Al establecer una fábrica de espuma de poliuretano, una cuidadosa consideración de la selección del sitio y las condiciones de construcción es crucial para su éxito. Varios principios guían la selección del sitio de la fábrica.:

En primer lugar, el principio de optimizar y reorganizar los recursos existentes de las unidades del proyecto es esencial. Esto garantiza que la fábrica pueda hacer el mejor uso de los recursos disponibles sin duplicaciones innecesarias.

En segundo lugar, el principio de ahorrar tierra y reducir la inversión es vital. Al seleccionar un sitio que sea eficiente en el uso del suelo, la fábrica puede minimizar los costos y maximizar la eficiencia.

En tercer lugar, es importante el principio de facilitar el transporte y reducir los costos de producción de los productos. Una ubicación que permita un fácil transporte de materias primas y productos terminados ayuda a reducir los costos generales de producción.

Por último, el principio de prevenir la contaminación urbana y proteger el medio ambiente es primordial. Elegir un sitio alejado de áreas densamente pobladas ayuda a reducir el impacto de las operaciones de la fábrica en el medio ambiente de la ciudad.

Además de estos principios de selección del sitio, también se deben considerar varios factores relacionados con las condiciones de construcción.:

La ubicación geográfica y las condiciones de transporte juegan un papel crucial. Una ubicación ideal tendría buen acceso a redes de transporte, como carreteras o ferrocarriles, facilitando el movimiento de mercancías.

El estado de los recursos y las condiciones sociales son factores importantes. Esto incluye la evaluación de las instalaciones locales de apoyo al servicio, la disponibilidad de recursos laborales y las políticas gubernamentales que podrían afectar las operaciones de la fábrica.

No deben pasarse por alto las condiciones naturales, como el clima, los factores geológicos y las consideraciones sísmicas. Comprender estos factores ayuda a planificar cualquier riesgo o desafío potencial durante la construcción y operación.

Las condiciones de construcción de la fábrica, como el suministro de agua, el drenaje, el suministro de energía y la calefacción, son esenciales para el buen funcionamiento de la instalación. Durante las etapas de planificación deben garantizarse provisiones adecuadas para estos servicios públicos.

En conclusión, el establecimiento exitoso de una fábrica de espuma de poliuretano depende de un análisis cuidadoso tanto de los principios de selección del sitio como de las condiciones de construcción. Si se cumplen estas consideraciones, la fábrica se puede instalar en una ubicación óptima con la infraestructura necesaria para operaciones eficientes y sostenibles.

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.

Cálculo de la distancia de formación de espuma para c máquina de espuma continua

Dado: El tiempo de liberación de burbujas para la fórmula es de 108 segundos, la velocidad de la cinta transportadora durante la formación de espuma es de 4,6 metros por minuto. Calcule las distancias de oscilación y formación de espuma.

Distancia de espuma al balancearse: (108/60) x 4,6 = 8,28 metros

Distancia de formación de espuma en canal: [((108-18)/60)] x 4,6 = 6,9 metros

Explicación: Para la misma fórmula, la máquina de espuma continua tiene un tiempo de liberación de burbujas más corto que las burbujas pequeñas. La distancia de formación de espuma calculada es más corta que la distancia de formación de espuma real. Este método sólo proporciona una confirmación aproximada de la distancia de formación de espuma, lo que permite ajustar la placa de sedimentación. canalización :  18" indica el tiempo en segundos que la materia prima permanece en el recipiente de desbordamiento.

Cálculo de la altura de formación de espuma para  C máquina de espuma continua

Dado: Caudal de fórmula: 80 kilogramos por minuto para poliéter, 20 para poliéter blanco, 60 para TDI, 20 para polvo de piedra, velocidad de la cinta transportadora 4,5 metros por minuto, ancho del molde 1,65 metros, produciendo espuma con una densidad de 25 kilogramos por metro cúbico. metro. ¿Cuál es la altura de la espuma en metros?

Peso total de la fórmula: 80 + 20 + 60 + 20 = 180 kilogramos

Volumen de la fórmula: 180/25 = 7,2 metros cúbicos

Área base del transportador funcionando por minuto:

4,5 x 1,65 = 7,425 metros cúbicos

Altura de espumado: 7,2/7,425 = 0,97 metros

Explicación: El aceite de silicona, las aminas y el estaño no se consideran aquí ya que compensan la cantidad de dióxido de carbono utilizado durante el proceso de formación de espuma. El contenido de humedad (MC) no se considera porque el MC no aumenta el peso de la espuma cuando se vaporiza.

Operación diaria de espuma

A los principiantes les preocupa que un ajuste inadecuado de la placa de sedimentación haga que el líquido rociado desde la boquilla se mueva hacia adelante o hacia atrás, afectando la formación de espuma. La velocidad de reacción aumenta gradualmente dentro de los primeros dos minutos después de poner en marcha la máquina, lo que a veces requiere ajustes correspondientes en la placa de sedimentación. Los ajustes al plato de sedimentación son más críticos en fórmulas con baja densidad y alto CM.

El caudal de TDI se puede calcular determinando el valor de escala correspondiente para el caudal, pero se recomienda medir el caudal de TDI durante la primera producción de espuma. El caudal es demasiado importante; Si el caudal es incorrecto, todo lo demás será un desastre. Lo mejor es confiar en el método más sencillo e intuitivo para medir el caudal.

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

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

Para la misma fórmula, al cambiar entre cabezales oscilantes de aspersión dual y cabezales oscilantes de aspersión simple, si el área de la sección transversal de las dos boquillas es similar, los requisitos para la finura y el número de capas de la malla son similares.

La corrección del caudal de material pequeño se puede realizar midiendo el caudal de retorno del material pequeño o dividiendo el uso total por el tiempo de formación de espuma para la corrección. Cuando los valores obtenidos de los dos métodos de corrección difieren significativamente, se deben utilizar los datos del segundo método de corrección.

Las fórmulas de espuma blanda con mejores propiedades suelen estar en un rango inestable, como un índice TDI más bajo, una proporción más baja de agua a MC, una dosis más baja de T-9 y una dosis más baja de aceite de silicona. Al igual que en nuestros trabajos, debe anteponerse el esfuerzo a la recompensa.

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

Tensioactivos/Aceite de Silicona

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

catalizadores

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

Agentes espumantes

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

Otros aditivos

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