¿Cómo fabricar espuma de memoria?

Composición de formulación
La espuma de memoria, también conocida como espuma de memoria, deriva sus propiedades únicas de una formulación química con precisión. El componente central es poliéter poliol, que forma el esqueleto básico de la espuma. Los poliéter poliols con diferentes pesos moleculares y valores de hidroxilo dan a la espuma varias propiedades físicas: los altos valores de hidroxilo mejoran la dureza y la capacidad de carga, mientras que los altos pesos moleculares mejoran la suavidad y la resistencia. Típicamente, los poliéter poliols con pesos moleculares entre 3000 y 6000 se usan más comúnmente, con selecciones específicas realizadas en función de los requisitos del producto.

Los isocianatos son reactivos clave en el proceso de polimerización de espuma, que reaccionan con poliéter polioles para formar estructuras de poliuretano. El diisocianato de tolueno (TDI) a menudo se usa para hacer espumas suaves y transpirables debido a su alta reactividad, aunque su volatilidad plantea riesgos ambientales y de salud. En contraste, el metileno diisocianato de difenil (MDI) tiene una menor reactividad, pero ofrece una mejor resistencia al envejecimiento, resistencia mecánica y menor toxicidad. En la práctica, las mezclas de TDI y MDI o MDI modificada a menudo se usan para lograr un equilibrio entre el rendimiento y la seguridad.

Los catalizadores juegan un papel fundamental en el proceso de espuma. El octoato estannoso es un catalizador de organogados de uso común que acelera eficientemente la reacción entre poliéter poliols e isocianatos, lo que permite un mejor control del proceso de espuma. Además, los catalizadores de amina como la trietilamina a menudo se usan en combinación con octoato estannoso para ajustar aún más la velocidad de reacción y las propiedades finales de espuma.

La estructura de poros de la espuma depende de los agentes de espuma utilizados. El agua es un agente de soplado químico común que reacciona con isocianatos para producir gas de dióxido de carbono. Otro agente de espuma química común es la azodicarbonamida (ADCA), que se descompone bajo calor para generar gas nitrógeno. También se pueden usar agentes de espuma física como los hidrocarburos (por ejemplo, Pentane); Vaporizan bajo calor para formar burbujas, reduciendo la densidad de espuma y mejorando la suavidad y la transpirabilidad. Es importante tener en cuenta que los agentes de espuma más antiguos como los clorofluorocarbonos (CFC) se han eliminado gradualmente debido a sus efectos de agotamiento de ozono.

Para optimizar el rendimiento general de la espuma, se incorporan múltiples aditivos. Los tensioactivos a base de silicona reducen efectivamente la tensión superficial de la mezcla, promoviendo la formación uniforme de burbujas y evitando la ruptura o la coalescencia celular, asegurando así la estructura de espuma fina e incluso. Los antioxidantes como el hidroxitolueno butilado (BHT) retrasan el amarillamiento y el endurecimiento causado por la oxidación durante el uso, extendiendo la vida útil del producto. Los absorbedores de rayos UV, como los compuestos de benzofenona, absorben los rayos ultravioleta nocivos, mejorando significativamente la resistencia al envejecimiento de la luz.

Formulación de referencia típica (piezas por peso):
La siguiente es una formulación de referencia para la espuma de memoria y se puede ajustar según sea necesario:

Poliéter poliol (por ejemplo, 330n): 100 partes

Isocianato: 40–50 regiones

Octoato estannoso (catalizador): 0.5–1 parte

Trietilamina (catalizador): 0.3–0.8 regiones

Agua (agente de soplado): 3–5 regiones

ADCA (agente de soplado): 0.5–1 parte

Aceite de silicona (tensioactivo): 1–2 regiones

BHT (antioxidante): 0.2–0.5 regiones

Compuesto de benzofenona (absorbedor UV): 0.1–0.3 regiones

Tenga en cuenta que las materias primas de diferentes proveedores pueden variar en el rendimiento. Las dosis óptimas deben determinarse mediante la experimentación. Además, los factores como la temperatura ambiente y la humedad pueden influir en el proceso de reacción, lo que puede requerir ligeros ajustes en las cantidades de catalizador para garantizar la espuma suave y las propiedades estables del producto.

Proceso de fabricación
La producción de espuma de memoria generalmente implica los siguientes pasos principales:

Medición de materia prima y premezcla: pesa con precisión poliéter poliols, isocianatos, catalizadores, agentes de soplado y aditivos de acuerdo con la formulación, y realiza la mezcla inicial.

Mezcla y reacción de alta velocidad: transfiera los materiales premezclados a una máquina de mezcla de alta velocidad para garantizar una mezcla exhaustiva e iniciar la reacción de polimerización de poliuretano.

Molde espuma y conformación: vierta rápidamente la mezcla en moldes preestablecidos. Bajo condiciones de temperatura y humedad controladas, la reacción química continúa, expandiendo el material para llenar el molde y formar espacios en blanco de espuma con formas y tamaños definidos.

Curado y envejecimiento: deje que los espacios en blanco espumados descanse a temperatura ambiente o temperaturas ligeramente elevadas durante un período, lo que permite que la red de poliuretano reticule y se solidifique, mejorando las propiedades mecánicas.

Postprocesamiento: corte y recorte la espuma curada para cumplir con las especificaciones finales del producto. Dependiendo de los requisitos del producto, los tratamientos superficiales como los recubrimientos a prueba de humedad o retardantes de llama se pueden aplicar para agregar funcionalidades adicionales.