Para muchas empresas de pequeña escala, aunque la línea de producción continua de espuma flexible de poliuretano ofrece un alto rendimiento, los costos también son muy altos y es posible que el mercado objetivo no requiera cantidades tan grandes. Como resultado, las líneas de producción discontinuas de espuma flexible de poliuretano se han convertido en su opción preferida. La siguiente es una introducción a la línea de producción no continua de espuma flexible de poliuretano.:


1. Equipo de proceso de espuma de caja


El proceso y el equipo de espumado en caja se han desarrollado como una nueva tecnología para satisfacer las necesidades de las instalaciones de producción de espuma de poliuretano a pequeña escala. Se basa en técnicas de producción de espuma manuales y de laboratorio, esencialmente una versión mejorada de los métodos de producción de espuma de laboratorio. Este proceso ha pasado por tres etapas de desarrollo. Inicialmente, todos los materiales componentes se pesaron secuencialmente y se agregaron a un recipiente más grande, seguido de la adición de TDI. Después de mezclar rápidamente, la mezcla se vertió inmediatamente en un molde tipo caja grande. Este método requería una gran intensidad de mano de obra, emitía altas concentraciones de gases tóxicos y planteaba importantes riesgos para la salud de los operadores. Además, las salpicaduras de materiales durante el vertido arrastrarían una gran cantidad de aire, lo que provocaría la formación de grandes burbujas de aire dentro de la estructura de la espuma e incluso provocaría el agrietamiento de la espuma. Además, había una cantidad significativa de residuos sobrantes, lo que resultaba en un desperdicio sustancial de material y altos costos de producción.

Posteriormente, el proceso incorporó bombas dosificadoras para transportar los materiales a un barril mezclador con fondo de apertura automática. Después de mezclar a alta velocidad, la placa inferior del barril de mezcla se abriría y el aire comprimido expulsaría rápidamente el material al molde para expandir la espuma. Sin embargo, este enfoque adolecía de estructuras de poros de espuma desiguales debido al rápido flujo del material, lo que provocaba estructuras de espuma arremolinadas y problemas de calidad como grietas en forma de media luna. La tercera etapa de mejora del proceso es el dispositivo de espumado en caja que se adopta principalmente en la actualidad. Su principio fundamental de formación de espuma se ilustra en la imagen.



(a)
Medición y mezcla de materias primas (b) espuma (c) La espuma se eleva hasta limitar la altura


1 - Barril de Mezcla de Material Elevable; 2 - Molde de Caja Ensamblable; 3 - Placa superior de caja flotante; 4 - Cuerpo de espuma


Imagen 1: Diagrama esquemático del principio de formación de espuma en caja


El equipo de producción industrial para la formación de cajas de espuma consta principalmente de tanques de materia prima, unidades de bomba dosificadora, barriles mezcladores elevables y moldes de cajas de madera ensamblables. Como se muestra en el diagrama esquemático del equipo de espumado en caja fabricado por Hennecke (Imagen 2), las materias primas espumantes se almacenan en tanques y se regulan mediante dispositivos de control para alcanzar el rango de temperatura de procesamiento requerido, que generalmente se mantiene a 23°C ± 3°C. Secuencialmente, la bomba dosificadora inyecta poliéter polioles, catalizador, tensioactivos, agentes espumantes, etc., en el cilindro mezclador durante un tiempo de agitación de 30 a 60 minutos. A continuación, según la formulación, se introduce el TDI, ya sea directamente o a través de un recipiente intermedio con interruptor de fondo. La mezcla inmediata sigue a la adición de TDI. Dependiendo de los materiales y la formulación, la velocidad de agitación generalmente se controla entre 900 y 1000 revoluciones por minuto (r/min), con un tiempo de agitación de 3 a 8 segundos. Después de agitar, se levanta rápidamente el barril de mezcla. La parte inferior del cilindro carece de fondo y se coloca sobre la placa inferior de la caja del molde al bajar, utilizando un anillo de sellado en el borde inferior del cilindro para evitar fugas de material.


