Le polyuréthane est un polymère séquencé contenant des groupes caractéristiques carbamates produits par la réaction d'un polyisocyanate et d'un donneur d'hydrogène. En raison des différentes formes d’apparence des produits générés, son application a pénétré divers domaines de l’économie mondiale. Ce qui suit est un aperçu de la ligne de production continue horizontale de mousse de bloc flexible de polyuréthane.

1. Méthode Hennecke à dessus plat

L'équipement de la ligne de production continue pour les blocs de mousse de polyuréthane flexibles à grande échelle a été conçu et mis en production par la société Hennecke en Allemagne en 1952, et constitue la base de la production continue de blocs de mousse de polyuréthane. De nombreuses entreprises ont successivement conçu et fabriqué des lignes de production continue pour diverses formes de blocs-bulles, mais seuls les principes de base conçus par Hennecke ont été utilisés à ce jour. L'équipement de production est présenté sur l'image 1.

Pic 1 Schéma de principe de la ligne de production de mousse continue à dessus plat en mousse souple de polyuréthane Hennecke

La ligne de production continue de mousse flexible en polyuréthane produite par Hennecke se compose de plusieurs parties principales : section d'approvisionnement en matières premières, section de mélange et de coulée, section de moussage et de durcissement, section de découpe, section de post-durcissement et post-traitement du produit. Cette ligne de production a une efficacité de production élevée et nécessite un approvisionnement important en matières premières. Par conséquent, en plus d'équiper les réservoirs pour les polyols et les isocyanates, des systèmes séparés pour le stockage des matières premières, les paramètres de processus, le contrôle de l'état et la préparation sont nécessaires pour garantir un approvisionnement continu en matières premières préparées vers la chaîne de production pendant un fonctionnement continu (Image 2).

Photo 2 : Systèmes d'alimentation en dosage et systèmes d'entrée de la tête de mélange pour 22 composants

La température a un impact significatif sur la réaction de moussage et un contrôle strict de la température des matières premières est nécessaire pendant le moussage. Généralement, la température est contrôlée dans une plage de 18 à 25°C, avec une plage de fluctuation de température d'environ 1°C. Des pompes doseuses de haute précision sont utilisées pour le dosage et la livraison de composants de matières premières, avec une plage de viscosité générale inférieure à 2 000 mPas. Pour les composants à haute viscosité tels que les colorants et les retardateurs de flamme, des pompes à engrenages peuvent être utilisées. Pour éviter les fuites de composants isocyanates, l'utilisation de couplages magnétiques est recommandée. Pour faciliter l'utilisation et améliorer la précision du dosage, certains additifs sont désormais combinés pour réduire le nombre de pompes doseuses. Cependant, il est important de noter que certains additifs, tels que les catalyseurs organiques à base d'étain, sont sensibles à d'autres composants et sujets à la dégradation.

Le dispositif de mélange utilisé dans cette ligne de production utilise généralement une tête de mélange basse pression, l'agitateur étant entraîné par un moteur à vitesse variable à une vitesse de rotation de 3 000 à 6 000 tr/min. Dans les entreprises modernes de production de mousse en blocs continus, des équipements de dosage, de mélange et de moussage à haute pression ont également été adoptés, permettant des ajustements dans la forme d'agitation de la tête de mélange, le débit et la taille de la buse pour améliorer la qualité du produit. Un dispositif d'entrée d'air peut également être configuré au niveau de la tête de mélange pour créer des noyaux de gaz et générer une structure cellulaire fine et dense.

Le matériau bien mélangé est continuellement déchargé de la tête de mélange sous une certaine pression. Pour éviter les éclaboussures de matériau et l'emprisonnement d'une grande quantité d'air provoquant de grands vides à l'intérieur du corps en mousse, diverses mesures sont prises pendant le processus de moussage. En plus de réduire la distance entre la tête de mélange et la plaque inférieure et de minimiser la force d'impact, des déflecteurs spécialement conçus, des tubes de déflexion en forme de corne ou de bec de canard et des treillis métalliques sont installés dans la partie avant de la sortie de la tête de mélange pour réduire l'impact. énergie du matériau 

Pendant ce temps, la distance entre le tuyau de sortie du matériau et la plaque inférieure doit être réduite à environ 10 mm. Pour garantir une répartition uniforme du matériau sur la plaque inférieure, des traverses sont installées sur la ligne de production. La tête de mélange peut être ajustée pour se déplacer à gauche et à droite en coordination avec la vitesse de déplacement de la bande transporteuse de la plaque inférieure. Alternativement, le matériau peut être divisé en plusieurs conduits pour entrer dans des fentes de distribution disposées latéralement dans la direction du mouvement de la plaque inférieure, garantissant ainsi que le matériau est réparti uniformément sur la bande transporteuse, comme le montre l'image 3.

