El material de poliuretano es un polímero en bloque que contiene grupos característicos carbamato producidos por la reacción de poliisocianato y donante de hidrógeno. Debido a las diversas formas de apariencia de los productos generados, su aplicación ha ingresado a diversos campos de la economía mundial. La siguiente es una descripción general de la línea de producción continua horizontal de espuma de bloque flexible de poliuretano.

1. Método Hennecke de superficie plana

El equipo de la línea de producción continua para bloques de espuma de poliuretano flexibles a gran escala fue diseñado y puesto en producción por Hennecke Company en Alemania en 1952, que es la base para la producción continua de bloques de espuma de poliuretano. Muchas empresas han diseñado y fabricado sucesivamente líneas de producción continua para diversas formas de burbujas en bloque, pero hasta el día de hoy sólo se utilizan los principios básicos diseñados por Hennecke. El equipo de producción se muestra en la Imagen 1.

Imagen 1 Diagrama esquemático de la línea de producción de espuma continua de parte superior plana de espuma blanda de poliuretano Hennecke

La línea de producción continua de espuma flexible de poliuretano producida por Hennecke consta de varias partes principales: sección de suministro de materia prima, sección de mezclado y vertido, sección de espumado y curado, sección de corte, sección de poscurado y posprocesamiento del producto. Esta línea de producción tiene una alta eficiencia de producción y requiere un gran suministro de materias primas. Por lo tanto, además de equipar tanques para polioles e isocianatos, son necesarios sistemas separados para el almacenamiento de materias primas, parámetros de proceso, control de condiciones y preparación para garantizar un suministro continuo de materias primas preparadas a la línea de producción durante la operación continua (Imagen 2).

Imagen 2: Sistemas de suministro de medición y sistemas de entrada del cabezal mezclador para 22 componentes

La temperatura tiene un impacto significativo en la reacción de formación de espuma y es necesario un control estricto de la temperatura de la materia prima durante la formación de espuma. Normalmente, la temperatura se controla dentro del rango de 18 a 25°C, con un rango de fluctuación de temperatura de alrededor 1°C. Para la dosificación y suministro de componentes de materia prima se utilizan bombas dosificadoras de alta precisión, con un rango de viscosidad general inferior a 2000 mPas. Para componentes de alta viscosidad como colorantes y retardantes de llama, se pueden utilizar bombas de engranajes. Para evitar fugas de componentes de isocianato, se recomienda el uso de acoplamientos magnéticos. Para facilitar la operación y mejorar la precisión de la dosificación, ahora se combinan algunos aditivos para reducir la cantidad de bombas dosificadoras. Sin embargo, es importante tener en cuenta que ciertos aditivos, como los catalizadores orgánicos de estaño, son sensibles a otros componentes y propensos a degradarse.

El dispositivo mezclador utilizado en esta línea de producción normalmente emplea un cabezal mezclador de baja presión, con el agitador impulsado por un motor de velocidad variable a una velocidad de rotación de 3000 a 6000 r/min. En las empresas modernas de producción continua de espuma en bloque, también se han adoptado equipos de medición, mezcla y formación de espuma de alta presión, lo que permite realizar ajustes en la forma de agitación del cabezal mezclador, el caudal y el tamaño de la boquilla para mejorar la calidad del producto. También se puede configurar un dispositivo de entrada de aire en el cabezal mezclador para crear núcleos de gas y generar una estructura celular fina y densa.

El material bien mezclado se descarga continuamente desde el cabezal mezclador bajo cierta presión. Para evitar que el material salpique y que quede atrapado una gran cantidad de aire provocando grandes huecos dentro del cuerpo de espuma, se toman varias medidas durante el proceso de formación de espuma. Además de reducir la distancia entre el cabezal mezclador y la placa inferior y minimizar la fuerza del impacto, se instalan deflectores de diseño especial, tubos de desviación en forma de cuerno o pico de pato y mallas metálicas en la parte frontal de la salida del cabezal mezclador para reducir el impacto. energía del material 

Mientras tanto, la distancia desde el tubo de salida de material hasta la placa inferior debe reducirse a unos 10 mm. Para garantizar la distribución uniforme del material en la placa inferior, se instalan vigas transversales en la línea de producción. El cabezal mezclador se puede ajustar para moverse hacia la izquierda y hacia la derecha en coordinación con la velocidad de movimiento de la cinta transportadora de la placa inferior. Alternativamente, el material se puede dividir en múltiples conductos para ingresar a las ranuras de distribución dispuestas lateralmente en la dirección del movimiento de la placa inferior, asegurando que el material se distribuya uniformemente en la cinta transportadora, como se muestra en la Imagen 3.

Imagen 3 Para evitar que el material escupido salpique, el cabezal mezclador está equipado con unos deflectores.

