En septiembre de 2021, recibimos una consulta del Sr. Abdullah en Arabia Saudita sobre una máquina de espuma continua. El cliente planeaba establecer una fábrica de espuma de PU para producir productos para los mercados local y yemení. Tenía algunos conocimientos básicos sobre el uso y la selección de máquinas.

El cliente no tenía experiencia previa en la producción de espuma, por lo que estaba especialmente preocupado por el soporte postventa y la asistencia técnica.

Comenzamos analizando el mercado objetivo del cliente (industria específica) y entendiendo los requisitos locales del producto (como la densidad de la espuma, la dureza, etc.) para confirmar las necesidades de producción del cliente.

A través de videoconferencias, guiamos al cliente a través de nuestro proceso de producción de espuma de PU, brindándole una comprensión concreta de la producción de espuma y resaltando las ventajas de conveniencia y eficiencia de nuestras máquinas en comparación con las de otros fabricantes.

Basándonos en nuestros más de 20 años de experiencia en la formación de espuma, compartimos conocimientos con el cliente sobre el uso de la máquina y los desafíos comunes en el proceso de formación de espuma, abordando cualquier inquietud técnica que el cliente pudiera haber tenido.

También proporcionamos al cliente planos de distribución de la fábrica para acelerar la instalación de toda la línea de producción de espuma y al mismo tiempo maximizar la eficiencia de la producción.

Debido al alto nivel de confianza del cliente en nuestro servicio profesional, finalmente nos eligió como su proveedor de maquinaria para espuma y luego repitió compras para una línea de producción de espuma readherida y máquinas cortadoras de espuma.

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.

La estabilidad de la espuma de esponja de espuma blanda de poliuretano se refiere a si la espuma se rompe, cierra los poros, colapsa y también incluye la dureza, densidad, elasticidad, resistencia a la tracción, tamaño de los poros y otros aspectos del producto que cumplen con los requisitos del cliente. Para lograrlos, es necesario estandarizar materias primas, formulaciones y parámetros operativos, y controlar las complejas y diversas reacciones químicas en diferentes entornos.

Densidad: La densidad se mide en kilogramos por metro cúbico o gramos por centímetro cúbico. Para productos pequeños de forma irregular, no es fácil medir el área de la sección transversal. Se puede utilizar papel cuadriculado con cuadrados pequeños (como papel cuadriculado con lados cuadrados de 2 milímetros) para dibujar el área de la sección transversal del producto que se está midiendo y calcular la densidad contando cuadrados. Durante el proceso de producción se ha determinado la densidad de la formulación, el caudal, la velocidad de la cinta transportadora y el ancho de la espuma. Medir la altura de la espuma revelará la densidad de la espuma. Por ejemplo, si una esponja alcanza una altura de 95 centímetros, la densidad es de 20 kilogramos por metro cúbico. La densidad está relacionada con la formulación y también se ve afectada por la velocidad de reacción. Existe una diferencia de densidad entre la parte superior e inferior de la misma espuma.

Dureza: La dureza de la esponja se puede dividir en dos tipos. Uno refleja la dureza de la superficie del producto, utilizado para materiales de calzado, mientras que el otro refleja la dureza general del producto, utilizado para esponjas para muebles. La dureza de la espuma está relacionada con los segmentos duros, el calor y el contenido de materia prima durante la reacción, correspondiente a los materiales TDI, MC y POP. La dureza de la espuma también se ve afectada por el grado de reticulación. A medida que disminuye la densidad de la esponja, resulta difícil aumentar la cantidad de POP. Para las espumas de baja densidad y alta dureza, la atención se centra en cómo aumentar el POP y el TDI en la formulación para reducir el CM. Para espumas de densidad media-alta y alta dureza, la atención se centra en maximizar el efecto endurecedor de POP y TDI.

Elasticidad: La elasticidad está relacionada principalmente con el peso molecular del poliéter. Cuanto mayor sea el peso molecular, mayor será la resiliencia del producto. En segundo lugar, está relacionado con la formación de cadenas laterales durante la reacción de la esponja; cuantas menos cadenas laterales, mejor será la elasticidad. Reducir el índice TDI puede reducir la formación de cadenas laterales y reducir el calor dentro de la espuma también puede reducir la formación de cadenas laterales. Sin embargo, si hay muy pocas cadenas laterales, la tolerancia de la formulación no es alta y la espuma no es estable. La elasticidad de la esponja también está relacionada con el equilibrio de la formulación. Cuando una esponja de espuma común cierra sus poros, la elasticidad cae bruscamente. La espuma de alta dureza no tiene buena elasticidad, pero la espuma demasiado blanda tampoco tiene una gran resiliencia.