Photo 3 Afin d'éviter les éclaboussures du produit recraché, la tête de mélange est équipée de quelques déflecteurs.

Le matériau éjecté de la tête de mélange présente une bonne fluidité avant le temps d'émulsification. Au fur et à mesure que la réaction progresse, le matériau mélangé s'initie et se dilate progressivement. À l'extrémité avant de la bande transporteuse dans la section d'éjection, la bande transporteuse doit être inclinée à un angle de 3° À 9° et équipés de dispositifs de réglage hydrauliques ou manuels. Cela permet des ajustements appropriés de l'angle d'inclinaison en fonction des exigences du processus, garantissant ainsi que le matériau s'écoule et démarre uniformément dans une direction. Si l'angle d'inclinaison est trop petit ou si la vitesse de déplacement de la bande transporteuse est trop lente, l'épaisseur de la mousse augmente et le démarrage de la mousse devient difficile. Si l'angle d'inclinaison est trop grand, la matière éjectée s'écoulera trop rapidement, atteignant la partie inférieure de la couche de mousse qui a déjà commencé à monter, provoquant des fissures dans le corps en mousse.

Typiquement, pour les unités à haut débit, la vitesse de déplacement de la bande transporteuse est contrôlée entre 3 et 10 m/min, tandis que pour les unités de taille moyenne, elle est contrôlée entre 1,5 et 3 m/min. Pendant le fonctionnement, il est crucial d'ajuster soigneusement les paramètres du processus tels que le taux d'éjection, l'angle de la bande transporteuse et la vitesse de déplacement afin de maintenir une distance appropriée de 300 à 600 mm entre la ligne de distribution éjectée et la ligne de lait formée lors de l'initiation de la mousse.

Le matériau mélangé éjecté de la tête de mélange est directement distribué sur le papier de revêtement pré-posé sur la bande transporteuse. Dans la section de moussage, un dispositif de transport et de récupération est assemblé, comprenant des bandes transporteuses, un tunnel de séchage, des protections latérales et des revêtements en mousse. Dans le passé, un système à trois doublures était couramment utilisé, le papier de doublure sur les côtés gauche et droit se déplaçant de manière synchrone avec le corps en mousse le long du conduit d'évacuation, tandis que le papier de doublure inférieur avançait de manière synchronisée avec la bande transporteuse. Dans le passé, la partie supérieure du corps en mousse n'était pas restreinte, ce qui entraînait une forme arquée inutile. Par la suite, la méthode Hennecke-Planidiock (voir image 4) et la méthode de moussage Hennecke à dessus plat (voir image 8-5) ont été inventées. La méthode améliorée Hennecke flat-top est désormais largement utilisée.

Photo 4 Méthode Hennecke-Planidiock

Pic 5 Diagramme schématique du processus de moussage à dessus plat Hennecke

Les deux méthodes de production mentionnées ci-dessus sont équipées de plaques de pression d'équilibrage mécanique sur la partie supérieure du corps de mousse ascendant pour réduire le volume de déchets arqués générés au sommet du corps de mousse. Actuellement, l'équipement pour le moussage à dessus plat de Hennecke utilise souvent quatre papiers de doublure synchronisés pour se déplacer vers le haut, le bas, la gauche et la droite avec la bande transporteuse.

Les matériaux de revêtement du corps en mousse comprennent du papier de revêtement spécialisé et un film plastique. Le matériau de base du papier de doublure est du papier kraft solide et durable, traité avec des agents de démoulage tels que le polydiméthylsiloxane ou la paraffine, ou enduit de produits chimiques non adhésifs comme le polyéthylène. Ces dernières années, certaines installations de production ont commencé à utiliser des films plastiques économiques comme le polyéthylène, mais il est important de s'assurer que le film ne se froisse pas pendant le fonctionnement. Quel que soit le matériau du revêtement, celui-ci doit rester plat et sans plis pendant le fonctionnement.

