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.

1
الحارقة الأساسية (درجة حرارة المركز تتجاوز درجة حرارة أكسدة المادة)


A
بوليولات البولي إيثر ذات الجودة الرديئة: رطوبة زائدة، محتوى بيروكسيد مرتفع، شوائب ذات درجة غليان عالية، تركيز أيونات معدنية مرتفع، الاستخدام غير السليم لمضادات الأكسدة.


B
مشاكل الصياغة: ارتفاع مؤشر TDI في الصيغ منخفضة الكثافة، نسبة غير مناسبة من الماء إلى عوامل النفخ الفيزيائية، عدم كفاية عامل النفخ الفيزيائي، الماء الزائد.


C
التأثير المناخي: ارتفاع درجات الحرارة في الصيف، بطء تبديد الحرارة، ارتفاع درجات حرارة المواد، ارتفاع الرطوبة مما يؤدي إلى تجاوز درجة حرارة المركز لدرجة حرارة الأكسدة.


D
التخزين غير السليم: زيادة مؤشر TDI يؤدي إلى تراكم الحرارة أثناء المعالجة اللاحقة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة الداخلية واحتراق القلب.



2
تشوه ضغط كبير



A
بولي إيثر بوليول: الأداء الوظيفي أقل من 2.5، نسبة أكسيد البروبيلين أكبر من 8%، نسبة عالية من المكونات ذات الوزن الجزيئي المنخفض، عدم التشبع أكبر من 0.05 مول/كجم.


B
ظروف العملية: درجة حرارة مركز التفاعل منخفضة جدًا أو مرتفعة جدًا، أو رديئة بعد المعالجة، أو تفاعل غير كامل، أو حرق جزئي.


C
صيغة العملية: مؤشر TDI منخفض جدًا (يتم التحكم فيه ضمن 105-108)، فائض من زيت السيليكون وزيت السيليكون، محتوى هواء منخفض الرغوة، محتوى عالي من الخلايا المغلقة.



3
رغوة ناعمة (انخفاض الصلابة بنفس الكثافة)


A
بوليولات البولي إيثر: وظيفة منخفضة، قيمة هيدروكسيل منخفضة، وزن جزيئي مرتفع.


B
صياغة العملية: أوكتات T9 غير كافية، تفاعل هلامي بطيء، محتوى مائي أقل مع نفس الكمية من محفز القصدير، كمية أكبر من عوامل النفخ الفيزيائية، جرعة عالية من زيت السيليكون عالي النشاط، مؤشر TDI منخفض.



4
حجم الخلية كبير


A
خلط ضعيف: خلط غير متساوٍ، وقت كريم قصير؛ زيادة سرعة رأس الخلط، تقليل ضغط رأس الخلط، زيادة حقن الغاز.


B
صياغة العملية: زيت السيليكون أقل من الحد الأدنى، القصدير الأوكتات غير كاف أو رديء الجودة، سرعة التبلور البطيئة.



5
الكثافة أعلى من القيمة المحددة


A
بوليولات البولي إيثر: نشاط منخفض، وزن جزيئي مرتفع.


B
صياغة العملية: زيت السيليكون أقل من الحد الأدنى، مؤشر TDI منخفض، مؤشر الرغوة منخفض.


C
الظروف المناخية: درجة حرارة منخفضة، ضغط مرتفع. تؤدي زيادة الضغط الجوي بنسبة 30% إلى زيادة الكثافة بنسبة 10-15%.



6
الخلايا المنهارة والمجوفة (معدل تطور الغاز أكبر من معدل التبلور)


A
بوليولات البولي إيثر: قيمة حمضية زائدة (تؤثر على معدل التفاعل)، نسبة عالية من الشوائب، نشاط منخفض، وزن جزيئي مرتفع.


B
صياغة العملية: أمين زائد، محفز منخفض القصدير (رغوة سريعة وتجلم بطيء)، مؤشر TDI منخفض، زيت السيليكون غير كافي أو غير فعال.


C
آلة الرغوة ذات الضغط المنخفض: تقلل من حقن الغاز وسرعة خلط الرأس.



7
ارتفاع نسبة الخلايا المغلقة


A
بوليولات البولي إيثر: نسبة إيبوكسي إيثان عالية، نشاط عالي، يحدث غالبًا عند التحول إلى بوليولات بولي إيثر بمستويات نشاط مختلفة.


B
صياغة العملية: الإفراط في قصدير الأوكتات، نشاط الإيزوسيانات العالي، درجة التشابك العالية، سرعة التشابك العالية، الأمينات الزائدة وعوامل النفخ الفيزيائية التي تؤدي إلى انخفاض ضغط الرغوة، مرونة الرغوة العالية مما يؤدي إلى ضعف فتح الخلايا، ارتفاع مؤشر TDI بشكل مفرط مما يؤدي إلى ارتفاع الخلايا المغلقة نسبة.