Resistencia a la tracción: Las esponjas para muebles se utilizan principalmente para sentarse e inclinarse, por lo que los requisitos de resistencia a la tracción no son demasiado altos. La resistencia a la tracción de la esponja está relacionada con el contenido de NCO y el grado de reticulación en los meridianos. Aumentar el índice TDI y aumentar el calor dentro de la espuma puede fortalecer el contenido de NCO y el grado de reticulación. El aumento de MC reduce el aumento de la resistencia a la tracción en muchos casos. La cantidad de TDI que una formulación puede "acomodar" está relacionada con el método de formación de espuma, como máquinas de alta presión, máquinas de baja presión y formación de espuma manual, que son diferentes. Una esponja con una alta tasa de alargamiento no necesariamente tiene una alta resistencia al desgarro. Para productos que enfatizan la resistencia a la tracción, agregar una pequeña cantidad de polvo de piedra puede reducir en gran medida la resistencia a la tracción sin perder la original.

poros: La espuma con muy buenos poros suele convertirse en espuma de gama media a alta y el precio también aumenta significativamente. La formación de poros es un problema integral y, para obtener poros uniformes, delicados y sin defectos, se debe tener un conocimiento profundo de la maquinaria, las materias primas, las formulaciones y los parámetros. La formación de poros y picaduras generalmente se debe a un exceso de aire incorporado en las materias primas durante la agitación en el cabezal de la máquina o durante el movimiento de las materias primas. También puede deberse a una mala calidad de la materia prima o a contaminación. La teoría de que las fugas de aire en las tuberías provocan poros no es sostenible. Durante la formación de espuma, la presión dentro de la tubería es mayor que la presión atmosférica fuera de la tubería. De la tubería sólo sale la materia prima y no puede entrar aire del exterior. 

La producción de espuma blanda en forma de bloque normalmente utiliza el máquina de espuma por lotes   proceso, un método de producción de tipo hueco. Este método evolucionó a partir de la espumación manual en los laboratorios. El proceso implica verter inmediatamente los materiales de reacción mezclados en un molde abierto que se asemeja a una caja de madera o metal, de ahí el nombre de "espuma en caja". Los moldes (cajas) para espuma encajonada pueden ser rectangulares o cilíndricos. Para evitar que el bloque de espuma forme una parte superior abovedada, se puede colocar una placa de cubierta flotante en la parte superior de la espuma durante la formación de espuma. La placa de cubierta permanece estrechamente unida a la parte superior de la espuma y se mueve gradualmente hacia arriba a medida que la espuma sube.

El equipo principal para la producción de espuma en caja incluye: 1) Agitador eléctrico-mecánico, barril mezclador; 2) Caja de molde; 3) Herramientas de pesaje como básculas, básculas de plataforma, tazas medidoras, jeringas de vidrio y otros dispositivos de medición; 4) Cronómetro para controlar el tiempo de mezcla. Se aplica una pequeña cantidad de agente desmoldeante a las paredes internas de la caja para facilitar la extracción de la espuma.

Las ventajas de producir espuma blanda utilizando el método de espuma en caja incluyen: baja inversión en equipo, tamaño reducido, estructura de equipo simple, operación y mantenimiento fáciles y convenientes, y producción flexible. Algunas empresas nacionales y municipales pequeñas y con fondos insuficientes utilizan este método para producir espuma blanda de poliuretano. El moldeado de espuma en caja es un método de producción no continuo para espuma blanda, por lo que la eficiencia de producción es menor que la de los métodos continuos y el equipo se opera principalmente de forma manual, lo que resulta en una mayor intensidad de mano de obra. La capacidad de producción es limitada y hay una mayor pérdida en el corte de espumas plásticas. Los parámetros del proceso para la espuma en caja deben controlarse dentro de un cierto rango porque incluso con la misma fórmula, las propiedades de la espuma pueden no ser las mismas cuando se utilizan diferentes parámetros del proceso. La temperatura de la materia prima debe controlarse a (25 ± 3) grados Celsius, velocidad de mezclado de 900 a 1000 r/min y tiempo de mezclado de 5 a 12 segundos. El tiempo de mezclado de la mezcla de poliéter y aditivos antes de agregar TDI se puede ajustar de manera flexible dependiendo de la situación, y después de agregar TDI, un tiempo de mezclado de 3 a 5 segundos es suficiente, siendo la clave un mezclado completo después de agregar TDI.

Durante el moldeado de espuma en caja, se debe prestar atención a los siguientes aspectos:

1)  Prepararse antes de la producción, incluida la temperatura del material y la inspección del equipo de la máquina;

2) Medir con la mayor precisión posible;

3) Controlar adecuadamente el tiempo de mezcla;

4) Verter el líquido del material mezclado de forma rápida y constante, evitando fuerza excesiva;

5) Asegúrese de que la caja esté colocada de manera estable, con el papel inferior plano, para evitar un flujo desigual del material durante el vertido;

6) Cuando la espuma suba, presione suavemente la cubierta para asegurarse de que la espuma suba suavemente;

7) Los aditivos deben usarse según lo especificado y los materiales premezclados no deben dejarse por mucho tiempo.