Dans le tunnel de séchage de la section de moussage, le corps en mousse se dilate et mousse sur le papier de revêtement de la bande transporteuse. En fonction de la formulation de production spécifique, la chaleur générée par la réaction du matériau ou par des sources de chaleur externes est utilisée pour accélérer la réaction, le durcissement et la solidification du corps en mousse, obtenant ainsi la résistance et les performances souhaitées pour le processus ultérieur. Le tunnel de séchage est équipé de plusieurs dispositifs d'échappement pour éliminer divers gaz nocifs produits par le corps en mousse. Après purification, ces gaz sont rejetés dans l’atmosphère.

Le système de bande transporteuse pour le corps en mousse nécessite une surface extrêmement lisse et fonctionne de manière très stable, sans aucune vibration. L'espacement entre les protections latérales peut être ajusté dans une certaine plage selon les besoins, permettant la production de corps en mousse rectangulaires de différentes largeurs. La largeur peut atteindre jusqu'à 2,2 mètres et la hauteur des corps en mousse produits dépasse généralement 1 mètre.

Après passage dans le tunnel de séchage, même si le corps en mousse n'a pas encore atteint ses performances maximales, il a été façonné. Pour faciliter les étapes ultérieures du travail, une machine de découpe d'assemblage en ligne est utilisée pour couper le corps en mousse aux longueurs souhaitées. Ensuite, un post-durcissement est effectué pour garantir une réaction complète avant un traitement ultérieur.

2. Méthode de moussage descendante Maxfoam

La méthode Maxfoam, également connue sous le nom de méthode de moussage vers le bas, a été inventée par le scientifique norvégien Leader Berg en 1959. Il utilise une approche distinctive, dans laquelle la plaque inférieure en mousse se déplace vers le bas. Le principe fondamental consiste à élever l'extrémité avant d'une plaque inférieure mobile jusqu'à une position représentant environ 70 % de la hauteur finale prévue de la mousse. Cela permet à toute la plaque inférieure d'être inclinée vers le bas. À mesure que le matériau coulé s'élève jusqu'à environ 30 % de la hauteur de sa mousse, la plaque inférieure inférieure descend au rythme de l'expansion de la mousse. Cela provoque l'expansion des 70 % restants de la hauteur de la mousse vers le bas, ce qui donne un corps en mousse de section rectangulaire. Le principe et l'équipement sont visibles sur la photo 6. Leader Berg a utilisé ce principe pour concevoir et développer le célèbre processus de moussage vers le bas Maxfoam, illustré sur l'image 7.

Image 6 Diagramme schématique du principe de la méthode de descente de la plaque inférieure

Pic 7 Diagramme schématique du processus de moussage descendant Maxfoam

Lors du développement de l'appareil de production Maxfoam, Leader Berg a initialement placé un déflecteur au point de décharge du matériau mélangé. Cela a progressivement évolué vers une auge de mousse allongée vers le bas, et la plaque plate où le matériau s'écoulait a été transformée en une plaque inférieure inclinée vers le bas. Cette modification a modifié l'expansion vers le haut du corps en mousse lors de l'initiation en une expansion vers le bas, conduisant à la création du célèbre processus de moussage Maxfoam. La société Leader Berg se consacre à la recherche, au développement, à la production et à la vente de processus et d'équipements de production de mousse de polyuréthane flexible, devenant ainsi l'une des sociétés les plus importantes dans ce domaine. Le flux de processus de base est visible sur l’image 8.

