المرحلة الأولى: عملية نواة الغاز

تتفاعل المواد الخام في الطور السائل أو تعتمد على توليد المواد الغازية والتطاير الغازي أثناء التفاعل. ومع تقدم التفاعل وتولد كمية كبيرة من الحرارة، تزداد كمية المادة الغازية المتولدة والمتطايرة بشكل مستمر. عندما يتجاوز تركيز الغاز تركيز التشبع، تبدأ فقاعات الغاز الدقيقة بالتشكل في مرحلة المحلول وترتفع. ومع اقتراب التفاعل من نهايته، تظهر ظاهرة حليبية في مادة البولي يوريثين السائلة، تعرف باسم "الزمن اللبني".

المرحلة الثانية: عملية النواة الذاتية

في هذه المرحلة، يستمر تركيز الغاز في الزيادة ويصل إلى مستوى معين. بعد ذلك، ينخفض ​​تركيز الغاز تدريجيًا، ولا تتشكل فقاعات جديدة. يصل الغاز الموجود في المحلول تدريجيًا إلى تركيز التشبع المتوازن. خلال هذه المرحلة تزداد لزوجة المادة السائلة تدريجياً، ويندمج الغاز ويتوسع بشكل مستمر في الطور السائل اللزج تدريجياً. يستمر حجم الفقاعات في التوسع. تتضاءل الطور السائل اللزج الذي يشكل الجدار الخارجي للفقاعات تدريجيًا. بسبب علاقة التوتر السطحي بين السطوح البينية للغاز والسائل، يزداد حجم الفقاعة من صغير إلى كبير، ويتحول تدريجيًا من شكل كروي إلى شكل هندسي ثلاثي الأبعاد يتكون من أغشية رقيقة من البوليمر، ويشكل أخيرًا بنية شبكية مفتوحة ثلاثية الأبعاد. المسام الدقيقة الأبعاد. في عملية تصنيع رغوة البولي يوريثان، تظهر هذه المرحلة تمدد حجم البوليمر وارتفاع الرغوة.

المرحلة الثالثة:

بعد انخفاض تركيز الغاز إلى مستوى معين، لم تعد الفقاعات تتشكل. ومع تغلغل الغاز، يستمر التركيز في الانخفاض، ليصل إلى التوازن المشبع النهائي في عملية انتقال جدار الرغوة البوليمرية من الحالة السائلة اللزجة إلى الحالة الصلبة غير المتدفقة.

شروط الاختبار:

1. يتم أخذ الرغوة السريعة من مركز الرغوة، في حين يتم أخذ عينات الرغوة المقولبة من الجزء المركزي أو لاختبار العينة بأكملها.

2. يجب أن تنضج الرغوة المصنعة حديثا لمدة 72 ساعة في حالتها الطبيعية قبل أخذ العينات. يجب وضع العينات في بيئة درجة حرارة ورطوبة ثابتة (حسب GB/T2918: 23 ± 2 ℃ ، الرطوبة النسبية 50 ± 5%).

الاستعباد : الكثافة = الكتلة (كجم) / الحجم (م3)

Ardالحداد : انحراف حمل المسافة البادئة (ILD)، انحراف حمل الضغط (CLD)

والفرق الرئيسي بين طريقتي الاختبار هاتين هو منطقة تحميل البلاستيك الرغوي. في اختبار ILD، يتم تعريض العينة إلى مساحة مضغوطة تبلغ 323 سم2، بينما في CLD يتم ضغط العينة بأكملها. هنا، سنناقش فقط طريقة اختبار ILD.

في اختبار ILD، يبلغ حجم العينة 38*38*50 مم، بقطر رأس اختبار 200 مم (مع زاوية مستديرة R = 10 على الحافة السفلية)، ولوحة دعم بفتحات 6 مم متباعدة 20 مم. سرعة تحميل رأس الاختبار هي (100 ± 20) مم/دقيقة. في البداية، يتم تطبيق ضغط قدره 5 نيوتن كنقطة الصفر، ثم يتم ضغط العينة إلى 70٪ من سمكها عند نقطة الصفر، ويتم تفريغها بنفس السرعة. ويتكرر هذا التحميل والتفريغ ثلاث مرات كالتحميل المسبق، ثم يتم ضغطه على الفور بنفس السرعة. سمك الضغط هو 25 ± 1% و 65 ± 1%. بعد الوصول إلى التشوه، استمر في ذلك 30 ± 1s وتسجيل قيمة المسافة البادئة النسبية. القيمة المسجلة هي صلابة المسافة البادئة عند مستوى الضغط هذا.

