مادة البولي يوريثين عبارة عن كتلة بوليمر تحتوي على مجموعات مميزة من الكربامات يتم إنتاجها عن طريق تفاعل البولي إيزوسيانات ومانح الهيدروجين. بسبب الأشكال المختلفة للمنتجات المنتجة، دخل تطبيقه في مختلف مجالات الاقتصاد العالمي. فيما يلي نظرة عامة على خط الإنتاج المستمر الأفقي لكتلة رغوة البولي يوريثان المرنة.

1. طريقة هينيكي ذات القمة المسطحة

تم تصميم معدات خط الإنتاج المستمر لكتل ​​رغوة البولي يوريثان المرنة واسعة النطاق ووضعها في الإنتاج من قبل شركة Hennecke في ألمانيا في عام 1952، والتي تعتبر الأساس للإنتاج المستمر لكتل ​​رغوة البولي يوريثان. قامت العديد من الشركات على التوالي بتصميم وتصنيع خطوط إنتاج مستمرة لأشكال مختلفة من فقاعات الكتل، ولكن تم استخدام المبادئ الأساسية التي صممها هينيكي فقط حتى يومنا هذا. تظهر معدات الإنتاج في الصورة 1.

الموافقة المسبقة عن علم 1 رسم تخطيطي لخط إنتاج الرغوة المستمرة من البولي يوريثان الناعم المسطح من Hennecke

يتكون خط الإنتاج المستمر لرغوة البولي يوريثان المرنة الذي تنتجه شركة Hennecke من عدة أجزاء رئيسية: قسم توريد المواد الخام، قسم الخلط والصب، قسم الرغوة والمعالجة، قسم القطع، قسم ما بعد المعالجة، وقسم ما بعد المعالجة للمنتج. يتميز خط الإنتاج هذا بكفاءة إنتاجية عالية ويتطلب كمية كبيرة من المواد الخام. لذلك، بالإضافة إلى تجهيز الخزانات للبوليولات والإيزوسيانات، تعد الأنظمة المنفصلة لتخزين المواد الخام ومعلمات العملية والتحكم في الحالة والتحضير ضرورية لضمان الإمداد المستمر بالمواد الخام المعدة لخط الإنتاج أثناء التشغيل المستمر (الصورة 2).

صورة 2: أنظمة إمداد القياس وأنظمة إدخال رأس الخلط لـ 22 مكونًا

درجة الحرارة لها تأثير كبير على تفاعل الرغوة، والتحكم الصارم في درجة حرارة المواد الخام ضروري أثناء الرغوة. عادة، يتم التحكم في درجة الحرارة في حدود 18 إلى 25°ج، مع نطاق تقلب درجات الحرارة حولها 1°C. يتم استخدام مضخات القياس عالية الدقة لقياس وتسليم مكونات المواد الخام، مع نطاق لزوجة عام أقل من 2000 مللي باسكال. بالنسبة للمكونات عالية اللزوجة مثل الملونات ومثبطات اللهب، يمكن استخدام مضخات التروس. لمنع تسرب مكونات الأيزوسيانات، يوصى باستخدام أدوات التوصيل المغناطيسية. من أجل سهولة التشغيل وتحسين دقة القياس، يتم الآن دمج بعض الإضافات لتقليل عدد مضخات القياس. ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن بعض الإضافات، مثل محفزات القصدير العضوية، حساسة للمكونات الأخرى وعرضة للتحلل.

جهاز الخلط المستخدم في خط الإنتاج هذا يستخدم عادةً رأس خلط منخفض الضغط، مع المحرض الذي يتم تشغيله بواسطة محرك متغير السرعة بسرعة دوران تتراوح من 3000 إلى 6000 دورة / دقيقة. في مؤسسات إنتاج الرغوة المستمرة الحديثة، تم أيضًا اعتماد معدات قياس الضغط العالي، والخلط، والرغوة، مما يسمح بإجراء تعديلات في شكل تحريك رأس الخلط، ومعدل التدفق، وحجم الفوهة لتحسين جودة المنتج. يمكن أيضًا تكوين جهاز إدخال الهواء عند رأس الخلط لإنشاء نوى الغاز وإنشاء بنية خلية دقيقة وكثيفة.

يتم تفريغ المواد المخلوطة جيدًا بشكل مستمر من رأس الخلط تحت ضغط معين. لمنع تناثر المواد واحتجاز كمية كبيرة من الهواء مما يسبب فراغات كبيرة داخل جسم الرغوة، يتم اتخاذ تدابير مختلفة أثناء عملية الرغوة. بصرف النظر عن تقليل المسافة بين رأس الخلط واللوحة السفلية وتقليل قوة التأثير، يتم تركيب حواجز مصممة خصيصًا وأنابيب انحراف على شكل قرن أو على شكل منقار البط وشبكات معدنية في الجزء الأمامي من مخرج رأس الخلط لتقليل التأثير طاقة المادة 

وفي الوقت نفسه، يجب تقليل المسافة من أنبوب مخرج المادة إلى اللوحة السفلية إلى حوالي 10 مم. لضمان توزيع المواد بشكل موحد على اللوحة السفلية، يتم إعداد العوارض المتقاطعة على خط الإنتاج. يمكن تعديل رأس الخلط للتحرك إلى اليسار واليمين بالتنسيق مع سرعة حركة الحزام الناقل للوحة السفلية. وبدلاً من ذلك، يمكن تقسيم المادة إلى قنوات متعددة للدخول إلى فتحات التوزيع المرتبة أفقيًا في اتجاه حركة اللوحة السفلية، مما يضمن توزيع المادة بالتساوي على الحزام الناقل، كما هو موضح في الصورة 3.

