¿Cómo controlar el rendimiento de la espuma viscoelástica? Guía de selección de materias primas principales

La producción de espuma viscoelástica de alta calidad comienza con la selección precisa del material principal, los aditivos clave y los parámetros del proceso. El principal desafío reside en equilibrar la densidad de reticulación de la red de poliuretano con la actividad segmentaria para lograr una viscoelasticidad estable y una recuperación de forma óptima.

I. Sistema de materiales principal: La base química del rebote lento

La microestructura de la espuma viscoelástica es un sistema de fases separadas formado por segmentos blandos de alto peso molecular y segmentos duros de bajo peso molecular. La selección y la proporción de las materias primas principales son cruciales para la velocidad de recuperación, la densidad y la resistencia a la compresión.

1. Estrategia de combinación de poliéter polioles

La estructura de la espuma viscoelástica está formada por una combinación de poliéteres con diferentes valores de hidroxilo y pesos moleculares.

Selección de polioles de espuma viscoelástica:
Utilice poliéteres de bajo peso molecular y alto índice de hidroxilo. Ajuste la proporción de poliéter de recuperación lenta con respecto al poliéter convencional para controlar el índice de hidroxilo ponderado. Con un índice TDI fijo, cuanto mayor sea el índice de hidroxilo ponderado, más lenta será la recuperación elástica de la espuma y más pronunciado el efecto de recuperación lenta.

Mejora de la resistencia a la compresión:
Para superar la baja resistencia a la compresión de la espuma viscoelástica, se introduce un poliéter de alto EO (poliéter expandible) o una pequeña cantidad de poliéster modificado con poliéter. Esta estrategia reduce la separación de fases y la cristalinidad, mejorando la cohesión y la resistencia a la compresión.

Dureza y estabilidad estructural:
Combine poliéteres regulares (por ejemplo, con un índice de hidroxilo de 56) o polioles poliméricos (POP) para ajustar la dureza final y la resistencia de soporte de la espuma.

2. Isocianatos (TDI/MDI) y control de la densidad de entrecruzamiento

El índice de isocianato (relación NCO/OH) es el parámetro clave que controla la densidad de entrecruzamiento de la red de poliuretano.

Rango dorado del índice TDI:
En el caso de la espuma viscoelástica, el índice TDI debe controlarse estrictamente entre 80 y 95. Un índice inferior a 100 indica que algunos grupos hidroxilo permanecen sin reaccionar, formando una red incompleta que ralentiza la recuperación. Cuando el índice se acerca a 100, la propiedad de recuperación lenta prácticamente desaparece.

Aplicaciones de alta compresión:
Para aplicaciones que requieren alta resistencia a la compresión y estabilidad térmica, utilice MDI o un sistema mixto TDI/MDI. El MDI proporciona mayor estabilidad estructural y menor pérdida de calor que el TDI puro.

II. Aditivos clave: Selección y control preciso

Los aditivos ajustan con precisión la velocidad de formación de espuma, la estructura celular y la estabilidad del producto, garantizando una calidad de producción constante.

1. Equilibrio del sistema catalizador

La espuma viscoelástica utiliza un sistema mixto de catalizadores de amina y estaño.
Catalizador de amina preferido: Dabco 33-LV (0,3–0,8 partes). Su disolvente (DPG) tiene un alto peso molecular, lo que minimiza el consumo de TDI y las celdas cerradas.
Catalizador de estaño preferido: dilaurato de dibutilestaño (D22/T-12) (0,03–0,05 partes), que resiste la hidrólisis y promueve el postcurado.
En la práctica, equilibre con precisión la amina con el estaño, idealmente alrededor de 0,35:0,06 a 0,45:0,10, para garantizar una buena apertura celular y fluidez.

2. Tensioactivos y agentes espumantes

Aceite de silicona (tensioactivo):
Utilice un aceite de silicona específico para espuma viscoelástica, en una proporción de 1,0 a 1,8 partes. Este aceite estabiliza las burbujas y favorece la apertura de las celdas. Ajuste la dosis según la densidad: redúzcala para alta densidad y auméntela para baja densidad. Una cantidad excesiva o insuficiente puede provocar celdas gruesas o el colapso de las mismas.

Abre celdas:
Utilice SK-1900 o similar (1,5–2,5 partes) para controlar la estructura de celda abierta y evitar la contracción por reticulación excesiva de poliéter.

Agua (agente espumante):
Normalmente se utilizan entre 1,5 y 2,5 partes de agua para lograr un mayor tiempo de rebote. El exceso de agua produce urea, lo que reduce la comodidad y el rendimiento del rebote.

III. Coordinación de procesos y control de calidad para la adecuación de la aplicación

El rendimiento de la materia prima solo se desarrolla plenamente bajo un estricto control del proceso.

1. Estrategias para eliminar defectos de producción

Los defectos comunes reflejan directamente un desequilibrio en la dosificación y requieren ajustes rápidos:

Hinchazón de células cerradas: Aumentar el abridor de células en un 3-10% o reducir el catalizador de estaño en un 3-5%.

Fisuración: La fisuración lateral indica una cantidad insuficiente de catalizador de estaño; añada aproximadamente un 5 %.

Otros ajustes: En la espuma negra, la hidrofobicidad del negro de humo afecta la compatibilidad y la eficiencia del catalizador; ajuste la dosis de catalizador en consecuencia.

2. Parámetros del proceso que afectan la densidad

Control de temperatura:
La formación de espuma viscoelástica es sensible a la temperatura. La temperatura de la materia prima debe mantenerse entre 22 y 25 °C. Las temperaturas más altas aceleran las reacciones, dificultando el control, mientras que una temperatura ligeramente elevada en el molde ayuda a reducir la densidad final de la espuma.

Velocidad de la cadena y mezcla:
En líneas continuas, la velocidad de la cadena debe ser menor que en la espuma convencional (aproximadamente 3,8 m/min) para compensar la gelificación más lenta de la espuma viscoelástica. La velocidad y el tiempo de mezclado deben ser moderados para evitar la formación de celdas irregulares debido a una cizalladura excesiva.

La fabricación de espuma viscoelástica es un arte preciso. El éxito depende de un profundo conocimiento del índice TDI, el sistema de poliéter y un control exacto de las dosis de aditivos. Solo dominando estos fundamentos, los fabricantes pueden producir de forma consistente productos de espuma viscoelástica de alto rendimiento y listos para su uso.