في سبتمبر 2021، تلقينا استفسارًا من السيد. عبد الله في المملكة العربية السعودية فيما يتعلق بآلة الرغوة المستمرة. كان العميل يخطط لإنشاء مصنع لرغوة البولي يوريثان لإنتاج منتجات للأسواق المحلية واليمنية. كان لديه بعض المعرفة الأساسية حول استخدام الآلة واختيارها.



لم يكن لدى العميل خبرة سابقة في إنتاج الرغوة من قبل، لذلك كان مهتمًا بشكل خاص بدعم ما بعد البيع والمساعدة الفنية.



بدأنا بتحليل السوق المستهدف للعميل (صناعة محددة) وفهم متطلبات المنتج المحلي (مثل كثافة الرغوة والصلابة وما إلى ذلك) لتأكيد احتياجات الإنتاج للعميل.



من خلال مؤتمرات الفيديو، قمنا بتوجيه العميل خلال عملية إنتاج رغوة البولي يوريثان، مما يوفر للعميل فهمًا ملموسًا لإنتاج الرغوة وتسليط الضوء على مزايا الراحة والكفاءة التي تتميز بها أجهزتنا مقارنة بتلك الخاصة بالمصنعين الآخرين.



استنادًا إلى خبرتنا التي تزيد عن 20 عامًا في مجال رغوة الرغوة، قمنا بمشاركة الأفكار مع العميل حول استخدام الماكينة والتحديات الشائعة في عملية رغوة الرغوة، ومعالجة أي مخاوف فنية قد تكون لدى العميل.



لقد قمنا أيضًا بتزويد العميل بخطط تخطيط المصنع لتسريع إعداد خط إنتاج الرغوة بالكامل مع زيادة كفاءة الإنتاج إلى الحد الأقصى.


نظرًا لمستوى ثقة العميل العالي في خدماتنا الاحترافية، فقد اختارنا في النهاية كمورد له لآلات الرغوة وقام بعد ذلك بعمليات شراء متكررة لخط إنتاج الرغوة المعاد تجميعها وآلات قطع الرغوة.

بالنسبة للعديد من المؤسسات الصغيرة، على الرغم من أن خط الإنتاج المستمر لرغوة البولي يوريثان المرنة يوفر إنتاجًا عاليًا، إلا أن التكاليف مرتفعة جدًا أيضًا، وقد لا يتطلب السوق المستهدف مثل هذه الكميات الكبيرة. ونتيجة لذلك، أصبحت خطوط الإنتاج غير المستمرة لرغوة البولي يوريثان المرنة هي الخيار المفضل لديهم. فيما يلي مقدمة لخط الإنتاج غير المستمر لرغوة البولي يوريثان المرنة:


1. معدات عملية رغوة الصندوق


لقد تم تطوير عملية ومعدات رغوة الصناديق كتقنية جديدة لتلبية احتياجات منشآت إنتاج رغوة البولي يوريثان صغيرة الحجم. وهو يعتمد على تقنيات إنتاج الرغوة المخبرية واليدوية، وهي في الأساس نسخة مطورة من أساليب الرغوة المختبرية. لقد مرت هذه العملية بثلاث مراحل تطوير. في البداية، تم وزن جميع المواد المكونة بالتسلسل وإضافتها إلى حاوية أكبر، تليها إضافة TDI. بعد الخلط السريع، يُسكب الخليط على الفور في قالب صندوقي كبير. كانت هذه الطريقة ذات كثافة عمالية عالية، وتنبعث منها تركيزات عالية من الغازات السامة، وتشكل مخاطر صحية كبيرة على المشغلين. بالإضافة إلى ذلك، فإن تناثر المواد أثناء الصب من شأنه أن يجذب كمية كبيرة من الهواء، مما يؤدي إلى تكوين فقاعات هواء كبيرة داخل هيكل الرغوة وحتى التسبب في تشقق الرغوة. علاوة على ذلك، كانت هناك كمية كبيرة من النفايات المتبقية، مما أدى إلى نفايات مادية كبيرة وارتفاع تكاليف الإنتاج