الصورة 3 من أجل منع تناثر المواد المبصقة، تم تجهيز رأس الخلط ببعض العواكس

تُظهر المادة التي يتم إخراجها من رأس الخلط قابلية سيولة جيدة قبل وقت الاستحلاب. مع تقدم التفاعل، تبدأ المادة المختلطة وتتوسع تدريجيًا. في الطرف الأمامي من الحزام الناقل في قسم الإخراج، يجب أن يميل الحزام الناقل بزاوية 3° ل 9° ومجهزة بأجهزة التعديل الهيدروليكية أو اليدوية. وهذا يسمح بإجراء تعديلات مناسبة لزاوية الميل وفقًا لمتطلبات العملية، مما يضمن تدفق المواد وبدء تشغيلها بشكل موحد في اتجاه واحد. إذا كانت زاوية الميل صغيرة جدًا أو كانت سرعة حركة الحزام الناقل بطيئة جدًا، فإن سمك الرغوة يزداد، ويصبح بدء الرغوة صعبًا. إذا كانت زاوية الميل كبيرة جدًا، فسوف تتدفق المادة المقذوفة بسرعة كبيرة جدًا، وتصل إلى الجزء السفلي من طبقة الرغوة التي بدأت بالفعل في الارتفاع، مما يسبب تشققات في جسم الرغوة.

عادة، بالنسبة للوحدات ذات معدل التدفق العالي، يتم التحكم في سرعة حركة الحزام الناقل عند 3 إلى 10 م/دقيقة، بينما بالنسبة للوحدات متوسطة الحجم، يتم التحكم فيها عند 1.5 إلى 3 م/دقيقة. أثناء التشغيل، من الضروري ضبط معلمات العملية بعناية مثل معدل القذف، وزاوية الحزام الناقل، وسرعة الحركة للحفاظ على مسافة مناسبة تتراوح من 300 إلى 600 مم بين خط التوزيع المقذوف وخط الحليب المتكون أثناء بدء الرغوة.

يتم توزيع المواد المختلطة التي يتم إخراجها من رأس الخلط مباشرة على ورق البطانة المجهز مسبقًا على الحزام الناقل. في قسم الرغوة، يتم تجميع جهاز النقل والاسترداد، بما في ذلك سيور النقل، ونفق التجفيف، والواقيات الجانبية، وبطانات الرغوة. في الماضي، كان يتم استخدام نظام ثلاثي الخطوط بشكل شائع، حيث تتحرك ورقة البطانة على الجانبين الأيسر والأيمن بشكل متزامن مع جسم الرغوة على طول قناة العادم، بينما تتحرك ورقة البطانة السفلية للأمام بشكل متزامن مع الحزام الناقل. في الماضي، لم يكن الجزء العلوي من الجسم الرغوي مقيدًا، مما أدى إلى شكل مقوس مضيع. وبعد ذلك، تم اختراع طريقة Hennecke-Planidiock (انظر الصورة 4) وطريقة Hennecke ذات القمة المسطحة (انظر الصورة 8-5). يتم الآن استخدام طريقة Hennecke المسطحة المحسنة على نطاق واسع.

الموافقة المسبقة عن علم 4 طريقة هينيكي-بلانيديوك

الموافقة المسبقة عن علم 5 رسم تخطيطي لعملية رغوة Hennecke المسطحة

تم تجهيز كلتا طريقتي الإنتاج المذكورتين بلوحات ضغط توازن ميكانيكية على الجزء العلوي من جسم الرغوة الصاعد لتقليل حجم النفايات المقوسة المتولدة في الجزء العلوي من جسم الرغوة. في الوقت الحالي، معدات الرغوة المسطحة من Hennecke تستخدم غالبًا أربع أوراق بطانة متزامنة للتحرك في الاتجاهات لأعلى ولأسفل ولليسار ولليمين جنبًا إلى جنب مع الحزام الناقل.

تشتمل مواد البطانة للجسم الرغوي على ورق بطانة متخصص وفيلم بلاستيكي. المادة الأساسية لورق البطانة هي ورق كرافت قوي ومتين، ويتم معالجته بعوامل تحرير مثل بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان أو البارافين، أو مطلي بمواد كيميائية غير لاصقة مثل البولي إيثيلين. في السنوات الأخيرة، بدأت بعض منشآت الإنتاج في استخدام أفلام بلاستيكية فعالة من حيث التكلفة مثل البولي إيثيلين، ولكن من المهم التأكد من عدم تجعد الفيلم أثناء التشغيل. بغض النظر عن مادة البطانة، يجب أن تظل مسطحة وخالية من الطيات أثناء التشغيل.

في نفق التجفيف الخاص بقسم الرغوة، يتمدد جسم الرغوة ويشكل رغوة على ورق البطانة الخاص بالحزام الناقل. اعتمادًا على تركيبة الإنتاج المحددة، يتم استخدام الحرارة الناتجة عن تفاعل المادة أو مصادر الحرارة الخارجية لتسريع تفاعل الجسم الرغوي، والمعالجة، والتصلب، وتحقيق القوة والأداء المطلوبين للعملية اللاحقة. تم تجهيز نفق التجفيف بأجهزة عادم متعددة لإزالة الغازات الضارة المختلفة التي ينتجها الجسم الرغوي. بعد التنقية، يتم إطلاق هذه الغازات في الغلاف الجوي.

يتطلب نظام الحزام الناقل للجسم الرغوي سطحًا أملسًا للغاية ويعمل بثبات شديد دون أي اهتزازات. يمكن تعديل المسافة بين الواقيات الجانبية ضمن نطاق معين حسب الحاجة، مما يسمح بإنتاج أجسام رغوية مستطيلة بعرض مختلف. يمكن أن يصل العرض إلى 2.2 متر، ويتجاوز ارتفاع أجسام الرغوة المنتجة بشكل عام 1 متر.

بعد المرور عبر نفق التجفيف، على الرغم من أن جسم الرغوة لم يصل بعد إلى أقصى أداء له، إلا أنه تم تشكيله. لتسهيل المراحل اللاحقة من العمل، يتم استخدام آلة قطع التجميع عبر الإنترنت لقطع جسم الرغوة إلى الأطوال المطلوبة. بعد ذلك، يتم تنفيذ المعالجة اللاحقة لضمان التفاعل الكامل قبل إجراء المزيد من المعالجة.