Cuando se levanta, la lechada bien mezclada se puede esparcir y dispersar directamente en la placa inferior del molde de caja, permitiendo que la espuma suba de forma natural. Para evitar la formación de una superficie abovedada en la parte superior durante la formación de espuma, se equipa una placa de molde superior que coincide con el área del molde y permite un movimiento límite hacia arriba. La caja del molde se compone principalmente de paneles rígidos de madera, con la placa inferior fijada a un carro de transporte de molde móvil. Los cuatro paneles laterales son ensamblables y cuentan con mecanismos de bloqueo de apertura y cierre rápidos. Los lados internos de los paneles están recubiertos con agentes desmoldantes a base de silicona o revestidos con material de película de polietileno para evitar la adhesión. Después de 8 a 10 minutos de maduración forzada dentro de la caja, se abren los paneles laterales de la caja del molde, permitiendo la extracción de la espuma flexible en forma de bloque. Después de 24 horas adicionales de maduración, estos bloques de espuma pueden someterse a cortes y otros procedimientos de posprocesamiento.




1 - Tanque de Materia Prima; 2 - Unidad De Bomba Dosificadora; 3 - Gabinete de control; 4 - Barril Mezclador con Dispositivo Elevador; 5 - Caja de espuma; 6 - Producto acabado con espuma; 7 - Placa flotante


Imagen 2: Equipo de espumado en caja fabricado por Hennecke (BFM100/BFM150)


El proceso y el equipo de espumado en caja exhiben características tales como operación simple, estructura de equipo compacta y sencilla, baja inversión, tamaño reducido y mantenimiento conveniente. Estas características lo hacen particularmente adecuado para pequeñas empresas dedicadas a la producción intermitente de espuma en bloque de baja densidad. Sin embargo, sus desventajas también son bastante evidentes: menor eficiencia de producción, entorno de producción menos favorable, alta concentración de gases tóxicos emitidos en el sitio, lo que requiere el uso de sistemas de purificación de gases tóxicos y de escape altamente efectivos.



Para mejorar la eficiencia de la mezcla, algunas empresas han agregado varios deflectores verticales y equidistantes a las paredes internas del barril de mezcla. Estos deflectores, combinados con agitadores tipo espiral de alta velocidad, facilitan el mezclado a alta velocidad. Este enfoque puede, hasta cierto punto, reducir los efectos del flujo laminar en el líquido de mezcla y mejorar la eficiencia de la mezcla. Un ejemplo de esto es nuestro producto, el SAB-BF3302. Para conocer la apariencia y las especificaciones técnicas del producto, consulte la Imagen 3.



Imagen 3: Máquina de espumado de cajas completamente automática (Sabtech Technology Limited)


Esta línea de producción viene con modos de control por computadora totalmente automático y de control manual. Es adecuado para producir espuma de poliuretano flexible con densidades que oscilan entre 10 y 60 kg/cm. Salida máxima de espuma: 180L. Altura de la espuma: 1200 mm. Potencia de mezcla: 7,5kW. Potencia total: 35kW.


2. Equipos para la preparación de espuma de celda abierta


La espuma de poliuretano de celda abierta es un producto de espuma funcional desarrollado en la década de 1980. Posee una alta porosidad, una estructura de red distinta, suavidad, transpirabilidad y buena resistencia mecánica. Encuentra una amplia aplicación como excelente material de filtración y absorción de impactos en transporte, instrumentación, membranas de filtración de materiales médicos y como portadores de catalizadores en la industria química. Llenarlo en los tanques de combustible de los aviones puede suprimir la agitación del aceite y reducir el riesgo de explosiones. La impregnación con suspensión cerámica y sinterización a alta temperatura da como resultado un novedoso material filtrante cerámico de celda abierta utilizado en la industria metalúrgica.


La preparación de espuma de poliuretano de celda abierta implica métodos como la hidrólisis con vapor, el remojo alcalino y la explosión. En la producción industrial se utiliza predominantemente el método de explosión. Inicialmente, se prepara espuma de poliuretano de un tamaño de poro específico mediante el proceso de espumado en caja. Posteriormente, se coloca en un equipo de red de explosión dedicado, se llena con gas explosivo y se enciende después de llenar completamente el cuerpo de espuma. Al utilizar la energía del impacto y el calor de alta temperatura generado por los parámetros de la explosión, las paredes celulares de la espuma de poliuretano se rompen y se fusionan con las paredes celulares, formando una estructura de red distinta, como se muestra en la Imagen 4.