El material expulsado del cabezal mezclador presenta buena fluidez antes del tiempo de emulsificación. A medida que avanza la reacción, el material mezclado se inicia y expande gradualmente. En el extremo delantero de la cinta transportadora en la sección de expulsión, la cinta transportadora debe estar inclinada en un ángulo de 3° A 9° y equipados con dispositivos de ajuste hidráulico o manual. Esto permite ajustes apropiados del ángulo de inclinación según los requisitos del proceso, asegurando que el material fluya y se inicie uniformemente en una dirección. Si el ángulo de inclinación es demasiado pequeño o la velocidad de movimiento de la cinta transportadora es demasiado lenta, el espesor de la espuma aumenta y el inicio de la espuma se vuelve difícil. Si el ángulo de inclinación es demasiado grande, el material expulsado fluirá demasiado rápido, alcanzando la parte inferior de la capa de espuma que ya ha comenzado a subir, provocando grietas en el cuerpo de espuma.

Normalmente, para unidades de alto caudal, la velocidad de movimiento de la cinta transportadora se controla de 3 a 10 m/min, mientras que para unidades de tamaño mediano, se controla de 1,5 a 3 m/min. Durante la operación, es crucial ajustar cuidadosamente los parámetros del proceso, como la tasa de expulsión, el ángulo de la cinta transportadora y la velocidad de movimiento para mantener una distancia adecuada de 300 a 600 mm entre la línea de distribución expulsada y la línea lechosa formada durante el inicio de la espuma.

El material mezclado expulsado del cabezal mezclador se distribuye directamente sobre el papel de revestimiento preestablecido en la cinta transportadora. En la sección de espumado se monta un dispositivo de transporte y recuperación que incluye cintas transportadoras, un túnel de secado, protecciones laterales y revestimientos de espuma. En el pasado, se usaba comúnmente un sistema de tres revestimientos, con el papel de revestimiento en los lados izquierdo y derecho moviéndose sincrónicamente con el cuerpo de espuma a lo largo del conducto de escape, mientras que el papel de revestimiento inferior avanzaba en sincronía con la cinta transportadora. En el pasado, la parte superior del cuerpo de espuma no estaba restringida, lo que daba como resultado una forma arqueada derrochadora. Posteriormente, se inventaron el método Hennecke-Planidiock (ver Imagen 4) y el método de formación de espuma con superficie plana de Hennecke (ver Imagen 8-5). El método mejorado de Hennecke de superficie plana se utiliza ahora ampliamente.

Imagen 4 Método Hennecke-Planidiock

Imagen 5 Diagrama esquemático del proceso de formación de espuma con superficie plana de Hennecke

Ambos métodos de producción antes mencionados están equipados con placas de presión de equilibrio mecánico en la parte superior del cuerpo de espuma ascendente para reducir el volumen de residuos arqueados generados en la parte superior del cuerpo de espuma. Actualmente, el equipo para la formación de espuma de superficie plana de Hennecke a menudo emplea cuatro papeles de revestimiento sincronizados para moverse hacia arriba, hacia abajo, hacia la izquierda y hacia la derecha junto con la cinta transportadora.

Los materiales de revestimiento para el cuerpo de espuma incluyen papel de revestimiento especializado y película plástica. El material base del papel de revestimiento es papel kraft resistente y duradero, tratado con agentes desmoldantes como polidimetilsiloxano o parafina, o recubierto con productos químicos no adhesivos como el polietileno. En los últimos años, algunas instalaciones de producción han comenzado a utilizar películas plásticas rentables como el polietileno, pero es importante asegurarse de que la película no se arrugue durante el funcionamiento. Independientemente del material del revestimiento, éste debe permanecer plano y sin pliegues durante el funcionamiento.

En el túnel de secado de la sección de espuma, el cuerpo de espuma se expande y forma espuma sobre el papel de revestimiento de la cinta transportadora. Dependiendo de la formulación de producción específica, el calor generado por la reacción del material o fuentes de calor externas se utilizan para acelerar la reacción, el curado y la solidificación del cuerpo de espuma, logrando la resistencia y el rendimiento deseados para el proceso posterior. El túnel de secado está equipado con múltiples dispositivos de escape para eliminar diversos gases nocivos producidos por el cuerpo de espuma. Después de la purificación, estos gases se liberan a la atmósfera.

El sistema de cinta transportadora para el cuerpo de espuma requiere una superficie extremadamente lisa y funciona de manera muy constante y sin vibraciones. La separación entre las protecciones laterales se puede ajustar dentro de un cierto rango según sea necesario, lo que permite la producción de cuerpos de espuma rectangulares de diferentes anchos. La anchura puede alcanzar hasta 2,2 metros y la altura de los cuerpos de espuma producidos suele superar 1 metro.