وفي وقت لاحق، تم دمج مضخات القياس لنقل المواد إلى برميل الخلط بقاع يفتح تلقائيًا. بعد الخلط بسرعة عالية، سيتم فتح اللوحة السفلية لبرميل الخلط، وسيقوم الهواء المضغوط بطرد المواد بسرعة إلى القالب لتوسيع الرغوة. ومع ذلك، عانى هذا النهج من هياكل مسام الرغوة غير المستوية بسبب التدفق السريع للمواد، مما أدى إلى هياكل الرغوة الدوامة ومشاكل في الجودة مثل الشقوق على شكل هلال. المرحلة الثالثة من تحسين العملية هي جهاز رغوة الصندوق الذي يتم اعتماده في الغالب اليوم. مبدأ الرغوة الأساسي موضح في الصورة



(أ)
قياس المواد الخام وخلطها (ب) الرغوة (ج) ترتفع الرغوة إلى الحد الأقصى للارتفاع


1 - برميل خلط المواد القابل للرفع؛ 2 - قالب صندوق قابل للتجميع؛ 3 - اللوحة العلوية للصندوق العائم؛ 4- جسم فوم


الصورة 1: رسم تخطيطي لمبدأ رغوة الصندوق


تتكون معدات الإنتاج الصناعي لرغوة الصناديق بشكل أساسي من خزانات المواد الخام، ووحدات مضخة القياس، وبراميل الخلط القابلة للرفع، وقوالب الصناديق الخشبية القابلة للتجميع. كما هو موضح في الرسم التخطيطي لمعدات رغوة الصندوق المصنعة بواسطة Hennecke (الصورة 2)، يتم تخزين المواد الخام الرغوية في خزانات ويتم تنظيمها بواسطة أجهزة التحكم للوصول إلى نطاق درجة حرارة المعالجة المطلوبة، وعادة ما يتم الاحتفاظ بها عند درجة حرارة 23°C ± 3°C. بالتتابع، تقوم مضخة القياس بحقن البولي إيثر بوليول، المحفز، المواد الخافضة للتوتر السطحي، عوامل الرغوة، إلخ، في أسطوانة الخلط لمدة التحريك من 30 إلى 60 دقيقة. بعد ذلك، وفقًا للصيغة، يتم إدخال TDI، إما مباشرة أو من خلال حاوية وسيطة بمفتاح سفلي. الخلط الفوري يتبع إضافة TDI. اعتمادًا على المواد والتركيبة، يتم التحكم في سرعة التحريك عادةً عند 900 إلى 1000 دورة في الدقيقة (r/min)، مع وقت تحريك يتراوح من 3 إلى 8 ثوانٍ. بعد التحريك، يتم رفع برميل الخلط بسرعة. الجزء السفلي من البرميل يفتقر إلى قاع ويتم وضعه على اللوحة السفلية لصندوق القالب عند خفضه، باستخدام حلقة إغلاق عند الحافة السفلية للبرميل لمنع تسرب المواد.


عند الرفع، يمكن نشر الملاط الممزوج جيدًا مباشرة وتفريقه على اللوحة السفلية لقالب الصندوق، مما يسمح بارتفاع الرغوة الطبيعية. لمنع تكوين سطح مقبب على الجزء العلوي أثناء الرغوة، تم تجهيز لوحة القالب العلوية التي تتوافق مع مساحة القالب وتسمح بحركة الحد الأعلى. يتكون صندوق القالب بشكل أساسي من ألواح خشبية صلبة، مع اللوحة السفلية المثبتة على عربة نقل القالب المتحركة. جميع الألواح الجانبية الأربعة قابلة للتجميع، وتتميز بآليات قفل سريعة الفتح والإغلاق. الجوانب الداخلية للألواح مطلية بعوامل تحرير قائمة على السيليكون أو مبطنة بمادة فيلم البولي إيثيلين لمنع الالتصاق. بعد 8 إلى 10 دقائق من النضج القسري داخل الصندوق، يتم فتح الألواح الجانبية لصندوق القالب، مما يسمح بإزالة الرغوة المرنة على شكل كتلة. وبعد 24 ساعة إضافية من النضج، يمكن أن تخضع كتل الرغوة هذه للقطع وإجراءات ما بعد المعالجة الأخرى.