Imagen 4: Espuma de celda abierta claramente interconectada


Se utilizan métodos como la hidrólisis con vapor o el remojo alcalino para preparar espuma de células abiertas. Sin embargo, existen problemas de baja eficiencia, mala calidad y contaminación ambiental con estos métodos. Se emplean principalmente para producción a pequeña escala, como pruebas de muestras de laboratorio. La producción a gran escala utiliza principalmente el método de explosión.



ATL Schubs GmbH, una empresa alemana, se especializa en la investigación y el desarrollo de espuma reticulada de poliuretano y fabrica la maquinaria de explosión de espuma ReticulatusTM. La cámara de explosión del equipo de explosión de espuma reticulada se presenta en dos formas: cilíndrica y rectangular. El primero es adecuado para espuma cilíndrica, mientras que el segundo es más versátil. Puede usarse no sólo para espuma cuadrada sino también para procesar espuma reticulada a partir de espuma cilíndrica, como se muestra en la Imagen 5. La cámara de explosión está construida con placas de acero de alta calidad de 100 mm de espesor. El funcionamiento está controlado por un módem de computadora y ofrece funciones como apertura y cierre automáticos, bloqueo automático, operación automática y alertas automáticas. Además, el diseño y la modificación remota de programas se pueden facilitar mediante sensores de transmisión de datos.



Imagen 5: Equipo de procesamiento de reticulación de espuma de poliuretano (ATL Schubs)


Durante la producción, se introducen en la cámara de explosión cuerpos de espuma de 3 a 6 metros de longitud destinados a la reticulación. La puerta de la cámara se cierra hidráulicamente y el aire del interior de la cámara se evacua mediante una bomba de vacío. Bajo control por computadora, se introduce una proporción precisa de gases de oxígeno e hidrógeno y la proporción de la mezcla de gases se ajusta mecánicamente en función de factores como el tipo de muestra de espuma y los requisitos de tamaño de la red.

Los sensores monitorean continuamente el proceso, asegurando que todos los parámetros del proceso estén dentro de las condiciones especificadas antes de que se inicie la detonación controlada. La fuerza explosiva y la intensidad de la llama generada por la explosión penetran a través de todo el cuerpo de espuma, creando una estructura de red distinta. Después de la formación, el cuerpo de espuma se enfría, los materiales residuales y los gases residuales se purgan con nitrógeno y luego se puede abrir la cámara de presión para recuperar la espuma reticulada. Todo el proceso dura aproximadamente de 8 a 10 minutos. El diámetro de los poros de la espuma reticulada está dentro del rango de 10 a 100 poros por pulgada (ppi) (Nota: ppi se refiere al número de poros dentro de una pulgada).


Lo anterior proporciona una idea del proceso de producción no continuo de espuma flexible de poliuretano. Espero que esta información te resulte útil.

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 resistencia a la compresión de una espuma está relacionada con muchos factores, como la estructura de varios segmentos de cadena que componen la espuma, los enlaces químicos entre las moléculas, la cristalinidad de los polímeros, el grado de separación de fases, la estructura de los isocianatos y la proporción de isocianatos. usado.


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La espuma de rebote lento se forma mediante la reacción de polioles de alto peso molecular y polioles de bajo peso molecular con isocianatos. Los segmentos blandos formados por polioles de alto peso molecular tienen grandes volúmenes, bajas densidades de reticulación y alta actividad. Son fáciles de comprimir y se recuperan rápidamente una vez que se elimina la presión. Los segmentos duros formados por polioles de bajo peso molecular tienen volúmenes pequeños, altas densidades de reticulación y baja actividad. Son difíciles de comprimir y también difíciles de recuperar después de que se eliminan las fuerzas externas. Esta característica confiere a las espumas su característica de rebote lento y es la base para la fabricación de espumas de rebote lento.


