Al utilizar una máquina de espuma por lotes para espumar espuma blanda de poliuretano, ¿se ha encontrado con las siguientes situaciones?

1.Poros de espuma desiguales y numerosos,

2. Textura de espuma rugosa.

3. Tamaños de poros caóticos en toda la superficie de la espuma, con ligeros signos de poros dilatados.

Problemas como estos son bastante comunes. La razón principal del primer problema es que la distancia entre el impulsor de mezcla de la máquina de espuma y el fondo del barril de mezcla es demasiado grande; el segundo problema es que las paletas mezcladoras son demasiado cortas y estrechas: el tercer problema es que el ángulo de las paletas mezcladoras es demasiado grande.

Muchos fabricantes que diseñan y producen máquinas de espuma sólo comprenden los principios durante el proceso de diseño, sin comprender la relación significativa entre un diseño diferente en la producción de espuma y la calidad del producto. Un diseño mecánico razonable y perfecto sólo puede mejorarse gradualmente en el trabajo real, y sólo los espumadores experimentados pueden lograrlo.

Aquí hay algunas experiencias que hemos tenido con modificaciones y actualizaciones de máquinas, esperando que  será útil:

Primero , la posición de instalación de la rueda mezcladora debe ser lo más baja posible; es mejor más cerca del fondo del barril mezclador. En general, la distancia entre el punto más bajo de la paleta mezcladora y el fondo del barril mezclador debe ser de aproximadamente dos centímetros.

Segundo , la forma de la paleta mezcladora debe ser en forma de abanico, con un borde moderadamente ancho. La ventaja de ser ancho es que aumenta el área de contacto con el material líquido, proporcionando suficiente potencia y además equilibra el material líquido.

Tercera , la longitud de la paleta mezcladora también debe ser lo más larga posible, dejando entre tres y cuatro centímetros del deflector dentro del cilindro mezclador.

Cuatro , los dos bordes de la paleta mezcladora deben estar inclinados, con el ángulo de inclinación basado en el ancho de un extremo y dos centímetros de diferencia en ambos lados. Después de modificar la paleta mezcladora, el funcionamiento adecuado también es crucial, especialmente la velocidad de mezcla. Hoy en día, la mayoría de las máquinas de espuma por lotes están equipadas con dispositivos de conversión de frecuencia de sincronización de alta velocidad. Sin embargo, en la producción real, este dispositivo suele ser innecesario. La velocidad de funcionamiento depende principalmente de la cantidad de material en el cilindro mezclador. Si hay mucho material, la velocidad debe ser apropiadamente más rápida, y si hay menos material, entonces la velocidad debe ser menor.

A los principiantes les preocupa que si la placa de sedimentación no se ajusta correctamente, el líquido que sale de la boquilla puede causar un aumento hacia adelante o hacia atrás, afectando el proceso de formación de espuma. Dos minutos después de poner en marcha la máquina, la velocidad de reacción aumenta gradualmente, requiriendo en ocasiones ajustes en el plato de sedimentación. Los ajustes al plato de sedimentación son más críticos en fórmulas de baja densidad y alto contenido de humedad (MC).

El caudal de TDI (diisocianato de tolueno) se puede calcular para que corresponda al valor de la escala, pero se recomienda medir realmente el caudal de TDI durante la primera formación de espuma. El caudal es demasiado importante; Si el caudal no es exacto, todo lo demás será un desastre. Lo mejor es confiar en el método más sencillo e intuitivo para medir el caudal.

Al mezclar polvos, el polvo de piedra mezclado se debe dejar durante la noche y la producción debe comenzar al día siguiente. Para los ingredientes que contienen melamina y polvo de piedra, se recomienda mezclar primero melamina con poliéter durante un período de tiempo antes de agregar el polvo de piedra.

Las fórmulas de las máquinas de espuma con una cámara de mezcla larga en el cabezal de la máquina o más dientes en el eje de agitación generalmente tienen menos amina y una temperatura del material más baja. Por el contrario, las fórmulas de las máquinas de espuma con una cámara de mezcla corta en el cabezal de la máquina o menos dientes en el eje agitador suelen tener más amina y una temperatura del material más alta.

