¿Qué es la máquina llenadora de espuma de poliuretano?

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.

1. Poliéter


El poliéter, como materia prima principal, reacciona con el isocianato para formar uretano, que es la reacción esquelética de los productos de espuma. Cuando el peso molecular aumenta con la misma funcionalidad, la resistencia a la tracción, el alargamiento y la resiliencia de la espuma aumentan, mientras que la actividad de reacción de poliéteres similares disminuye. Con el mismo valor equivalente (peso molecular/funcionalidad), un aumento en la funcionalidad acelera la reacción, aumenta el grado de reticulación del poliuretano, aumenta la dureza de la espuma y reduce el alargamiento. La funcionalidad media de los polioles debería ser superior a 2,5; si es demasiado bajo, la recuperación del cuerpo de espuma después de la compresión es deficiente.



Si la cantidad de poliéter utilizada es alta, equivalente a una reducción en otros materiales (TDI, agua, catalizadores, etc.), es fácil provocar que los productos de espuma se agrieten o colapsen. Si la cantidad de poliéter utilizada es baja, el producto de espuma tiende a ser duro, con elasticidad reducida y mal tacto.



2. Agente espumante


Generalmente, cuando se producen bloques de poliuretano con una densidad superior a 21, solo se utiliza agua (agente espumante químico) como agente espumante. Los compuestos de bajo punto de ebullición, como el cloruro de metileno (MC), se utilizan como agentes espumantes auxiliares en fórmulas de baja densidad o fórmulas ultrablandas.



Los agentes espumantes auxiliares reducen la densidad y dureza de la espuma. Dado que absorben parte del calor de la reacción, el curado se ralentiza, lo que requiere un aumento en la cantidad de catalizador. Al absorber calor se evita el peligro de quemar el núcleo.



La capacidad de formación de espuma se puede expresar mediante el índice de formación de espuma (el número de partes de agua o número equivalente de agua utilizado por 100 partes de poliéter):


IF = m (agua) + m (F-11) / 10 + m (MC) / 9 (100 partes de poliéter)



El agua, como agente espumante, reacciona con el isocianato para formar enlaces de urea y libera una gran cantidad de CO2 y calor. Es una reacción de crecimiento en cadena. El exceso de agua reduce la densidad de la espuma y aumenta la dureza. Sin embargo, también reduce el tamaño y la resistencia de los poros de la espuma, lo que reduce su capacidad de carga y los hace propensos a colapsar o agrietarse. Un mayor consumo de TDI provoca una mayor liberación de calor y un mayor riesgo de quema del núcleo. Si la cantidad de agua excede las 5,0 partes, se deben agregar agentes espumantes físicos para absorber parte del calor y evitar que el núcleo se queme. Menos agua significa una reducción correspondiente en la cantidad de catalizador utilizado, pero aumenta la densidad.



3. Catalizador


Amina: Generalmente se utiliza A33, que promueve la reacción entre isocianato y agua, ajustando la densidad de la espuma, la velocidad de apertura de las burbujas, etc., promoviendo principalmente reacciones de formación de espuma.


Demasiada amina: el producto de espuma se agrieta y aparecen agujeros o burbujas en la espuma; Muy poca amina: la espuma se encoge, cierra los poros y el fondo del producto de espuma se vuelve espeso.



Estaño: normalmente se utiliza octoato de estaño (II) (T-9); El óxido de estaño (IV) (T-19) es un catalizador de reacción de gel altamente activo, que promueve principalmente la reacción de gel, es decir, la reacción de la etapa posterior.


Demasiado estaño: gelificación rápida, mayor viscosidad, poca resiliencia, mala permeabilidad al aire, lo que conduce al fenómeno de celda cerrada. Aumentar adecuadamente su dosis puede obtener buenos plásticos de espuma de células abiertas con relajación; aumentar aún más la dosis hace que la espuma se vuelva gradualmente más densa, lo que provoca una contracción y células cerradas.


Demasiado poco estaño: gelificación insuficiente, lo que provoca grietas durante la formación de espuma. Pueden existir grietas en los bordes o tapas, con rebabas y mala consolidación. Reducir la amina o aumentar el estaño puede aumentar la resistencia de la película de espuma de polímero cuando se genera una gran cantidad de gas, reduciendo así los fenómenos de hueco o agrietamiento.



El hecho de que los plásticos de espuma de poliuretano tengan una estructura celular abierta o cerrada ideal depende principalmente de si la velocidad de reacción del gel y la velocidad de expansión del gas están equilibradas durante la formación de la espuma. Este equilibrio se puede lograr ajustando los tipos y cantidades de catalizadores de amina terciaria y estabilizadores de espuma en la fórmula.



4. Estabilizador de espuma (aceite de silicona)


Los estabilizadores de espuma son un tipo de tensioactivo que dispersa bien la poliurea en el sistema de espuma, actuando como "puntos de reticulación física" y aumentando significativamente la viscosidad inicial de la mezcla de espuma, evitando el agrietamiento. Por un lado, tiene un efecto emulsionante, potenciando la miscibilidad entre los componentes del material espumoso. Por otro lado, la adición de tensioactivos de silicio orgánico puede reducir la tensión superficial del líquido, reducir la energía libre requerida para la dispersión del gas, hacer que el aire dispersado en las materias primas se nucle más fácilmente durante la agitación y la mezcla, facilitar la producción de burbujas finas, ajuste el tamaño de los poros de la espuma, controle la estructura de las células de la espuma y mejore la estabilidad de la espuma. Previene el colapso o estallido de burbujas, hace que las paredes de la espuma sean elásticas, controla el tamaño de los poros y la uniformidad de la espuma. Generalmente, cuanto más agente espumante y POP se utilicen, mayor será la cantidad de aceite de silicona utilizada.



Uso elevado: aumenta la elasticidad de las paredes de espuma en la etapa posterior, haciéndolas menos propensas a estallar, lo que resulta en poros más pequeños y células cerradas.


Bajo uso: La espuma estalla, colapsa después de formar espuma, tamaño de poro más grande y fácil formación de espuma.



5. Influencia de la temperatura


La reacción de formación de espuma del poliuretano se acelera con un aumento en la temperatura del material, lo que puede representar un riesgo de quema e ignición del núcleo en formulaciones sensibles. Generalmente, las temperaturas de los componentes poliol e isocianato se mantienen constantes. Al formar espuma, la densidad de la espuma disminuye a medida que aumenta la temperatura del material. Con la misma fórmula, si la temperatura sigue siendo la misma pero la temperatura ambiente es alta en verano, la velocidad de reacción aumenta, lo que provoca una disminución de la densidad y dureza de la espuma, un aumento del alargamiento y un aumento de la resistencia mecánica. En verano, se puede aumentar adecuadamente el índice TDI para corregir la disminución de la dureza.



6. Influencia de la humedad del aire


Al aumentar la humedad, el isocianato de la espuma reacciona con la humedad del aire, provocando una disminución de la dureza. Por lo tanto, al formar espuma, la cantidad de TDI se puede aumentar apropiadamente. La humedad excesiva puede hacer que la temperatura de curado aumente demasiado, provocando que el núcleo se queme.



7. Influencia de la presión atmosférica


Con la misma fórmula, la formación de espuma en áreas de gran altitud da como resultado una menor densidad del producto de espuma.

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.

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.

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.