Debido a que las propiedades de los segmentos blandos y duros en las espumas de rebote lento son diferentes, existe un cierto grado de separación de fases entre ellos. Si no hay separación de fases entre los segmentos, el cuerpo de espuma es un todo estrechamente unido a escala macro, lo que lleva al fenómeno de "mueve un cabello y todo el cuerpo se mueve", lo que significa que se encoge como un todo cuando se comprime y se expande cuando se libera la presión. Sin embargo, la microestructura de la espuma determina que esta situación no se pueda conseguir por completo. Especialmente en las espumas de rebote lento, varios segmentos de cadena tienen diferentes estructuras moleculares, distribuciones desiguales de peso molecular y una separación de fases inevitable. Una ligera separación de fases hace que algunos segmentos duros, debido a su baja actividad, tengan dificultades para recuperarse durante el proceso de recuperación después de que se eliminan las fuerzas externas. Estos "fugitivos" frenan más o menos la recuperación de los segmentos blandos, lo que en última instancia conduce a una contracción.


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La cristalinidad de los segmentos duros, que es más fuerte que la de los segmentos blandos, también es una razón para una mala recuperación. Los materiales tienen compatibilidades similares, que también se aplican a las espumas de rebote lento. Debido a que los segmentos duros tienen puntos de entrecruzamiento más cercanos y densidades de entrecruzamiento más altas, es más probable que las moléculas pequeñas formadas se agreguen entre sí. Debido a la presencia de enlaces de hidrógeno, estas sustancias agregadas que contienen hidrógeno mejoran la cristalinidad del material, lo que genera mayores fuerzas de cohesión. Después de la compresión, las fuerzas externas cambian el estado de agregación de los segmentos de la cadena, lo que facilita la fusión de los grupos polares. Cuando se libera la fuerza externa, es difícil que el nuevo estado de agregación, debido a las fuertes fuerzas de cohesión, regrese al estado pretensado, lo que resulta en una contracción de las espumas de rebote lento.


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La estructura de los isocianatos también es un factor que afecta la resistencia a la compresión de las espumas de rebote lento. El TDI se utiliza habitualmente para producir espumas de rebote lento. Debido a que los dos grupos NCO en la molécula de TDI están en las posiciones 2,4 y 2,6, tienen un cierto ángulo entre ellos, lo que los hace propensos a deformarse bajo tensión. Especialmente en condiciones de prensado en caliente, se producen deformaciones y pérdidas de calor significativas, particularmente evidentes en las espumas de copa de sujetador, lo que dificulta la recuperación de estas deformaciones.


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El bajo índice de NCO de los isocianatos utilizados en la preparación de espumas de rebote lento también es una razón para una recuperación deficiente. El índice NCO de las espumas ordinarias suele estar por encima de 100, mientras que en las espumas de rebote lento, el índice NCO suele estar entre 85-95. Esto significa que entre el 5 y el 15% de los grupos hidroxilo no participan en la reacción. Por lo tanto, aunque la superficie de la espuma parece ser una sola entidad, internamente hay una porción considerable de segmentos de cadena que son independientes entre sí.



Soluciones para mejorar la resistencia a la compresión de espumas de rebote lento:


1.Utilice poliéter con alto contenido de EO (el llamado poliéter agente espumante) para reemplazar algo de poliéter de rebote lento.


A
El poliéter con alto contenido de EO tiene un valor de hidroxilo bajo y un peso molecular grande. Después de reaccionar con isocianatos, los segmentos formados tienen pesos moleculares mayores o cercanos a los formados cuando el poliéter ordinario reacciona con isocianatos, lo que reduce el grado de separación de fases y cristalinidad.


B
El poliéter con alto contenido de EO tiene segmentos suaves y lisos, que pueden proporcionar buenos efectos de rebote lento. Además, la adición de poliéter con alto contenido de OE puede mejorar eficazmente la resistencia a bajas temperaturas de las espumas de rebote lento.


2.Agregue una pequeña cantidad de poliéster modificado con poliéter para aumentar la fuerza cohesiva del material.


Los segmentos de poliéster, debido a la presencia de grupos éster, tienen altas fuerzas de cohesión interna y buenas propiedades de tracción y compresión, mejorando significativamente la resistencia a la compresión de las espumas de rebote lento.


