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 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.

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.

La espuma flexible de poliuretano, también conocida como esponja, suele sufrir un proceso de transformación de líquido a sólido en dos minutos. En comparación con otros campos del poliuretano, el corto e intenso tiempo de reacción de la espuma flexible aumenta la dificultad para lograr una estructura celular fina y ordenada, así como una disposición molecular.



Investigación y desarrollo (R&D) implican la introducción de nuevos materiales para dar a los productos nuevas propiedades. Los nuevos materiales se pueden clasificar en dos tipos según sus características de reacción: un tipo consta de materias primas que se ajustan a las reacciones químicas del poliuretano, como poliéter, isocianato, aceite de silicona y catalizadores con diferentes propiedades y actividades. Estos materiales no alteran fundamentalmente el proceso de reacción química. El otro tipo incluye materias primas (rellenos) que no se ajustan a las reacciones químicas del poliuretano, como la adición de sustancias no espumantes como polvos metálicos especiales, polvos inorgánicos u orgánicos especialmente formulados con propiedades únicas, polvos inorgánicos ultrafinos (con una finura de más de 5000 mallas), agentes antibacterianos especiales, etc. En ocasiones, estos materiales interrumpen por completo el proceso de reacción, dando lugar a nuevos patrones de reacción. Algunos rellenos hacen que la fórmula original colapse por completo, mientras que otros provocan un cambio significativo en la densidad del producto terminado entre un 30% y un 50%. Algunos rellenos alteran drásticamente el tiempo de subida de la reacción en la fórmula y algunos rellenos causan daños graves a la estructura de la espuma después de agregarse.



R&D suele tener a mano ciertas materias primas para hacer frente a los problemas comunes que se encuentran durante el proceso. Estas materias primas suelen requerir una amplia gama de propiedades físicas y químicas. Por ejemplo, aminas como A33, A-1, A-210, A-230, A-260, 33-LV, CS-90, 9717 y 9727 se usan comúnmente en la producción, pero es posible que no todas estén disponibles para su uso. R&D propósitos porque su reactividad no tiene una diferencia fundamental. En R extensa&D, las aminas mencionadas anteriormente se pueden clasificar como materiales en la misma categoría. Por ejemplo, si agregar una sustancia particular causa un colapso significativo cuando se usa A33 para hacer espuma, entonces los ocho tipos restantes de aminas podrían considerarse ineficaces.



Un problema común encontrado en R&D es el colapso de la espuma, que es el resultado menos eficiente. A menudo se dice que el análisis y el ajuste sólo se pueden realizar de forma eficaz una vez que la estructura de la espuma sea estable. Muchos casos de colapso de la espuma no se pueden resolver ajustando la fórmula únicamente; O las propiedades de la espuma cambian drásticamente, haciéndola poco práctica, o la espuma permanece inestable. Para solucionar esto, se introducen agentes reticulantes. Agentes reticulantes, comúnmente utilizados como aditivos en R&D, generalmente vienen en dos tipos: agentes estructurados lineales, donde el 1,4-butanodiol representa la materia prima y la formación de urea ocurre a través del crecimiento de la cadena lineal, y agentes estructurados en masa, como dietanolamina y glicerol, que se acercan más a los patrones de crecimiento de la cadena de poliéter. .



Por ejemplo, en una R&En el caso D, ajustar la fórmula no pudo evitar el colapso de la espuma. La experiencia reveló que la fuerte actividad de las aminas provocaba un desequilibrio. El contenido de amina se redujo de 0,2 partes por cien de poliéter a 0,05 partes, y el alto contenido de cianato en la fórmula parecía extraño. La velocidad de reacción general también disminuyó significativamente con la reducción del contenido de aminas, pero el colapso persistió. Más tarde, cambiar a una amina más débil resolvió el problema. Por tanto, a veces la actividad de una amina no puede compensarse únicamente con su concentración. Cabe señalar que la adición de determinadas sustancias puede dar lugar a diferencias significativas en el rendimiento entre la producción de espuma a pequeña y gran escala. En tales casos, el rendimiento de la última espuma producida a gran escala debería ser el principal punto de referencia para el ajuste.



Luz solar, aire y agua.
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Las cosas más comunes y a menudo pasadas por alto.
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son los más preciados. Dominar la producción de espuma, que a primera vista parece sencilla y carente de contenido, en realidad es todo un desafío. Como colega en R&D suele decir: "Tengo muy poco conocimiento (uno se arrepiente de tener muy poco conocimiento cuando es necesario)" y "¿Cuánto tiempo seguiremos haciendo esto? (Hay presión)". R&La producción y el aprendizaje de la producción de espuma implican el uso de puntos conocidos para comprender áreas desconocidas, mientras que la producción y la enseñanza de la producción de espuma implican el uso de áreas conocidas para operar puntos desconocidos. Aunque estos dos aspectos parecen similares, salvar la distancia entre ellos es bastante difícil.