Componentes básicos de una línea de producción de espuma de PU flexible: Sistema de mezcla

El cabezal mezclador de una máquina espumadora generalmente consta de cuatro partes principales: la sección de transmisión, la cámara de distribución de material, la cámara de mezcla y la boquilla. La potencia del agitador puede ser impulsada directamente por un motor, como un motor de CC o un motor de CA con control de velocidad de frecuencia variable o un mecanismo accionado por correa. También puede accionarse a través de un sistema hidráulico utilizando una transmisión hidráulica infinitamente variable.

Para máquinas de espumado a gran escala, el cabezal de mezcla’La velocidad de agitación está controlada principalmente por varios tipos de sistemas de transmisión continuamente variables, lo que permite realizar ajustes en tiempo real para satisfacer las necesidades de producción de espuma y seleccionar la velocidad de rotación adecuada. En máquinas de espumado más pequeñas, el ajuste de la velocidad del cabezal de mezcla normalmente se logra mediante un mecanismo accionado por correa. Las velocidades de agitación del cabezal mezclador comúnmente utilizadas varían de 3.000 a 6.000 r/min. La mayoría de las máquinas de espumado utilizan cabezales de mezcla fijos y los mecanismos alternativos se han vuelto menos comunes.

La cámara de mezcla del cabezal de mezcla es cilíndrica y el agitador generalmente está diseñado con un estilo de varillas puntiagudas, con dos filas de varillas cortas dispuestas perpendicularmente entre sí en el eje de agitación. La rotación de alta velocidad del agitador asegura una mezcla uniforme de los materiales. El tiempo de residencia de los materiales en la cámara de mezcla (es decir, el tiempo de mezcla) generalmente varía de 0,4 a 1,3 segundos, dependiendo del tipo de máquina de espumado y de las características de los materiales.

En las máquinas de espumado de baja presión, los materiales ingresan a la cámara de mezcla a un caudal menor y la mezcla se realiza a alta velocidad de rotación y alta fuerza de corte. Estas máquinas tienen un volumen de cámara de mezcla más grande, lo que permite un mayor tiempo de residencia para lograr una mejor energía de mezcla. Por el contrario, en las máquinas de espumado de alta presión, la mayoría de los materiales se inyectan en la cámara de mezcla a alta velocidad a través de una boquilla a alta presión, lo que proporciona mayor energía cinética. Por lo tanto, comúnmente se utilizan agitadores de bajo cizallamiento, el volumen de la cámara de mezcla es más pequeño y el tiempo de residencia del material es más corto. La figura 1 ilustra un cabezal de mezcla de alta presión típico, caracterizado por una cámara de mezcla y un agitador más pequeños.

Diagrama esquemático del cabezal mezclador de una máquina de alta presión

Además de la formulación, el tamaño de la celda de espuma en las máquinas de espumado de baja presión se controla principalmente mediante el ajuste del cabezal de mezcla.’s velocidad de agitación y la cantidad de aire introducida en el cabezal de mezcla. En las máquinas de espumado de alta presión, además de ajustar la velocidad de agitación, la presión de la cámara de mezcla también es un factor importante para controlar el tamaño de la celda de espuma. La presión en el cabezal de mezcla se ajusta principalmente cambiando el tamaño del espacio de salida de la cámara de mezcla.

Tipos de boquillas en el cabezal mezclador

Las boquillas del cabezal mezclador generalmente se pueden clasificar en tipo de tubo recto, tipo bocina, tipo placa de distribución y tipo tubería de distribución. Para evitar la rotación del material dentro de la boquilla y reducir las salpicaduras en la cinta transportadora, se pueden instalar varios dispositivos de enderezamiento de flujo dentro de la boquilla.

Las boquillas de tubo recto son el tipo más simple y se utilizan principalmente en sistemas de cabezales mezcladores alternativos de flujo pequeño. El movimiento alternativo del cabezal mezclador asegura una distribución uniforme del material sobre el molde de la cinta transportadora.

Las boquillas tipo cuerno, una versión mejorada del tipo de tubo recto (Figura 2), tienen una abertura ensanchada en la boquilla.’s termina con una malla de metal o nailon para reducir aún más la velocidad de descarga, ampliar el área de distribución y evitar salpicaduras en la cinta transportadora.

Diagrama esquemático de la boquilla del cabezal mezclador

En las máquinas de espumado que utilizan el método de placa de presión equilibrada, las boquillas tipo bocina permiten que los materiales se distribuyan uniformemente en el molde de la cinta transportadora, eliminando la necesidad de un cabezal de mezcla alternativo.

En el caso de los plásticos de espuma a base de poliéster, donde la viscosidad inicial del sistema de material es alta, incluso una boquilla tipo cuerno puede no garantizar una distribución uniforme. En tales casos, generalmente se requiere un sistema de cabezal mezclador alternativo.

Una boquilla modificada diseñada para cabezales de mezcla fijos incluye una placa de distribución plana debajo de la salida para distribuir uniformemente el material, lo que garantiza una posición estable del cabezal de mezcla. La fijación del cabezal mezclador no solo reduce el consumo de energía, sino que también minimiza la formación de burbujas de aire causadas por los cambios abruptos de dirección del movimiento alternativo.

Otro método para fijar el cabezal mezclador es conectar un tubo de distribución de material horizontal al extremo inferior de la salida de la boquilla del cabezal mezclador, asegurando una distribución uniforme del material en el molde de la cinta transportadora. La tubería de distribución de material puede ser un sistema de tubería única o de tubería doble (Figura 3), con la cantidad, el diámetro y el espaciamiento de los orificios de distribución cuidadosamente diseñados en función de factores como el caudal y el ancho de la máquina de espumado para garantizar una distribución uniforme del material.

Diagrama esquemático de la tubería de distribución horizontal

Además, en las máquinas de espumado horizontales con canal de desbordamiento y en las máquinas de espumado verticales, a menudo se utilizan boquillas de salida doble en forma de Y para conectar dos tuberías de distribución de material, lo que permite que el material mezclado se entregue de manera uniforme en el canal de espumado.