3.Utilice una pequeña cantidad de poliéter de alta funcionalidad y alto peso molecular como agente reticulante y reemplace un poco de poliéter ordinario con poliéter de alta actividad para un rebote lento.


Esto altera la distribución de los segmentos de cadena, reduce el grado de separación de fases y aumenta el grado de reacción, reduciendo la cristalinidad.


4.Utilice MDI o agregue MDI a TDI.


MDI tiene una estructura diferente a la del TDI y produce espumas con mejor resistencia a la compresión y menor pérdida de calor. Si se utiliza MDI, es mejor utilizar MDI modificado (con alta ramificación y fácil cierre de células); También se puede utilizar MDI líquido, ya que es de ciclación intramolecular y más resistente a la compresión. Las espumas de rebote lento fabricadas exclusivamente con MDI tienen una resistencia a la compresión mucho mejor que la del TDI puro, y muchos fabricantes ya la están utilizando.

1. Poliéter


El poliéter, como materia prima principal, reacciona con el isocianato para formar uretano, que es la reacción esquelética de los productos de espuma. Cuando el peso molecular aumenta con la misma funcionalidad, la resistencia a la tracción, el alargamiento y la resiliencia de la espuma aumentan, mientras que la actividad de reacción de poliéteres similares disminuye. Con el mismo valor equivalente (peso molecular/funcionalidad), un aumento en la funcionalidad acelera la reacción, aumenta el grado de reticulación del poliuretano, aumenta la dureza de la espuma y reduce el alargamiento. La funcionalidad media de los polioles debería ser superior a 2,5; si es demasiado bajo, la recuperación del cuerpo de espuma después de la compresión es deficiente.



Si la cantidad de poliéter utilizada es alta, equivalente a una reducción en otros materiales (TDI, agua, catalizadores, etc.), es fácil provocar que los productos de espuma se agrieten o colapsen. Si la cantidad de poliéter utilizada es baja, el producto de espuma tiende a ser duro, con elasticidad reducida y mal tacto.



2. Agente espumante


Generalmente, cuando se producen bloques de poliuretano con una densidad superior a 21, solo se utiliza agua (agente espumante químico) como agente espumante. Los compuestos de bajo punto de ebullición, como el cloruro de metileno (MC), se utilizan como agentes espumantes auxiliares en fórmulas de baja densidad o fórmulas ultrablandas.



Los agentes espumantes auxiliares reducen la densidad y dureza de la espuma. Dado que absorben parte del calor de la reacción, el curado se ralentiza, lo que requiere un aumento en la cantidad de catalizador. Al absorber calor se evita el peligro de quemar el núcleo.



La capacidad de formación de espuma se puede expresar mediante el índice de formación de espuma (el número de partes de agua o número equivalente de agua utilizado por 100 partes de poliéter):


IF = m (agua) + m (F-11) / 10 + m (MC) / 9 (100 partes de poliéter)



El agua, como agente espumante, reacciona con el isocianato para formar enlaces de urea y libera una gran cantidad de CO2 y calor. Es una reacción de crecimiento en cadena. El exceso de agua reduce la densidad de la espuma y aumenta la dureza. Sin embargo, también reduce el tamaño y la resistencia de los poros de la espuma, lo que reduce su capacidad de carga y los hace propensos a colapsar o agrietarse. Un mayor consumo de TDI provoca una mayor liberación de calor y un mayor riesgo de quema del núcleo. Si la cantidad de agua excede las 5,0 partes, se deben agregar agentes espumantes físicos para absorber parte del calor y evitar que el núcleo se queme. Menos agua significa una reducción correspondiente en la cantidad de catalizador utilizado, pero aumenta la densidad.



3. Catalizador


Amina: Generalmente se utiliza A33, que promueve la reacción entre isocianato y agua, ajustando la densidad de la espuma, la velocidad de apertura de las burbujas, etc., promoviendo principalmente reacciones de formación de espuma.


Demasiada amina: el producto de espuma se agrieta y aparecen agujeros o burbujas en la espuma; Muy poca amina: la espuma se encoge, cierra los poros y el fondo del producto de espuma se vuelve espeso.



