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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 resistencia a la compresión de una espuma está relacionada con muchos factores, como la estructura de varios segmentos de cadena que componen la espuma, los enlaces químicos entre las moléculas, la cristalinidad de los polímeros, el grado de separación de fases, la estructura de los isocianatos y la proporción de isocianatos. usado.


1
La espuma de rebote lento se forma mediante la reacción de polioles de alto peso molecular y polioles de bajo peso molecular con isocianatos. Los segmentos blandos formados por polioles de alto peso molecular tienen grandes volúmenes, bajas densidades de reticulación y alta actividad. Son fáciles de comprimir y se recuperan rápidamente una vez que se elimina la presión. Los segmentos duros formados por polioles de bajo peso molecular tienen volúmenes pequeños, altas densidades de reticulación y baja actividad. Son difíciles de comprimir y también difíciles de recuperar después de que se eliminan las fuerzas externas. Esta característica confiere a las espumas su característica de rebote lento y es la base para la fabricación de espumas de rebote lento.


Debido a que las propiedades de los segmentos blandos y duros en las espumas de rebote lento son diferentes, existe un cierto grado de separación de fases entre ellos. Si no hay separación de fases entre los segmentos, el cuerpo de espuma es un todo estrechamente unido a escala macro, lo que lleva al fenómeno de "mueve un cabello y todo el cuerpo se mueve", lo que significa que se encoge como un todo cuando se comprime y se expande cuando se libera la presión. Sin embargo, la microestructura de la espuma determina que esta situación no se pueda conseguir por completo. Especialmente en las espumas de rebote lento, varios segmentos de cadena tienen diferentes estructuras moleculares, distribuciones desiguales de peso molecular y una separación de fases inevitable. Una ligera separación de fases hace que algunos segmentos duros, debido a su baja actividad, tengan dificultades para recuperarse durante el proceso de recuperación después de que se eliminan las fuerzas externas. Estos "fugitivos" frenan más o menos la recuperación de los segmentos blandos, lo que en última instancia conduce a una contracción.


2
La cristalinidad de los segmentos duros, que es más fuerte que la de los segmentos blandos, también es una razón para una mala recuperación. Los materiales tienen compatibilidades similares, que también se aplican a las espumas de rebote lento. Debido a que los segmentos duros tienen puntos de entrecruzamiento más cercanos y densidades de entrecruzamiento más altas, es más probable que las moléculas pequeñas formadas se agreguen entre sí. Debido a la presencia de enlaces de hidrógeno, estas sustancias agregadas que contienen hidrógeno mejoran la cristalinidad del material, lo que genera mayores fuerzas de cohesión. Después de la compresión, las fuerzas externas cambian el estado de agregación de los segmentos de la cadena, lo que facilita la fusión de los grupos polares. Cuando se libera la fuerza externa, es difícil que el nuevo estado de agregación, debido a las fuertes fuerzas de cohesión, regrese al estado pretensado, lo que resulta en una contracción de las espumas de rebote lento.


3
La estructura de los isocianatos también es un factor que afecta la resistencia a la compresión de las espumas de rebote lento. El TDI se utiliza habitualmente para producir espumas de rebote lento. Debido a que los dos grupos NCO en la molécula de TDI están en las posiciones 2,4 y 2,6, tienen un cierto ángulo entre ellos, lo que los hace propensos a deformarse bajo tensión. Especialmente en condiciones de prensado en caliente, se producen deformaciones y pérdidas de calor significativas, particularmente evidentes en las espumas de copa de sujetador, lo que dificulta la recuperación de estas deformaciones.


4
El bajo índice de NCO de los isocianatos utilizados en la preparación de espumas de rebote lento también es una razón para una recuperación deficiente. El índice NCO de las espumas ordinarias suele estar por encima de 100, mientras que en las espumas de rebote lento, el índice NCO suele estar entre 85-95. Esto significa que entre el 5 y el 15% de los grupos hidroxilo no participan en la reacción. Por lo tanto, aunque la superficie de la espuma parece ser una sola entidad, internamente hay una porción considerable de segmentos de cadena que son independientes entre sí.



Soluciones para mejorar la resistencia a la compresión de espumas de rebote lento:


1.Utilice poliéter con alto contenido de EO (el llamado poliéter agente espumante) para reemplazar algo de poliéter de rebote lento.


A
El poliéter con alto contenido de EO tiene un valor de hidroxilo bajo y un peso molecular grande. Después de reaccionar con isocianatos, los segmentos formados tienen pesos moleculares mayores o cercanos a los formados cuando el poliéter ordinario reacciona con isocianatos, lo que reduce el grado de separación de fases y cristalinidad.