بالإضافة إلى ذلك، 65% ILD / 25% ILD = نسبة الضغط، وهي مقياس لراحة الرغوة.

قوة الشد والاستطالة عند الكسر : يشير إلى الحد الأقصى لإجهاد الشد المطبق أثناء اختبار الشد حتى الكسر، ونسبة استطالة العينة عند الكسر.

قوة الشد = الحمل عند الكسر / مساحة المقطع العرضي الأصلي للعينة

الاستطالة عند الكسر = (مسافة الكسر - المسافة الأصلية) / المسافة الأصلية * 100%

قوة الدموع : يقيس مقاومة المادة للتمزق من خلال تطبيق قوة تمزيق محددة على عينة ذات شكل محدد.

حجم العينة: 150*25*25 مم (GB/T 10808)، مع اتجاه سمك العينة باعتباره اتجاه ارتفاع الرغوة. يتم إجراء شق بطول 40 مم على طول اتجاه السُمك (اتجاه ارتفاع الرغوة) في وسط أحد طرفي العينة. قم بقياس السماكة على طول اتجاه سماكة العينة، ثم افتح العينة وقم بتثبيتها في جهاز الاختبار. قم بتطبيق الحمل بسرعة 50-20 مم/دقيقة، باستخدام شفرة لقطع العينة، مع الحفاظ على الشفرة في الموضع المركزي. قم بتسجيل القيمة القصوى عندما تنكسر العينة أو تتمزق عند 50 مم.

قوة التمزق = قيمة القوة القصوى (N) / متوسط ​​سمك العينة (سم)

وعادة ما يتم اختبار ثلاث عينات، ويتم أخذ الوسط الحسابي.

صمود : يقيس أداء ارتداد الرغوة من خلال السماح لقطر معين ووزن كرة فولاذية بالسقوط بحرية على سطح عينة البلاستيك الرغوي من ارتفاع محدد. تشير نسبة ارتفاع الارتداد إلى ارتفاع سقوط الكرة الفولاذية إلى مرونة الرغوة.

متطلبات الاختبار: حجم العينة 100*100*50 مم، يجب أن يكون اتجاه سقوط الكرة متسقًا مع اتجاه استخدام الرغوة. حجم الكرة الفولاذية هو ∮ 164 ملم، ووزن 16.3 جرام، وينخفض ​​من ارتفاع 460 ملم.

معدل المرونة = ارتفاع ارتداد الكرة الفولاذية / ارتفاع سقوط الكرة الفولاذية * 100%

ملاحظة: يجب أن تكون العينات أفقية، ويجب تثبيت الكرة الفولاذية قبل إسقاطها (ثابتة)، ويتم اختبار كل عينة ثلاث مرات بفواصل زمنية تبلغ 20 ثانية، ويتم تسجيل القيمة القصوى.

ضغط تشوه دائم : في بيئة ثابتة، يتم الاحتفاظ بعينة المادة الرغوية تحت تشوه مستمر لفترة معينة، ثم يسمح لها بالتعافي لفترة من الوقت، مع ملاحظة تأثير التشوه على سمك العينة. تمثل نسبة الفرق بين السُمك الأولي والسمك النهائي للعينة إلى السُمك الأولي تشوه الضغط الدائم للبلاستيك الرغوي.

التشوه الدائم بالضغط = (السُمك الأولي للعينة - السُمك النهائي للعينة) / السُمك الأولي للعينة * 100

مقاوم النار

VOC (المركبات العضوية المتطايرة)

حساب مسافة الرغوة ل ج آلة الرغوة المستمرة

نظرًا: وقت إطلاق الفقاعة للصيغة هو 108 ثانية، وسرعة الحزام الناقل أثناء الرغوة هي 4.6 متر في الدقيقة. حساب مسافات التأرجح وحوض الرغوة.