8
الانكماش (معدل الجيلون أكبر من معدل الرغوة)


A
ارتفاع نسبة الخلايا المغلقة، والانكماش أثناء التبريد.


B
ظروف العملية: انخفاض درجة حرارة الهواء والمواد.


C
صياغة العملية: زيت السيليكون الزائد، أمين أقل، قصدير أكثر، مؤشر TDI منخفض.


D
آلة الرغوة ذات الضغط المنخفض: زيادة سرعة رأس الخلط، وزيادة حقن الغاز.



9
تكسير


A
"
八

"تشير الشقوق ذات الشكل إلى وجود أمين زائد، والشقوق ذات الخط الواحد تشير إلى وجود ماء زائد.


B
الشقوق الوسطى والسفلى: زيادة الأمينات، معدل رغوة سريع (عامل نفخ فيزيائي مفرط، زيت السيليكون رديء الجودة والمحفز).


C
الشقوق العلوية: معدل تبلور غير متوازن لتطور الغاز (درجة حرارة منخفضة، درجة حرارة مادة منخفضة، محفز غير كافي، أمين أقل، جودة زيت السيليكون رديئة).


D
الشقوق الداخلية: انخفاض درجة حرارة الهواء، ارتفاع درجة حرارة المركز، انخفاض مؤشر TDI، القصدير الزائد، قوة الرغوة المبكرة العالية، زيت السيليكون عالي النشاط بكميات صغيرة.


E
الشقوق الوسطى الجانبية: زيادة جرعة القصدير.


F
قد يكون التشقق طوال العملية بسبب التناقضات في لوحة الإسقاط وتفاعل الرغوة، أو الرغوة المبكرة، أو الألواح غير الصحيحة. وبصرف النظر عن الصياغة، فإنه يتعلق أيضًا بنعومة الورقة الأساسية؛ إذا كانت الورقة الأساسية مجعدة، فيمكن أن تقسم السائل إلى عدة أجزاء، مما يسبب الشقوق.



10
هيكل الخلية غير واضح


A
سرعة التحريك المفرطة.


B
ارتفاع حجم حقن الهواء.


C
تدفق مضخة القياس غير دقيق.


D
انسداد خطوط أنابيب المواد والمرشحات.



11
شقوق الحافة السفلية (زيادة الأمين، معدل رغوة سريع)


المسام الكبيرة السطحية: عامل النفخ الفيزيائي المفرط، وزيت السيليكون الرديء وجودة المحفز.



12
ضعف الأداء في درجات الحرارة المنخفضة


الجودة المتأصلة الرديئة لبوليولات البولي إيثر: قيمة هيدروكسيل منخفضة، وظيفة منخفضة، عدم تشبع عالي، مؤشر TDI منخفض مع نفس استخدام القصدير.



13
سوء التهوية


A
الظروف المناخية: درجة حرارة منخفضة.


B
المواد الخام: نسبة عالية من البولي إيثر بوليول، وزيت السيليكون عالي النشاط.


C
صياغة العملية: القصدير الزائد، أو محتوى القصدير والأمين المنخفض مع نفس استخدام القصدير، ومؤشر TDI مرتفع.

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.

في حوادث الحرائق السنوية، تكون نسبة كبيرة من حالات الاشتعال ناتجة عن الرغوة، بما في ذلك حرائق الأرائك والإشعال المختلف الناتج عن العبوات الناعمة. تحدث هذه الحوادث بشكل متكرر للغاية. كيف يمكننا القضاء على مثل هذه الأحداث أو تقليلها بشكل أساسي؟



أحد الأساليب الفعالة هو البدء من المواد المصدرية، تمامًا مثل معالجة السبب الجذري للمرض. إن إضافة مثبطات اللهب إلى رغوة البولي يوريثان يمكن أن يمنع الاشتعال بشكل فعال.



الآن، دعونا نفهم الرغوة المثبطة للهب:



الرغوة المقاومة للهب، والمعروفة أيضًا بالرغوة المقاومة للحريق، لها اسم كيميائي لمادة رغوة البولي يوريثان، والتي تنقسم إلى رغوة ناعمة (تستخدم بشكل أساسي للأثاث) ورغوة صلبة (تستخدم بشكل أساسي للعزل). بشكل عام، إنها مادة مقاومة للحريق يتم تصنيعها عن طريق إضافة مثبطات اللهب المختلفة إلى مادة البولي يوريثين.