1 - خزان المواد الخام. 2 - وحدة مضخة القياس. 3 - خزانة التحكم. 4 - خلط البرميل مع جهاز الرفع. 5 - صندوق الرغوة. 6 - المنتج النهائي الرغوي؛ 7- اللوحة العائمة


الصورة 2: معدات رغوة الصناديق المصنعة بواسطة Hennecke (BFM100/BFM150)


تتميز عملية ومعدات رغوة الصندوق بخصائص مثل التشغيل البسيط، وهيكل المعدات المدمج والمباشر، والاستثمار المنخفض، والبصمة الصغيرة، والصيانة المريحة. هذه الميزات تجعلها مناسبة بشكل خاص للمؤسسات الصغيرة العاملة في الإنتاج المتقطع لرغوة الكتل منخفضة الكثافة. ومع ذلك، فإن عيوبها واضحة أيضًا: انخفاض كفاءة الإنتاج، وبيئة إنتاج أقل ملاءمة، والتركيز العالي للغازات السامة المنبعثة في الموقع، مما يستلزم استخدام أنظمة تنقية الغازات السامة والعوادم عالية الفعالية.



لتعزيز كفاءة الخلط، أضافت بعض الشركات عدة حواجز رأسية ومتساوية البعد إلى الجدران الداخلية لبرميل الخلط. هذه الحواجز، جنبا إلى جنب مع المحرضات الحلزونية عالية السرعة، تسهل الخلط عالي السرعة. يمكن لهذا النهج أن يقلل إلى حد ما من تأثيرات التدفق الصفحي في سائل الخلط ويحسن كفاءة الخلط. مثال على ذلك هو منتجنا SAB-BF3302. لمعرفة مظهر المنتج ومواصفاته الفنية، يرجى الرجوع إلى الصورة 3.



الصورة 3: آلة تعبئة العلب الأوتوماتيكية بالكامل (Sabtech Technology Limited)


يأتي خط الإنتاج هذا مزودًا بكل من التحكم الآلي الكامل بالكمبيوتر وأوضاع التحكم اليدوي. إنها مناسبة لإنتاج رغوة البولي يوريثان المرنة بكثافات تتراوح من 10 إلى 60 كجم/سم. الحد الأقصى لإخراج الرغوة: 180 لتر. ارتفاع الرغوة: 1200 مم. قوة الخلط: 7.5 كيلو واط. الطاقة الإجمالية: 35 كيلو واط.


2. معدات تحضير الرغوة ذات الخلية المفتوحة


رغوة البولي يوريثان ذات الخلية المفتوحة هي منتج رغوي وظيفي تم تطويره في الثمانينيات. إنها تمتلك مسامية عالية، بنية شبكية متميزة، ليونة، تهوية، وقوة ميكانيكية جيدة. إنه يجد تطبيقًا واسعًا كمواد ترشيح ممتازة وامتصاص الصدمات في وسائل النقل، والأجهزة، وأغشية ترشيح المواد الطبية، وكحاملات محفزة في الصناعة الكيميائية. إن ملئه في خزانات وقود الطائرات يمكن أن يمنع تقليب الزيت ويقلل من خطر الانفجارات. يؤدي تشريبه بملاط السيراميك والتلبيد بدرجة حرارة عالية إلى إنتاج مادة مرشح سيراميكية مفتوحة الخلية جديدة تستخدم في الصناعة المعدنية.


يتضمن تحضير رغوة البولي يوريثان ذات الخلية المفتوحة طرقًا مثل التحلل المائي بالبخار والنقع القلوي والانفجار. في الإنتاج الصناعي، يتم استخدام طريقة الانفجار في الغالب. في البداية، يتم تحضير رغوة البولي يوريثان ذات حجم مسام محدد باستخدام عملية الرغوة الصندوقية. وبعد ذلك، يتم وضعها في معدات شبكة الانفجار المخصصة، ويتم ملؤها بالغاز المتفجر، ويتم إشعالها بعد ملء الجسم الرغوي بالكامل. من خلال الاستفادة من طاقة الصدم والحرارة المرتفعة الناتجة عن معاملات الانفجار، تتمزق جدران خلايا رغوة البولي يوريثان وتندمج على جدران الخلايا، لتشكل بنية شبكية متميزة، كما هو موضح في الصورة 4.



