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.

La espuma flexible de PU ignífuga, también conocida como espuma flexible de PU ignífuga, es generalmente un material ignífugo que se sintetiza agregando retardantes de llama a varios materiales de poliuretano.


Función de los retardantes de llama: pueden absorber calor y descomponerse en sustancias no combustibles a la temperatura de ignición o cerca de ella; pueden reaccionar con los productos de combustión de la espuma flexible de PU para producir sustancias difíciles de quemar, retrasando así la combustión y permitiendo que el punto de ignición se autoextinga.


Retardantes de llama comunes: retardantes de llama a base de bromo, retardantes de llama a base de cloro, retardantes de llama a base de fósforo y retardantes de llama inorgánicos.


Grado de retardante de llama y pruebas para espuma flexible de PU


El grado retardante de llama se refiere a la propiedad obvia que tiene una sustancia o que exhibe un material después del tratamiento, que retrasa significativamente la propagación de las llamas.



Pruebas retardantes de llama:


HB: El grado de retardante de llama más bajo en el estándar UL94. Requiere que para muestras de 3 a 13 milímetros de espesor, la velocidad de combustión sea inferior a 40 milímetros por minuto; para muestras de menos de 3 milímetros de espesor, la velocidad de combustión es inferior a 70 milímetros por minuto; o extinguirse antes de alcanzar la marca de los 100 milímetros.


V-2: Después de dos pruebas de combustión de 10 segundos en la muestra, la llama se apaga en 60 segundos. Puede caer material combustible.


V-1: Después de dos pruebas de combustión de 10 segundos en la muestra, la llama se apaga en 60 segundos. No debe caer material combustible.


V-0: Después de dos pruebas de combustión de 10 segundos en la muestra, la llama se apaga en 30 segundos. No debe caer material combustible.

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.

Los tensioactivos utilizados para la estabilización de la espuma, también conocidos como estabilizadores de espuma, son un aditivo crucial en la producción de plásticos de espuma de poliuretano. Al seleccionar tensioactivos, ¿qué factores se deben considerar?



Los tensioactivos se pueden dividir en dos tipos: tensioactivos de espuma blanda y tensioactivos de espuma dura. Examinemos cada uno:



Surfactantes de espuma blanda:


Durante la etapa inicial de formación de espuma, los tensioactivos de espuma blanda pueden disolverse para formar poliurea y, en las etapas posteriores, pueden ayudar a la apertura y explosión de las células. Por lo tanto, al seleccionar tensioactivos de espuma blanda, se deben considerar los siguientes factores:



1
La actividad del tensioactivo;


2
La relación entre el rango operativo del tensioactivo y el rango de dosificación requerido;


3
El impacto de los distintos componentes del tensioactivo en el rango operativo.



Surfactantes de espuma dura:


Los tensioactivos de espuma dura tienen un mayor grado de reticulación, lo que hace que las burbujas sean más estables. Se utilizan comúnmente para productos moldeados o para hacer espuma en cavidades restringidas. Al seleccionar tensioactivos de espuma dura, se deben considerar los siguientes factores:



1
Fuerte capacidad de emulsificación de los componentes de la materia prima;


2
Capacidad para controlar eficazmente el tamaño de las células de espuma;


3
Capacidad para mejorar la fluidez del material y garantizar una distribución uniforme de la densidad.



Los tensioactivos no sólo desempeñan un papel en la estabilización de la espuma, sino que también afectan la densidad, la elasticidad, la resistencia a la tracción y otras propiedades de la espuma. Por lo tanto, al elegir tensioactivos, se deben considerar factores como la actividad de las materias primas, las condiciones de operación y el proceso de formación de espuma.

El cambio químico es el proceso de producción de nuevas sustancias después de que los grupos moleculares de varios reactivos interactúan entre sí. Muchas propiedades de las sustancias están determinadas por sus estructuras moleculares, y comprender las estructuras moleculares y de grupo de los reactivos de poliuretano es instructivo para la producción.



Los principales indicadores del retardo de llama estándar británico son generalmente tres: pérdida de peso térmica (la masa perdida cuando el tamaño específico de esponja se calienta a una temperatura específica durante un tiempo específico, donde valores más pequeños indican una mejor estabilidad térmica); densidad del humo (la cantidad de humo que se genera cuando se quema la espuma, lo que indica la facilidad con la que la luz pasa a través del humo, siendo mejor una cantidad menor de humo); y facilidad de combustión (cuanto más difícil es encender, con subdivisiones adicionales basadas en el tiempo de ignición y la velocidad de combustión).



El TDI (diisocianato de tolueno) tiene un anillo de benceno, el MDI (diisocianato de difenilmetano) tiene dos anillos de benceno y el MDI crudo tiene múltiples anillos de benceno. Los anillos de benceno son sustancias muy estables y requieren una gran cantidad de energía (energía de disociación del enlace) para romperse. A medida que aumenta el número de anillos de benceno, aumenta la estabilidad térmica de la espuma (MDI crudo > MDI > TDI), lo que hace que sea menos probable que se descomponga cuando se calienta. Con más anillos de benceno, hay más átomos de carbono en la molécula, lo que produce más humo cuando no se quema por completo (MDI crudo > MDI > TDI). De lo anterior, se puede concluir que cuando una fórmula disminuye la cantidad de TDI y aumenta la cantidad de MDI, se mejorará la estabilidad térmica de la espuma. Es probable que el índice de pérdida de peso térmica supere la prueba estándar británica, pero aumentará la densidad del humo, que no es fácil de superar. En este punto, es aconsejable aumentar adecuadamente la cantidad de cianurato de melamina para reducir la densidad del humo.



Cuanto mayor sea el peso molecular del poliéter, peor será la estabilidad térmica, pero mejor será la resistencia al fuego. En la producción de espuma retardante de llama de alto rebote, la cantidad de retardante de llama agregada es sólo dos tercios de la de la espuma retardante de llama de densidad regular, sin embargo, la retardancia de llama sigue siendo muy buena y no se inflama. Sin embargo, es más difícil que la espuma retardante de llama de alto rebote pase la prueba estándar británica que la espuma normal (la pérdida de peso térmica es difícil de pasar).



Los retardantes de llama no son muy estables cuando se calientan. Dado que la prueba estándar británica enfatiza la pérdida de peso térmica, la cantidad de retardante de llama en la fórmula es el mínimo requerido para pasar la prueba de retardo de llama.



Cuando tanto el TDI como el contenido de agua en la fórmula disminuyen mientras el contenido de metano aumenta, es menos probable que la espuma se encienda. La disminución de las propiedades intrínsecas debido a la reducción de segmentos duros da como resultado una menor estabilidad térmica, reduciendo así la capacidad de superar el índice de pérdida de peso térmica.



Cuando la densidad de la espuma disminuye, el contenido de TDI aumenta y aumentan tanto la densidad del humo como la estabilidad térmica.



Los materiales inorgánicos como el carbonato de calcio y el sulfato de bario no se descomponen cuando se calientan durante las pruebas estándar británicas, pero su adición no mejora las propiedades de la espuma, por lo que no se utilizan en la fórmula estándar británica.



B
Además de seleccionar las materias primas, lograr un equilibrio también es crucial para cumplir con los estándares británicos. Por ejemplo, tanto el TDI como los retardantes de llama, si se administran en exceso o en poca cantidad, dificultan la aprobación de la prueba. La espumación es una ciencia equilibrada, ajustar la fórmula es buscar el equilibrio y seleccionar las materias primas también es buscar el equilibrio.