Tras pasar por el túnel de secado, aunque el cuerpo de espuma aún no ha alcanzado su máximo rendimiento, sí que ha ido tomando forma. Para facilitar las etapas posteriores del trabajo, se utiliza una máquina cortadora de ensamblaje en línea para cortar el cuerpo de espuma en las longitudes deseadas. Después de esto, se realiza un poscurado para garantizar una reacción completa antes del procesamiento posterior.

2. Método de espuma con movimiento descendente Maxfoam

El método Maxfoam, también conocido como método de espuma descendente, fue inventado por el científico noruego Leader Berg en 1959. Emplea un enfoque distintivo, donde la placa inferior de espuma se mueve hacia abajo. El principio fundamental implica elevar el extremo frontal de una placa inferior móvil a una posición de aproximadamente el 70% de la altura final prevista de la espuma. Esto permite inclinar toda la placa inferior hacia abajo. A medida que el material vertido se eleva hasta aproximadamente el 30% de la altura de su espuma, la placa inferior inferior se mueve hacia abajo a la velocidad de expansión de la espuma. Esto hace que el 70% restante de la altura de la espuma se expanda hacia abajo, dando como resultado un cuerpo de espuma con una sección transversal rectangular. El principio y el equipamiento se pueden ver en la Imagen 6. Leader Berg utilizó este principio para diseñar y desarrollar el renombrado proceso de espumado descendente Maxfoam, que se muestra en la Imagen 7.

Imagen 6 Diagrama esquemático del principio del método de movimiento descendente de la placa inferior.

Imagen 7 Diagrama esquemático del proceso de formación de espuma con movimiento descendente de Maxfoam

Durante el desarrollo del aparato de producción Maxfoam, Leader Berg inicialmente colocó un deflector en el punto de descarga del material mezclado. Esto evolucionó gradualmente hasta convertirse en un canal de espuma alargado hacia abajo, y la placa plana por donde fluía el material se transformó en una placa inferior inclinada hacia abajo. Esta alteración cambió la expansión hacia arriba del cuerpo de espuma durante el inicio a una expansión hacia abajo, lo que llevó a la creación del renombrado proceso de formación de espuma Maxfoam. La empresa de Leader Berg se ha dedicado a la investigación, desarrollo, producción y venta de procesos y equipos de producción de espuma en bloques de poliuretano flexible, convirtiéndose en una de las empresas más destacadas en este campo. El flujo del proceso básico se puede ver en la Imagen 8.

Foto 8 Equipo Maxfoam producido por Hennecke

(1) La sección transversal del cuerpo de espuma producido tiene una forma rectangular regular, lo que produce una reducción significativa en la tasa de desperdicio y un alto rendimiento de productos terminados. En los procesos tradicionales, el desperdicio de cortes de bordes y esquinas es aproximadamente del 15%. En el método de deslizamiento del borde Draka, es alrededor del 12%. Sin embargo, los residuos generados por el proceso Maxfoam son inferiores al 8%. Con mejoras adicionales, como el uso de horquillas giratorias, dispositivos de tracción y aplanamiento cubiertos con una película de polietileno para envolver completamente el cuerpo de espuma (ver Imagen 9) y la utilización del calor generado por los reactivos para calentar la placa inferior y hacer la piel inferior de Con el diluyente de espuma, el desperdicio se puede reducir del 1% al 2%.

Imagen 9 Colocación del dispositivo (b) de la horquilla giratoria delgada de polietileno (a) y del dispositivo aplanador (c)

(2) El equipo está bien diseñado, fabricado con precisión, controlado con precisión, con una larga vida útil, bajos costos de producción y, por lo general, requiere solo de 3 a 4 personas para su operación, con bajos costos de mantenimiento.

(3) El exclusivo proceso de formación de espuma garantiza que el cuerpo de espuma producido tenga una densidad uniforme y constante, una estructura celular fina y una calidad excelente.

(4) Un panel de control típico o un sistema informático mejorado monitorea todo el proceso de producción con precisión.

(5) La gama de materias primas aplicables es amplia e incluye tanto tipos de poliéter como de poliéster. Se pueden producir varios tipos de cuerpos de espuma, incluida la espuma flexible estándar, así como la espuma de alta resiliencia, la espuma ignífuga, la espuma rellena, la espuma viscoelástica y la espuma producida con espuma de dióxido de carbono. 

En 1960, Leader Berg fundó su propia empresa, Laader Berg AS, dedicada a la investigación y producción de equipos de producción continua de espuma de poliuretano. Los componentes clave de la máquina de espuma MaxformTM básica son el Multi Trough (Imagen 10) y la placa de caída. Como se muestra en el esquema del equipo en la Imagen 11, los materiales mezclados se transportan a través de múltiples tuberías hasta la entrada inferior del canal múltiple. El material comienza a reaccionar en el canal múltiple y fluye hacia el papel de revestimiento inferior deslizándose sobre la placa de caída inclinada justo antes de la emulsificación del líquido mezclado. La espuma del canal múltiple se desborda uniformemente y se extiende entre las dos paredes laterales de la placa de caída. El volumen de desbordamiento del canal múltiple se puede ajustar según la fórmula de espuma y el volumen de producción, y su altura de salida se establece en el 70 % de la altura final de la espuma. 