2. طريقة الرغوة المتحركة للأسفل ماكس فوم

طريقة ماكسفوم، المعروفة أيضًا باسم طريقة الرغوة الهابطة، اخترعها العالم النرويجي ليدر بيرج في عام 1959. إنها تستخدم أسلوبًا مميزًا، حيث تتحرك اللوحة السفلية الرغوية إلى الأسفل. يتضمن المبدأ الأساسي رفع الواجهة الأمامية للوحة السفلية المتحركة إلى موضع يبلغ حوالي 70% من ارتفاع الرغوة النهائي المتوقع. وهذا يسمح للوحة السفلية بأكملها أن تميل إلى الأسفل. عندما ترتفع المادة المصبوبة إلى حوالي 30% من ارتفاع الرغوة، تتحرك اللوحة السفلية السفلية إلى الأسفل بمعدل تمدد الرغوة. يؤدي هذا إلى تمدد نسبة الـ 70% المتبقية من ارتفاع الرغوة نحو الأسفل، مما ينتج عنه جسم رغوي ذو مقطع عرضي مستطيل. يمكن رؤية المبدأ والمعدات في الصورة 6. استخدم القائد بيرج هذا المبدأ لتصميم وتطوير عملية الرغوة الهابطة Maxfoam الشهيرة، الموضحة في الصورة 7.

الموافقة المسبقة عن علم 6 رسم تخطيطي لمبدأ طريقة تحرك اللوحة السفلية للأسفل

صورة 7 رسم تخطيطي لعملية رغوة Maxfoam المتحركة للأسفل

في تطوير جهاز إنتاج ماكسفوم، قام القائد بيرج في البداية بوضع حاجز عند نقطة تفريغ المادة المختلطة. تطور هذا تدريجياً إلى حوض رغوي ممدود إلى الأسفل، وتحولت اللوحة المسطحة التي تتدفق فيها المادة إلى لوحة سفلية مائلة إلى الأسفل. أدى هذا التغيير إلى تغيير توسع الجسم الرغوي لأعلى أثناء البدء إلى توسع تنازلي، مما أدى إلى إنشاء عملية رغوة Maxfoam الشهيرة. لقد كرست شركة Leader Berg جهودها للبحث والتطوير والإنتاج والمبيعات لعمليات ومعدات إنتاج رغوة البولي يوريثان المرنة، لتصبح واحدة من أبرز الشركات في هذا المجال. يمكن رؤية تدفق العملية الأساسي في الصورة 8.

الموافقة المسبقة عن علم 8 معدات Maxfoam التي تنتجها Hennecke

(1) يكون المقطع العرضي لجسم الرغوة المنتج في شكل مستطيل منتظم، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في معدل النفايات وإنتاجية عالية من المنتجات النهائية. في العمليات التقليدية، تبلغ نسبة النفايات الناتجة عن قطع الحواف والزاوية حوالي 15%. في طريقة انزلاق الحافة Draka، تصل النسبة إلى حوالي 12%. ومع ذلك، فإن النفايات الناتجة عن عملية Maxfoam أقل من 8%. مع مزيد من التحسينات، مثل استخدام الشوكات الدوارة، وأجهزة الجر، والتسطيح المغطاة بغشاء بولي إيثيلين لتغليف جسم الرغوة بالكامل (انظر الصورة 9)، واستخدام الحرارة المتولدة عن المواد المتفاعلة لتسخين اللوحة السفلية لصنع الجلد السفلي من أرق الرغوة، يمكن خفض النفايات إلى 1٪ إلى 2٪.

الموافقة المسبقة عن علم 9 وضع شوكة دوارة رقيقة من البولي إيثيلين (أ) الجهاز (ب) وجهاز التسطيح (ج)

(2) تم تصميم المعدات بشكل جيد، وتصنيعها بدقة، والتحكم فيها بدقة، مع عمر افتراضي طويل، وتكاليف إنتاج منخفضة، وعادة ما تتطلب 3 إلى 4 موظفين فقط للتشغيل، مع تكاليف صيانة منخفضة.

(3) تضمن عملية الرغوة الفريدة أن يتمتع جسم الرغوة المنتج بكثافة موحدة ومتسقة وبنية خلايا دقيقة وجودة ممتازة.

(4) تقوم لوحة التحكم النموذجية أو نظام الكمبيوتر المحسن بمراقبة عملية الإنتاج بأكملها بدقة.

(5) مجموعة المواد الخام القابلة للتطبيق واسعة النطاق، بما في ذلك أنواع البولي إيثر والبوليستر. يمكن إنتاج أنواع مختلفة من أجسام الرغوة، بما في ذلك الرغوة المرنة القياسية وكذلك الرغوة عالية المرونة، والرغوة المقاومة للهب، والرغوة المملوءة، والرغوة اللزجة المرنة، والرغوة المنتجة باستخدام رغوة ثاني أكسيد الكربون 

في عام 1960، أنشأ ليدر بيرج شركته الخاصة، Laader Berg AS، المخصصة للبحث وإنتاج معدات الإنتاج المستمر لرغوة البولي يوريثان. المكونات الرئيسية لآلة الرغوة MaxformTM الأساسية هي الحوض المتعدد (الصورة 10) ولوحة الإسقاط. كما هو موضح في المخطط التخطيطي للمعدات في الصورة 11، يتم نقل المواد المختلطة من خلال أنابيب متعددة إلى المدخل السفلي للحوض المتعدد. تبدأ المادة بالتفاعل في الحوض المتعدد وتتدفق على ورقة البطانة السفلية المنزلقة على لوحة السقوط المائلة قبل استحلاب السائل المختلط مباشرة. تفيض الرغوة من الحوض المتعدد بالتساوي وتنتشر بين الجدارين الجانبيين للوحة الإسقاط. يمكن تعديل حجم الفائض للحوض المتعدد بناءً على تركيبة الرغوة وحجم الإنتاج، ويتم ضبط ارتفاع مخرجه على 70% من ارتفاع الرغوة النهائي 