الصورة 4: رغوة الخلية المفتوحة المتصلة بالشبكة بشكل واضح


تُستخدم طرق مثل التحلل المائي بالبخار أو النقع القلوي لتحضير رغوة الخلية المفتوحة. ومع ذلك، هناك قضايا انخفاض الكفاءة، وسوء الجودة، والتلوث البيئي مع هذه الأساليب. يتم استخدامها بشكل رئيسي في الإنتاج على نطاق صغير مثل اختبار العينات المعملية. يستخدم الإنتاج على نطاق واسع في المقام الأول طريقة الانفجار.



شركة ATL Schubs GmbH، وهي شركة ألمانية، متخصصة في البحث والتطوير للرغاوي الشبكية من مادة البولي يوريثان وتقوم بتصنيع آلات تفجير الرغوة ReticulatusTM. غرفة الانفجار لمعدات تفجير الرغوة الشبكية تأتي في شكلين: أسطواني ومستطيل. الأول مناسب للرغوة الأسطوانية، بينما الأخير أكثر تنوعًا. يمكن استخدامه ليس فقط للرغوة المربعة ولكن أيضًا لمعالجة الرغوة الشبكية من الرغوة الأسطوانية، كما هو موضح في الصورة 5. غرفة الانفجار مصنوعة من صفائح فولاذية عالية الجودة بسمك 100 ملم. يتم التحكم في التشغيل عن طريق مودم الكمبيوتر، مما يوفر ميزات مثل الفتح والإغلاق التلقائي، والقفل التلقائي، والتشغيل التلقائي، والتنبيهات التلقائية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تسهيل تصميم البرنامج وتعديله عن بعد من خلال أجهزة استشعار نقل البيانات.



الصورة 5: معدات معالجة شبكية رغوة البولي يوريثان (ATL Schubs)


أثناء الإنتاج، يتم دفع الأجسام الرغوية التي يتراوح طولها من 3 إلى 6 أمتار والمخصصة للشبكات إلى غرفة الانفجار. يتم إغلاق باب الغرفة هيدروليكيًا، ويتم إخلاء الهواء داخل الغرفة باستخدام مضخة التفريغ. تحت التحكم بالكمبيوتر، يتم إدخال نسبة دقيقة من غازي الأكسجين والهيدروجين، ويتم ضبط نسبة خليط الغاز ميكانيكيًا بناءً على عوامل مثل نوع عينة الرغوة ومتطلبات حجم الشبكة

تقوم أجهزة الاستشعار بمراقبة العملية بشكل مستمر، مما يضمن أن تكون جميع معلمات العملية ضمن الظروف المحددة قبل بدء التفجير المتحكم فيه. القوة المتفجرة وشدة اللهب الناتجة عن الانفجار تخترق الجسم الرغوي بأكمله، مما يخلق بنية شبكية متميزة. بعد التشكيل، يتم تبريد جسم الرغوة، ويتم تطهير المواد المتبقية وغازات النفايات باستخدام النيتروجين، ويمكن بعد ذلك فتح غرفة الضغط لاسترداد الرغوة الشبكية. تستغرق العملية برمتها حوالي 8 إلى 10 دقائق. يقع قطر مسام الرغوة الشبكية ضمن نطاق 10 إلى 100 مسام في البوصة (ppi) (ملاحظة: تشير ppi إلى عدد المسام في بوصة واحدة).


ما ورد أعلاه يوفر نظرة ثاقبة لعملية الإنتاج غير المستمر لرغوة البولي يوريثان المرنة. آمل أن تكون هذه المعلومات مفيدة لك.

عند استخدام آلة الرغوة لرغوة البولي يوريثان الناعمة، هل واجهت المواقف التالية؟


1. المسام الرغوية غير المستوية والمتعددة،


2. نسيج رغوي خشن.


3. أحجام المسام الفوضوية عبر كامل سطح الرغوة، مع وجود علامات طفيفة على المسام الكبيرة.