Al mismo tiempo, el ángulo, la cantidad, la longitud y el ancho de la placa de caída inclinada se pueden ajustar de acuerdo con la fórmula y el volumen de producción, asegurando que el cuerpo de espuma complete su proceso de expansión total cuando llegue a la cinta transportadora horizontal. Durante el flujo descendente del cuerpo de espuma en el canal de espuma de la placa de caída, la fricción entre el cuerpo de espuma y las paredes laterales se elimina por gravedad descendente, dando como resultado una estructura de espuma más uniforme y suave en ambos lados del cuerpo de espuma. El cuerpo de espuma descarga los gases residuales producidos durante la producción en el canal de espuma, completa la maduración del cuerpo de espuma y luego puede proceder al proceso de corte.

Imagen 10 Múltiples ranuras para la máquina de espuma Maxfoam con múltiples canales

Imagen 11 Esquema básico de MaxfoamTM

Nuestra empresa también produce este tipo de línea de producción basándose en este método de formación de espuma. La referencia de introducción es la siguiente (ver Imagen 12)

Parámetros técnicos de la línea de producción automática de espuma continua horizontal SAB-CF02 producida por Sabtech Technology

1. Especificación principal de la máquina: longitud total 42m × ancho 6m × 4metro

2. Ancho de la esponja de espuma: 915 mm ~ 2350 mm

3. Altura de espuma: por debajo de 1300 mm

4. Velocidad de formación de espuma: 1500 rpm ~ 7000 rpm

5. Salida máxima: 350kg/min

6. Modo de pulverización: dispositivo a través del canal, con control inversor

7. Especificación de la caja de espuma: L21m * W4.5m * H3m

8. Línea transportadora interior del horno (estándar): L27m * W2.6m * H0.8m

9. Enlaces laterales del horno (estándar) L21m * H1.3m

10. Marco de caída: 7 secciones de ajuste eléctrico de altura/cadena de motor de desaceleración de 0,2 KW se utilizan para impulsar el ajuste de la cremallera entre cada sección de la placa.

11. Dispositivo de elevación de papel lateral: movimiento eléctrico delantero y trasero, ajuste eléctrico de altura de la palanca de elevación, control independiente del lado izquierdo y derecho.

12. Sistema de recogida y liberación de película lateral: la película lateral y el dispositivo de liberación de película de elevación están equipados con un motor, la película lateral adopta un dispositivo de embrague de polvo magnético para enrollarse automáticamente.

13. Sistema de almacenamiento de papel inferior.

14. Extractor de aire: 3kw * 2 juegos (excluyendo el tubo de escape) 

15. Sistema de temperatura constante: Termostato frío y caliente refrigerado por aire de 20HP. La válvula proporcional está instalada en la entrada frontal del serpentín del tanque y la temperatura de la materia prima se controla y configura.

16. Fuente de alimentación: trifásica 380V 50HZ

Figura 12 Unidad de formación de espuma continua horizontal Sabtech Technology Limited3

3. Método de espuma vertical

En 1971, la empresa Hyman Development Corporation, con sede en el Reino Unido, desarrolló una tecnología y un equipo únicos para el proceso de espuma vertical. El aparato consta principalmente de un sistema de tanque de almacenamiento de material, un sistema de transporte dosificador, un sistema de inyección de mezcla, un dispositivo de formación de espuma en forma de barril, un dispositivo de calentamiento y elevación de espuma, así como un mecanismo de corte (ver Imagen 13).

Foto 13 Diagrama esquemático del equipo de espumado vertical.

El sistema de tanques de almacenamiento de material consta de cinco componentes principales: tanques de materia prima (equipados con control de temperatura y dispositivos de agitación) para PPG, con TDI como materia prima principal, mezclado con agua, aceite, catalizador de amina, aditivos, agente espumante MC y Catalizador orgánico de estaño. Sus sistemas de medición y transporte generalmente utilizan bombas de engranajes impulsadas por motores de velocidad continua y también se pueden agregar medidores de flujo para mejorar la precisión de la medición. Generalmente se eligen cabezales mezcladores de baja presión y de tipo agitador. Una vez mezclados los materiales, se inyectan a través de tuberías desde el fondo al cubo cónico de espuma. El cubo de espuma está preequipado con láminas continuas de película de polietileno. A medida que los materiales mezclados reaccionan y forman espuma, inicialmente se mueven horizontalmente, llenando la sección transversal cónica y subiendo gradualmente a medida que la sección transversal se expande, llenando finalmente el cubo revestido con película de polietileno y moviéndose hacia arriba hacia la sección de calentamiento. Un sistema de calentamiento eléctrico rodea la sección de calentamiento para acelerar el proceso de maduración de la espuma.