في نفس الوقت، يمكن تعديل الزاوية والكمية والطول والعرض للوحة السقوط المائلة وفقًا للصيغة وحجم الإنتاج، مما يضمن أن جسم الرغوة يكمل عملية التمدد الكاملة عندما يصل إلى حزام النقل الأفقي. أثناء التدفق الهبوطي لجسم الرغوة في قناة الرغوة للوحة الإسقاط، يتم التخلص من الاحتكاك بين جسم الرغوة والجدران الجانبية عن طريق الجاذبية الهبوطية، مما يؤدي إلى بنية رغوية أكثر اتساقًا وسلاسة على جانبي جسم الرغوة. يقوم الجسم الرغوي بتفريغ غازات النفايات الناتجة أثناء الإنتاج في قناة الرغوة، ويكمل نضج الجسم الرغوي، ويمكنه بعد ذلك المتابعة إلى عملية القطع.

الموافقة المسبقة عن علم 10 فتحات متعددة لآلة الرغوة Maxfoam ذات الحوض المتعدد

الموافقة المسبقة عن علم 11 التخطيطي MaxfoamTM الأساسي

تنتج شركتنا أيضًا هذا النوع من خطوط الإنتاج على أساس طريقة الرغوة هذه. مرجع المقدمة هو كما يلي (انظر الصورة 12)

المعلمات الفنية لخط إنتاج الرغوة المستمر الأفقي الأوتوماتيكي SAB-CF02 الذي تنتجه شركة Sabtech Technology

1. مواصفات الآلة الرئيسية: الطول الإجمالي 42 م × عرض 6 م × م4

2. عرض الإسفنج الرغوي: 915 مم ~ 2350 مم

3. ارتفاع الرغوة: أقل من 1300 مم

4. سرعة الرغوة: 1500 دورة في الدقيقة ~ 7000 دورة في الدقيقة

5. الحد الأقصى للإنتاج: 350 كجم/دقيقة

6. وضع الرش: طريقة جهاز الحوض الصغير، مع التحكم في العاكس

7. مواصفات صندوق الرغوة: الطول 21 م * العرض 4.5 م * الارتفاع 3 م

8. خط النقل الداخلي للفرن (قياسي): الطول 27 م * العرض 2.6 م * الارتفاع 0.8 م

9. الوصلات الجانبية للفرن (قياسية) L21m * H1.3m

10. إطار السقوط: 7 أقسام من ارتفاع التعديل الكهربائي / يتم استخدام سلسلة محرك التباطؤ 0.2KW لضبط الرف بين كل قسم من اللوحة

11. جهاز رفع الورق الجانبي: حركة كهربائية أمامية وخلفية، تعديل كهربائي لارتفاع ذراع الرفع، تحكم مستقل في الجانب الأيسر والأيمن.

12. نظام تجميع وإطلاق الفيلم الجانبي: تم تجهيز جهاز تحرير الفيلم الجانبي وفيلم الرفع بمحرك محرك، ويعتمد الفيلم الجانبي على جهاز قابض مسحوق مغناطيسي للبكرة تلقائيًا.

13. نظام تخزين الورق السفلي.

14. مروحة العادم: 3 كيلو واط * مجموعتان (باستثناء أنبوب العادم) 

15. نظام درجة حرارة ثابتة: ترموستات بارد وساخن مبرد بالهواء بقوة 20 حصان. يتم تركيب الصمام النسبي عند المدخل الأمامي لملف الخزان، ويتم التحكم في درجة حرارة المواد الخام وضبطها.

16. مصدر الطاقة: 3 مراحل 380 فولت 50 هرتز

الشكل 12: وحدة الرغوة المستمرة الأفقية المحدودة من شركة Sabtech Technology3

3. طريقة الرغوة العمودية

في عام 1971، قامت شركة Hyman Development Corporation ومقرها المملكة المتحدة بتطوير تكنولوجيا ومعدات فريدة لمعالجة الرغوة العمودية. يتكون الجهاز بشكل أساسي من نظام خزان تخزين المواد، نظام نقل القياس، نظام حقن الخلط، جهاز رغوة على شكل برميل، جهاز تسخين ورفع الرغوة، بالإضافة إلى آلية القطع (انظر الصورة 13).

الموافقة المسبقة عن علم 13 رسم تخطيطي لمعدات الرغوة العمودية

يتكون نظام خزان تخزين المواد من خمسة مكونات رئيسية: خزانات المواد الخام (المجهزة بأجهزة التحكم في درجة الحرارة والتحريك) لـ PPG، مع TDI باعتبارها المادة الخام الأولية، المخلوطة بالماء والزيت والمحفز الأميني والمواد المضافة وعامل رغوة MC، و محفز القصدير العضوي. تستخدم أنظمة القياس والنقل بشكل عام مضخات تروس مدفوعة بمحركات غير متدرجة منظمة للسرعة، ويمكن أيضًا إضافة عدادات التدفق لتعزيز دقة القياس. عادةً ما يتم اختيار رؤوس الخلط ذات الضغط المنخفض والتحريك. بمجرد خلط المواد، يتم حقنها عبر خطوط الأنابيب من الأسفل إلى دلو الرغوة المخروطي. تم تجهيز دلو الرغوة مسبقًا بصفائح مستمرة من فيلم البولي إيثيلين. عندما تتفاعل المواد المختلطة وتتشكل الرغوة، فإنها تتحرك أفقيًا في البداية، لتملأ المقطع العرضي المخروطي وترتفع تدريجيًا مع تمدد المقطع العرضي، وفي النهاية تملأ الدلو المبطن بغشاء البولي إيثيلين وتتحرك لأعلى في قسم التسخين. يحيط نظام التسخين الكهربائي بقسم التسخين لتسريع عملية نضج الرغوة.