Para la misma fórmula, al cambiar entre cabezales giratorios de doble aspersión y cabezales giratorios de aspersión simple con áreas de sección transversal de boquilla similares, los requisitos para el espesor de la malla y las capas son similares.

Para la calibración del flujo de material menor, un método es medir el flujo de retorno del material menor y el otro es calibrarlo dividiendo la cantidad total utilizada por el tiempo de formación de espuma. Cuando exista una diferencia significativa entre los dos métodos de calibración, confíe en los datos del segundo método de calibración.

Las fórmulas para espuma blanda de alta calidad suelen estar dentro de un rango inestable, como un índice TDI bajo, una relación agua-MC baja, una dosis baja de T-9 y una dosis baja de aceite de silicona.

1. Reacciones básicas

La formación de espuma de poliuretano implica dos reacciones básicas: reacción de formación de espuma y reacción de polimerización (también llamada reacción de gel).

Reacción de formación de espuma: el isocianato reacciona con agua para producir una reacción de urea disustituida y dióxido de carbono. La ecuación de reacción es la siguiente.:

2R-N=C=O + HOH → R-NH-CO-NH-R + CO2 ↑

El dióxido de carbono liberado actúa como núcleo de la burbuja, lo que hace que la mezcla de reacción se expanda, dando como resultado una espuma con una estructura de celda abierta.

Reacción de polimerización: el grupo hidroxilo del poliéter sufre una reacción de polimerización gradual con isocianato para formar un aminoformiato. La ecuación de reacción es la siguiente.:

R=N=C=O + R &primo; -OH → R-NH-COO — R &primo;

2. Polioles

La producción nacional de espuma en bloque utiliza poliéteres de espuma blanda de 3 funcionalidades y peso molecular 3000 (valor de hidroxilo 56) o 3500 (valor de hidroxilo 48, menos comúnmente utilizado).

3. Poliisocianatos

El principal poliisocianato utilizado es el diisocianato de tolueno (TDI). Hay tres tipos principales de productos industriales TDI: 2,4-TDI puro (o TDI100), TDI80/20 y TDI65/35. TDI80/20 tiene el coste de producción más bajo y es la variedad más utilizada en aplicaciones industriales.

El peso molecular del TDI es 174, con dos grupos isocianato (-N=C=O) que tienen un peso molecular de 84. Por tanto, el contenido de isocianato en TDI es del 48,28%.

La cantidad de TDI utilizada tiene un impacto significativo en las propiedades de la espuma. En las formulaciones de espuma, el exceso de TDI se expresa como índice de isocianato, que es la relación entre el uso real y la cantidad teórica calculada. Cuando se produce espuma blanda, el índice es generalmente de 105 a 115 (100 es igual a la cantidad teórica calculada). Dentro de este rango, a medida que aumenta el índice TDI, aumenta la dureza de la espuma, disminuye la resistencia al desgarro, disminuye la resistencia a la tracción y disminuye el alargamiento a la rotura. Si el índice TDI es demasiado alto, puede provocar células grandes y cerradas, tiempos de maduración prolongados y quema de espuma; si el índice TDI es demasiado bajo, puede provocar grietas, rebote deficiente, baja resistencia y deformación permanente por compresión significativa.

4. Agentes espumantes

El agua que reacciona con el TDI para producir dióxido de carbono es el principal agente espumante utilizado en la formación de espuma blanda. Aumentar la cantidad de agua en la formulación aumentará el contenido de urea, aumentará la dureza de la espuma, disminuirá la densidad de la espuma y reducirá la capacidad de carga de la espuma. Sin embargo, el TDI reacciona con el agua para producir una gran cantidad de calor. Si el contenido de agua es demasiado alto, la espuma puede quemarse o encenderse.

El cloruro de metileno es un agente espumante físico con un punto de ebullición de 39.8 ° C. Es un gas no inflamable que puede vaporizarse durante la formación de espuma, reduciendo la densidad y dureza de la espuma. La cantidad de cloruro de metileno agregada debe evitar que la espuma se queme y, al mismo tiempo, garantizar que una cantidad excesiva no elimine demasiado calor, lo que afectaría el curado de la espuma. La cantidad de cloruro de metileno utilizada es limitada.