El ascenso de la espuma se facilita mediante transportadores verticales equipados con finas agujas (de 10 a 15 mm de longitud). Alrededor de todo el cuerpo de espuma están dispuestos varios transportadores de este tipo, con sus finas agujas incrustadas en la espuma de cierta resistencia. A medida que gira la cinta transportadora, la espuma se levanta gradualmente. La parte superior del equipo está equipada con una máquina cortadora y un mecanismo de embrague vinculado que activa la máquina cortadora cuando el cuerpo de espuma alcanza la altura designada. Los trozos de espuma cortados se transportan a lo largo de un carro inclinado hasta la cámara de posmaduración. 

Este proceso puede producir cuerpos de espuma con secciones transversales cuadradas o circulares, simplemente cambiando la forma del cubo de espuma. Durante la producción continua, el color de la espuma se puede cambiar en línea, con una zona de transición de sólo 150 mm. Esto no sólo facilita los cambios de color sino que también mantiene un alto rendimiento de productos de espuma terminados. El rendimiento de densidad y dureza en la sección transversal de la espuma es consistente y el espesor de la piel de la espuma en los bordes es delgado, lo que resulta en bajas tasas de desperdicio. Es importante destacar que los equipos de espuma vertical ocupan un espacio más pequeño, solo una cuarta parte del de los equipos de espuma horizontal tradicionales, lo que los hace adecuados para pequeñas y medianas empresas. Los productos no sólo son adecuados para productos de espuma blanda en general, sino que también los cuerpos de espuma circulares cortados son particularmente adecuados para su uso como materiales de revestimiento de ropa.

El proceso de formación de espuma vertical impone requisitos más estrictos en aspectos como materias primas, formulaciones y ajuste y control del proceso de producción, en comparación con el proceso de producción de espumas en bloque horizontal. Para producir espuma de alta calidad es necesario un control preciso de diversos parámetros del proceso, como la temperatura de la materia prima, las proporciones de formulación, la velocidad de descarga de la espuma, la velocidad de inyección de aire, la velocidad de mezcla, la temperatura de la sección de maduración y la velocidad de tracción. En la producción real, es probable que ocurran los siguientes problemas y deben abordarse:

1. Tasa de contracción o celda cerrada de espuma alta:

Esto puede resultar del uso excesivo de catalizador orgánico de estaño, lo que lleva a una gelificación rápida durante la formación de espuma y un crecimiento excesivo de la resistencia de la pared de los poros. Además, un exceso de estabilizador de espuma puede dificultar la formación de una estructura de espuma de células abiertas debido a su excesiva estabilidad.

2.Grietas del cuerpo de espuma:

El agrietamiento del cuerpo de espuma a menudo se debe a errores en la formulación o dosificación. Cantidades insuficientes de catalizador orgánico de estaño y estabilizador de espuma pueden provocar una disminución de la reactividad. Los factores mecánicos, como la presencia de impurezas, la contaminación por aceite dentro del cuerpo de espuma y las fluctuaciones en la velocidad de tracción, también pueden contribuir al agrietamiento extenso del cuerpo de espuma.

3. Grandes cavidades de burbujas en cuerpo de espuma.:

Cuando aparecen grandes cavidades de burbujas en el cuerpo de espuma, es importante inspeccionar minuciosamente los siguientes aspectos: Cuando hay una distribución regular de burbujas de aire, verifique si hay problemas de fugas de aire en la cámara de mezcla, tuberías de alimentación y otros equipos. Si hay algunas burbujas cónicas grandes, podría deberse a una temperatura excesivamente alta de la materia prima, lo que hace que el agente espumante se vaporice más fácilmente. Cuando el cuerpo de espuma presenta grandes burbujas de aire distribuidas irregularmente, la causa principal podría ser una velocidad de mezcla excesiva, lo que resulta en una mayor cantidad de aire atrapado. Normalmente, con un cabezal mezclador bien sellado, la velocidad de mezclado debe controlarse dentro del rango de 2500 a 3000 rpm. Si aparecen grandes perforaciones o burbujas interconectadas en la lámina de espuma sin una estructura de red clara, podría deberse a una entrada excesiva de aire en el cabezal mezclador.

4.El cuerpo de espuma se desliza hacia abajo:

Este problema debe considerarse desde varios aspectos, incluidos errores de formulación, tiempo excesivo de formación de espuma, formación de espuma insuficiente, temperatura de maduración excesivamente baja y coordinación inadecuada del transportador de tracción. Es un problema que puede ocurrir fácilmente en las etapas iniciales del equipo.