Pic 8 Équipement Maxfoam produit par Hennecke

(1) La section transversale du corps en mousse produit a une forme rectangulaire régulière, ce qui entraîne une réduction significative du taux de déchets et un rendement élevé de produits finis. Dans les processus traditionnels, les déchets liés aux coupes de bords et de coins sont d'environ 15 %. Dans la méthode de glissement des bords Draka, c'est environ 12 %. Cependant, les déchets générés par le procédé Maxfoam sont inférieurs à 8 %. Avec d'autres améliorations, telles que l'utilisation de fourches rotatives, de dispositifs de traction et d'aplatissement recouverts d'un film de polyéthylène pour envelopper entièrement le corps en mousse (voir photo 9), et l'utilisation de la chaleur générée par les réactifs pour chauffer la plaque inférieure afin de rendre la peau inférieure de Plus la mousse est fine, plus les déchets peuvent être réduits de 1 à 2 %.

Photo 9 Pose d'un dispositif de pose de fourches tournantes fines en polyéthylène (a) (b) et d'un dispositif d'aplatissement (c)

(2) L'équipement est bien conçu, fabriqué avec précision, contrôlé avec précision, avec une longue durée de vie, de faibles coûts de production et ne nécessite généralement que 3 à 4 personnes pour son fonctionnement, avec de faibles coûts de maintenance.

(3) Le processus de moussage unique garantit que le corps en mousse produit a une densité uniforme et constante, une structure cellulaire fine et une excellente qualité.

(4) Un panneau de commande typique ou un système informatique amélioré surveille l’ensemble du processus de production avec précision.

(5) La gamme de matières premières applicables est vaste, comprenant à la fois les types polyéther et polyester. Différents types de corps en mousse peuvent être produits, y compris la mousse flexible standard ainsi que la mousse à haute résilience, la mousse ignifuge, la mousse chargée, la mousse viscoélastique et la mousse produite à partir de moussage au dioxyde de carbone. 

En 1960, Leader Berg a créé sa propre entreprise, Laader Berg AS, dédiée à la recherche et à la production d'équipements de production continue de mousse de polyuréthane. Les composants clés de la machine à mousser MaxformTM de base sont le Multi Auge (Image 10) et la plaque de chute. Comme le montre le schéma de l'équipement de l'image 11, les matériaux mélangés sont acheminés via plusieurs tuyaux jusqu'à l'entrée inférieure de la multi-auge. Le matériau commence à réagir dans le multi-auge et s'écoule sur le papier de revêtement inférieur glissant sur la plaque de chute inclinée juste avant l'émulsification du liquide mélangé. La mousse du multi-auge déborde uniformément et se répartit entre les deux parois latérales de la plaque de chute. Le volume de trop-plein de la multi-auge peut être ajusté en fonction de la formule de mousse et du volume de production, et sa hauteur de sortie est fixée à 70 % de la hauteur de mousse finale. 

Simultanément, l'angle, la quantité, la longueur et la largeur de la plaque de chute inclinée peuvent être ajustés en fonction de la formule et du volume de production, garantissant ainsi que le corps en mousse achève son processus d'expansion complète lorsqu'il atteint la bande transporteuse horizontale. Pendant l'écoulement vers le bas du corps en mousse dans le canal de mousse de la plaque de chute, le frottement entre le corps en mousse et les parois latérales est éliminé par gravité vers le bas, ce qui entraîne une structure de mousse plus uniforme et plus lisse des deux côtés du corps en mousse. Le corps en mousse évacue les gaz résiduaires produits lors de la production dans le canal de moussage, achève la maturation du corps en mousse et peut ensuite procéder au processus de découpe.

Pic 10 Emplacements multiples pour machine à mousse Maxfoam multi-auge

Pic 11 Schéma de base de MaxfoamTM

Notre société produit également ce type de ligne de production sur la base de cette méthode de moussage. La référence d'introduction est la suivante (voir image 12)

Paramètres techniques de la ligne de production de mousse continue horizontale automatique SAB-CF02 produite par Sabtech Technology

1. Spécification principale de la machine : longueur totale 42 m × largeur 6m × 4m

2. Largeur de l'éponge en mousse : 915 mm ~ 2350 mm

3. Hauteur de mousse : inférieure à 1 300 mm

4. Vitesse de moussage : 1 500 tr/min ~ 7 000 tr/min

5. Sortie maximale : 350kg/min

6. Mode de pulvérisation : voie du dispositif à auge, avec contrôle de l'onduleur

7. Spécification de la boîte en mousse : L21m * W4,5m * H3m

8. Ligne de convoyeur intérieure du four (standard) : L27m * W2,6m * H0,8m

9. Liens latéraux du four (standard) L21m * H1,3m

10. Cadre suspendu : 7 sections de réglage électrique de la hauteur/chaîne de moteur de décélération de 0,2 KW sont utilisées pour entraîner le réglage de la crémaillère entre chaque section de la plaque.