5. catalizadores

La función principal de los catalizadores es ajustar la velocidad de las reacciones de formación de espuma y gel para lograr un buen equilibrio.

La trietilendiamina (A33, una solución al 33% de éter diisopropílico o dipropilenglicol) es el catalizador de amina terciaria más importante en la producción de espuma blanda. Tiene una eficacia del 60 % para promover la reacción entre isocianato y agua, es decir, reacción de formación de espuma, y ​​una eficacia del 40 % para promover la reacción entre hidroxilo e isocianato, es decir, reacción de gel.

El dilaurato de dibutilestaño (A-1) es un catalizador de amina terciaria de uso general para espuma blanda. Tiene una eficacia del 80 % para promover la reacción de espuma y del 20 % para promover la reacción de gel. A menudo se utiliza en combinación con trietilendiamina.

El uso inadecuado de catalizadores de amina puede tener un impacto significativo en el producto. Demasiada amina puede causar:

(1) Tiempo de reacción corto, aumento rápido de la viscosidad inicial y humo excesivo durante la formación de espuma.

(2) Grietas de la espuma. Muy poca amina dará como resultado una velocidad de inicio lenta, lo que afectará la altura de la espuma.

El dilaurato de dibutilestaño es el catalizador orgánico de estaño más utilizado, que es muy fácil de hidrolizar y oxidar en presencia de agua y catalizadores de amina terciaria en mezclas de poliéter.

Cuanto menor sea la densidad de la espuma, más estrecho será el rango ajustable de dilaurato de dibutilestaño. El efecto de la dosis de estaño sobre la espuma es el siguiente.:

Dosificación demasiado pequeña: Fisura de la espuma.

Demasiada dosis: Aumento rápido de la viscosidad, formación de espuma en células cerradas y encogimiento, formando pieles en la parte superior y laterales.

6. Estabilizadores de espuma (también llamados aceites de silicona)

Los estabilizadores de espuma reducen la tensión superficial de la mezcla del sistema de espuma, estabilizando así las burbujas, evitando el colapso de la espuma y controlando el tamaño y la uniformidad de los huecos.

Aumentar la cantidad de aceite de silicona desde la cantidad mínima hasta un nivel apropiado puede producir plásticos de espuma bien abiertos. Cuando la cantidad es demasiado alta, aumenta la tasa de células cerradas de la espuma.

7. Otros factores que influyen

Además de la formulación, los parámetros del proceso y el entorno también tienen un cierto impacto en las propiedades de la espuma.

Temperatura de la materia prima: Bajo temperaturas ambiente relativamente normales (20-28 ° C), la temperatura de la materia prima se controla a 25 ± 3° C, preferiblemente dentro de un rango de ± 1° C. También se puede controlar dentro del rango de 28-30 ° C.

El efecto del aumento o disminución de la temperatura sobre la velocidad de las reacciones de formación de espuma y gel varía. Un aumento de temperatura da como resultado un aumento mucho mayor en la reacción de polimerización en comparación con la reacción de formación de espuma. Los catalizadores deben ajustarse a los cambios de temperatura.

Para la misma formulación, utilizando la misma cantidad de agente espumante, la densidad de la espuma también está relacionada con la altitud. En zonas elevadas, la densidad de la espuma disminuye notablemente.

La fórmula de la esponja de rebote lento es similar a la de la esponja normal con pequeñas diferencias. Aparte de la gran diferencia en el ingrediente principal poliéter, algunos aditivos pueden ser intercambiables. Sin embargo, para la producción de productos de alta calidad, todavía es necesario considerar y seleccionar cuidadosamente los aditivos.