Imagen 14 Diagrama esquemático del proceso de producción del dispositivo de línea de producción continua de espuma flexible de poliuretano con oscilación de presión.

(1) Abra la puerta de la cámara intermedia 3a y cierre la puerta de la cámara de salida 3b. Active el sistema de control de presión 4a4b para llevar la presión en todo el canal al valor de presión establecido. El rango de presión típico es de 50 a 150 kPa (0,5 a 1,5 atm).

(2) Encienda la máquina de espuma y el material mezclado ingresa al canal de desbordamiento en el canal cerrado y fluye hacia la placa de caída para formar espuma bajo el entorno de presión establecido.

(3) Después de que el cuerpo de espuma se haya curado preliminarmente y se le haya dado forma a una longitud determinada, la máquina cortadora funciona para cortarlo.

(4) El cuerpo de espuma cortado ingresa al área posterior del canal. Cierre la puerta de la cámara intermedia, ajuste la presión en el área trasera para que sea igual a la presión ambiental, abra la puerta de la cámara de salida y transporte el cuerpo de espuma al área de curado para completar el curado. Al mismo tiempo, la puerta de la cámara de salida debe cerrarse inmediatamente y el dispositivo de regulación de presión debe activarse inmediatamente para igualar su presión con la presión en todo el canal. Luego, abra la puerta de la cámara intermedia para acomodar el siguiente cuerpo de espuma cortado.

Esta línea de producción es monitoreada por computadoras altamente automatizadas, con control de segmentos del canal, conmutación de ciclos y sistema de ajuste de presión. Dependiendo del canal sellado, ya sea un recipiente al vacío o a presión, se pueden producir cuerpos de espuma con secciones transversales rectangulares o circulares. A partir de esta línea de producción continua también se han desarrollado líneas de producción intermitente con espumado a presión variable tipo caja. Aunque la eficiencia de producción es alta, el sistema de control es complejo y el equipo es voluminoso, con longitudes de canales sellados que a menudo superan los cientos de metros, lo que resulta en una inversión significativa. 

Lo anterior proporciona una introducción a la línea de producción continua horizontal de bloques flexibles de espuma de poliuretano. Espero que pueda ayudarle a elegir una línea de producción continua de espuma flexible de poliuretano. Bienvenido a dejar un comentario y discutir conmigo más sobre la espuma de poliuretano.

En las espumas flexibles de poliuretano, a menudo se utiliza diclorometano (MC) para ajustar la densidad y dureza de la espuma. Con un punto de ebullición de sólo 40.4 ° C, durante la formación de espuma, la reacción del agua y el TDI genera una gran cantidad de calor, lo que hace que el MC se evapore en gas, expandiendo así el cuerpo de la espuma y reduciendo la densidad de la espuma.

La vaporización de MC consume mucho calor, lo que puede afectar el proceso de formación de espuma en algunos casos. Las dos figuras siguientes muestran los cambios en la temperatura máxima de la espuma y el tiempo para alcanzarla después de agregar diferentes cantidades de MC a una fórmula específica.

De los gráficos se puede observar que después de agregar MC, la temperatura máxima de la espuma disminuye significativamente y el tiempo para alcanzar la temperatura máxima también aumenta.

Estos son sólo cambios en los datos, pero ¿cómo se manifiestan durante el proceso de formación de espuma real? Para entender esto, veamos brevemente el proceso de reacción del poliuretano.

La reacción principal en la espumación de poliuretano es la reacción del agua y el isocianato para producir dióxido de carbono y amina, y la reacción del poliéter poliol y el isocianato para producir poliuretano. Sin embargo, hay muchas reacciones secundarias, resumidas en reacciones que generan uretano y reacciones que generan urea.

Las reacciones secundarias cambian la estructura molecular del polímero de lineal a reticulada. Debido a las diferentes condiciones de reacción y materias primas, la estructura del poliuretano puede variar mucho. En general, cuantas más reacciones secundarias, más compleja es la estructura reticulada, lo que da como resultado una mayor dureza y una mejor resistencia al desgarro. Por supuesto, también mejora la resistencia al amarillamiento, pero ese es otro tema. Aumentar el índice de formación de espuma fortalecerá las reacciones secundarias.

Dicho todo esto, ¿qué tiene esto que ver con MC? Todas las reacciones secundarias son reacciones endotérmicas que requieren absorción de calor. Sin embargo, la vaporización de MC también requiere una gran cantidad de calor, creando así una relación competitiva. Agregar una gran cantidad de MC debilitará significativamente las reacciones secundarias, aumentando la proporción de estructuras lineales en la espuma, haciéndola más suave y disminuyendo la plasticidad térmica.

