في ديسمبر 2021، تلقينا استفسارًا من السيد. هايرون في ماليزيا. السيد. شركة Hairun هي شركة تصنيع مراتب تحتاج إلى إنتاج رغوة مُعاد ربطها. كانت لديه معرفة محدودة حول استخدام الماكينة واختيارها، ولم تكن لديه خبرة سابقة في عملية الإنتاج. لذلك، كان بحاجة إلى التوجيه من الخبراء الذين يمكنهم مساعدته من الألف إلى الياء.



لقد شرحنا بشكل منهجي مبادئ إنتاج الرغوة للسيد. Hairun مع المواد والمعدات اللازمة. لقد أخذناه أيضًا في جولة في مصنعنا لتقديم فهم واضح لعملية الإنتاج بأكملها.



بعد فهم السيد. حسب تفضيلات شركة Hairun للرغوة المعاد ربطها، بما في ذلك الكثافة والنعومة وأسعار السوق، فقد قدمنا ​​له الحل الأنسب لإنتاج الرغوة. وقمنا أيضًا بتزويده بمعلومات حول تكاليف إنتاج الرغوة ومقارنة أسعار المواد الخام لتكون مرجعًا له.



بناءً على احتياجات العميل، والميزانية، وتخطيط المصنع الحالي، قمنا بتصميم خطة فعالة من حيث التكلفة لتكوين الماكينة وتخطيطها لمنشأته، بما في ذلك تقييم تكاليف بدء التشغيل.



بمجرد تركيب الآلات بنجاح، قدم فريق المهندسين لدينا السيد. Hairun مع تدريب فردي على إنتاج الرغوة. وعندما نجح في إنتاج الرغوة التي أرادها لأول مرة، اتصل بنا وقال: "أنا سعيد بالبكاء، شكرًا جزيلاً لكم!" بعد ذلك، قام بشراء آلة الرغوة منا واستمر في إعادة طلب المواد الكيميائية الرغوية من شركتنا.

هناك العديد من الأسباب التي تؤدي إلى تشقق رغوة البولي يوريثان، بما في ذلك العوامل الكيميائية والميكانيكية. أثناء الإنتاج، من المهم التوقف والتفتيش، والتأكد من القضاء على ظاهرة التشقق. فيما يلي بعض الأفكار التي قمنا بتلخيصها استنادًا إلى سنوات من الخبرة الإنتاجية، على أمل أن تلهم الجميع.


1.
التغييرات المفاجئة


يمكن أن تؤدي التغييرات المفاجئة في سرعة الناقل، أو الاختلافات في استخدام المحفز، أو التشغيل غير المنتظم للناقل إلى تشقق الرغوة. قم بتعديل الأوضاع المذكورة أعلاه بعناية وتدريجياً. يمكن أن يؤدي التغيير الكبير في سرعة الناقل إلى حدوث شقوق كبيرة في كتل الرغوة.


2
فيلم البولي ايثيلين


إذا توقف الفيلم عن الحركة لأي سبب من الأسباب، فسوف تتلامس الرغوة مع السطح الثابت، مما يؤدي إلى التشقق. في حالة حدوث هذا الموقف، قم بفحص بكرة لف الآلة وافحص فصل الفيلم في منطقة المعالجة.


3
تشكل الرغوة حول مواد معينة


تميل الرغوة إلى التكون حول بعض المواد، وخاصة في مجرى التغذية، مما قد يتسبب بسهولة في حدوث تشققات.


قبل الإنتاج، تأكد من عدم وجود أي بقايا أو حطام متبقي في مجموعة رأس الخلط وخرطوم التغذية وأنبوب التفريغ.


4
أمين مفرط


عندما لا يكون هناك ما يكفي من أوكتوات القصدير، فإن الأمين الزائد يمكن أن يؤدي إلى نفس التأثير ويسرع من وقت الارتفاع. ولذلك يجب تخفيض جرعة الأمين.


5
أوكتوات القصدير غير كافية


بسبب تفاعل الرغوة الأسرع مقارنة بتفاعل البلمرة، قد يتدفق جزء من الرغوة، مما يؤدي إلى حدوث شقوق. لذلك، يجب زيادة كمية الأوكتوات القصديرية.


6
زيت السيليكون


تصبح الرغوة غير مستقرة وعرضة للتمزق، مما قد يؤدي إلى تكوين "انخفاضات" على الرغوة، لذلك من الضروري زيادة جرعة زيت السيليكون.


