¿Qué es la maquinaria para fabricar colchones de espuma?

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 temperatura interna de la espuma es tan indispensable como la vitalidad para una persona. Si la temperatura de poscurado de la esponja es demasiado baja, sus propiedades físicas no serán óptimas y habrá fluctuaciones significativas en estas propiedades.

Una vez que la espuma está bien desarrollada, su temperatura interna aumenta rápidamente a más de 120 grados centígrados debido a la reacción exotérmica que se produce en condiciones deficientes de disipación de calor, convirtiéndose en uno de los riesgos de incendio.

La temperatura interna de la espuma es crucial para desarrollar sus propiedades superiores. La espuma madurada a temperaturas externas específicas exhibe propiedades físicas excepcionalmente superiores, como la resistencia a la tracción. Algunos calculan la temperatura de la espuma mediante fórmulas, mientras que otros utilizan software para ingresar fórmulas y calcular automáticamente la temperatura interna de la espuma. Entonces, ¿qué factores influyen en la temperatura interna de la espuma? ¿Es importante conocer estos factores? Es similar a cómo las cámaras de los teléfonos modernos tienen alta resolución, pero ¿eso hace que la fotografía profesional sea inútil? ¿Son inútiles ajustes como la apertura, la distancia focal y el tiempo de exposición? Para controlar mejor las cosas, uno debe comprender más variables clave de esa cosa. Comencemos con principios básicos para comprender los cambios en la temperatura interna de la espuma.

Primero, comprendamos algunas reglas básicas.

La temperatura de un espacio es directamente proporcional a la cantidad de energía térmica inyectada en ese espacio e inversamente proporcional a su tamaño.

Por ejemplo, si se distribuyen 10 kilojulios de calor en un espacio de 8 litros, la temperatura de ese espacio es de 20 grados centígrados. Si se distribuyen los mismos 10 kilojulios de calor en un espacio de 4 litros, la temperatura llega a ser de 40 grados centígrados.

La cantidad de calor aportado es directamente proporcional al valor de aporte de calor y a la velocidad del aporte de calor.

Por ejemplo, si se liberan 100 kilojulios de calor a velocidad "v", la entrada de calor es "A". Si se liberan los mismos 100 kilojulios de calor a una velocidad de 2v, la entrada de calor se convierte en 2A.

El tamaño de un espacio es directamente proporcional a la temperatura absoluta.

Por ejemplo, un espacio de 1 litro a 0 grados Celsius se convierte en 1,366 litros a 100 grados Celsius porque (273,15 + 100)/(273,15 + 0) = 1,366.

El tamaño de un espacio es inversamente proporcional a la presión atmosférica.

Es necesario considerar el retraso en la vaporización del metano.

A continuación, examinemos cómo el ajuste fino de la fórmula afecta la temperatura interna de la espuma.

Dado que se trata de un ajuste fino, aproximaremos que el entorno circundante permanece sin cambios antes y después de los ajustes. Consideremos los efectos del ajuste del agua y el metano en la temperatura interna de la espuma.

Por ejemplo, si una fórmula aumenta el metano en un 5%, podemos estar seguros de que la temperatura interna de la espuma disminuye porque la vaporización del metano absorbe calor, lo que reduce el aporte de calor a la espuma y aumenta el espacio para acomodar el calor. De manera similar, si el contenido de agua aumenta en un 5 %, el agua agregada libera calor al inyectarse en la espuma, lo que aumenta el aporte de calor, y la reacción del agua agregada genera gas, lo que aumenta el espacio para el calor. Entonces, ¿la temperatura interna de la espuma aumenta o disminuye en este caso? La experiencia indica que la temperatura interna de la espuma aumenta. Esto sugiere que el aumento de la entrada de calor debido a este cambio contribuye más al aumento de la temperatura interna de la espuma que el gas producido por el agua que diluye la temperatura.

Los cambios que involucran el índice de espuma, la liberación de calor y la disipación de calor, todos crecientes, pueden hacer que sea difícil adivinar intuitivamente si la temperatura interna de la espuma aumentará o disminuirá. Es posible que sea necesario insertar una sonda después de la formación de espuma para comparar las temperaturas internas o realizar cálculos para llegar a una conclusión.