B
El poliéter con alto contenido de EO tiene segmentos suaves y lisos, que pueden proporcionar buenos efectos de rebote lento. Además, la adición de poliéter con alto contenido de OE puede mejorar eficazmente la resistencia a bajas temperaturas de las espumas de rebote lento.


2.Agregue una pequeña cantidad de poliéster modificado con poliéter para aumentar la fuerza cohesiva del material.


Los segmentos de poliéster, debido a la presencia de grupos éster, tienen altas fuerzas de cohesión interna y buenas propiedades de tracción y compresión, mejorando significativamente la resistencia a la compresión de las espumas de rebote lento.


3.Utilice una pequeña cantidad de poliéter de alta funcionalidad y alto peso molecular como agente reticulante y reemplace un poco de poliéter ordinario con poliéter de alta actividad para un rebote lento.


Esto altera la distribución de los segmentos de cadena, reduce el grado de separación de fases y aumenta el grado de reacción, reduciendo la cristalinidad.


4.Utilice MDI o agregue MDI a TDI.


MDI tiene una estructura diferente a la del TDI y produce espumas con mejor resistencia a la compresión y menor pérdida de calor. Si se utiliza MDI, es mejor utilizar MDI modificado (con alta ramificación y fácil cierre de células); También se puede utilizar MDI líquido, ya que es de ciclación intramolecular y más resistente a la compresión. Las espumas de rebote lento fabricadas exclusivamente con MDI tienen una resistencia a la compresión mucho mejor que la del TDI puro, y muchos fabricantes ya la están utilizando.

¿Quiere leer 13 problemas y soluciones de espuma más comunes sobre la espuma de esponja de poliuretano? Haga clic en este enlace de artículo para leer:

Problemas y soluciones comunes para la producción de producción de espuma de poliuretano 1


14.
Mal rebote


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


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



15
Mala resistencia a la tracción


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


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



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Humo durante la espuma


La amina excesiva libera una gran cantidad de calor durante el agua y la reacción de TDI, lo que provoca la evaporación de sustancias y humo de baja ebullición. Si no es un quemador central, el humo consiste principalmente en TDI, sustancias de bajo costo y cicloalcanos monómeros en poliéter poliols.



17
Espuma con rayas blancas


Reacción de espuma rápida y gelificación pero transferencia lenta en espuma continua, lo que resulta en una capa densa debido a la compresión localizada, causando rayas blancas. Aumente la velocidad de transferencia o la baja temperatura del material, reduzca el uso del catalizador.



18
Espuma frágil


El agua excesiva en la formulación conduce al exceso de formación de biuret, que no se disuelve en el aceite de silicona. Mal uso del catalizador de estaño, reacción insuficiente de reticulación, alto contenido de poliétlos de poliéter de bajo peso molecular, alta temperatura de reacción que causa la rotura del enlace de éter y disminución de la resistencia a la espuma.



19
Densidad de espuma inferior al valor establecido


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



20
Espuma con piel, piel de borde y aire inferior


Tina excesiva, amina insuficiente, velocidad de espuma lenta, velocidad de gelificación rápida, baja temperatura durante la espuma continua.



21
Tasa de alargamiento demasiado alta


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


B
Formulación del proceso: índice de TDI bajo, reticulación insuficiente, lata alta.



22
Espuma no controlada (pequeñas burbujas que se mueven rápidamente debajo de la superficie)


A
Máquina de espuma de baja presión: aumente la velocidad de mezcla de la cabeza, disminuya la inyección de gas.


B
Máquina de espuma de alta presión: aumente la presión de mezcla de la cabeza.



23. Líneas de movimiento de la vida


A
Aumentar la velocidad del transportador


B
Ajuste la inclinación de la placa de cojín.


C
Reducir el uso del catalizador de amina



24.FLAW DE MATERIAL INSERTADO


A
Aumentar la velocidad del transportador.


B
Ajuste la inclinación de la placa de cojín.


C
Aumente el uso del catalizador de amina.



25. Moon Pets


A
Máquina de espuma de baja presión: reduzca la velocidad de mezcla de la cabeza y la inyección de gas.


B
Máquina de espuma de alta presión: aumente la presión de mezcla de la cabeza.


C
Problema de calidad del aceite de silicona.


D
Aumente la cantidad de amina al tiempo que reduce la cantidad de estaño para garantizar la apertura de células adecuada.



26. Curado en la superficie pegajosa


La fuerza del polímero aumenta demasiado lentamente, lo que resulta en una espuma suave y pegajosa que es difícil de cortar.


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


Aumente el uso del catalizador, verifique la precisión de la medición de poliol, agua y TDL.



