء المنتج، يمكن تعديل الصيغ وظروف العملية وفقًا للمتطلبات.