11. Dispositif de levage latéral du papier : mouvement électrique avant et arrière, réglage électrique de la hauteur du levier de levage, commande indépendante gauche et droite.

12. Système de collecte et de libération du film latéral : le dispositif de libération du film latéral et du film de levage est équipé d'un entraînement par moteur, le film latéral adopte un dispositif d'embrayage à poudre magnétique pour s'enrouler automatiquement.

13. Système de stockage de papier inférieur.

14. Ventilateur d'extraction : 3 kW * 2 ensembles (hors tuyau d'échappement) 

15. Système à température constante : thermostat froid et chaud refroidi par air de 20 HP. Une vanne proportionnelle est installée à l'entrée avant du serpentin du réservoir et la température des matières premières est contrôlée et réglée.

16. Alimentation : triphasé 380 V 50 Hz.

Figure 12 Unité de mousse continue horizontale Sabtech Technology Limited3

3. Méthode de mousse verticale

En 1971, la société britannique Hyman Development Corporation a développé une technologie et un équipement uniques pour le traitement de la mousse verticale. L'appareil se compose principalement d'un système de réservoir de stockage de matériaux, d'un système de transport de dosage, d'un système d'injection de mélange, d'un dispositif de moussage en forme de baril, d'un dispositif de chauffage et de levage de mousse, ainsi que d'un mécanisme de coupe (voir photo 13).

Pic 13 Schéma de principe de l'équipement de moussage vertical

Le système de réservoirs de stockage de matériaux se compose de cinq composants principaux : des réservoirs de matières premières (équipés de dispositifs de contrôle de la température et d'agitation) pour PPG, avec du TDI comme matière première principale, mélangés avec de l'eau, de l'huile, un catalyseur aminé, des additifs, un agent moussant MC et catalyseur organique à l'étain. Leurs systèmes de dosage et de transport utilisent généralement des pompes à engrenages entraînées par des moteurs à vitesse variable, et des débitmètres peuvent également être ajoutés pour améliorer la précision du dosage. Des têtes de mélange à basse pression et de type agitateur sont généralement choisies. Une fois les matériaux mélangés, ils sont injectés via des canalisations depuis le bas dans le seau à mousse conique. Le seau en mousse est pré-équipé de feuilles continues de film polyéthylène. Au fur et à mesure que les matériaux mélangés réagissent et moussent, ils se déplacent d'abord horizontalement, remplissant la section transversale conique et s'élevant progressivement à mesure que la section transversale se dilate, remplissant finalement le seau recouvert d'un film de polyéthylène et se déplaçant vers le haut dans la section de chauffage. Un système de chauffage électrique entoure la section de chauffage pour accélérer le processus de maturation de la mousse.

La remontée de la mousse est facilitée par des convoyeurs verticaux équipés d'aiguilles fines (10-15mm de longueur). Plusieurs de ces convoyeurs sont disposés autour de l'ensemble du corps en mousse, avec leurs fines aiguilles enfoncées dans la mousse d'une certaine résistance. Au fur et à mesure que la bande transporteuse tourne, la mousse se soulève progressivement. La partie supérieure de l'équipement est équipée d'une machine de découpe et d'un mécanisme d'embrayage lié qui active la machine de découpe lorsque le corps en mousse atteint la hauteur désignée. Les morceaux de mousse découpés sont transportés le long d'un toboggan incliné jusqu'à la chambre de post-maturation 

Ce procédé permet de produire des corps en mousse de section carrée ou circulaire, simplement en modifiant la forme du seau à mousse. Lors d'une production continue, la couleur de la mousse peut être modifiée en ligne, avec une zone de transition de seulement 150 mm. Cela facilite non seulement les changements de couleur faciles, mais maintient également un rendement élevé en produits finis en mousse. Les performances de densité et de dureté sur la section transversale de la mousse sont constantes et l'épaisseur de la peau de la mousse sur les bords est fine, ce qui entraîne de faibles taux de gaspillage. Il est important de noter que les équipements de moussage verticaux occupent un encombrement réduit, seulement un quart de celui des équipements de moussage horizontaux traditionnels, ce qui les rend adaptés aux petites et moyennes entreprises. Les produits conviennent non seulement aux produits généraux en mousse souple, mais les corps de mousse circulaires en tranches sont également particulièrement adaptés à une utilisation comme matériaux de doublure de vêtements.