مسافة الرغوة عند التأرجح: (108/60) × 4.6 = 8.28 متر

مسافة الرغوة عند الخوض: [((108-18)/60)] × 4.6 = 6.9 متر

توضيح: بالنسبة لنفس الصيغة، فإن آلة الرغوة المستمرة لديها وقت تحرير فقاعات أقصر من الفقاعات الصغيرة. مسافة الرغوة المحسوبة أقصر من مسافة الرغوة الفعلية. توفر هذه الطريقة فقط تأكيدًا تقريبيًا لمسافة الرغوة، مما يدعم تعديل لوحة التثبيت. الحوض الصغير :  18" يشير إلى الوقت بالثواني الذي تبقى فيه المادة الخام في حوض الفائض.

حساب ارتفاع الرغوة  (ج) آلة الرغوة المستمرة

المعطى: معدل تدفق الصيغة: 80 كجم في الدقيقة للبولي إيثر، 20 للبولي إيثر الأبيض، 60 لـ TDI، 20 لمسحوق الحجر، سرعة الحزام الناقل 4.5 متر في الدقيقة، عرض القالب 1.65 متر، إنتاج رغوة بكثافة 25 كجم لكل مكعب متر. ما هو ارتفاع الرغوة بالأمتار؟

الوزن الإجمالي للصيغة: 80 + 20 + 60 + 20 = 180 كيلو جرامًا

حجم الصيغة: 180/25 = 7.2 متر مكعب

المساحة الأساسية للناقل الذي يعمل في الدقيقة:

4.5 × 1.65 = 7.425 متر مكعب

ارتفاع الرغوة: 7.2/7.425 = 0.97 متر

الشرح: لا يتم أخذ زيت السيليكون والأمين والقصدير في الاعتبار هنا حيث أنها تعوض كمية ثاني أكسيد الكربون المستخدمة أثناء عملية الرغوة. لا يتم أخذ محتوى الرطوبة (MC) في الاعتبار لأن MC لا يزيد من وزن الرغوة عند التبخير.

عملية يومية رغوية

يشعر المبتدئون بالقلق من أن الضبط غير المناسب للوحة الترسيب سيؤدي إلى ارتفاع السائل الذي يتم رشه من الفوهة إلى الأمام أو الخلف، مما يؤثر على الرغوة. يزداد معدل التفاعل تدريجيًا خلال أول دقيقتين بعد تشغيل الجهاز، مما يتطلب أحيانًا إجراء تعديلات مقابلة على لوحة التثبيت. تعتبر التعديلات على لوحة الترسيب أكثر أهمية في الصيغ ذات الكثافة المنخفضة وMC العالية.

يمكن حساب معدل تدفق TDI من خلال تحديد قيمة المقياس المقابل لمعدل التدفق، ولكن يوصى بقياس معدل تدفق TDI أثناء إنتاج الرغوة الأول. معدل التدفق مهم للغاية؛ إذا كان معدل التدفق غير صحيح، كل شيء آخر سيكون في حالة من الفوضى. من الأفضل الاعتماد على الطريقة الأبسط والأكثر بديهية لقياس معدل التدفق.

عندما يتم خلط المسحوق، يجب ترك مسحوق الحجر المختلط طوال الليل ويجب أن يبدأ الإنتاج في اليوم التالي. بالنسبة للتركيبات التي تحتوي على الميلامين ومسحوق الحجر، يوصى أولاً بخلط الميلامين مع البولي إيثر لفترة من الوقت قبل إضافة مسحوق الحجر.

تحتوي صيغ آلات الرغوة ذات حجرة الخلط الأطول أو عدد أكبر من الأسنان على عمود الخلط على نسبة أمين أقل ودرجة حرارة مادة أقل. على العكس من ذلك، فإن تركيبات آلات الرغوة ذات غرفة الخلط الأقصر أو الأسنان الأقل على عمود الخلط تحتوي عادةً على نسبة أمين أكبر ودرجة حرارة أعلى للمادة.

بالنسبة لنفس الصيغة، عند التبديل بين الرؤوس المتأرجحة للرش المزدوج والرؤوس المتأرجحة للرش المفردة، إذا كانت مساحة المقطع العرضي للفوهتين متشابهة، فإن متطلبات الدقة وعدد طبقات الشبكة متشابهة.