Este artículo describe defectos comunes de espuma de poliuretano y cómo resolverlos. Si su producción enfrenta problemas como colapsar, abarrotar o burbujas gruesas, podemos ayudar a diagnosticar y optimizar su proceso – Desde la configuración de la máquina y las relaciones de materia prima hasta los controles ambientales.



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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.

La fórmula de la esponja de rebote lento es similar a la de la esponja normal con pequeñas diferencias. Aparte de la gran diferencia en el ingrediente principal poliéter, algunos aditivos pueden ser intercambiables. Sin embargo, para la producción de productos de alta calidad, todavía es necesario considerar y seleccionar cuidadosamente los aditivos.



1. Elección de amina


La amina más clásica utilizada para esponjas de rebote lento es Dabco33-LV de American Air Products. La dosis es generalmente de 0,3 a 0,8 partes del poliéter total. Está formulado con un 33% de trietilendiamina y un 67% de di(propilenglicol) (DPG). El motivo para recomendar este producto es porque utiliza di(propilenglicol) como disolvente. Algunos se preguntarán: ¿es importante un disolvente de este tipo? La respuesta es sí. En cuanto a la capacidad de disolver la trietilendiamina, existen muchos compuestos alcohólicos que se pueden utilizar como disolventes: como propilenglicol, dietilenglicol, etilenglicol, 1,4-butanodiol, etc. Entre estos alcoholes de molécula pequeña, el di(propilenglicol) tiene el mayor peso molecular y el menor valor de hidroxilo. Como todos sabemos, los alcoholes de bajo peso molecular se pueden utilizar como prolongadores de cadena o agentes reticulantes. Esto significa que estos alcoholes de molécula pequeña pueden consumir TDI, lo que tiene como resultado: por un lado, reduce el índice de TDI y, por otro lado, provoca fácilmente esponjas de células cerradas.



2. Elección de estaño


A los artesanos que han experimentado con esponjas normales a menudo les gusta usar octoato estannoso (T-9) para crear un rebote lento, pero el autor sugiere usar dilaurato de dibutilestaño (D22, T-12, también conocido como K-19 en el país). El octoato estannoso es adecuado para crear esponjas de densidad media a baja. Su característica es que se pega rápidamente al principio pero pierde fuerza más adelante. No es bueno para el poscurado cuando se usa con esponjas de alta densidad. El T-9 es propenso a la hidrólisis y el rebote lento en sí tiene un inicio lento (generalmente controlado para comenzar alrededor de 160 segundos), por lo que está en contacto con el agua durante mucho tiempo, lo que provoca cierta hidrólisis y afecta el curado. El dilaurato de dibutilestaño no se hidroliza y su iniciación, gelificación y curado son estables con buenas propiedades de poscurado.



Algunos compañeros han mencionado que la resistencia a la tracción de la esponja no es buena. El autor sugiere utilizar dilaurato de dibutilestaño y la respuesta recibida fue que la resistencia a la tracción mejoró. Si usa T-9, la dosis es de entre 0,1 y 0,4 partes. Si se utiliza dilaurato de dibutilestaño, la dosis se puede controlar entre 0,03 y 0,05. Para un rebote lento en las líneas de montaje, la dosis se puede reducir a 0,001-0,01 partes. Para pedidos de exportación que restringen el uso de catalizadores de estaño, el autor sugiere usar carboxilato de bismuto para reemplazar el estaño.



3. Elección del aceite de silicona


Un aceite de silicona típico de rebote lento es el B8002, con una dosis de entre 0,5 y 2 partes. Se utiliza menos para esponjas de alta densidad y más para esponjas de baja densidad. Se utiliza más para espumado manual y menos para espumado a máquina. En los últimos años, los proveedores nacionales de aceite de silicona han desarrollado muchos aceites de silicona para un rebote lento y su rendimiento también es bueno. Algunos usan L-580 para un rebote lento y, en este caso, se debe reducir la cantidad de aceite de silicona, ya que L-580 es más activo.



4. Uso de pigmentos


El uso de pigmentos es básicamente el mismo que el de la esponja normal. Sólo tenga cuidado al tratar con esponjas negras porque el negro de humo utilizado para preparar pigmentos negros es hidrófobo, lo que puede afectar la compatibilidad de varios componentes de la fórmula y la eficiencia de los catalizadores. Muchos colegas se han encontrado con el fenómeno del fácil agrietamiento de las esponjas negras, y la razón está aquí. Por lo tanto, al crear esponjas negras, se deben realizar los ajustes adecuados en la dosis de catalizador. Estas son experiencias laborales personales proporcionadas únicamente como referencia, y se agradecen los comentarios y correcciones de colegas.