Incluso en temperaturas más frías durante el invierno, se debe prestar atención a este problema. Aumentar adecuadamente el contenido de agua en la fórmula para generar más calor ayuda a mantener las propiedades físicas de la espuma sin cambios significativos.

La reacción de la espuma de PU se basa en dos componentes químicos principales: poliéter polioles e isocianatos, junto con otros aditivos como agua, diclorodifluorometano, estabilizadores de espuma y catalizadores. Estos materiales se mezclan instantánea y vigorosamente, reaccionando para formar espuma, proceso que genera una cantidad considerable de calor.

La espuma plástica es un material poroso con una gran superficie. Mientras que el calor generado en los bordes de la espuma puede disiparse, el calor en la parte central, debido al efecto aislante de la espuma, es más difícil de eliminar. En una reacción típica, el calor liberado eleva la temperatura del centro del bloque de espuma para lograr el curado. Se ha observado que entre 2 y 6 horas después de la formación de espuma, las temperaturas pueden aumentar a 140-160 ° C, y a veces incluso más alto, alrededor 180 ° C. Si la temperatura continúa aumentando, puede provocar quemaduras en el núcleo, humo e incluso combustión espontánea.

Además, la exposición prolongada de la espuma de poliuretano a la luz solar puede desencadenar una reacción de autooxidación, provocando degradación, decoloración, fragilidad y disminución de las propiedades físicas del polímero, dejándolo inutilizable. Desde la industrialización del poliuretano, la quema del núcleo y el envejecimiento han sido temas candentes de investigación y preocupación en la industria del poliuretano.

Los antioxidantes son aditivos cruciales en la producción de espuma de poliuretano. Los antioxidantes adecuados previenen la descomposición de los polioles, reducen la formación de subproductos, disminuyen el riesgo de quema del núcleo y pueden retrasar el envejecimiento oxidativo térmico durante el uso del producto, extendiendo así su vida útil. Los antioxidantes comúnmente utilizados para la espuma de PU suelen ser líquidos y se dividen en tres categorías: aminas aromáticas (como el 5057), fenoles impedidos (como el 1135) y ésteres de fosfito (como el PDP). Para aplicaciones con requisitos de color bajos, generalmente se usa una combinación de aminas aromáticas y fenoles impedidos, mientras que las aplicaciones con requisitos de color más altos pueden usar una combinación de fenoles impedidos y ésteres de fosfito.

Además, si los productos se exponen con frecuencia a la luz solar, se debe agregar una cierta cantidad de estabilizadores UV para mejorar la vida útil y la resistencia al amarilleo. Los estabilizadores UV se componen principalmente de absorbentes UV y estabilizadores de luz de aminas impedidas (HALS). Los absorbentes de rayos UV, como los benzotriazoles, las benzofenonas y las triazinas, absorben la radiación UV dañina y la convierten en calor mediante la transferencia de enlaces de hidrógeno intramoleculares o la isomerización cis-trans. HALS se refiere a aminas con dos grupos metilo en cada uno. α -átomo de carbono, que, tras la fotooxidación, se transforma en radicales nitrosos. Estos radicales se consideran componentes estables que pueden capturar radicales libres y regenerar radicales nitrosos al reaccionar con radicales peróxido. Los agentes bloqueadores de rayos UV incluyen negro de carbón, óxido de zinc, dióxido de titanio y otros pigmentos, que se utilizan como colorantes. Estos agentes utilizan su alta dispersabilidad y poder cubriente para reflejar la dañina radiación UV, protegiendo el polímero.

¿Alguna vez te has preguntado cómo se forma la espuma plástica de poliuretano? En el artículo anterior, revelamos las reacciones básicas detrás de esto: isocianatos, poliéter (o poliéster) polioles y agua, todos trabajan juntos para crear esta sustancia mágica. Entonces, ¿significa esto que en la producción real sólo necesitamos estas tres materias primas? La respuesta está lejos de serlo. En nuestro proceso de producción real, para controlar con mayor precisión la velocidad de reacción y producir productos con un rendimiento excelente, a menudo necesitamos aprovechar el poder de varios aditivos. Estos aditivos no sólo tienen una amplia gama de aplicaciones, sino que también pueden desempeñar un papel muy importante a la hora de hacer que nuestro proceso de producción sea más eficiente y estable.