يتم تسهيل صعود الرغوة عن طريق ناقلات رأسية مزودة بإبر دقيقة (يبلغ طولها 10-15 ملم). يتم ترتيب العديد من هذه الناقلات حول جسم الرغوة بالكامل، مع إبرها الدقيقة المدمجة في الرغوة ذات قوة معينة. ومع دوران الحزام الناقل، يتم رفع الرغوة تدريجياً. الجزء العلوي من المعدة مزود بآلة قطع وآلية قابض مرتبطة تعمل على تنشيط آلة القطع عندما يصل جسم الرغوة إلى الارتفاع المحدد. يتم نقل قطع الرغوة المقطوعة على طول شريحة مائلة إلى غرفة ما بعد النضج 

يمكن لهذه العملية إنتاج أجسام رغوية ذات مقاطع عرضية مربعة أو دائرية، وذلك ببساطة عن طريق تغيير شكل دلو الرغوة. أثناء الإنتاج المستمر، يمكن تغيير لون الرغوة عبر الإنترنت، مع منطقة انتقالية تبلغ 150 مم فقط. وهذا لا يسهل تغيير اللون بسهولة فحسب، بل يحافظ أيضًا على إنتاجية عالية من منتجات الرغوة النهائية. أداء الكثافة والصلابة على المقطع العرضي للرغوة متناسق، وسمك جلد الرغوة عند الحواف رقيق، مما يؤدي إلى انخفاض معدلات النفايات. الأهم من ذلك، أن معدات الرغوة العمودية تحتل مساحة أصغر، فقط ربع مساحة معدات الرغوة الأفقية التقليدية، مما يجعلها مناسبة للمؤسسات الصغيرة والمتوسطة الحجم. المنتجات ليست مناسبة فقط لمنتجات الرغوة الناعمة العامة ولكن أيضًا أجسام الرغوة الدائرية المقطعة مناسبة بشكل خاص للاستخدام كمواد تبطين للملابس.

تفرض عملية الرغوة العمودية متطلبات أكثر صرامة على جوانب مثل المواد الخام والتركيبات وتعديل عملية الإنتاج والتحكم فيها، مقارنة بعملية إنتاج رغاوي الكتل الأفقية. يعد التحكم الدقيق في معلمات العملية المختلفة مثل درجة حرارة المواد الخام ونسب التركيب ومعدل تفريغ الرغوة ومعدل حقن الهواء وسرعة الخلط ودرجة حرارة قسم النضج وسرعة الجر ضروريًا لإنتاج رغوة عالية الجودة. في الإنتاج الفعلي، تكون المشكلات التالية عرضة لحدوثها ويجب معالجتها:

1. ارتفاع معدل الخلايا المغلقة أو الانكماش:

يمكن أن ينتج هذا عن الاستخدام المفرط لمحفز القصدير العضوي، مما يؤدي إلى التبلور السريع أثناء الرغوة والنمو المفرط لقوة جدار المسام. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي وجود فائض من مثبت الرغوة إلى إعاقة تكوين بنية الرغوة ذات الخلية المفتوحة بسبب ثباتها المفرط.

2. تكسير الجسم الرغوي:

غالبًا ما يكون تشقق الجسم الرغوي نتيجة لأخطاء في التركيب أو القياس. يمكن أن تؤدي الكميات غير الكافية من محفز القصدير العضوي ومثبت الرغوة إلى انخفاض التفاعل. العوامل الميكانيكية، مثل وجود الشوائب، والتلوث بالزيت داخل جسم الرغوة، والتقلبات في سرعة الجر، يمكن أن تساهم أيضًا في حدوث تشققات واسعة النطاق في جسم الرغوة.

3. تجاويف فقاعية كبيرة في الجسم الرغوي:

عندما تظهر تجاويف فقاعية كبيرة في جسم الرغوة، من المهم فحص الجوانب التالية بدقة: عندما يكون هناك توزيع منتظم لفقاعات الهواء، تحقق مما إذا كانت هناك أي مشكلات تتعلق بتسرب الهواء في غرفة الخلط وأنابيب التغذية وغيرها من المعدات. إذا كان هناك عدد قليل من الفقاعات الكبيرة المخروطية، فقد يكون ذلك بسبب ارتفاع درجة حرارة المواد الخام بشكل مفرط، مما يتسبب في تبخر عامل الرغوة بسهولة أكبر. عندما يُظهر جسم الرغوة فقاعات هواء كبيرة موزعة بشكل غير منتظم، فقد يكون السبب الرئيسي هو سرعة الخلط المفرطة مما يؤدي إلى زيادة كمية الهواء المحبوس. عادة، مع رأس الخلط المحكم الغلق، يجب التحكم في سرعة الخلط ضمن نطاق 2500 إلى 3000 دورة في الدقيقة. إذا ظهرت ثقوب كبيرة أو فقاعات مترابطة في ورقة الرغوة بدون بنية شبكة واضحة، فقد يكون ذلك بسبب إدخال الهواء الزائد في رأس الخلط.

4. جسم الرغوة ينزلق للأسفل:

وينبغي النظر في هذه المسألة من عدة جوانب، بما في ذلك أخطاء الصياغة، ووقت الرغوة المفرط، وعدم كفاية الرغوة، ودرجة حرارة النضج المنخفضة بشكل مفرط، والتنسيق غير السليم لناقل الجر. إنها مشكلة يمكن أن تحدث بسهولة في المراحل الأولى من المعدات

الموافقة المسبقة عن علم 14 رسم تخطيطي لعملية إنتاج جهاز خط الإنتاج المستمر لرغوة البولي يوريثان المرنة بتأرجح الضغط

(1) افتح باب الغرفة الوسطى 3أ وأغلق باب غرفة الخروج 3ب. قم بتنشيط نظام التحكم في الضغط 4a4b لجلب الضغط في القناة بأكملها إلى قيمة الضغط المحددة. نطاق الضغط النموذجي هو 50 إلى 150 كيلو باسكال (0.5 إلى 1.5 ضغط جوي).