Para los cálculos, se necesitan varias fórmulas (expresiones algebraicas) derivadas de las reglas básicas anteriores, junto con algunos datos: el calor liberado cuando el agua reacciona con el TDI para formar dióxido de carbono en kilojulios por mol, el calor absorbido durante la vaporización del metano en kilojulios por mol . Para estimar la temperatura interna total de la espuma, se debe conocer el calor liberado al formar formiato de aminometilo, formiato de metilo de urea, urea y biuret (poliurea), en kilojulios por mol, y la velocidad de reacción (tiempo de reacción).

Esto también explica por qué la densidad calculada a partir del índice de espuma difiere drásticamente de los valores teóricos y reales para espumas sin cargas a 50 densidades. Cuanto menor es la densidad, más coinciden los valores teóricos y reales de la densidad de la espuma.

La reacción de la espuma de PU se basa en dos componentes químicos principales: poliéter polioles e isocianatos, junto con otros aditivos como agua, diclorodifluorometano, estabilizadores de espuma y catalizadores. Estos materiales se mezclan instantánea y vigorosamente, reaccionando para formar espuma, proceso que genera una cantidad considerable de calor.

La espuma plástica es un material poroso con una gran superficie. Mientras que el calor generado en los bordes de la espuma puede disiparse, el calor en la parte central, debido al efecto aislante de la espuma, es más difícil de eliminar. En una reacción típica, el calor liberado eleva la temperatura del centro del bloque de espuma para lograr el curado. Se ha observado que entre 2 y 6 horas después de la formación de espuma, las temperaturas pueden aumentar a 140-160 ° C, y a veces incluso más alto, alrededor 180 ° C. Si la temperatura continúa aumentando, puede provocar quemaduras en el núcleo, humo e incluso combustión espontánea.

Además, la exposición prolongada de la espuma de poliuretano a la luz solar puede desencadenar una reacción de autooxidación, provocando degradación, decoloración, fragilidad y disminución de las propiedades físicas del polímero, dejándolo inutilizable. Desde la industrialización del poliuretano, la quema del núcleo y el envejecimiento han sido temas candentes de investigación y preocupación en la industria del poliuretano.

Los antioxidantes son aditivos cruciales en la producción de espuma de poliuretano. Los antioxidantes adecuados previenen la descomposición de los polioles, reducen la formación de subproductos, disminuyen el riesgo de quema del núcleo y pueden retrasar el envejecimiento oxidativo térmico durante el uso del producto, extendiendo así su vida útil. Los antioxidantes comúnmente utilizados para la espuma de PU suelen ser líquidos y se dividen en tres categorías: aminas aromáticas (como el 5057), fenoles impedidos (como el 1135) y ésteres de fosfito (como el PDP). Para aplicaciones con requisitos de color bajos, generalmente se usa una combinación de aminas aromáticas y fenoles impedidos, mientras que las aplicaciones con requisitos de color más altos pueden usar una combinación de fenoles impedidos y ésteres de fosfito.

Además, si los productos se exponen con frecuencia a la luz solar, se debe agregar una cierta cantidad de estabilizadores UV para mejorar la vida útil y la resistencia al amarilleo. Los estabilizadores UV se componen principalmente de absorbentes UV y estabilizadores de luz de aminas impedidas (HALS). Los absorbentes de rayos UV, como los benzotriazoles, las benzofenonas y las triazinas, absorben la radiación UV dañina y la convierten en calor mediante la transferencia de enlaces de hidrógeno intramoleculares o la isomerización cis-trans. HALS se refiere a aminas con dos grupos metilo en cada uno. α -átomo de carbono, que, tras la fotooxidación, se transforma en radicales nitrosos. Estos radicales se consideran componentes estables que pueden capturar radicales libres y regenerar radicales nitrosos al reaccionar con radicales peróxido. Los agentes bloqueadores de rayos UV incluyen negro de carbón, óxido de zinc, dióxido de titanio y otros pigmentos, que se utilizan como colorantes. Estos agentes utilizan su alta dispersabilidad y poder cubriente para reflejar la dañina radiación UV, protegiendo el polímero.