قضايا مثل هذه شائعة جدا. السبب الرئيسي للمشكلة الأولى هو أن المسافة بين دافعة الخلط لآلة الرغوة وأسفل برميل الخلط كبيرة جدًا؛ المشكلة الثانية هي أن شفرات الخلط قصيرة جدًا وضيقة: المشكلة الثالثة هي أن زاوية شفرات الخلط كبيرة جدًا.


العديد من الشركات المصنعة التي تصمم وتنتج آلات الرغوة لا تفهم المبادئ إلا أثناء عملية التصميم، دون فهم العلاقة الهامة بين التصميم المختلف في إنتاج الرغوة وجودة المنتج. لا يمكن تحسين التصميم الميكانيكي المعقول والكمال إلا بشكل تدريجي في العمل الفعلي، ويمكن فقط لصانعي الرغوة ذوي الخبرة تحقيق ذلك.


فيما يلي بعض التجارب التي مررنا بها مع التعديلات والترقيات على الماكينة، على أمل أن يتم ذلك
سيكون مفيدا:


أولا

، يجب أن يكون موضع تركيب عجلة الخلط منخفضًا قدر الإمكان، ومن الأفضل أن يكون أقرب إلى أسفل برميل الخلط. بشكل عام، يجب أن تكون المسافة بين أدنى نقطة في شفرة الخلط وأسفل برميل الخلط حوالي 2 سم


الثانية

يجب أن يكون شكل شفرة الخلط على شكل مروحة، ذات حافة واسعة إلى حد ما. وميزة كونها واسعة هي أنها تزيد من مساحة التلامس مع المادة السائلة، مما يوفر طاقة كافية ويوازن المادة السائلة أيضًا.


الثالث

، يجب أيضًا أن يكون طول شفرة الخلط أطول ما يمكن، مع ترك حوالي ثلاثة إلى أربعة سنتيمترات من الحاجز داخل برميل الخلط.


الرابع

يجب أن تكون حافتا شفرة الخلط مائلتين، بحيث تعتمد زاوية الميل على عرض أحد الطرفين وفارق سنتيمترين على كلا الجانبين. بعد تعديل شفرة الخلط، يعد التشغيل السليم أمرًا بالغ الأهمية أيضًا، خاصة سرعة الخلط. تم تجهيز معظم آلات الرغوة المجمعة في الوقت الحاضر بأجهزة تحويل تردد التوقيت عالية السرعة. ومع ذلك، في الإنتاج الفعلي، غالبا ما يكون هذا الجهاز غير ضروري. تعتمد سرعة التشغيل بشكل أساسي على كمية المادة الموجودة في برميل الخلط. إذا كان هناك الكثير من المواد، فيجب أن تكون السرعة أسرع بشكل مناسب، وإذا كان هناك مادة أقل، فيجب أن تكون السرعة أقل.

تصنيع مادة البولي يوريثان

منقي

تتضمن الرغوة عادة مرحلتين رئيسيتين. تتضمن المرحلة الأولى تحضير رغوة البولي يوريثان ذات الخلية المفتوحة أو الخلية المفتوحة جزئيًا وفقًا للمسامية المطلوبة. إذا كانت الرغوة ذات خلية مغلقة، فإنها تحتاج إلى إخضاعها لضغط الأسطوانة لتمزيق جدران الخلايا، وبالتالي إنشاء البنية المسامية اللازمة. المرحلة الثانية هي إزالة جميع أغشية الخلايا لتشكيل بنية شبكية.



لإنتاج البولي يوريثان

منقي
الرغوة، يتم تحديد حجم المسام وبنية شبكة الرغوة إلى حد كبير بواسطة المحفز وعامل الرغوة والخافض للتوتر السطحي.



في العمليات العملية، هناك طريقتان شائعتان لتشكيل الشبكة:



الأول هو طريقة التحلل المائي القلوي. تتضمن خطوات هذه الطريقة غمر رغوة البولي يوريثان الناعمة من نوع البوليستر التي تم الحصول عليها من المرحلة الأولى في محلول هيدروكسيد الصوديوم 10% عند درجة حرارة 50 درجة مئوية لمدة 10 دقائق تقريبًا. ثم تمر بعمليات مثل الغسيل بالماء، والتحييد بحمض الأسيتيك، وجولة أخرى من الغسيل بالماء، والتجفيف، مما ينتج عنه المنتج النهائي من مادة البولي يوريثين.