إن تأثير مثبط الحريق للمنتج يلبي متطلبات ASTM Standard 117 والمعايير الوطنية. طريقة الاستخدام هي نفس طريقة استخدام الرغوة العادية.



يعد احتراق البوليمرات تفاعل أكسدة معقدًا ومكثفًا للغاية. تحدث هذه العملية عندما يتم تسخين البوليمر بشكل مستمر بواسطة مصدر حرارة خارجي، مما يؤدي إلى بدء تفاعل متسلسل جذري حر مع الأكسجين الموجود في الهواء. يؤدي ذلك إلى إطلاق بعض الحرارة، مما يزيد من تكثيف تحلل البوليمر، ويولد المزيد من الغازات القابلة للاشتعال، ويجعل الاحتراق أكثر خطورة.



هناك طريقتان لتثبيط لهب الرغوة المقاومة للحريق:



الأول هو إدخال عناصر مثبطة للهب كيميائيًا أو مجموعات تحتوي على عناصر جديدة مثبطة للهب في التركيب الجزيئي للرغوة. الطريقة الأخرى هي إضافة مركبات تحتوي على عناصر مثبطة للهب إلى الرغوة. تستخدم الطريقة الأولى مواد مثبطة للهب تسمى مثبطات اللهب التفاعلية، بينما تستخدم الطريقة الأخيرة مواد تسمى مثبطات اللهب المضافة.



وفي الوقت الحالي، فإن الغالبية العظمى من مثبطات اللهب المستخدمة في الرغوة عبارة عن مثبطات لهب مضافة، في حين تستخدم مثبطات اللهب التفاعلية بشكل رئيسي في الراتنجات المتصلدة بالحرارة مثل راتنجات الإيبوكسي والبولي يوريثان. وتتمثل الوظيفة الأساسية لمثبطات اللهب في التدخل في العناصر الأساسية الثلاثة اللازمة للاحتراق: الأكسجين والحرارة والوقود. ويمكن تحقيق ذلك بشكل عام من خلال الوسائل التالية:



يمكن أن تنتج مثبطات اللهب غازات أثقل غير قابلة للاشتعال أو سوائل مغلية تغطي سطح الرغوة، مما يقطع الاتصال بين الأكسدة والوقود.



عن طريق امتصاص الحرارة من خلال التحلل أو التسامي، تعمل مثبطات اللهب على تقليل درجة حرارة سطح البوليمر.



تولد مثبطات اللهب كمية كبيرة من الغازات غير القابلة للاشتعال، مما يخفف من تركيز الغازات القابلة للاشتعال والأكسجين في منطقة الاحتراق.



تلتقط مثبطات اللهب الجذور الحرة الجذرية، مما يقطع التفاعل المتسلسل للأكسدة.

عادة ما تخضع رغوة البولي يوريثان المرنة، والمعروفة أيضًا باسم الإسفنج، لعملية التحول من السائل إلى الصلب خلال دقيقتين. بالمقارنة مع مجالات أخرى من البولي يوريثين، فإن وقت التفاعل القصير والمكثف للرغوة المرنة يزيد من صعوبة تحقيق بنية الخلية الدقيقة والمنظم، وكذلك الترتيب الجزيئي.



البحث والتطوير (ر&د) تنطوي على إدخال مواد جديدة لإعطاء المنتجات خصائص جديدة. يمكن تصنيف المواد الجديدة إلى نوعين بناءً على خصائص تفاعلها: النوع الأول يتكون من مواد خام تتوافق مع التفاعلات الكيميائية للبولي يوريثان، مثل البولي إيثر، والأيزوسيانات، وزيت السيليكون، والمواد الحفازة ذات الخصائص والأنشطة المختلفة. هذه المواد لا تعطل بشكل أساسي عملية التفاعل الكيميائي. أما النوع الآخر فيشمل المواد الخام (الحشوات) التي لا تتوافق مع التفاعلات الكيميائية للبولي يوريثان، مثل إضافة مواد غير رغوية مثل مساحيق المعادن الخاصة، والمساحيق غير العضوية أو العضوية المصممة خصيصًا ذات الخصائص الفريدة، والمساحيق غير العضوية متناهية الصغر (بدرجة نعومة أكثر من 5000 شبكة)، عوامل خاصة مضادة للجراثيم، إلخ. أحيانًا تعطل هذه المواد عملية التفاعل تمامًا، مما يؤدي إلى أنماط تفاعل جديدة. تتسبب بعض مواد الحشو في انهيار التركيبة الأصلية تمامًا، بينما يتسبب البعض الآخر في حدوث تغيير كبير في كثافة المنتج النهائي بنسبة 30% إلى 50%. تعمل بعض مواد الحشو على تغيير وقت صعود التفاعل في الصيغة بشكل جذري، كما تسبب بعض مواد الحشو أضرارًا جسيمة لبنية الرغوة بعد إضافتها.