(2) قم بتشغيل آلة الرغوة، وتدخل المواد المختلطة إلى حوض الفائض في القناة المغلقة وتتدفق إلى لوحة الإسقاط من أجل الرغوة تحت بيئة الضغط المحددة.

(3) بعد المعالجة الأولية لجسم الرغوة وتشكيله بطول معين، تعمل آلة القطع على قطعه.

(4) يدخل جسم الرغوة المقطوعة إلى المنطقة الخلفية للقناة. أغلق باب الغرفة الوسطى، واضبط الضغط في المنطقة الخلفية ليكون مساوياً للضغط المحيط، وافتح باب غرفة الخروج، وانقل جسم الرغوة إلى منطقة المعالجة لإكمال المعالجة. وفي الوقت نفسه، يجب إغلاق باب غرفة الخروج على الفور، ويجب تفعيل جهاز تنظيم الضغط على الفور لمساواة ضغطه مع الضغط في القناة بأكملها. ثم افتح باب الغرفة الوسطى لاستيعاب الجسم الرغوي المقطوع التالي.

يتم مراقبة خط الإنتاج هذا بواسطة أجهزة كمبيوتر أوتوماتيكية للغاية، مع التحكم في جزء القناة، وتبديل الدورة، ونظام ضبط الضغط. اعتمادًا على القناة المغلقة، سواء كانت عبارة عن وعاء فراغ أو وعاء ضغط، يمكنها إنتاج أجسام رغوية ذات مقاطع عرضية مستطيلة أو دائرية. بناءً على خط الإنتاج المستمر هذا، تم أيضًا تطوير خطوط إنتاج متقطعة برغوة ذات ضغط متغير من النوع الصندوقي. على الرغم من أن كفاءة الإنتاج عالية، إلا أن نظام التحكم معقد والمعدات ضخمة الحجم، وغالبًا ما تتجاوز أطوال القنوات المغلقة مئات الأمتار، مما يؤدي إلى استثمارات كبيرة 

ما سبق يقدم مقدمة لخط الإنتاج المستمر الأفقي لكتل ​​رغوة البولي يوريثان المرنة. نأمل أن يساعدك ذلك في كيفية اختيار خط الإنتاج المستمر لرغوة البولي يوريثان المرنة. مرحبًا بكم في ترك تعليق ومناقشة المزيد معي حول رغوة البولي يوريثان.

في رغاوي البولي يوريثان المرنة، غالبًا ما يستخدم ثنائي كلورو ميثان (MC) لضبط كثافة الرغوة وصلابتها. مع درجة غليان 40 فقط.4 ° C، أثناء الرغوة، يؤدي تفاعل الماء وTDI إلى توليد كمية كبيرة من الحرارة، مما يتسبب في تبخر MC إلى غاز، وبالتالي توسيع جسم الرغوة وتقليل كثافة الرغوة.

يستهلك تبخير MC الكثير من الحرارة، مما قد يؤثر على عملية تكوين الرغوة في بعض الحالات. يوضح الشكلان التاليان التغيرات في درجة حرارة الرغوة القصوى ووقت الوصول إليها بعد إضافة كميات مختلفة من MC إلى صيغة معينة.

من خلال المخططات، يمكن ملاحظة أنه بعد إضافة MC، تنخفض درجة الحرارة القصوى للرغوة بشكل ملحوظ، كما يزداد الوقت اللازم للوصول إلى درجة الحرارة القصوى.

هذه مجرد تغييرات في البيانات، ولكن كيف تظهر أثناء عملية الرغوة الفعلية؟ لفهم هذا، دعونا نلقي نظرة سريعة على عملية تفاعل البولي يوريثين.

التفاعل الرئيسي في رغوة البولي يوريثان هو تفاعل الماء والإيزوسيانات لإنتاج ثاني أكسيد الكربون والأمين، وتفاعل البولي إيثر بوليول والإيزوسيانات لإنتاج البولي يوريثان. ومع ذلك، هناك العديد من التفاعلات الثانوية، والتي تتلخص في تفاعلات مولدة لليوريتان وتفاعلات مولدة لليوريا.

تغير التفاعلات الثانوية التركيب الجزيئي للبوليمر من الخطي إلى الارتباط المتقاطع. بسبب ظروف التفاعل المختلفة والمواد الخام، يمكن أن يختلف هيكل البولي يوريثين بشكل كبير. بشكل عام، كلما كانت التفاعلات ثانوية، كلما كان الهيكل المتشابك أكثر تعقيدًا، مما يؤدي إلى زيادة الصلابة وتحسين قوة التمزق. وبطبيعة الحال، تتحسن أيضا مقاومة الاصفرار، ولكن هذا موضوع آخر. زيادة مؤشر الرغوة سوف يقوي التفاعلات الثانوية.

بعد أن قلت الكثير، ما علاقة هذا بـ MC؟ التفاعلات الثانوية كلها تفاعلات ماصة للحرارة، وتتطلب امتصاص الحرارة. ومع ذلك، فإن تبخير MC يتطلب أيضًا كمية كبيرة من الحرارة، وبالتالي خلق علاقة تنافسية. ستؤدي إضافة كمية كبيرة من MC إلى إضعاف التفاعلات الثانوية بشكل كبير، مما يزيد من نسبة الهياكل الخطية في الرغوة، مما يجعلها أكثر ليونة، وتقليل اللدونة الحرارية.

حتى في درجات الحرارة الباردة خلال فصل الشتاء، ينبغي إيلاء الاهتمام لهذه المسألة. تساعد زيادة محتوى الماء في التركيبة بشكل صحيح لتوليد المزيد من الحرارة في الحفاظ على الخصائص الفيزيائية للرغوة دون تغييرات كبيرة.

يعتمد تفاعل رغوة البولي يوريثان على مكونين كيميائيين رئيسيين: بوليول إيثر وإيزوسيانات، بالإضافة إلى إضافات أخرى بما في ذلك الماء وثنائي كلورو ثنائي فلورو الميثان ومثبتات الرغوة والمحفزات. يتم خلط هذه المواد على الفور وبقوة، وتتفاعل لتكوين رغوة، وهي عملية تولد كمية كبيرة من الحرارة.

