¿Cómo elegir el agente de soplado adecuado para espuma de PU flexible?

Controlar la dosis de agentes espumantes es clave para producir espuma de alta calidad. El núcleo radica en sincronizar la generación de gas con el curado del polímero. Solo cuando estos dos procesos están equilibrados la espuma puede lograr una estructura celular uniforme, una densidad objetivo y un rendimiento sin defectos. Esto requiere no sólo cálculos teóricos, sino también una consideración exhaustiva de múltiples factores y ajustes dinámicos en la producción real.

I. Definición de los estándares básicos de “Efecto espumante ideal”

Antes de ajustar la dosis, el objetivo debe estar claro. El efecto espumante ideal se evalúa mediante los siguientes indicadores clave:

Estructura celular :Tamaño de poro uniforme, desviación dentro del 20%. Las espumas flexibles requieren >Tasa de celda abierta del 90% para garantizar el rendimiento de rebote.

Densidad de la espuma :La densidad real debe desviarse menos del 5 % del objetivo. En el caso de las espumas de sofá, el objetivo suele ser 30–40 kilogramos/m³.

Defectos :Sin quemaduras (núcleo amarillo quemado), colapso ni contracción.

Propiedades mecánicas :La tasa de rebote, la resistencia a la tracción y la resistencia al desgarro deben cumplir con los estándares de diseño. La espuma de alta resiliencia requiere >Rebote del 60%.

II. Determinación de la dosis básica según el tipo de agente espumante

Agente químico de expansión (agua) :Reacciona con isocianato para generar CO₂. 1 g de agua produce ~1,24 L de CO₂. Para espumas flexibles convencionales (30–50 kilogramos/m³), el agua suele ser 1.2–1,8 partes por 100 partes de poliol. Ajustar según el índice de isocianato.

Agente de expansión físico (CO₂ líquido) :Proporciona células uniformes mediante evaporación rápida. Dosis típica 0.5–3 partes dependiendo de la densidad, requiriendo equipo de inyección de alta presión.

III. Ajuste dinámico basado en las materias primas y las condiciones del proceso

1. Características de la materia prima

*Actividad de isocianato: el MDI reacciona más rápido; reduzca la dosis de agua para evitar el colapso de la espuma. El TDI reacciona más lentamente; aumente la dosis de agua si es necesario.

*Peso molecular/funcionalidad del poliol: Los polioles de bajo peso molecular curan más rápido. → Aumentar el agente de expansión. Polioles viscosos de alto peso molecular → Reducir la dosis para evitar células grandes.

*Tipo de catalizador: Los catalizadores espumosos aceleran la generación de gas. → reducir la dosis. Los catalizadores gelificantes aceleran el curado → aumentar la dosis. Mantener la relación tiempo de formación de espuma/gelificación entre 1:1.2–1,5 para una estructura óptima.

2. Condiciones del proceso

*Temperatura de reacción: +10°C aumenta la velocidad de reacción 1.5–2× → reducir la dosis. A baja temperatura, aumentar la dosis.

*Velocidad de mezcla: Mezcla baja → mala dispersión → reducir la dosis. Alta mezcla → más arrastre de aire → reducir el agente de expansión físico.

*Presión: En espumado con molde cerrado, aumentar la dosis; en espumado abierto, disminuir la dosis.

IV. Ajuste de dosis y efectos sinérgicos

Equilibrio térmico :Reducir el agua, aumentar el agente de soplado físico (absorción de calor) para evitar que se queme.

Refinamiento celular :Combine agua con CO₂ líquido para lograr una estructura celular fina.

Espumas de densidad ultrabaja (<20 kilogramos/m³) :Utilice un sistema de agua + pentano para equilibrar el volumen de espuma y la exotermia.

V. Monitoreo y ajuste fino en la producción

Pruebas fuera de línea :

Medir la densidad 1h después de la formación de espuma. Si hay desviación >5%, ajustar la dosis (±0,1 partes por 1 kg/m³ diferencia). Corte para comprobar celdas: demasiado grande → reducir la dosis; demasiado fino → aumentar la dosis. Bajo rebote → aumentar el agua.

Comentarios en línea:

Falta de borde del molde: Espuma insuficiente → aumentar la dosis.

Exceso de desbordamiento: Demasiada espuma → reducir la dosis.

Abrasador: Reducir el agua, aumentar el agente físico.

Colapso: Reducir el agente físico o aumentar el catalizador gelificante.

Resumen

El control de la dosis del agente de expansión consiste en equilibrar la generación de gas con el curado del polímero. La sobredosis provoca ruptura celular y baja densidad; la subdosis provoca alta densidad y espuma incompleta. Al combinar el cálculo teórico, las pruebas piloto y el ajuste de lotes, los fabricantes pueden lograr celdas uniformes, densidad precisa y espumas de PU flexibles sin defectos.