يمكن إجراء تصحيح معدل تدفق المواد الصغيرة عن طريق قياس معدل تدفق العودة للمادة الصغيرة، أو عن طريق قسمة الاستخدام الإجمالي على وقت الرغوة للتصحيح. عندما تختلف القيم التي تم الحصول عليها من طريقتي التصحيح بشكل كبير، يجب استخدام البيانات من طريقة التصحيح الثانية.

تركيبات الرغوة الناعمة ذات الخصائص الأفضل عادة ما تكون في نطاق غير مستقر، مثل انخفاض مؤشر TDI، وانخفاض نسبة الماء إلى MC، وجرعة T-9 أقل، وجرعة أقل من زيت السيليكون. كما هو الحال في وظائفنا، يجب أن يكون هناك جهد قبل المكافأة.

إن فهم المبادئ الكامنة وراء تفاعلات الرغوة أمر بالغ الأهمية. لإتقان الرغوة، يجب علينا أن نسعى جاهدين لإنشاء نموذج تفاعل الرغوة في أذهاننا باستخدام معادلات التفاعل الأربعة التالية. ومن خلال الإلمام بالاختلافات داخل النموذج، فإننا ننمي الحساسية التي تسمح لنا بفهم عملية تفاعل الرغوة بأكملها. يساعد هذا النهج في بناء قاعدة معارفنا ومهاراتنا المهنية في مجال رغوة البولي يوريثان. سواء كنا ندرس بشكل نشط مبادئ تفاعل الرغوة أو نستكشفها بشكل سلبي أثناء عملية الرغوة، فهي بمثابة وسيلة حيوية بالنسبة لنا لتعميق فهمنا للتركيبات وتعزيز مهاراتنا.

رد فعل 1

تي دي آي + بولي إيثر → يوريتان

رد فعل 2

تي دي آي + يوريتان → ايزوسيانورات

رد فعل 3

تي دي آي + ماء → اليوريا + ثاني أكسيد الكربون

رد فعل 4

تي دي آي + اليوريا → بيوريت (بوليوريا)

01: التفاعلان 1 و2 عبارة عن تفاعلات نمو متسلسلة، وتشكل السلسلة الرئيسية للرغوة. قبل أن تصل الرغوة إلى ثلثي ارتفاعها الأقصى، تستطيل السلسلة الرئيسية بسرعة، مع سيطرة تفاعلات نمو السلسلة داخل الرغوة. في هذه المرحلة، ونظرًا لانخفاض درجات الحرارة الداخلية نسبيًا، فإن التفاعلات 3 و4 ليست بارزة.

02: التفاعلان 3 و4 عبارة عن تفاعلات متشابكة تشكل تفرعات الرغوة. وبمجرد أن تصل الرغوة إلى ثلثي ارتفاعها الأقصى، ترتفع درجة الحرارة الداخلية، ويتكثف التفاعلان 3 و4 بسرعة. خلال هذه المرحلة، تكون التفاعلات من 1 إلى 4 قوية، مما يمثل فترة حرجة لتكوين خصائص الرغوة. يوفر التفاعلان 3 و4 الاستقرار والدعم لنظام الرغوة. يساهم التفاعل 1 في مرونة الرغوة، بينما يساهم التفاعلان 3 و4 في قوة شد الرغوة وصلابتها.

03: تسمى التفاعلات المنتجة للغاز بالتفاعلات الرغوية. توليد ثاني أكسيد الكربون هو تفاعل رغوي وتفاعل طارد للحرارة الأساسي في رغوة البولي يوريثان. في أنظمة التفاعل التي تحتوي على الميثان، يشكل تبخر الميثان تفاعل رغوي وعملية ماصة للحرارة.

04: التفاعلات التي تؤدي إلى تكوين مكونات الرغوة تعرف باسم تفاعلات الجيلاتين، وتشمل جميع التفاعلات باستثناء التفاعلات المنتجة للغاز. يتضمن ذلك تكوين اليوريثان واليوريا والإيزوسيانورات والبيوريت (البوليوريا) من التفاعلات من 1 إلى 4.