البلاستيك الرغوي عبارة عن مادة مسامية ذات مساحة سطحية كبيرة. في حين أن الحرارة المتولدة عند حواف الرغوة يمكن أن تتبدد، فإن الحرارة الموجودة في الجزء المركزي، بسبب التأثير العازل للرغوة، تكون أكثر صعوبة في إزالتها. في التفاعل النموذجي، تؤدي الحرارة المنطلقة إلى رفع درجة حرارة مركز كتلة الرغوة لتحقيق المعالجة. وقد لوحظ أنه في غضون 2 إلى 6 ساعات بعد الرغوة، يمكن أن ترتفع درجات الحرارة إلى 140-160 ° C، وأحيانا أعلى من ذلك، حولها 180 ° C. إذا استمرت درجة الحرارة في الارتفاع، يمكن أن يؤدي ذلك إلى حرق القلب، والتدخين، وحتى الاحتراق التلقائي.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي التعرض الطويل لرغوة البولي يوريثان لأشعة الشمس إلى تفاعل أكسدة تلقائية، مما يتسبب في تحلل البوليمر، وتغير اللون، والتقصف، وانخفاض في الخصائص الفيزيائية، مما يجعلها غير صالحة للاستخدام. منذ تصنيع البولي يوريثين، أصبح حرق اللب والشيخوخة موضوعات ساخنة للبحث والاهتمام في صناعة البولي يوريثين.

تعتبر مضادات الأكسدة من الإضافات المهمة في إنتاج رغوة البولي يوريثان. تمنع مضادات الأكسدة المناسبة تحلل البوليولات، وتقلل من تكوين المنتجات الثانوية، وتقلل من خطر حرق اللب، ويمكن أن تؤخر الشيخوخة التأكسدية الحرارية أثناء استخدام المنتج، وبالتالي إطالة عمره. عادةً ما تكون مضادات الأكسدة شائعة الاستخدام في رغوة البولي يوريثان سائلة وتنقسم إلى ثلاث فئات: الأمينات العطرية (مثل 5057)، والفينولات المعوقة (مثل 1135)، واسترات الفوسفيت (مثل PDP). بالنسبة للتطبيقات ذات متطلبات الألوان المنخفضة، يتم استخدام مزيج من الأمينات العطرية والفينولات المعيقة بشكل عام، في حين أن التطبيقات ذات متطلبات الألوان الأعلى قد تستخدم مزيجًا من الفينولات المعيقة واسترات الفوسفيت.

علاوة على ذلك، إذا تعرضت المنتجات لأشعة الشمس بشكل متكرر، فيجب إضافة كمية معينة من مثبتات الأشعة فوق البنفسجية لتحسين العمر الافتراضي ومقاومة الاصفرار. تتكون مثبتات الأشعة فوق البنفسجية بشكل أساسي من ماصات الأشعة فوق البنفسجية ومثبتات الضوء الأميني المعوق (HALS). تمتص ماصات الأشعة فوق البنفسجية، مثل البنزوتريازولات والبنزوفينونات والتريازينات، الأشعة فوق البنفسجية الضارة وتحولها إلى حرارة من خلال نقل رابطة الهيدروجين داخل الجزيئات أو الأيزومرية المقرنة العابرة. يشير HALS إلى الأمينات التي تحتوي كل منها على مجموعتي ميثيل α - ذرة الكربون التي تتحول بعد الأكسدة الضوئية إلى جذور النيتروسو. تعتبر هذه الجذور مكونات مستقرة يمكنها التقاط الجذور الحرة وتجديد جذور النيتروسو من خلال التفاعل مع جذور البيروكسيد. تشتمل عوامل حجب الأشعة فوق البنفسجية على أسود الكربون وأكسيد الزنك وثاني أكسيد التيتانيوم وأصباغ أخرى تستخدم كملونات. تستخدم هذه العوامل تشتتها العالي وقدرتها على التغطية لعكس الأشعة فوق البنفسجية الضارة، مما يحمي البوليمر.

هل سبق لك أن تساءلت كيف يتم تشكيل رغوة البولي يوريثان البلاستيكية؟ في المقال السابق، كشفنا عن التفاعلات الأساسية التي تكمن وراءها: الأيزوسيانات، والبوليولات البولي إيثر (أو البوليستر)، والماء، تعمل جميعها معًا لتكوين هذه المادة السحرية. فهل يعني هذا أننا في الإنتاج الفعلي نحتاج فقط إلى هذه المواد الخام الثلاثة؟ الجواب بعيد عن ذلك. في عملية الإنتاج الفعلية لدينا، من أجل التحكم بشكل أكثر دقة في معدل التفاعل وإنتاج منتجات ذات أداء ممتاز، غالبًا ما نحتاج إلى تسخير قوة المواد المضافة المختلفة. لا تتمتع هذه الإضافات بتطبيقات واسعة النطاق فحسب، بل يمكنها أيضًا أن تلعب دورًا كبيرًا في جعل عملية الإنتاج لدينا أكثر كفاءة واستقرارًا.

المواد الخافضة للتوتر السطحي / زيت السيليكون

تُسمى أيضًا المواد الخافضة للتوتر السطحي، والمعروفة أيضًا بزيت السيليكون، بمثبتات الرغوة. في عملية إنتاج رغوة البولي يوريثان، دورها حاسم. المهمة الأساسية لزيت السيليكون هي تقليل التوتر السطحي لنظام الرغوة، وبالتالي تحسين الامتزاج بين المكونات، وضبط حجم الفقاعات، والتحكم في هيكل الفقاعة، وتعزيز استقرار الرغوة. علاوة على ذلك، فهي تتحمل أيضًا مسؤولية منع انهيار الرغوة. ولذلك يمكن القول أن زيت السيليكون يلعب دورا لا غنى عنه في إنتاج رغوة البولي يوريثان.

