En diciembre de 2021, recibimos una consulta del Sr. Hairun en Malasia. Sr. Hairun es un fabricante de colchones que necesita producir espuma regenerada. Tenía conocimientos limitados sobre el uso y la selección de máquinas y no tenía experiencia previa con el proceso de producción. Por lo tanto, necesitaba la orientación de expertos que pudieran ayudarle desde cero.



Le explicamos sistemáticamente los principios de la producción de espuma al Sr. Hairun, junto con los materiales y equipos necesarios. También lo llevamos a recorrer nuestra fábrica para brindarle una comprensión clara de todo el proceso de producción.



Después de entender al Sr. Teniendo en cuenta las preferencias de Hairun por la espuma regenerada, incluida la densidad, la suavidad y los precios de mercado, le ofrecimos la solución de producción de espuma más adecuada. También le proporcionamos información sobre los costos de producción de espuma y comparamos los precios de las materias primas para su referencia.



Con base en las necesidades, el presupuesto y el diseño de la fábrica existente del cliente, diseñamos un plan de diseño y configuración de la máquina rentable para sus instalaciones, incluida una evaluación de los costos iniciales.



Una vez que las máquinas se instalaron con éxito, nuestro equipo de ingenieros le proporcionó al Sr. Hairun con formación individualizada en producción de espuma. Cuando logró producir por primera vez la espuma que deseaba, nos llamó y nos dijo: "Estoy feliz de llorar, ¡muchas gracias!". Posteriormente, nos compró una máquina de espuma por lotes y continuó repitiendo materiales químicos de espuma a nuestra empresa.

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.

14.

Mal rebote


A
Materias primas: poliéter polioles de alta actividad, bajo peso molecular, aceite de silicona altamente activo.


B
Formulación del proceso: alto contenido de aceite de silicona, exceso de estaño, alto contenido de agua con el mismo uso de estaño, alto índice TDI, gran cantidad de aceite y polvo blanco.



15
Mala resistencia a la tracción


A
Materias primas: polioles de poliéter de bajo peso molecular excesivo, valor de hidroxilo de baja funcionalidad.


B
Formulación del proceso: estaño insuficiente, mala reacción de gelificación, alto índice TDI con el mismo uso de estaño, bajo contenido de agua, baja reticulación.



16
Humo durante la formación de espuma


El exceso de amina libera una gran cantidad de calor durante la reacción del agua y del TDI, lo que provoca la evaporación de sustancias de bajo punto de ebullición y humo. Si no es un humo abrasador, el humo se compone principalmente de TDI, sustancias de bajo punto de ebullición y cicloalcanos monómeros en poliéter polioles.



17
Espuma con vetas blancas


Rápida reacción de formación de espuma y gelificación, pero transferencia lenta en la formación de espuma continua, lo que da como resultado una capa densa debido a la compresión localizada, provocando vetas blancas. Aumente la velocidad de transferencia o reduzca la temperatura del material, reduzca el uso de catalizador.



18
Espuma quebradiza


El exceso de agua en la formulación provoca la formación excesiva de biuret, que no se disuelve en aceite de silicona. Mal uso de catalizador de estaño, reacción de reticulación insuficiente, alto contenido de poliéter polioles de bajo peso molecular, alta temperatura de reacción que provoca rotura de enlaces éter y disminución de la resistencia de la espuma.



19
Densidad de la espuma inferior al valor establecido


El índice de espuma es demasiado alto debido a una medición inexacta, alta temperatura y baja presión.



20
Hacer espuma con piel, piel de borde y aire inferior


Exceso de estaño, amina insuficiente, velocidad de formación de espuma lenta, velocidad de gelificación rápida, baja temperatura durante la formación de espuma continua.



21
Tasa de alargamiento demasiado alta


A
Materias primas: poliéter polioles de alta actividad, baja funcionalidad.


B
Formulación del proceso: bajo índice TDI, reticulación insuficiente, alto contenido de estaño




22
Espuma incontrolada (pequeñas burbujas que se mueven rápidamente debajo de la superficie)

)

A
Máquina de espuma de baja presión: aumente la velocidad del cabezal mezclador, disminuya la inyección de gas.


B
Máquina de espuma de alta presión: aumente la presión del cabezal mezclador.



23. Líneas lechosas en movimiento


A
Aumentar la velocidad del transportador


B
Ajuste la inclinación de la placa de amortiguación.


C
Reducir el uso de catalizadores de amina



24.Reflujo del material insertado


A
Aumentar la velocidad del transportador



B
Ajuste la inclinación de la placa de amortiguación.


C
Incrementar el uso de catalizadores de amina.



25. Pozos lunares


A
Máquina de espuma de baja presión: reduce la velocidad del cabezal mezclador y la inyección de gas.


B
Máquina de espuma de alta presión: aumente la presión del cabezal mezclador.


C
Calidad del aceite de silicona

asunto.


D
Aumente la cantidad de amina mientras reduce la cantidad de estaño para garantizar una apertura celular adecuada.



26. Curado lento, pegajoso

Superficie


La resistencia del polímero aumenta demasiado lentamente, lo que da como resultado una espuma suave y pegajosa que es difícil de cortar.


Los bloques de espuma parecen inestables al salir de los canales.



Aumente el uso de catalizador, verifique la precisión de las mediciones de poliol, agua y TDl.

Funcionalidad:

Se refiere al número de grupos especiales (y reactividad) en la estructura de un compuesto orgánico. Para poliéter o poliéster polioles, la funcionalidad se refiere al número de átomos que contienen hidrógeno activo.



Valor de hidroxilo (OHV):

Desde una perspectiva analítica, el valor de hidroxilo se define como los miligramos de hidróxido de potasio equivalentes al valor de hidroxilo en 1 gramo de muestra. El porcentaje en peso del valor de hidroxilo se representa como % de OH. OHV = Porcentaje en peso del valor de hidroxilo * 33.



Peso molecular:

El peso molecular se refiere al peso relativo de una sola sustancia o molécula compuesta, igual a la suma de los pesos atómicos de los átomos de la molécula.


Peso molecular = 56,1*Funcionalidad *1000 / Valor de hidroxilo


56,1 es el peso molecular del hidróxido de potasio. Para compuestos simples, el peso molecular es la suma de los pesos atómicos de los átomos de la molécula.



Contenido porcentual del grupo isocianato:

El contenido porcentual del grupo isocianato se expresa normalmente como % de NCO. Para TDI/MDI puro, se puede calcular usando la fórmula molecular:


% de suboficiales para TDI = 42 * 2 / 174 = 48%


% de NCO para IDM = 42 * 2 / 250 = 33,6 %


42 es el peso molecular del NCO.


A veces, el % de NCO también se representa mediante equivalentes de amina: la cantidad de gramos de éster de isocianato consumidos por gramo de molécula de amina para formar la urea correspondiente.


El equivalente de amina y el % de NCO se relacionan de la siguiente manera:


Equivalente de amina = 4200 / NCO%



Valor equivalente y número equivalente:

El valor equivalente se refiere al peso molecular correspondiente a una unidad de funcionalidad en cada molécula del compuesto.


Valor equivalente = Peso molecular promedio numérico / Funcionalidad


Para productos de poliéster y poliéter, el valor equivalente se calcula directamente a partir de los datos del valor de hidroxilo.


Valor equivalente = 56100 / Valor de hidroxilo


Equivalente de TDI = Peso molecular promedio numérico / Funcionalidad

= 174 / 2 = 87

= 42.02 * 100 / NCO%

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.