7
بنية فقاعات الهواء الصغيرة


يمكن أن تتسبب جدران الرغوة الرقيقة الناتجة عن الرغوة في حدوث تشققات. لمعالجة هذه المشكلة بشكل شامل: قم بتقليل محتوى الهواء، أو تقليل سرعة رأس الخلط، أو زيادة ضغط رأس الخلط. ومن الضروري أيضًا تغيير جرعة محفز الأوكتات القصديرية.

عادةً ما يستخدم إنتاج الرغوة الناعمة على شكل كتلة

دفعة آلة رغوة الرغوة

عملية، طريقة إنتاج من نوع الفجوة. تطورت هذه الطريقة من الرغوة اليدوية في المختبرات. تتضمن العملية صب مواد التفاعل المختلطة على الفور في قالب مفتوح يشبه صندوقًا خشبيًا أو معدنيًا، ومن هنا جاء اسم "الرغوة المعبأة". يمكن أن تكون القوالب (الصناديق) المخصصة للرغوة المعبأة مستطيلة أو أسطوانية. لمنع كتلة الرغوة من تشكيل قمة مقببة، يمكن وضع لوحة غطاء عائمة على الجزء العلوي من الرغوة أثناء الرغوة. تظل لوحة الغطاء متصلة بشكل وثيق بالجزء العلوي من الرغوة وتتحرك تدريجيًا للأعلى مع ارتفاع الرغوة.



تشمل المعدات الرئيسية لإنتاج الرغوة المعبأة ما يلي: 1) محرك كهربائي ميكانيكي، برميل خلط؛ 2) صندوق القالب. 3) أدوات الوزن مثل الموازين، وموازين المنصة، وأكواب القياس، والمحاقن الزجاجية، وأجهزة القياس الأخرى؛ 4) ساعة توقيت للتحكم في وقت الخلط. يتم تطبيق كمية صغيرة من عامل تحرير القالب على الجدران الداخلية للصندوق لتسهيل إزالة الرغوة.



تشمل مزايا إنتاج الرغوة الناعمة باستخدام طريقة الرغوة المعبأة ما يلي: انخفاض الاستثمار في المعدات، ومساحة صغيرة، وهيكل بسيط للمعدات، وسهولة التشغيل والصيانة، والإنتاج المرن. تستخدم بعض المؤسسات المحلية والبلدية الصغيرة والتي تعاني من نقص التمويل هذه الطريقة لإنتاج رغوة البولي يوريثان الناعمة. إن صب الرغوة المعبأة هو طريقة إنتاج غير مستمرة للرغوة الناعمة، وبالتالي فإن كفاءة الإنتاج أقل من الطرق المستمرة، ويتم تشغيل المعدات في الغالب يدويًا، مما يؤدي إلى زيادة كثافة اليد العاملة. الطاقة الإنتاجية محدودة، وهناك خسارة أكبر في قطع المواد البلاستيكية الرغوية. يجب التحكم في معلمات عملية الرغوة المعبأة ضمن نطاق معين لأنه حتى مع نفس الصيغة، قد لا تكون خصائص الرغوة هي نفسها عند استخدام معلمات عملية مختلفة. يجب التحكم في درجة حرارة المواد الخام عند (25
±
3) درجة مئوية، سرعة الخلط من 900 إلى 1000 دورة/دقيقة، ووقت الخلط من 5 إلى 12 ثانية. يمكن تعديل وقت الخلط لخليط البولي إيثر والمواد المضافة قبل إضافة TDI بمرونة وفقًا للحالة، وبعد إضافة TDI، يكون وقت الخلط من 3 إلى 5 ثوانٍ كافيًا، مع كون المفتاح هو الخلط الدقيق بعد إضافة TDI.



أثناء صب الرغوة المعبأة، يجب الانتباه إلى الجوانب التالية:


1)
الاستعداد قبل الإنتاج، بما في ذلك درجة حرارة المواد وفحص معدات الماكينة؛


2) القياس بأكبر قدر ممكن من الدقة؛


3) التحكم في وقت الخلط بشكل مناسب؛


4) صب سائل المادة المختلطة بسرعة وثبات، مع تجنب القوة المفرطة؛


5) تأكد من وضع الصندوق بثبات، مع جعل الورقة السفلية مسطحة، لتجنب التدفق غير المتساوي للمواد أثناء الصب؛


6) عندما ترتفع الرغوة، اضغط بلطف على الغطاء لضمان ارتفاع الرغوة بسلاسة؛


7) يجب استخدام المواد المضافة كما هو محدد، ويجب عدم ترك المواد المخلوطة لفترة طويلة.