المحفزات

تلعب المحفزات دورًا حاسمًا في عملية تصنيع البولي يوريثين، وذلك بشكل رئيسي عن طريق تسريع التفاعل بين الإيزوسيانات والماء والبوليولات. هذا التفاعل هو تفاعل بلمرة نموذجي. وبدون وجود المحفزات، قد يستمر هذا التفاعل ببطء شديد أو حتى لا يحدث على الإطلاق. حاليًا، تنقسم المحفزات الموجودة في السوق بشكل أساسي إلى نوعين: المحفزات الأمينية والمحفزات المعدنية العضوية. المحفزات الأمينية عبارة عن مركبات تعتمد على ذرات النيتروجين، والتي يمكن أن تعزز بشكل فعال تفاعل البلمرة للبولي يوريثان. ومن ناحية أخرى، فإن المحفزات المعدنية العضوية عبارة عن مركبات تؤثر بشكل خاص على التفاعل بين البوليولات والإيزوسيانات في تكوين البولي يوريثان، وعادة ما تكون مركبات القصدير العضوي. تكمن خاصية هذه المحفزات في قدرتها على التحكم بدقة في عملية التفاعل، مما يؤدي إلى منتج نهائي أكثر تجانسًا واستقرارًا.

وكلاء النفخ

عوامل النفخ هي مواد تولد الغاز أثناء تفاعل البولي يوريثين وتساعد في تكوين الرغوة. اعتمادًا على طريقة توليد الغاز، يتم تقسيم عوامل النفخ عادةً إلى عوامل نفخ كيميائية وعوامل نفخ فيزيائية. تشير عوامل النفخ الكيميائية إلى المواد التي تخضع لتغيرات كيميائية أثناء التفاعل، وتولد الغاز، وتعزز تكوين الرغوة. العديد من المواد الشائعة في حياتنا اليومية هي في الواقع عوامل نفخ كيميائية، مثل الماء. ومن ناحية أخرى، فإن عوامل النفخ الفيزيائية هي مواد تولد الغاز من خلال الوسائل الفيزيائية. على سبيل المثال، ثنائي كلورو ميثان (MC) هو عامل نفخ فيزيائي شائع.

إضافات أخرى

إن الاعتماد فقط على المواد الخام الأساسية ليس كافيًا لجعل المنتجات تتمتع بأداء متميز. ومن أجل تلبية الاحتياجات المختلفة، يتم دمج الإضافات الأخرى بذكاء في عملية الإنتاج، ولا ينبغي الاستهانة بأدوارها. على سبيل المثال، يمكن لمثبطات اللهب أن تضيف مقاومة للهب إلى المنتجات، ويمكن لعوامل التشابك أن تعزز ثباتها، ويمكن للملونات والحشوات أن تمنح المنتجات مظهرًا وملمسًا أكثر ألوانًا، كما تلعب العديد من الإضافات الأخرى ذات الوظائف المختلفة أدوارها. هذه الإضافات المختارة بعناية هي التي تعمل على تحسين أداء المنتجات بشكل شامل وتمنح المستخدمين تجربة مستخدم أفضل.

1 . ما هي الأنواع المختلفة من الأيزوسيانات شائعة الاستخدام والمصنفة هيكليا؟

    الجواب: الأليفاتية: HDI؛ الأليفاتية الحلقية: IPDI، HTDI، HMDI؛ العطرية: TDI، MDI، PAPI، PPDI، NDI.

2 . ما هي الأنواع المختلفة من الأيزوسيانات شائعة الاستخدام؟ تقديم الصيغ الهيكلية الخاصة بهم.

    الإجابة: ثنائي إيزوسيانات التولوين (TDI)، ثنائي فينيل ميثان -4,4'-ثنائي إيزوسيانات (MDI)، ثنائي إيزوسيانات ثنائي فينيل ميثان البوليمري (PAPI)، MDI السائل، ثنائي إيزوسيانات هيكساميثيلين (HDI).

3 . ماذا يعني TDI-100 وTDI-80؟

    الإجابة: يشير TDI-100 إلى ثنائي إيزوسيانات التولوين المكون بالكامل من البنية 2,4؛ يشير TDI-80 إلى خليط يشتمل على 80% من البنية 2,4 و20% من البنية 2,6.

4 . ما هي الخصائص المميزة لـ TDI و MDI في تصنيع مواد البولي يوريثين؟

    الإجابة: فيما يتعلق بالتفاعلية، يُظهر 2,4-TDI تفاعلية أعلى بعدة مرات من 2,6-TDI نظرًا لأن NCO ذو الموضع الرابع بعيد نسبيًا عن NCO ذو الموضعين والميثيل، مما يؤدي إلى الحد الأدنى من العوائق الاستاتيكية. في المقابل، فإن تفاعل 2،6-TDI يتأثر بشكل كبير بالعوائق الاستاتيكية من مجموعات الميثيل المجاورة.

    كلتا المجموعتين NCO في MDI بعيدتان نسبيًا عن بعضهما البعض وغير بديلتين، وبالتالي تظهران تفاعلًا كبيرًا. حتى إذا شارك أحد ضباط الصف في التفاعل، مما يقلل من نشاط ضابط الصف المتبقي، فإن التفاعل الإجمالي يظل مرتفعًا. ولذلك، فإن تفاعل البوليمرات المسبقة من مادة البولي يوريثين المستندة إلى MDI أكبر من تفاعل البوليمرات المسبقة المستندة إلى TDI.

5 . أي الأنواع من HDI وIPDI وMDI وTDI وNDI تظهر مقاومة أفضل للاصفرار؟

    الإجابة: HDI (ينتمي إلى الأيزوسيانات الأليفاتية غير الصفراء) وIPDI (راتنجات البولي يوريثين المصنوعة منها تظهر ثباتًا بصريًا ممتازًا ومقاومة كيميائية، وتستخدم عادةً لتصنيع راتنجات البولي يوريثين غير الصفراء عالية الجودة).