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.

1
Abrasador del núcleo (la temperatura del centro excede la temperatura de oxidación del material)


A
Poliéter polioles de mala calidad: humedad excesiva, alto contenido de peróxido, impurezas de alto punto de ebullición, concentración elevada de iones metálicos, uso inadecuado de antioxidantes.


B
Problemas de formulación: alto índice TDI en fórmulas de baja densidad, proporción inadecuada de agua a agentes espumantes físicos, agente espumante físico insuficiente, agua excesiva.


C
Impacto climático: altas temperaturas en verano, lenta disipación del calor, altas temperaturas de los materiales, alta humedad que hace que la temperatura central supere la temperatura de oxidación.


D
Almacenamiento inadecuado: aumento del índice TDI que conduce a la acumulación de calor durante el poscurado, lo que provoca una temperatura interna elevada y quemaduras en el núcleo.



2
Gran deformación por compresión



A
Poliéter Poliol: Funcionalidad inferior a 2,5, relación de óxido de propileno superior al 8%, alta proporción de componentes de bajo peso molecular, insaturación superior a 0,05 mol/kg.


B
Condiciones del proceso: La temperatura del centro de reacción es demasiado baja o demasiado alta, postcurado deficiente, reacción incompleta o quemado parcial.


C
Fórmula del proceso: índice TDI demasiado bajo (controlado entre 105 y 108), exceso de octoato estannoso y aceite de silicona en aceite de silicona, bajo contenido de aire en espuma, alto contenido de células cerradas.



3
Espuma suave (dureza disminuida a la misma densidad)


A
Poliéter polioles: baja funcionalidad, bajo valor de hidroxilo, alto peso molecular.


B
Formulación del proceso: octoato T9 insuficiente, reacción de gelificación lenta, menor contenido de agua con la misma cantidad de catalizador de estaño, mayor cantidad de agentes espumantes físicos, dosis alta de aceite de silicona altamente activo, bajo índice TDI.



4
Tamaño de celda grande


A
Mezcla deficiente: mezcla desigual, tiempo de crema corto; aumente la velocidad del cabezal mezclador, reduzca la presión del cabezal mezclador, aumente la inyección de gas.


B
Formulación del proceso: aceite de silicona por debajo del límite inferior, octoato de estaño de calidad insuficiente o deficiente, velocidad de gelificación lenta.



5
Densidad superior al valor establecido


A
Poliéter polioles: baja actividad, alto peso molecular.


B
Formulación del proceso: aceite de silicona por debajo del límite inferior, índice TDI bajo, índice de espuma bajo.


C
Condiciones climáticas: baja temperatura, alta presión. Un aumento del 30% en la presión atmosférica aumenta la densidad entre un 10% y un 15%.



6
Células y huecos colapsados ​​(tasa de evolución de gas mayor que la tasa de gelificación)


A
Poliéter polioles: índice de acidez excesivo (afecta la velocidad de reacción), altas impurezas, baja actividad, alto peso molecular.


B
Formulación del proceso: exceso de amina, catalizador bajo en estaño (espuma rápida y gelificación lenta), índice TDI bajo, aceite de silicona insuficiente o ineficaz.


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



7
Alta proporción de celdas cerradas


A
Poliéter polioles: alta proporción de epoxi etano, alta actividad, a menudo ocurre cuando se cambia a poliéter polioles con diferentes niveles de actividad.


B
Formulación del proceso: exceso de octoato de estaño, alta actividad de isocianato, alto grado de reticulación, alta velocidad de reticulación, exceso de aminas y agentes espumantes físicos que conducen a una baja presión de la espuma, alta elasticidad de la espuma que resulta en una mala apertura de las celdas, índice TDI excesivamente alto que conduce a una alta celda cerrada relación.



8
Contracción (tasa de gelificación mayor que la tasa de formación de espuma)


A
Alta proporción de celdas cerradas, contracción durante el enfriamiento.


B
Condiciones de proceso: baja temperatura del aire y del material.


C
Formulación del proceso: exceso de aceite de silicona, menos amina, más estaño, bajo índice TDI.


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



9
Agrietamiento


A
"
八

Las grietas con forma de "indican exceso de amina, las grietas de una sola línea indican exceso de agua".


B
Grietas medias e inferiores: amina excesiva, velocidad de formación de espuma rápida (agente de soplado físico excesivo, aceite de silicona deficiente y calidad del catalizador).


C
Grietas superiores: tasa de gelificación de desprendimiento de gas desequilibrada (baja temperatura, baja temperatura del material, catalizador insuficiente, menos amina, mala calidad del aceite de silicona).