Le processus de moussage vertical impose des exigences plus strictes sur des aspects tels que les matières premières, les formulations ainsi que l'ajustement et le contrôle du processus de production, par rapport au processus de production de mousses en blocs horizontaux. Un contrôle précis de divers paramètres de processus tels que la température des matières premières, les rapports de formulation, le taux de décharge de mousse, le taux d'injection d'air, la vitesse de mélange, la température de la section de maturation et la vitesse de traction est nécessaire pour produire une mousse de haute qualité. Dans la production réelle, les problèmes suivants sont susceptibles de se produire et doivent être résolus:

1. Taux de cellules fermées ou rétrécissement élevé de la mousse:

Ceci peut résulter d'une utilisation excessive de catalyseur organique à base d'étain, conduisant à une gélification rapide pendant le moussage et à une croissance excessive de la résistance des parois des pores. De plus, un excès de stabilisant en mousse peut entraver la formation d’une structure de mousse à cellules ouvertes en raison de sa stabilité excessive.

2. Fissuration du corps en mousse:

Les fissures dans le corps en mousse sont souvent dues à des erreurs de formulation ou de dosage. Des quantités insuffisantes de catalyseur à base d’étain organique et de stabilisant de mousse peuvent entraîner une diminution de la réactivité. Des facteurs mécaniques, tels que la présence d'impuretés, la contamination par l'huile dans le corps en mousse et les fluctuations de la vitesse de traction, peuvent également contribuer à une fissuration importante du corps en mousse.

3. Grandes cavités à bulles dans le corps en mousse:

Lorsque de grandes cavités à bulles apparaissent dans le corps en mousse, il est important d'inspecter minutieusement les aspects suivants : Lorsque les bulles d'air sont régulièrement distribuées, vérifiez s'il y a des problèmes de fuite d'air dans la chambre de mélange, les tuyaux d'alimentation et autres équipements. S'il y a quelques grosses bulles coniques, cela peut être dû à une température de matière première trop élevée, ce qui entraîne une vaporisation plus facile de l'agent moussant. Lorsque le corps en mousse présente de grosses bulles d'air irrégulièrement réparties, la cause principale pourrait être une vitesse de mélange excessive, entraînant une plus grande quantité d'air emprisonné. Généralement, avec une tête de mélange bien étanche, la vitesse de mélange doit être contrôlée dans la plage de 2 500 à 3 000 tr/min. Si de grandes perforations ou des bulles interconnectées apparaissent dans la feuille de mousse sans structure de réseau claire, cela peut être dû à une entrée d'air excessive dans la tête de mélange.

4. Le corps en mousse coulissant vers le bas :

Ce problème doit être considéré sous plusieurs aspects, notamment les erreurs de formulation, le temps de moussage excessif, le moussage insuffisant, la température de maturation excessivement basse et la mauvaise coordination du convoyeur de traction. C'est un problème qui peut facilement survenir dès les premières étapes de l'équipement.

Pic 14 Schéma schématique du processus de production du dispositif de ligne de production continue de mousse de polyuréthane flexible à pression modulée

(1) Ouvrez la porte de la chambre centrale 3a et fermez la porte de la chambre de sortie 3b. Activez le système de contrôle de pression 4a4b pour amener la pression dans tout le canal à la valeur de pression réglée. La plage de pression typique est de 50 à 150 kPa (0,5 à 1,5 atm).

(2) Démarrez la machine à mousser et le matériau mélangé entre dans le bac de trop-plein dans le canal fermé et s'écoule vers la plaque de chute pour mousser dans l'environnement de pression défini.

(3) Une fois que le corps en mousse a été préalablement durci et façonné à une certaine longueur, la machine de découpe fonctionne pour le couper.