منقي

رغوة.



طريقة أخرى هي طريقة الاحتراق، والمعروفة أيضًا بطريقة الانفجار. تتطلب هذه الطريقة وضع رغوة البولي يوريثان الناعمة من نوع البولي إيثر أو البوليستر التي تم الحصول عليها من المرحلة الأولى في حاوية مغلقة. يتم بعد ذلك تفريغ الحاوية إلى 13.3 باسكال، يليها إدخال الأكسجين والغاز الطبيعي (بنسبة حجمية 2:1)، ليصل الضغط الداخلي للحاوية إلى مستوى معين (والذي يزداد مع المسامية). بعد ذلك، يتم إشعال الغاز الموجود داخل الحاوية باستخدام شمعة الإشعال. سوف تعمل الحرارة الناتجة عن عملية الاحتراق على حرق أو إذابة أغشية الخلايا دون الإضرار بدعامات الخلية. وأخيرًا، يتم تنقية المنتج الناتج بعد الاحتراق بالهواء، ثم يتم تطهيره

منقي
تتم إزالة الرغوة من الحاوية.



تعتبر هاتان الطريقتان من الطرق الفعالة لتحضير مادة البولي يوريثين

منقي

الرغوة، ويعتمد الاختيار المحدد بينهما على مادة الرغوة والخصائص الهيكلية المطلوبة.

يشعر المبتدئون بالقلق من أنه إذا لم يتم ضبط لوحة الترسيب بشكل صحيح، فإن السائل المتدفق من الفوهة قد يتسبب في ارتفاع أمامي أو ارتفاع خلفي، مما يؤثر على عملية الرغوة. في غضون دقيقتين بعد تشغيل الجهاز، تزداد سرعة التفاعل تدريجيًا، مما يتطلب أحيانًا إجراء تعديلات على لوحة التثبيت. تعتبر التعديلات على لوحة الترسيب أكثر أهمية في الصيغ ذات الكثافة المنخفضة والمحتوى العالي من الرطوبة (MC).



يمكن حساب معدل تدفق TDI (ثنائي إيزوسيانات التولوين) ليتوافق مع قيمة المقياس، ولكن يوصى بقياس معدل تدفق TDI فعليًا أثناء الرغوة الأولى. معدل التدفق مهم للغاية؛ إذا لم يكن معدل التدفق دقيقًا، فسيكون كل شيء آخر في حالة من الفوضى. من الأفضل الاعتماد على الطريقة الأبسط والأكثر بديهية لقياس معدل التدفق.



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



إن تركيبات آلات الرغوة التي تحتوي على حجرة خلط طويلة في رأس الآلة أو تحتوي على عدد أكبر من الأسنان على عمود التحريك عادةً ما تحتوي على نسبة أمين أقل ودرجة حرارة مادة أقل. على العكس من ذلك، فإن تركيبات آلات الرغوة التي تحتوي على غرفة خلط قصيرة في رأس الماكينة أو عدد أقل من الأسنان على عمود التحريك عادةً ما تحتوي على نسبة أمين أكبر ودرجة حرارة أعلى للمادة.



بالنسبة لنفس الصيغة، عند التبديل بين الرؤوس الدوارة ذات الرش المزدوج والرؤوس الدوارة ذات الرش الفردي مع مناطق مقطع عرضي مماثلة للفوهة، تكون متطلبات سمك الشبكة وطبقاتها متشابهة.



لمعايرة تدفق المواد الثانوية، تتمثل إحدى الطرق في قياس التدفق الراجع للمادة الثانوية، والطريقة الأخرى هي معايرتها عن طريق قسمة الكمية الإجمالية المستخدمة على وقت الرغوة. عندما يكون هناك اختلاف كبير بين طريقتي المعايرة، اعتمد على البيانات من طريقة المعايرة الثانية.



تركيبات الرغوة الناعمة عالية الجودة عادة ما تكون ضمن نطاق غير مستقر، مثل انخفاض مؤشر TDI، وانخفاض نسبة الماء إلى MC، وجرعة T-9 منخفضة، وجرعة زيت السيليكون المنخفضة.