Han surgido tres tipos de equipos de espuma en el moldeado de espuma en caja. Inicialmente, se pesaron diversas materias primas en un recipiente según la fórmula, se mezclaron con una mezcladora de alta velocidad y se vertieron en el molde de caja para formar espuma y darles forma. Este método a menudo generaba residuos en el recipiente de mezcla. Un método mejorado utilizaba una bomba dosificadora para transportar las materias primas al barril de mezcla para una mezcla uniforme. Un dispositivo mecánico cerró automáticamente el fondo del barril y se utilizó aire comprimido para presionar el material en la caja de espuma para darle forma. Ambos métodos podrían crear remolinos debido a la rápida entrada de materiales en la caja, lo que podría causar defectos o depresiones en los productos de espuma. El dispositivo de espuma en caja más razonable es colocar un barril mezclador sin fondo directamente en el centro de la caja de espuma. Una bomba dosificadora transporta las distintas materias primas necesarias para la formación de espuma al barril de mezcla. Después de mezclar durante unos segundos, el dispositivo de elevación levanta el cilindro mezclador fuera de la caja de espuma, permitiendo que el material de espuma fluya suavemente sobre todo el fondo de la caja. Esto evita el agrietamiento de la espuma debido a los remolinos del material y garantiza una altura relativamente uniforme en toda la espuma.

Se puede agregar un dispositivo de presión al material de espuma en expansión para producir espuma con la parte superior plana, lo que reduce el desperdicio durante el corte. Este dispositivo es adecuado para la producción de espuma blanda de poliuretano tipo poliéter y espuma blanda en bloque de alto rebote. Para bloques de poliuretano de acetato de polivinilo, este método no se puede utilizar debido a la alta viscosidad del material y generalmente se emplean métodos continuos.

Comprender los principios detrás de las reacciones de la espuma es crucial. Para dominar la formación de espuma, debemos esforzarnos por establecer en nuestra mente un modelo de reacción de la espuma utilizando las siguientes cuatro ecuaciones de reacción. Al familiarizarnos con las variaciones dentro del modelo, cultivamos una sensibilidad que nos permite comprender todo el proceso de reacción de la espuma. Este enfoque ayuda a estructurar nuestra base de conocimientos y habilidades profesionales en espuma de poliuretano. Ya sea estudiando activamente los principios de reacción de la espuma o explorándolos pasivamente durante el proceso de formación de espuma, nos sirve como un medio vital para profundizar nuestra comprensión de las formulaciones y mejorar nuestras habilidades.

Reacción 1

TDI + Poliéter → Uretano

Reacción 2

TDI + Uretano → isocianurato

Reacción 3

TDI + Agua → Urea + Dióxido de Carbono

Reacción 4

TDI + Urea → Biuret (poliurea)

01: Las reacciones 1 y 2 son reacciones de crecimiento en cadena, formando la cadena principal de la espuma. Antes de que la espuma alcance dos tercios de su altura máxima, la cadena principal se alarga rápidamente, predominando reacciones de crecimiento en cadena dentro de la espuma. En esta etapa, debido a las temperaturas internas relativamente bajas, las reacciones 3 y 4 no son prominentes.

02: Las reacciones 3 y 4 son reacciones de reticulación, formando las ramas de la espuma. Una vez que la espuma alcanza dos tercios de su altura máxima, la temperatura interna aumenta y las reacciones 3 y 4 se intensifican rápidamente. Durante esta etapa, las reacciones 1 a 4 son vigorosas, marcando un período crítico para la formación de las propiedades de la espuma. Las reacciones 3 y 4 proporcionan estabilidad y soporte al sistema de espuma. La reacción 1 contribuye a la elasticidad de la espuma, mientras que las reacciones 3 y 4 contribuyen a la resistencia a la tracción y la dureza de la espuma.

03: Las reacciones que producen gas se denominan reacciones de formación de espuma. La generación de dióxido de carbono es una reacción espumante y la principal reacción exotérmica en la espuma de poliuretano. En los sistemas de reacción que contienen metano, la vaporización del metano constituye una reacción de formación de espuma y un proceso endotérmico.

04: Las reacciones que conducen a la formación de componentes de la espuma se conocen como reacciones de gelificación y abarcan todas las reacciones excepto las que producen gases. Esto incluye la formación de uretano, urea, isocianurato y biuret (poliurea) a partir de las reacciones 1 a 4.