ظهرت ثلاثة أنواع من معدات الرغوة في قوالب الرغوة المعبأة. في البداية، تم وزن المواد الخام المختلفة في حاوية وفقًا للصيغة، وتم خلطها بخلاط عالي السرعة، وسكبها في قالب الصندوق للرغوة والتشكيل. غالبًا ما تؤدي هذه الطريقة إلى وجود بقايا في حاوية الخلط. تستخدم الطريقة المحسنة مضخة قياس لنقل المواد الخام إلى برميل الخلط من أجل الخلط الموحد. يقوم جهاز ميكانيكي بإغلاق الجزء السفلي من البرميل تلقائيًا، ويتم استخدام الهواء المضغوط لضغط المادة داخل صندوق الرغوة لتشكيلها. يمكن أن تؤدي كلتا الطريقتين إلى حدوث دوامات بسبب التدفق السريع للمواد إلى الصندوق، مما قد يسبب عيوبًا أو انخفاضات في منتجات الرغوة. إن جهاز الرغوة المعبأ الأكثر منطقية هو وضع برميل الخلط بدون قاع مباشرة في وسط صندوق الرغوة. تقوم مضخة القياس بتوصيل المواد الخام المختلفة اللازمة للرغوة إلى برميل الخلط. بعد الخلط لبضع ثوان، يقوم جهاز الرفع برفع برميل الخلط خارج صندوق الرغوة، مما يسمح لمادة الرغوة بالتدفق بسلاسة على قاع الصندوق بأكمله. وهذا يمنع تشقق الرغوة بسبب دوامات المواد، ويضمن ارتفاعًا موحدًا نسبيًا في جميع أنحاء الرغوة.



يمكن إضافة جهاز ضغط إلى المادة الرغوية المتمددة لإنتاج رغوة ذات قمة مسطحة، مما يقلل من الهدر أثناء القطع. هذا الجهاز مناسب لإنتاج رغوة البولي يوريثان الناعمة من نوع البولي إيثر ورغوة الكتلة الناعمة عالية الارتداد. بالنسبة لكتل ​​البولي يوريثين أسيتات البولي فينيل، لا يمكن استخدام هذه الطريقة بسبب اللزوجة العالية للمادة، ويتم استخدام الطرق المستمرة بشكل عام.

إن درجة الحرارة الداخلية للرغوة لا غنى عنها مثل الحيوية بالنسبة للإنسان. إذا كانت درجة حرارة الإسفنجة بعد المعالجة منخفضة جدًا، فلن تكون خصائصها الفيزيائية مثالية، وستكون هناك تقلبات كبيرة في هذه الخصائص.



بمجرد أن يتم تطوير الرغوة بشكل جيد، ترتفع درجة حرارتها الداخلية بسرعة إلى أكثر من 120 درجة مئوية بسبب التفاعل الطارد للحرارة الذي يحدث في ظل ظروف تبديد الحرارة السيئة، مما يصبح أحد مخاطر الحريق.



تعتبر درجة الحرارة الداخلية للرغوة أمرًا حاسمًا لتشكيل خصائصها الفائقة. تُظهِر الرغوة الناضجة عند درجات حرارة خارجية محددة خواص فيزيائية فائقة بشكل استثنائي مثل قوة الشد. يقوم البعض بحساب درجة حرارة الرغوة من خلال الصيغ، بينما يستخدم البعض الآخر برنامجًا لإدخال الصيغ وحساب درجة الحرارة الداخلية للرغوة تلقائيًا. إذًا، ما هي العوامل التي تؤثر على درجة الحرارة الداخلية للرغوة؟ هل من المهم معرفة هذه العوامل؟ يشبه الأمر مدى دقة كاميرات الهواتف الحديثة، لكن هل هذا يجعل التصوير الفوتوغرافي الاحترافي عديم الفائدة؟ هل التعديلات مثل فتحة العدسة والبعد البؤري ووقت التعرض لا معنى لها؟ للتحكم بشكل أفضل في الأشياء، يجب على المرء أن يفهم المزيد من المتغيرات الرئيسية لذلك الشيء. لنبدأ بالمبادئ الأساسية لفهم التغيرات في درجة حرارة الرغوة الداخلية.



أولاً، دعونا نفهم بعض القواعد الأساسية.



تتناسب درجة حرارة الفضاء بشكل مباشر مع كمية الطاقة الحرارية المحقونة في ذلك الفضاء وتتناسب عكسيا مع حجمه.