(4) Le corps de mousse découpé entre dans la zone postérieure du canal. Fermez la porte de la chambre centrale, réglez la pression dans la zone arrière pour qu'elle soit égale à la pression ambiante, ouvrez la porte de la chambre de sortie et transportez le corps en mousse vers la zone de durcissement pour terminer le durcissement. Dans le même temps, la porte de la chambre de sortie doit être immédiatement fermée et le dispositif de régulation de pression doit être activé immédiatement pour égaliser sa pression avec la pression dans l'ensemble du canal. Ensuite, ouvrez la porte de la chambre centrale pour accueillir le corps en mousse coupé suivant.

Cette ligne de production est surveillée par des ordinateurs hautement automatisés, avec contrôle des segments du canal, commutation de cycle et système de réglage de la pression. Selon le canal scellé, qu'il s'agisse d'un récipient sous vide ou sous pression, il peut produire des corps en mousse de section rectangulaire ou circulaire. Sur la base de cette ligne de production continue, des lignes de production intermittentes avec moussage à pression variable de type caisson ont également été développées. Bien que l'efficacité de la production soit élevée, le système de contrôle est complexe et l'équipement est volumineux, avec des longueurs de canaux scellés dépassant souvent des centaines de mètres, ce qui entraîne des investissements importants. 

Ce qui précède fournit une introduction à la ligne de production continue horizontale de blocs de mousse de polyuréthane flexibles. J'espère que cela pourra vous aider à choisir une ligne de production continue de mousse flexible en polyuréthane. Bienvenue pour laisser un commentaire et discuter davantage avec moi de la mousse de polyuréthane.

Dans les mousses flexibles de polyuréthane, le dichlorométhane (MC) est souvent utilisé pour ajuster la densité et la dureté de la mousse. Avec un point d'ébullition de seulement 40.4 ° C, pendant le moussage, la réaction de l'eau et du TDI génère une grande quantité de chaleur, provoquant l'évaporation du MC en gaz, dilatant ainsi le corps de la mousse et réduisant la densité de la mousse.

La vaporisation du MC consomme beaucoup de chaleur, ce qui peut dans certains cas affecter le processus de moussage de la mousse. Les deux figures suivantes montrent les changements dans la température maximale de la mousse et le temps nécessaire pour l'atteindre après avoir ajouté différentes quantités de MC à une formule spécifique.

À partir des graphiques, on peut observer qu'après l'ajout de MC, la température maximale de la mousse diminue considérablement et le temps nécessaire pour atteindre la température maximale augmente également.

Il ne s’agit que de changements de données, mais comment se manifestent-ils au cours du processus de moussage proprement dit ? Pour comprendre cela, examinons brièvement le processus de réaction du polyuréthane.

La réaction principale dans le moussage du polyuréthane est la réaction de l'eau et de l'isocyanate pour produire du dioxyde de carbone et de l'amine, et la réaction du polyéther polyol et de l'isocyanate pour produire du polyuréthane. Il existe cependant de nombreuses réactions secondaires, résumées comme des réactions génératrices d'uréthane et des réactions génératrices d'urée.

Les réactions secondaires modifient la structure moléculaire du polymère de linéaire à réticulée. En raison des différentes conditions de réaction et des matières premières, la structure du polyuréthane peut varier considérablement. En général, plus il y a de réactions secondaires, plus la structure réticulée est complexe, ce qui entraîne une dureté accrue et une résistance à la déchirure améliorée. Bien entendu, la résistance au jaunissement s’améliore également, mais c’est un autre sujet. L'augmentation de l'indice de moussage renforcera les réactions secondaires.

Cela dit, qu'est-ce que cela a à voir avec MC ? Les réactions secondaires sont toutes des réactions endothermiques, nécessitant une absorption de chaleur. Cependant, la vaporisation du MC nécessite également une grande quantité de chaleur, créant ainsi un rapport de concurrence. L'ajout d'une grande quantité de MC affaiblira considérablement les réactions secondaires, augmentant la proportion de structures linéaires dans la mousse, la rendant plus douce et diminuant la plasticité thermique.

Même par temps froid en hiver, il convient de prêter attention à ce problème. Augmenter correctement la teneur en eau dans la formule pour générer plus de chaleur permet de maintenir les propriétés physiques de la mousse sans changements significatifs.