D
Grietas internas: baja temperatura del aire, alta temperatura central, bajo índice TDI, exceso de estaño, alta resistencia a la formación de espuma temprana, aceite de silicona altamente activo en pequeñas cantidades.


E
Grietas laterales medias: aumentar la dosis de estaño.


F
El agrietamiento a lo largo del proceso puede deberse a discrepancias en la caída de la placa y la reacción de formación de espuma, o a una formación de espuma prematura o a placas incorrectas. Además de la formulación, también se relaciona con la suavidad del papel base; si el papel base está arrugado, puede dividir el líquido en varias partes, provocando grietas.



10
Estructura celular borrosa


A
Velocidad de agitación excesiva.


B
Alto volumen de inyección de aire.


C
Flujo inexacto de la bomba dosificadora.


D
Tuberías y filtros de material obstruidos.



11
Grietas en el borde inferior (exceso de amina, velocidad de formación de espuma rápida)


Poros grandes en la superficie: agente de soplado físico excesivo, aceite de silicona deficiente y calidad del catalizador.



12
Mal rendimiento a baja temperatura


Mala calidad inherente de los poliéter polioles: bajo valor de hidroxilo, baja funcionalidad, alta insaturación, bajo índice TDI con el mismo uso de estaño.



13
Ventilación deficiente


A
Condiciones climáticas: baja temperatura.


B
Materias primas: alto contenido de poliéter poliol, aceite de silicona altamente activo.


C
Formulación del proceso: exceso de estaño, o bajo contenido de estaño y aminas con el mismo uso de estaño, alto índice TDI.

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.

En los incendios anuales, una proporción importante de los incendios son causados ​​por la espuma, incluidos los incendios de sofás y diversos incendios provocados por embalajes blandos. Estos incidentes ocurren con demasiada frecuencia. ¿Cómo podemos eliminar o reducir fundamentalmente tales eventos?



Un enfoque eficaz es empezar desde los materiales originales, de forma muy parecida a tratar la causa raíz de una enfermedad. Agregar retardantes de llama a la espuma de poliuretano puede prevenir eficazmente la ignición.



Ahora entendamos la espuma ignífuga.:



La espuma ignífuga, también conocida como espuma resistente al fuego, tiene el nombre químico de material de espuma de poliuretano, que se divide en espuma blanda (utilizada principalmente para muebles) y espuma rígida (utilizada principalmente para aislamiento). Generalmente, es un material ignífugo que se sintetiza añadiendo diversos retardantes de llama al poliuretano.



El efecto ignífugo del producto cumple con los requisitos de la norma ASTM 117 y las normas nacionales. El método de uso es el mismo que el de la espuma normal.



La combustión de polímeros es una reacción de oxidación muy compleja e intensa. El proceso ocurre cuando el polímero se calienta continuamente mediante una fuente de calor externa, iniciando una reacción en cadena de radicales libres con el oxígeno del aire. Esto libera algo de calor, intensificando aún más la degradación del polímero, generando más gases inflamables y haciendo que la combustión sea más severa.



Existen dos métodos para retardar la llama de la espuma resistente al fuego.:



Una es introducir químicamente elementos retardantes de llama o grupos que contienen nuevos elementos retardantes de llama en la estructura molecular de la espuma. El otro método consiste en añadir a la espuma compuestos que contengan elementos retardantes de llama. El primer método utiliza sustancias retardantes de llama llamadas retardantes de llama reactivos, mientras que el último método utiliza sustancias llamadas retardantes de llama aditivos.



Actualmente, la gran mayoría de los retardantes de llama utilizados en espumas son retardantes de llama aditivos, mientras que los retardantes de llama reactivos se utilizan principalmente en resinas termoendurecibles como las resinas epoxi y los poliuretanos. La función principal de los retardantes de llama es interferir con los tres elementos básicos necesarios para la combustión: oxígeno, calor y combustible. Esto generalmente se puede lograr a través de los siguientes medios:



Los retardantes de llama pueden producir gases no inflamables más pesados ​​o líquidos hirviendo que cubren la superficie de la espuma, interrumpiendo la conexión entre la oxidación y el combustible.



Al absorber calor mediante descomposición o sublimación, los retardantes de llama reducen la temperatura de la superficie del polímero.



Los retardantes de llama generan una gran cantidad de gases no inflamables, diluyendo la concentración de gases inflamables y oxígeno en el área de combustión.



Los retardantes de llama capturan radicales libres, interrumpiendo la reacción en cadena de oxidación.

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.