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.

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.

Muchos factores afectan el proceso de formación de espuma y la calidad del producto final cuando se fabrica espuma flexible de poliuretano. Entre ellos, los factores ambientales naturales como la temperatura, la humedad del aire y la presión atmosférica desempeñan un papel crucial. Estos factores influyen significativamente en la densidad, dureza, tasa de alargamiento y resistencia mecánica de la espuma.

1. Temperatura:

La reacción de formación de espuma de poliuretano es muy sensible y la temperatura es un factor de control clave. A medida que aumenta la temperatura del material, la reacción de formación de espuma se acelera. En formulaciones sensibles, las temperaturas excesivamente altas pueden presentar riesgos como quemaduras e ignición del núcleo. Generalmente, es esencial mantener temperaturas constantes para los componentes de poliol e isocianato. El aumento de la temperatura conduce a una correspondiente disminución de la densidad de la espuma durante la formación de espuma.

Particularmente en verano, las temperaturas elevadas aumentan la velocidad de reacción, lo que resulta en una disminución de la densidad y dureza de la espuma, una mayor tasa de alargamiento y una mayor resistencia mecánica. Para contrarrestar la reducción de la dureza, es aconsejable ajustar el índice TDI. Los fabricantes deben ajustar los parámetros del proceso de acuerdo con las variaciones de temperatura estacionales y regionales para garantizar la estabilidad de la calidad del producto.  

2. Humedad del aire:

La humedad del aire también afecta el proceso de formación de espuma de la espuma flexible de poliuretano. Una humedad más alta provoca reacciones entre los grupos isocianato de la espuma y la humedad del aire, lo que reduce la dureza del producto. Aumentar la dosis de TDI durante la formación de espuma puede compensar este efecto. Sin embargo, la humedad excesiva puede elevar las temperaturas de curado, lo que podría provocar que el núcleo se queme. Los fabricantes deben ajustar cuidadosamente las formulaciones y los parámetros del proceso de espuma en ambientes húmedos para garantizar la calidad y estabilidad del producto.

3. Presión atmosférica:

La presión atmosférica es otro factor que influye, especialmente en zonas a diferentes altitudes. El uso de la misma formulación a mayores altitudes da como resultado una densidad del producto de espuma relativamente menor. Esto se debe a las variaciones de presión atmosférica que afectan la difusión y expansión del gas durante la formación de espuma. Los fabricantes que operan en regiones de gran altitud deben tomar nota de esto y es posible que deban ajustar las formulaciones o los parámetros del proceso para cumplir con los requisitos de calidad.

En conclusión, los factores ambientales naturales impactan significativamente el proceso de formación de espuma y la calidad del producto final de la espuma flexible de poliuretano. Los fabricantes deben ajustar los parámetros del proceso en función de las condiciones estacionales, regionales y ambientales para garantizar una densidad, dureza y resistencia mecánica estables de la espuma, satisfaciendo las demandas y estándares de los clientes.

Cura en frío

Un proceso para la producción de espuma para asientos, que produce espuma de alta resiliencia (denominada espuma HR).

Durante este proceso, la temperatura del molde generalmente está entre 50 y 70 grados Celsius; el peso molecular del poliéter suele estar entre 2500 y 6500 y el ISO puede ser TDI/TM/MDI.

Este proceso tiene una alta eficiencia de producción, un bajo consumo de energía y actualmente se utiliza ampliamente.

Capacidad de la bomba

Se utiliza para comprobar la estabilidad de la salida de flujo de la bomba dosificadora.

El método actual para verificar la capacidad de la bomba es el siguiente: al caudal establecido, disparar continuamente 35 veces, pesar cada disparo y luego calcular la capacidad. Según la capacidad de la bomba, determine si la bomba dosificadora necesita reparación o reemplazo. Generalmente, la capacidad de la bomba se verifica cada tres meses.

Linealidad de la bomba

Una caracterización de la correlación entre la velocidad y el rendimiento de la bomba dosificadora.

Generalmente, se seleccionan cinco velocidades diferentes para las pruebas de flujo. Se obtiene entonces el rendimiento de la bomba dosificadora en cada velocidad. Si estos cinco puntos se alinean en línea recta, indica una buena linealidad entre la velocidad y el rendimiento de la bomba dosificadora.

NBT (Nueva tecnología de mezcla)

NBT significa Nueva Tecnología de Mezcla.

La tecnología de mezcla anterior implicaba rociar y mezclar un ISO con un POL para reaccionar y producir espuma de poliuretano. Al ajustar los parámetros del proceso con este método, solo se podía ajustar la relación de mezcla POL/ISO y el peso de la pieza fundida, sin que fuera posible realizar otros ajustes.

NBT implica rociar y mezclar un ISO con 2 o 3 grupos de materiales POLY para reaccionar y producir espuma de poliuretano. (El equipo requiere un convertidor de frecuencia)

NBT puede ajustar las siguientes variables: humedad de la fórmula, contenido de sólidos de la fórmula, índice de la fórmula, peso de fundición y otras variables. Esto permite una mayor tolerancia del proceso al fabricar espumas de diferentes densidades y durezas.

TPR (liberación de presión temporizada)

TPR significa Liberación de presión programada, también conocida como ventilación o prevención.

Los parámetros típicos de TPR son: la ventilación comienza alrededor de 90 a 120 segundos después del cierre del molde, con la bolsa cayendo, ventilándose durante aproximadamente 2 segundos y luego la bolsa vuelve a subir.

Fenómenos comunes: La ventilación demasiado temprana puede provocar productos tiernos y propensos a romperse. Ventilar demasiado tarde puede provocar productos rígidos y propensos a encogerse después del desmolde.

Pulverización inicial

Al comienzo del vertido normal, las boquillas ISO y POLY se abren simultáneamente, lo que permite que los materiales se mezclen en la cámara de mezcla y reaccionen para producir espuma de poliuretano.

Si durante el vertido las boquillas ISO y POLY no se abren simultáneamente, la que se abra primero hará que el material fluya fuera de la cámara de mezcla sin reaccionar, lo que dará como resultado material sin reaccionar al comienzo de la espuma. Si el poliéter sale primero, la espuma estará pegajosa y húmeda en la parte superior (pulverización inicial suave), mientras que si sale primero el ISO, la espuma será crujiente, localmente delgada (pulverización inicial suave) o tendrá manchas ISO (pulverización inicial severa). pulverización).

Fenómenos comunes: Otro caso especial es cuando hay suavidad en la zona inicialmente vertida, lo que también podría ser una forma de pulverización inicial. Esto podría deberse a que el componente sale primero, lo que hace que la espuma en el punto de fluidez inicial sea blanda.

Índice de espuma

Cuando ISO y POL reaccionan, si reaccionan en las cantidades teóricas exactas, se llama reacción estequiométrica y el índice de formación de espuma se define como 100.

Índice de formación de espuma = Uso real de ISO/Uso teórico de ISO * 100. Actualmente, el índice de formación de espuma para los asientos está generalmente entre 90 y 105.

A medida que aumenta el índice de formación de espuma, la espuma se vuelve gradualmente más dura.

Índice > 105, el producto es propenso a ser quebradizo; Índice < 85, el producto es propenso a contraerse en células cerradas.

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.