على سبيل المثال، إذا تم توزيع 10 كيلوجول من الحرارة في مساحة 8 لترات، فإن درجة حرارة ذلك الفضاء تبلغ 20 درجة مئوية. إذا تم توزيع نفس 10 كيلو جول من الحرارة في مساحة 4 لتر، تصبح درجة الحرارة 40 درجة مئوية.


تتناسب كمية الحرارة المدخلة بشكل مباشر مع قيمة مدخلات الحرارة وسرعة إدخال الحرارة.


على سبيل المثال، إذا تم إطلاق 100 كيلوجول من الحرارة بسرعة "v"، فإن مدخلات الحرارة هي "A". إذا تم إطلاق نفس 100 كيلوجول من الحرارة بسرعة 2 فولت، يصبح دخل الحرارة 2A.


حجم الفضاء يتناسب طرديا مع درجة الحرارة المطلقة.


على سبيل المثال، مساحة 1 لتر عند 0 درجة مئوية تصبح 1.366 لتر عند 100 درجة مئوية لأن (273.15 + 100)/(273.15 + 0) = 1.366.


حجم الفضاء يتناسب عكسيا مع الضغط الجوي.


يجب أن يؤخذ في الاعتبار التأخر في تبخير الميثان.


بعد ذلك، دعونا نتفحص مدى تأثير الضبط الدقيق للصيغة على درجة حرارة الرغوة الداخلية.



نظرًا لأن هذا يعد ضبطًا دقيقًا، فإننا نقدر أن البيئة المحيطة تظل دون تغيير قبل وبعد التعديلات. دعونا ننظر في آثار ضبط الماء والميثان على درجة حرارة الرغوة الداخلية.


على سبيل المثال، إذا كانت الصيغة تزيد من غاز الميثان بنسبة 5%، فيمكننا التأكد من أن درجة حرارة الرغوة الداخلية تنخفض لأن تبخير الميثان يمتص الحرارة، مما يقلل من مدخلات الحرارة إلى الرغوة، ويزيد من المساحة لاستيعاب الحرارة. وبالمثل، إذا تمت زيادة محتوى الماء بنسبة 5%، فإن الماء المضاف يطلق حرارة عند الحقن في الرغوة، مما يزيد من مدخلات الحرارة، ويولد تفاعل الماء المضاف غازًا، مما يزيد من المساحة المخصصة للحرارة. فهل درجة حرارة الرغوة الداخلية تزيد أم تنخفض في هذه الحالة؟ تشير التجربة إلى أن درجة حرارة الرغوة الداخلية ترتفع. يشير هذا إلى أن زيادة مدخلات الحرارة بسبب هذا التغيير تساهم بشكل أكبر في زيادة درجة حرارة الرغوة الداخلية مقارنة بالغاز الناتج عن الماء المخفف لدرجة الحرارة.



التغييرات التي تنطوي على مؤشر الرغوة، وإطلاق الحرارة، وتبديد الحرارة كلها متزايدة يمكن أن تجعل من الصعب تخمين ما إذا كانت درجة حرارة الرغوة الداخلية سترتفع أو تنخفض. قد يحتاج المرء إلى إدخال مسبار بعد الرغوة لمقارنة درجات الحرارة الداخلية أو إجراء حساب للوصول إلى نتيجة.



لإجراء الحسابات، هناك حاجة إلى عدة صيغ (تعبيرات جبرية) مستمدة من القواعد الأساسية السابقة، إلى جانب بعض البيانات: الحرارة المنطلقة عندما يتفاعل الماء مع TDI لتكوين ثاني أكسيد الكربون بالكيلوجول لكل مول، والحرارة الممتصة أثناء تبخر الميثان بالكيلوجول لكل مول. . لتقدير إجمالي درجة الحرارة الداخلية للرغوة، يجب معرفة الحرارة المنطلقة عند تكوين فورمات الميثيل الأميني، وفورمات ميثيل اليوريا، واليوريا، والبيوريت (بوليوريا)، بالكيلوجول لكل مول، ومعدل التفاعل (زمن التفاعل).



وهذا يفسر أيضًا سبب اختلاف الكثافة المحسوبة من مؤشر الرغوة بشكل كبير عن القيم النظرية والفعلية للرغاوي بدون حشوات عند كثافة 50. كلما انخفضت الكثافة، كلما اقتربت القيم النظرية والفعلية لكثافة الرغوة.

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.