R&يحتفظ D عادةً بمواد خام معينة في متناول اليد للتعامل مع المشكلات الشائعة التي تتم مواجهتها أثناء العملية. تتطلب هذه المواد الخام عادةً مجموعة واسعة من الخصائص الفيزيائية والكيميائية. على سبيل المثال، الأمينات مثل A33، وA-1، وA-210، وA-230، وA-260، و33-LV، وCS-90، و9717، و9727 تُستخدم بشكل شائع في الإنتاج ولكن قد لا يتم الاحتفاظ بها جميعها في متناول اليد لفترة زمنية معينة. ر&د الأغراض لأن تفاعلها ليس له فرق جوهري. في نطاق واسع ر&د- يمكن تصنيف الأمينات المذكورة أعلاه كمواد من نفس الفئة. على سبيل المثال، إذا تسببت إضافة مادة معينة في انهيار كبير عند استخدام A33 للرغوة، فقد تعتبر الأنواع الثمانية المتبقية من الأمينات غير فعالة.



إحدى المشكلات الشائعة التي تمت مواجهتها في R&D هو انهيار الرغوة، وهي النتيجة الأقل كفاءة. يُقال في كثير من الأحيان أنه لا يمكن إجراء التحليل والضبط بشكل فعال إلا بعد أن يصبح هيكل الرغوة مستقرًا. لا يمكن حل العديد من حالات انهيار الرغوة عن طريق تعديل الصيغة وحدها؛ إما أن تتغير خصائص الرغوة بشكل جذري، مما يجعلها غير عملية، أو أن الرغوة تظل غير مستقرة. ولمعالجة هذه المشكلة، تم تقديم عوامل التشابك. عوامل التشابك، شائعة الاستخدام كإضافات في R&D، تأتي عمومًا في نوعين: العوامل ذات البنية الخطية، حيث يمثل 1,4-بوتانيديول المادة الخام ويحدث تكوين اليوريا من خلال نمو السلسلة الخطية، والعوامل ذات البنية السائبة، مثل ثنائي إيثانول أمين والجلسرين، وهي أقرب إلى أنماط نمو سلسلة البولي إيثر. .



على سبيل المثال، في واحد ر&في حالة D، فإن تعديل الصيغة لا يمكن أن يمنع انهيار الرغوة. كشفت التجربة أن النشاط الأميني القوي يسبب خللاً في التوازن. تم تخفيض محتوى الأمين من 0.2 جزء في مائة بولي إيثر إلى 0.05 جزء، وبدا المحتوى العالي من السيانات في الصيغة غريبًا. كما تباطأ معدل التفاعل الإجمالي بشكل ملحوظ مع انخفاض محتوى الأمينات، لكن الانهيار استمر. وفي وقت لاحق، أدى التحول إلى أمين أضعف إلى حل المشكلة. ومن ثم، في بعض الأحيان لا يمكن تعويض نشاط الأمين بتركيزه وحده. وتجدر الإشارة إلى أن إضافة بعض المواد قد يؤدي إلى اختلافات كبيرة في الأداء بين إنتاج الرغوة على نطاق صغير وواسع النطاق. وفي مثل هذه الحالات، يجب أن يكون أداء آخر رغوة كبيرة الحجم تم إنتاجها هو النقطة المرجعية الرئيسية للتعديل.



ضوء الشمس والهواء والماء
—
الأشياء الأكثر عادية والتي غالبا ما يتم تجاهلها
—
هي أغلى. إن إتقان إنتاج الرغوة، الذي يبدو بسيطًا ويفتقر إلى المحتوى للوهلة الأولى، يمثل في الواقع تحديًا كبيرًا. كزميل في R&كثيرًا ما يقول "د": "لدي القليل جدًا من المعرفة (يشعر المرء بالندم على امتلاك القليل جدًا من المعرفة عندما تكون هناك حاجة إليها)" و"إلى متى سنستمر في القيام بذلك؟ (هناك ضغوط)". ر&يتضمن إنتاج الرغوة D وتعلمها استخدام نقاط معروفة لفهم المناطق غير المعروفة، في حين يتضمن إنتاج وتعليم إنتاج الرغوة استخدام مناطق معروفة لتشغيل نقاط غير معروفة. وعلى الرغم من أن هذين الجانبين يبدوان متشابهين، إلا أن سد الفجوة بينهما أمر صعب للغاية.