La réaction de la mousse PU est basée sur deux composants chimiques principaux : les polyéther polyols et les isocyanates, ainsi que d'autres additifs dont l'eau, le dichlorodifluorométhane, les stabilisants de mousse et les catalyseurs. Ces matériaux sont mélangés instantanément et vigoureusement, réagissant pour former de la mousse, un processus qui génère une quantité considérable de chaleur.

La mousse plastique est un matériau poreux avec une grande surface. Si la chaleur générée sur les bords de la mousse peut se dissiper, la chaleur dans la partie centrale, du fait de l’effet isolant de la mousse, est plus difficile à évacuer. Dans une réaction typique, la chaleur dégagée élève la température du centre du bloc de mousse pour obtenir le durcissement. Il a été observé que dans les 2 à 6 heures suivant le moussage, les températures peuvent monter jusqu'à 140-160 ° C, et parfois même plus haut, autour 180 ° C. Si la température continue d’augmenter, cela peut entraîner une combustion du cœur, de la fumée et même une combustion spontanée.

De plus, une exposition prolongée de la mousse de polyuréthane au soleil peut déclencher une réaction d’auto-oxydation, provoquant une dégradation, une décoloration, une fragilisation du polymère et une diminution de ses propriétés physiques, la rendant inutilisable. Depuis l’industrialisation du polyuréthane, la combustion et le vieillissement du noyau sont des sujets de recherche et de préoccupation brûlants dans l’industrie du polyuréthane.

Les antioxydants sont des additifs essentiels dans la production de mousse de polyuréthane. Des antioxydants appropriés empêchent la décomposition des polyols, réduisent la formation de sous-produits, diminuent le risque de brûlure du noyau et peuvent retarder le vieillissement thermique oxydatif pendant l'utilisation du produit, prolongeant ainsi sa durée de vie. Les antioxydants couramment utilisés pour la mousse PU sont généralement liquides et se répartissent en trois catégories : les amines aromatiques (telles que le 5057), les phénols encombrés (tels que le 1135) et les esters de phosphite (tels que le PDP). Pour les applications avec de faibles exigences de couleur, une combinaison d'amines aromatiques et de phénols encombrés est généralement utilisée, tandis que les applications avec des exigences de couleur plus élevées peuvent utiliser une combinaison de phénols encombrés et d'esters de phosphite.

De plus, si les produits sont fréquemment exposés au soleil, une certaine quantité de stabilisants UV doit être ajoutée pour améliorer la durée de vie et la résistance au jaunissement. Les stabilisants UV sont principalement constitués d'absorbeurs UV et de stabilisants à la lumière à base d'amines encombrées (HALS). Les absorbeurs d'UV, tels que les benzotriazoles, les benzophénones et les triazines, absorbent les rayons UV nocifs et les convertissent en chaleur par transfert intramoléculaire de liaisons hydrogène ou isomérisation cis-trans. HALS fait référence aux amines avec deux groupes méthyle sur chacune α -atome de carbone qui, après photooxydation, se transforme en radicaux nitroso. Ces radicaux sont considérés comme des composants stables capables de capter les radicaux libres et de régénérer les radicaux nitroso en réagissant avec les radicaux peroxydes. Les agents bloquant les UV comprennent le noir de carbone, l'oxyde de zinc, le dioxyde de titane et d'autres pigments utilisés comme colorants. Ces agents utilisent leur haute dispersibilité et leur pouvoir couvrant pour réfléchir les rayons UV nocifs, protégeant ainsi le polymère.

Vous êtes-vous déjà demandé comment se forme la mousse plastique polyuréthane ? Dans l’article précédent, nous avons révélé les réactions de base qui se cachent derrière : les isocyanates, les polyéthers (ou polyesters) polyols et l’eau travaillent tous ensemble pour créer cette substance magique. Alors, cela signifie-t-il que dans la production réelle, nous n’avons besoin que de ces trois matières premières ? La réponse est loin de là. Dans notre processus de production actuel, afin de contrôler plus précisément la vitesse de réaction et de produire des produits offrant d’excellentes performances, nous devons souvent exploiter la puissance de divers additifs. