عند إنشاء مصنع لرغوة البولي يوريثان، فإن النظر بعناية في اختيار الموقع وظروف البناء أمر بالغ الأهمية لنجاحه. هناك عدة مبادئ توجه اختيار موقع المصنع:

أولاً، يعد مبدأ تحسين وإعادة تنظيم الموارد الحالية لوحدات المشروع أمرًا ضروريًا. وهذا يضمن أن المصنع يمكنه تحقيق أقصى استفادة من الموارد المتاحة دون ازدواجية غير ضرورية.

ثانيا، مبدأ توفير الأراضي وخفض الاستثمار أمر حيوي. ومن خلال اختيار موقع يتسم بالكفاءة في استخدام الأراضي، يمكن للمصنع تقليل التكاليف وزيادة الكفاءة إلى أقصى حد.

ثالثا، مبدأ تسهيل النقل وخفض تكاليف إنتاج المنتج له أهمية كبيرة. يساعد الموقع الذي يسمح بسهولة نقل المواد الخام والمنتجات النهائية في خفض تكاليف الإنتاج الإجمالية.

وأخيرا، فإن مبدأ منع التلوث الحضري وحماية البيئة أمر بالغ الأهمية. يساعد اختيار موقع بعيد عن المناطق المكتظة بالسكان في تقليل تأثير عمليات المصنع على بيئة المدينة.

بالإضافة إلى مبادئ اختيار الموقع، يجب أيضًا مراعاة العوامل المختلفة المتعلقة بظروف البناء:

يلعب الموقع الجغرافي وظروف النقل دورًا حاسمًا. الموقع المثالي سيكون له وصول جيد إلى شبكات النقل، مثل الطرق السريعة أو السكك الحديدية، مما يسهل حركة البضائع.

تعتبر حالة الموارد والظروف الاجتماعية من العوامل المهمة. يتضمن ذلك تقييم مرافق دعم الخدمة المحلية، وتوافر موارد العمل، والسياسات الحكومية التي قد تؤثر على عمليات المصنع.

ولا ينبغي إغفال الظروف الطبيعية، مثل المناخ، والعوامل الجيولوجية، والاعتبارات الزلزالية. يساعد فهم هذه العوامل في التخطيط لأية مخاطر أو تحديات محتملة أثناء البناء والتشغيل.

تعتبر ظروف بناء المصنع مثل إمدادات المياه والصرف الصحي وإمدادات الطاقة والتدفئة ضرورية لحسن سير العمل في المنشأة. ويجب ضمان توفير المخصصات الكافية لهذه المرافق خلال مراحل التخطيط.

في الختام، فإن الإنشاء الناجح لمصنع رغوة البولي يوريثان يعتمد على تحليل مدروس لمبادئ اختيار الموقع وظروف البناء. ومن خلال الالتزام بهذه الاعتبارات، يمكن إنشاء المصنع في موقع مثالي مزود بالبنية التحتية اللازمة لعمليات فعالة ومستدامة.

1. ردود الفعل الأساسية

يتضمن تكوين رغوة البولي يوريثان تفاعلين أساسيين: تفاعل الرغوة وتفاعل البلمرة (يُسمى أيضًا تفاعل الهلام).

تفاعل الرغوة: يتفاعل الإيزوسيانات مع الماء لينتج تفاعل اليوريا المستبدلة وثاني أكسيد الكربون. معادلة التفاعل هي كما يلي:

2R-N=C=O + HOH → R-NH-CO-NH-R + CO2 &وار;

يعمل ثاني أكسيد الكربون المنطلق بمثابة قلب الفقاعة، مما يتسبب في تمدد خليط التفاعل، مما يؤدي إلى تكوين رغوة ذات بنية خلية مفتوحة.

تفاعل البلمرة: تخضع مجموعة الهيدروكسيل في البولي إيثر لتفاعل بلمرة تدريجي مع الأيزوسيانات لتكوين أمينوفورمات. معادلة التفاعل هي كما يلي:

R=N=C=O + R &رئيسي; -OH → R-NH-COO — R &رئيسي;

2. البوليولات

يستخدم إنتاج كتل الرغوة المحلية 3 وظائف، وزن جزيئي 3000 (قيمة الهيدروكسيل 56) أو 3500 (قيمة الهيدروكسيل 48، الأقل استخدامًا) من بولي إيثرات الرغوة الناعمة.

3. بولي ايزوسيانات

والبولي إيزوسيانات الرئيسي المستخدم هو ثنائي إيزوسيانات التولوين (TDI). هناك ثلاثة أنواع رئيسية من المنتجات الصناعية TDI: 2,4-TDI النقي (أو TDI100)، TDI80/20، وTDI65/35. يتميز TDI80/20 بأقل تكلفة إنتاج وهو النوع الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية.

الوزن الجزيئي لـ TDI هو 174، مع مجموعتي إيزوسيانات (-N=C=O) لها وزن جزيئي قدره 84. ولذلك، فإن محتوى الإيزوسيانات في TDI هو 48.28%.

كمية TDI المستخدمة لها تأثير كبير على خصائص الرغوة. وفي تركيبات الرغوة، يتم التعبير عن فائض TDI كمؤشر الأيزوسيانات، وهو نسبة الاستخدام الفعلي إلى الكمية المحسوبة نظريًا. عند إنتاج الرغوة الناعمة، يكون المؤشر بشكل عام 105-115 (100 يساوي الكمية المحسوبة نظريًا). ضمن هذا النطاق، مع زيادة مؤشر TDI، تزداد صلابة الرغوة، وتقل قوة التمزق، وتقل قوة الشد، وتقل الاستطالة عند الكسر. إذا كان مؤشر TDI مرتفعًا جدًا، فقد يؤدي ذلك إلى خلايا كبيرة ومغلقة، وأوقات نضج طويلة، وحرق الرغوة؛ إذا كان مؤشر TDI منخفضًا جدًا، فقد يؤدي ذلك إلى التشقق والارتداد الضعيف والقوة المنخفضة والتشوه الدائم للضغط الكبير.

4. وكلاء النفخ

تفاعل الماء مع TDI لإنتاج ثاني أكسيد الكربون هو عامل النفخ الرئيسي المستخدم في رغوة الرغوة الناعمة. ستؤدي زيادة كمية الماء في التركيبة إلى زيادة محتوى اليوريا، وزيادة صلابة الرغوة، وتقليل كثافة الرغوة، وتقليل قدرة الرغوة على التحمل. ومع ذلك، يتفاعل TDI مع الماء لإنتاج كمية كبيرة من الحرارة. إذا كان محتوى الماء مرتفعًا جدًا، فقد يتسبب ذلك في حرق الرغوة أو اشتعالها.

كلوريد الميثيلين هو عامل نفخ فيزيائي بدرجة غليان تبلغ 39.8 ° C. وهو غاز غير قابل للاشتعال ويمكن أن يتبخر أثناء الرغوة، مما يقلل من كثافة الرغوة وصلابتها. يجب أن تمنع كمية كلوريد الميثيلين المضافة الرغوة من الاحتراق مع التأكد من أن الكمية الزائدة لا تؤدي إلى إزالة الكثير من الحرارة، مما يؤثر على معالجة الرغوة. كمية كلوريد الميثيلين المستخدمة محدودة.

5. المحفزات

يتمثل الدور الرئيسي للمحفزات في ضبط سرعة تفاعلات الرغوة والهلام لتحقيق توازن جيد.

يعد ثلاثي إيثيلين ثنائي أمين (A33، محلول 33% من إيثر ثنائي الأيزوبروبيل أو ثنائي بروبيلين جليكول) من أهم محفزات الأمين الثلاثي في ​​إنتاج الرغوة الناعمة. وهو فعال بنسبة 60% في تعزيز التفاعل بين الإيزوسيانات والماء، أي تفاعل الرغوة، وفعال بنسبة 40% في تعزيز التفاعل بين الهيدروكسيل والإيزوسيانات، أي تفاعل الهلام.

يعتبر ثنائي بوتيل القصدير (A-1) محفز أمين ثلاثي للأغراض العامة للرغوة الناعمة. فعال بنسبة 80% في تعزيز التفاعل الرغوي وفعال بنسبة 20% في تعزيز تفاعل الجل. وغالبا ما يستخدم في تركيبة مع ثلاثي إيثيلينديامين.

الاستخدام غير السليم للمحفزات الأمينية يمكن أن يكون له تأثير كبير على المنتج. الكثير من الأمين يمكن أن يسبب:

(1) قصر زمن التفاعل، وزيادة سريعة في اللزوجة الأولية، والإفراط في التدخين أثناء الرغوة.

(2) تكسير الرغوة. سيؤدي وجود كمية قليلة جدًا من الأمين إلى بطء سرعة البدء، مما يؤثر على ارتفاع الرغوة.

يعتبر ثنائي بيوتيل القصدير محفز القصدير العضوي الأكثر استخدامًا، والذي من السهل جدًا تحلله وتأكسده في وجود الماء ومحفزات الأمين الثلاثي في ​​مخاليط البولي إيثر.

كلما انخفضت كثافة الرغوة، كلما كان النطاق القابل للتعديل للديبوتيلتين الموسع أضيق. تأثير جرعة القصدير على الرغوة هو كما يلي:

جرعة قليلة جدًا: تكسير الرغوة.

جرعة زائدة: زيادة سريعة في اللزوجة، وتشكل الرغوة خلايا مغلقة وتتقلص، وتشكل جلودًا في الأعلى والجوانب.

6. مثبتات الرغوة (وتسمى أيضًا زيوت السيليكون)

تعمل مثبتات الرغوة على تقليل التوتر السطحي لخليط نظام الرغوة، وبالتالي تثبيت الفقاعات، ومنع انهيار الرغوة، والتحكم في حجم وتجانس الفراغات.

يمكن أن تؤدي زيادة كمية زيت السيليكون من الحد الأدنى إلى المستوى المناسب إلى إنتاج مواد بلاستيكية رغوية مفتوحة جيدًا. عندما تكون الكمية مرتفعة جدًا، يزداد معدل الخلايا المغلقة للرغوة.

7. العوامل المؤثرة الأخرى

بالإضافة إلى التركيبة، فإن معلمات العملية والبيئة لها أيضًا تأثير معين على خصائص الرغوة.

درجة حرارة المواد الخام: تحت درجات الحرارة المحيطة العادية نسبيا (20-28 ° ج)، يتم التحكم في درجة حرارة المواد الخام في 25 ± 3° ج، ويفضل أن يكون ضمن نطاق ± 1° C. كما يمكن التحكم بها ضمن نطاق 28-30 ° C.

يختلف تأثير زيادة أو نقصان درجة الحرارة على سرعة تفاعلات الرغوة والهلام. تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى زيادة أكبر بكثير في تفاعل البلمرة مقارنة بتفاعل الرغوة. يجب تعديل المحفزات لتغيرات درجات الحرارة.

بالنسبة لنفس التركيبة، وباستخدام نفس الكمية من عامل النفخ، ترتبط كثافة الرغوة أيضًا بالارتفاع. وفي المناطق المرتفعة، تنخفض كثافة الرغوة بشكل ملحوظ.

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.

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.