1. Elección de amina

La amina más clásica utilizada para esponjas de rebote lento es Dabco33-LV de American Air Products. La dosis es generalmente de 0,3 a 0,8 partes del poliéter total. Está formulado con un 33% de trietilendiamina y un 67% de di(propilenglicol) (DPG). El motivo para recomendar este producto es porque utiliza di(propilenglicol) como disolvente. Algunos se preguntarán: ¿es importante un disolvente de este tipo? La respuesta es sí. En cuanto a la capacidad de disolver la trietilendiamina, existen muchos compuestos alcohólicos que se pueden utilizar como disolventes: como propilenglicol, dietilenglicol, etilenglicol, 1,4-butanodiol, etc. Entre estos alcoholes de molécula pequeña, el di(propilenglicol) tiene el mayor peso molecular y el menor valor de hidroxilo. Como todos sabemos, los alcoholes de bajo peso molecular se pueden utilizar como prolongadores de cadena o agentes reticulantes. Esto significa que estos alcoholes de molécula pequeña pueden consumir TDI, lo que tiene como resultado: por un lado, reduce el índice de TDI y, por otro lado, provoca fácilmente esponjas de células cerradas.

2. Elección de estaño

A los artesanos que han experimentado con esponjas normales a menudo les gusta usar octoato estannoso (T-9) para crear un rebote lento, pero el autor sugiere usar dilaurato de dibutilestaño (D22, T-12, también conocido como K-19 en el país). El octoato estannoso es adecuado para crear esponjas de densidad media a baja. Su característica es que se pega rápidamente al principio pero pierde fuerza más adelante. No es bueno para el poscurado cuando se usa con esponjas de alta densidad. El T-9 es propenso a la hidrólisis y el rebote lento en sí tiene un inicio lento (generalmente controlado para comenzar alrededor de 160 segundos), por lo que está en contacto con el agua durante mucho tiempo, lo que provoca cierta hidrólisis y afecta el curado. El dilaurato de dibutilestaño no se hidroliza y su iniciación, gelificación y curado son estables con buenas propiedades de poscurado.

Algunos compañeros han mencionado que la resistencia a la tracción de la esponja no es buena. El autor sugiere utilizar dilaurato de dibutilestaño y la respuesta recibida fue que la resistencia a la tracción mejoró. Si usa T-9, la dosis es de entre 0,1 y 0,4 partes. Si se utiliza dilaurato de dibutilestaño, la dosis se puede controlar entre 0,03 y 0,05. Para un rebote lento en las líneas de montaje, la dosis se puede reducir a 0,001-0,01 partes. Para pedidos de exportación que restringen el uso de catalizadores de estaño, el autor sugiere usar carboxilato de bismuto para reemplazar el estaño.

3. Elección del aceite de silicona

Un aceite de silicona típico de rebote lento es el B8002, con una dosis de entre 0,5 y 2 partes. Se utiliza menos para esponjas de alta densidad y más para esponjas de baja densidad. Se utiliza más para espumado manual y menos para espumado a máquina. En los últimos años, los proveedores nacionales de aceite de silicona han desarrollado muchos aceites de silicona para un rebote lento y su rendimiento también es bueno. Algunos usan L-580 para un rebote lento y, en este caso, se debe reducir la cantidad de aceite de silicona, ya que L-580 es más activo.

4. Uso de pigmentos

El uso de pigmentos es básicamente el mismo que el de la esponja normal. Sólo tenga cuidado al tratar con esponjas negras porque el negro de humo utilizado para preparar pigmentos negros es hidrófobo, lo que puede afectar la compatibilidad de varios componentes de la fórmula y la eficiencia de los catalizadores. Muchos colegas se han encontrado con el fenómeno del fácil agrietamiento de las esponjas negras, y la razón está aquí. Por lo tanto, al crear esponjas negras, se deben realizar los ajustes adecuados en la dosis de catalizador. Estas son experiencias laborales personales proporcionadas únicamente como referencia, y se agradecen los comentarios y correcciones de colegas.

La espuma plástica blanda de poliuretano es uno de los productos importantes en la industria del poliuretano. Su producción implica necesariamente el uso de catalizadores de aminas orgánicas, especialmente catalizadores de aminas terciarias orgánicas. Esto se debe a que los catalizadores de amina terciaria orgánica desempeñan un papel importante en las principales reacciones de formación de espuma de poliuretano: las reacciones de dióxido de carbono y polimerización molecular, lo que promueve la rápida expansión de las mezclas de reacción, el aumento de la viscosidad y un fuerte aumento del peso molecular del polímero. Estas condiciones son esenciales para la formación de cuerpos de espuma, asegurando que los plásticos de espuma blanda tengan ventajas como baja densidad, alta relación resistencia-peso, alta resiliencia y comodidad para sentarse y acostarse. Existen muchos tipos de catalizadores de aminas orgánicas que se pueden utilizar para plásticos de espuma blanda de poliuretano. Entre ellos, los catalizadores altamente eficientes reconocidos por varios fabricantes son: trietilendiamina (TDEA) y éter bis(dimetilaminoetil) (denominado A1). Estos son también los catalizadores de aminas orgánicas más utilizados en el mundo en la actualidad, con el mayor consumo entre varios catalizadores.

