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Proyecto de espuma continua en Arabia Saudita: Caso práctico de adquisición integral para una nueva fábrica de espuma de poliuretano.

Antecedentes del proyecto

En septiembre de 2021, recibimos una consulta de Abdullah, un cliente de Arabia Saudita. Su plan era construir una nueva fábrica de espuma de poliuretano (PU) para abastecer el mercado local saudí y el mercado yemení, principalmente para productos de espuma de poliuretano flexible para muebles y colchones. También tenía previsto incluir el procesamiento posterior.

El cliente contaba con operarios locales especializados en espumado y con algunas condiciones básicas de producción. A medida que el proyecto avanzaba, se requirió una planificación coordinada de los productos objetivo, la configuración de los equipos, la distribución de la fábrica y la conexión entre el espumado y el procesamiento posterior.

Comunicación temprana y apoyo al proyecto

Para este proyecto, primero hablamos con el cliente sobre el mercado objetivo y la dirección del producto, y luego le comunicamos los requisitos básicos para la producción de espuma de poliuretano flexible para muebles y colchones, incluyendo la densidad, la dureza y la conexión con el corte y el procesamiento posteriores.

En función de las condiciones de la fábrica del cliente, proporcionamos un plano de distribución para organizar la ubicación de los equipos, el flujo de producción, la conexión entre la zona de espumado y la zona de procesamiento posterior, y el espacio de trabajo de los operarios.

Durante el proceso de comunicación, realizamos varias videoconferencias con el cliente y le mostramos nuestro proceso real de producción de espuma de poliuretano flexible. Esto le permitió comprender directamente el funcionamiento de la máquina de espumado continuo, la conexión del proceso durante el espumado y cómo el corte y el procesamiento posteriores se integrarían en la producción real.

En lo que respecta al análisis del equipo, la comunicación se centró en las preguntas específicas del cliente, incluyendo la facilidad de operación diaria, las diferencias prácticas entre los distintos diseños de equipos y qué configuraciones eran más adecuadas para las condiciones actuales del proyecto.

La máquina de espuma reciclada comprada por este cliente

Por qué el cliente finalmente nos eligió.

El cliente inicialmente preguntó sobre una máquina de espuma continua. A medida que avanzaba la comunicación, la conversación se fue desarrollando paso a paso hacia la configuración completa de la línea y la puesta en marcha de la fábrica. Su decisión final de continuar el proyecto con nosotros se basó principalmente en los siguientes puntos.

1. Las respuestas oportunas permitieron que la comunicación avanzara.
En la fase inicial de un nuevo proyecto de fábrica de espuma de poliuretano, las preguntas no dejan de aumentar. Durante el proceso, el cliente siguió añadiendo detalles relacionados con la dirección del producto, la conexión de los equipos, la organización de la fábrica y la coordinación del personal.

En este proyecto, las preguntas del cliente fueron respondidas continuamente y la comunicación no se interrumpió en ningún momento. Una vez aclarado un punto, la siguiente conversación podía continuar sin problemas.

2. Las respuestas abordaron directamente las preguntas reales del cliente.
En la fase inicial, el cliente no carecía de folletos informativos sobre los equipos. Lo que influyó en su decisión fue si sus preguntas podían explicarse con claridad.

Durante la comunicación, sus inquietudes no se limitaron a la máquina de espuma continua en sí. También se centró en la dirección del producto para el mercado objetivo, las necesidades básicas de producción de espuma de poliuretano flexible para muebles y colchones, la conexión entre el espumado y el procesamiento posterior, y cómo debería organizarse la nueva fábrica en las condiciones existentes.

Las respuestas se ajustaron sistemáticamente a estas preguntas concretas y no se limitaron a una introducción general al equipo.

3. La solución se desarrolló en torno a las condiciones reales del proyecto.

Se trataba de un nuevo proyecto de fábrica, pero el cliente ya contaba con operarios locales especializados en espumado y las condiciones de la fábrica ya estaban definidas. A medida que avanzaba la comunicación, el debate sobre la solución se centró en estas condiciones reales, incluyendo cómo organizar el espacio de la fábrica, cómo implementar la línea completa con la mano de obra existente, cómo conectar la zona de espumado con la zona de procesamiento posterior y qué configuraciones eran más adecuadas para el cronograma del proyecto.

Lo que el cliente vio no fue una configuración estándar fija, sino un enfoque de solución desarrollado en función de las condiciones específicas de su proyecto.

4. La discusión abarcó el uso práctico en la producción, no solo el equipo en sí.

En lo que respecta a la comunicación de los equipos, al cliente le preocupaba no solo el equipo en sí, sino también cómo se utilizaría en la producción real, como la facilidad de uso diaria, si el ajuste de parámetros era claro, qué enlaces tenían más probabilidades de causar problemas y cómo se podían conectar de forma más fluida el espumado y el corte y procesamiento posteriores.

Esta parte de la discusión continuó a lo largo de las primeras comunicaciones y no se limitó a las especificaciones del documento.

5. Los temas tratados al principio podrían continuar en la solución posterior.

La dirección del producto, la relación de diseño, la conexión de los equipos y la disposición del procesamiento, temas que se abordaron en la etapa inicial, se mantuvieron posteriormente en la discusión detallada de la configuración. Los temas planteados anteriormente pudieron integrarse en la solución sin desconexión alguna.

Contenido final de la adquisición

• una completa línea de producción de espumado continuo
• una línea de producción de espuma reciclada, que incluye: máquina de espuma reciclada , caldera de vapor, máquina trituradora de espuma
• uno Máquina de corte de espuma CNC
• dos máquinas de corte de espuma circulares
• uno máquina de corte de espuma vertical

Carga de la línea de espuma reconstituida

Máquina de carga continua de espuma y máquina de corte de espuma

Si también está planificando una nueva fábrica de espuma de poliuretano o evaluando líneas de producción de espuma continua, líneas de espuma regenerada y configuraciones de máquinas de corte, puede enviarnos la descripción de su producto, las condiciones de su fábrica y su plan de proyecto. Podemos analizar con usted una solución adecuada según su situación particular.

Al utilizar una máquina de espuma por lotes para espumar espuma blanda de poliuretano, ¿se ha encontrado con las siguientes situaciones?

1.Poros de espuma desiguales y numerosos,

2. Textura de espuma rugosa.

3. Tamaños de poros caóticos en toda la superficie de la espuma, con ligeros signos de poros dilatados.

Problemas como estos son bastante comunes. La razón principal del primer problema es que la distancia entre el impulsor de mezcla de la máquina de espuma y el fondo del barril de mezcla es demasiado grande; el segundo problema es que las paletas mezcladoras son demasiado cortas y estrechas: el tercer problema es que el ángulo de las paletas mezcladoras es demasiado grande.

Muchos fabricantes que diseñan y producen máquinas de espuma sólo comprenden los principios durante el proceso de diseño, sin comprender la relación significativa entre un diseño diferente en la producción de espuma y la calidad del producto. Un diseño mecánico razonable y perfecto sólo puede mejorarse gradualmente en el trabajo real, y sólo los espumadores experimentados pueden lograrlo.

Aquí hay algunas experiencias que hemos tenido con modificaciones y actualizaciones de máquinas, esperando que  será útil:

Primero , la posición de instalación de la rueda mezcladora debe ser lo más baja posible; es mejor más cerca del fondo del barril mezclador. En general, la distancia entre el punto más bajo de la paleta mezcladora y el fondo del barril mezclador debe ser de aproximadamente dos centímetros.

Segundo , la forma de la paleta mezcladora debe ser en forma de abanico, con un borde moderadamente ancho. La ventaja de ser ancho es que aumenta el área de contacto con el material líquido, proporcionando suficiente potencia y además equilibra el material líquido.

Tercera , la longitud de la paleta mezcladora también debe ser lo más larga posible, dejando entre tres y cuatro centímetros del deflector dentro del cilindro mezclador.

Cuatro , los dos bordes de la paleta mezcladora deben estar inclinados, con el ángulo de inclinación basado en el ancho de un extremo y dos centímetros de diferencia en ambos lados. Después de modificar la paleta mezcladora, el funcionamiento adecuado también es crucial, especialmente la velocidad de mezcla. Hoy en día, la mayoría de las máquinas de espuma por lotes están equipadas con dispositivos de conversión de frecuencia de sincronización de alta velocidad. Sin embargo, en la producción real, este dispositivo suele ser innecesario. La velocidad de funcionamiento depende principalmente de la cantidad de material en el cilindro mezclador. Si hay mucho material, la velocidad debe ser apropiadamente más rápida, y si hay menos material, entonces la velocidad debe ser menor.

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.

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.