Estaño: normalmente se utiliza octoato de estaño (II) (T-9); El óxido de estaño (IV) (T-19) es un catalizador de reacción de gel altamente activo, que promueve principalmente la reacción de gel, es decir, la reacción de la etapa posterior.


Demasiado estaño: gelificación rápida, mayor viscosidad, poca resiliencia, mala permeabilidad al aire, lo que conduce al fenómeno de celda cerrada. Aumentar adecuadamente su dosis puede obtener buenos plásticos de espuma de células abiertas con relajación; aumentar aún más la dosis hace que la espuma se vuelva gradualmente más densa, lo que provoca una contracción y células cerradas.


Demasiado poco estaño: gelificación insuficiente, lo que provoca grietas durante la formación de espuma. Pueden existir grietas en los bordes o tapas, con rebabas y mala consolidación. Reducir la amina o aumentar el estaño puede aumentar la resistencia de la película de espuma de polímero cuando se genera una gran cantidad de gas, reduciendo así los fenómenos de hueco o agrietamiento.



El hecho de que los plásticos de espuma de poliuretano tengan una estructura celular abierta o cerrada ideal depende principalmente de si la velocidad de reacción del gel y la velocidad de expansión del gas están equilibradas durante la formación de la espuma. Este equilibrio se puede lograr ajustando los tipos y cantidades de catalizadores de amina terciaria y estabilizadores de espuma en la fórmula.



4. Estabilizador de espuma (aceite de silicona)


Los estabilizadores de espuma son un tipo de tensioactivo que dispersa bien la poliurea en el sistema de espuma, actuando como "puntos de reticulación física" y aumentando significativamente la viscosidad inicial de la mezcla de espuma, evitando el agrietamiento. Por un lado, tiene un efecto emulsionante, potenciando la miscibilidad entre los componentes del material espumoso. Por otro lado, la adición de tensioactivos de silicio orgánico puede reducir la tensión superficial del líquido, reducir la energía libre requerida para la dispersión del gas, hacer que el aire dispersado en las materias primas se nucle más fácilmente durante la agitación y la mezcla, facilitar la producción de burbujas finas, ajuste el tamaño de los poros de la espuma, controle la estructura de las células de la espuma y mejore la estabilidad de la espuma. Previene el colapso o estallido de burbujas, hace que las paredes de la espuma sean elásticas, controla el tamaño de los poros y la uniformidad de la espuma. Generalmente, cuanto más agente espumante y POP se utilicen, mayor será la cantidad de aceite de silicona utilizada.



Uso elevado: aumenta la elasticidad de las paredes de espuma en la etapa posterior, haciéndolas menos propensas a estallar, lo que resulta en poros más pequeños y células cerradas.


Bajo uso: La espuma estalla, colapsa después de formar espuma, tamaño de poro más grande y fácil formación de espuma.



5. Influencia de la temperatura


La reacción de formación de espuma del poliuretano se acelera con un aumento en la temperatura del material, lo que puede representar un riesgo de quema e ignición del núcleo en formulaciones sensibles. Generalmente, las temperaturas de los componentes poliol e isocianato se mantienen constantes. Al formar espuma, la densidad de la espuma disminuye a medida que aumenta la temperatura del material. Con la misma fórmula, si la temperatura sigue siendo la misma pero la temperatura ambiente es alta en verano, la velocidad de reacción aumenta, lo que provoca una disminución de la densidad y dureza de la espuma, un aumento del alargamiento y un aumento de la resistencia mecánica. En verano, se puede aumentar adecuadamente el índice TDI para corregir la disminución de la dureza.



6. Influencia de la humedad del aire


Al aumentar la humedad, el isocianato de la espuma reacciona con la humedad del aire, provocando una disminución de la dureza. Por lo tanto, al formar espuma, la cantidad de TDI se puede aumentar apropiadamente. La humedad excesiva puede hacer que la temperatura de curado aumente demasiado, provocando que el núcleo se queme.



7. Influencia de la presión atmosférica


Con la misma fórmula, la formación de espuma en áreas de gran altitud da como resultado una menor densidad del producto de espuma.

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.