Debido a las diferencias estructurales moleculares entre los catalizadores TDEA y A1, existen diferencias significativas en su rendimiento catalítico, particularmente en sus reacciones al gas dióxido de carbono y la polimerización molecular. Si el usuario no presta atención a estas diferencias en la producción, no sólo no podrá producir productos de espuma calificados, sino que también será difícil que se formen cuerpos de espuma. Por lo tanto, comprender y dominar las diferencias de rendimiento entre estos dos catalizadores en la producción de espuma de poliuretano es de gran importancia. TDEA existe en estado sólido en condiciones normales, lo que hace que su aplicación sea menos conveniente. En la producción real, los compuestos de alcohol de bajo peso molecular se usan comúnmente como solventes, formulados en soluciones al 33% para facilitar su uso, comúnmente denominados A33. Por otro lado, el A1 es un líquido de baja viscosidad que se puede aplicar directamente. A continuación se muestra una comparación de las diferencias de rendimiento catalítico entre A1 y A33 en la producción de plásticos de espuma blanda de poliuretano.

A33 tiene una función catalítica del 60% para la reacción con gas dióxido de carbono y una función catalítica del 40% para la polimerización molecular. Tiene una baja tasa de utilización efectiva del gas dióxido de carbono, lo que resulta en una menor altura de espuma y una mayor densidad de la espuma. Dado que la mayor parte de la función catalítica se utiliza para reacciones de polimerización molecular, es fácil producir cuerpos de espuma de células cerradas, que son rígidos con bajo rebote, y el rango ajustable de catalizadores de estaño se vuelve más estrecho. Para conseguir la misma función catalítica, la cantidad utilizada es un 33% más que A1. Tanto la piel inferior como la piel exterior del cuerpo de espuma son más gruesas. Aumentar la cantidad puede aumentar la velocidad de reacción, pero la cantidad de catalizador de estaño debe reducirse correspondientemente, de lo contrario se producirán cuerpos de espuma de células cerradas.

A1 tiene una función catalítica del 80% para la reacción con gas dióxido de carbono y una función catalítica del 20% para la polimerización molecular. Tiene una alta tasa de utilización efectiva del gas dióxido de carbono, lo que resulta en una mayor altura de espuma y una menor densidad de la espuma. Dado que la mayor parte de la función catalítica se utiliza para reacciones de generación de gas, es fácil producir cuerpos de espuma de celdas abiertas, que son blandos con un alto rebote, y la gama ajustable de catalizadores de estaño se vuelve más amplia. Para lograr la misma función catalítica, la cantidad utilizada es inferior a A33. Tanto la piel inferior como la piel exterior del cuerpo de espuma son más delgadas. Aumentar la cantidad puede aumentar la velocidad de reacción, pero la cantidad de catalizador de estaño debe aumentarse en consecuencia, de lo contrario puede producirse exceso de espuma y craqueo.

En términos de rendimiento general entre TDEA y A1, A1 tiene un rendimiento catalítico integral más alto que la trietilendiamina. Sus efectos reales de aplicación también son mejores, aunque no tan convenientes como la trietilendiamina en términos de transporte y almacenamiento. Actualmente, la gran mayoría de las instalaciones de producción de espuma continua mecánica utilizan casi exclusivamente A1, mientras que todas las instalaciones de producción de espuma tipo caja utilizan TDEA. Sin embargo, esto no es absoluto. Con una comprensión clara de las diferencias entre los dos y los ajustes de formulación adecuados, pueden ser intercambiables y ambos pueden producir excelentes productos de espuma.