Tensioactivos/Aceite de Silicona

Los tensioactivos, también conocidos como aceite de silicona, también se denominan estabilizadores de espuma. En el proceso de producción de espuma de poliuretano su papel es crucial. La función básica del aceite de silicona es reducir la tensión superficial del sistema de formación de espuma, mejorando así la miscibilidad entre los componentes, ajustando el tamaño de las burbujas, controlando la estructura de las burbujas y mejorando la estabilidad de la espuma. Además, también tiene la responsabilidad de evitar el colapso de la espuma. Por tanto, podemos decir que el aceite de silicona juega un papel indispensable en la producción de espuma de poliuretano.

catalizadores

Los catalizadores desempeñan un papel crucial en el proceso de síntesis del poliuretano, principalmente al acelerar la reacción entre isocianatos, agua y polioles. Esta reacción es una reacción de polimerización típica. Sin la presencia de catalizadores, esta reacción puede transcurrir muy lentamente o incluso no transcurrir en absoluto. Actualmente, los catalizadores disponibles en el mercado se dividen principalmente en dos tipos: catalizadores de amina y catalizadores de metales orgánicos. Los catalizadores de amina son compuestos basados ​​en átomos de nitrógeno, que pueden promover eficazmente la reacción de polimerización del poliuretano. Por el contrario, los catalizadores metálicos orgánicos son compuestos que influyen especialmente en la reacción entre polioles e isocianatos en la formación de poliuretano, normalmente compuestos organoestaño. La característica de estos catalizadores radica en su capacidad para controlar con precisión el proceso de reacción, dando como resultado un producto final más uniforme y estable.

Agentes espumantes

Los agentes espumantes son sustancias que generan gas durante la reacción del poliuretano y ayudan a formar espuma. Dependiendo de la forma en que se genera el gas, los agentes espumantes generalmente se dividen en agentes espumantes químicos y agentes espumantes físicos. Los agentes espumantes químicos se refieren a sustancias que sufren cambios químicos durante la reacción, generan gas y promueven la formación de espuma. Muchas sustancias comunes en nuestra vida diaria son en realidad agentes químicos espumantes, como el agua. Los agentes espumantes físicos, por otro lado, son sustancias que generan gas por medios físicos. Por ejemplo, el diclorometano (MC) es un agente espumante físico común.

Otros aditivos

Depender únicamente de materias primas básicas está lejos de ser suficiente para que los productos tengan un rendimiento excepcional. Para satisfacer diversas necesidades, se incorporan inteligentemente otros aditivos al proceso de producción y no se debe subestimar su función. Por ejemplo, los retardantes de llama pueden agregar resistencia a las llamas a los productos, los agentes reticulantes pueden mejorar su estabilidad, los colorantes y cargas pueden dar a los productos una apariencia y textura más coloridas, y varios otros aditivos con diferentes funciones también desempeñan su papel. Son estos aditivos cuidadosamente seleccionados los que mejoran de manera integral el rendimiento de los productos y brindan a los usuarios una mejor experiencia de uso.

1 . ¿Cuáles son los diferentes tipos de isocianatos comúnmente utilizados clasificados estructuralmente?

    Respuesta: Alifáticos: IDH; Cicloalifático: IPDI, HTDI, HMDI; Aromáticos: TDI, MDI, PAPI, PPDI, NDI.

2 . ¿Cuáles son los distintos tipos de isocianatos comúnmente utilizados? Proporcione sus fórmulas estructurales.

    Respuesta: Diisocianato de tolueno (TDI), 4,4'-diisocianato de difenilmetano (MDI), Diisocianato de difenilmetano polimérico (PAPI), MDI líquido, Diisocianato de hexametileno (HDI).

3 . ¿Qué significan TDI-100 y TDI-80?

    Respuesta: TDI-100 se refiere al diisocianato de tolueno compuesto enteramente por la estructura 2,4; TDI-80 indica una mezcla que comprende el 80% de la estructura 2,4 y el 20% de la estructura 2,6.

4 . ¿Cuáles son las características distintivas del TDI y MDI en la síntesis de materiales de poliuretano?

    Respuesta: En términos de reactividad, el 2,4-TDI exhibe una reactividad varias veces mayor que el 2,6-TDI debido a que el NCO de la posición 4 está relativamente lejos del NCO de la posición 2 y del metilo, lo que resulta en un impedimento estérico mínimo. Por el contrario, la reactividad del 2,6-TDI está significativamente influenciada por el impedimento estérico de los grupos metilo vecinos.

    Ambos grupos NCO en MDI están relativamente distantes entre sí y no están sustituidos, por lo que muestran una reactividad significativa. Incluso si un NCO participa en una reacción, reduciendo la actividad del NCO restante, la reactividad general sigue siendo alta. Por tanto, la reactividad de los prepolímeros de poliuretano basados ​​en MDI es mayor que la de los prepolímeros basados ​​en TDI.

5 . ¿Qué tipos entre HDI, IPDI, MDI, TDI y NDI exhiben mejor resistencia al amarillamiento?

    Respuesta: HDI (pertenece a los isocianatos alifáticos que no amarillean) e IPDI (las resinas de poliuretano elaboradas a partir de él exhiben una excelente estabilidad óptica y resistencia química, comúnmente utilizadas para fabricar resinas de poliuretano de alta calidad que no amarillean).