يمكن أن تختلف تركيبات نفس المنتج بشكل كبير عبر المناطق والمواد الخام والآلات والظروف المختلفة، لذلك يتم توفير التركيبات كمرجع فقط. سنوضح ذلك باستخدام تركيبة رغوة البولي يوريثان المرنة العادية. أسباب استخدام رغوة PU المرنة ذات التركيبة العالية العادية كمثال هي:

يتميز البولي إيثر الرغوي العادي بتفاعلية منخفضة، لذا فإن تفاعله مع الماء وTDI ليس شديدًا جدًا، على عكس البولي إيثر عالي المرونة أو البولي إيثر البطيء المرونة الذي يتفاعل بقوة شديدة مع الماء وTDI.

إن معدلات تفاعل البولي إيثر العادي مع TDI والماء مع TDI متشابهة نسبيًا، مما يجعل التنسيق بينهما أسهل أثناء عملية التفاعل. ولذلك، فإن تركيبة رغوة PU المرنة المنتظمة توضح بشكل فعال مبادئ التفاعل.

الآن دعونا نناقش قوة المسيل للدموع.

ترتبط قوة التمزق بالعوامل الثلاثة التالية: 1. تفاعل متشابك؛ 2. القطاعات الصلبة والقطاعات الناعمة؛ 3. الحرارة الداخلية للرغوة.

كلما كان رد الفعل المتشابك أقوى، زادت قوة المسيل للدموع.

كلما زادت صلابة الأجزاء في رغوة البولي يوريثان المرنة، زادت قوة التمزق.

تتحكم الحرارة الداخلية للرغوة في تفاعل التشابك والأجزاء الصلبة. كلما زادت الحرارة الداخلية، كلما كان تفاعل التشابك أقوى وزاد توليد الأجزاء الصلبة.

من المهم ملاحظة أن تفاعل التشابك لا يتم التحكم فيه بواسطة الأمينات والقصدير؛ ويتم التحكم فيه عن طريق الحرارة الداخلية للرغوة.

بعد ذلك، دعونا نلقي نظرة على الصياغات.

أولاً، سنقوم بمقارنة الصيغة 1 بالصيغة الأصلية. والفرق الرئيسي هو أن الصيغة 1 تحتوي على جزء واحد من TDI أكثر من الصيغة الأصلية، وبالتالي فإن مؤشر TDI للصيغة 1 أعلى. يتميز تفاعل التشابك أيضًا بخاصية ارتباطه بمؤشر TDI؛ كلما ارتفع مؤشر TDI، كان رد فعل التشابك أسرع وأقوى. لذلك، فإن قوة التمزق في التركيبة 1 تتفوق على التركيبة الأصلية.

الآن دعونا نفحص الصيغة 2. في الصيغة 2، زاد محتوى الماء، وانخفض محتوى الميثان. التفاعل بين الماء وTDI يكون طاردًا للحرارة، بينما الميثان ماصًا للحرارة. تؤدي هذه الزيادة في الماء والنقصان في الميثان إلى ارتفاع درجة الحرارة الداخلية في الصيغة 2 مقارنة بالصيغة الأصلية. مع زيادة الحرارة الداخلية، يزداد أيضًا تفاعل التشابك والأجزاء الصلبة، وبالتالي فإن قوة التمزق في التركيبة 2 أفضل بكثير من التركيبة الأصلية. هذه أيضًا طريقة أساسية لضبط قوة التمزق.

وأخيرا، دعونا نلقي نظرة على الصيغة 3. تحتوي التركيبة 3 على كمية متزايدة من A33، والتي تحفز التفاعل بين الماء وTDI. ولذلك، فإن الزيادة في A33 تؤدي أيضًا إلى رفع الحرارة الداخلية، مما يؤدي إلى قوة تمزق أكبر من التركيبة الأصلية.

بالإضافة إلى ذلك، تجدر الإشارة إلى أن المواد الناتجة عن تفاعلات التشابك والتصلب ترتبط بالحرارة الداخلية للرغوة. لا تعمل هذه المواد على تحسين قوة التمزق فحسب، بل تعمل أيضًا على تعزيز الاستقرار الحراري للرغوة. على سبيل المثال، يعتبر المعيار البريطاني لفقد الوزن الحراري مؤشرًا على الثبات الحراري للرغوة. وبعبارة أخرى، فإن الثبات الحراري للصيغ 1 و2 و3 يتفوق على الصيغة الأصلية.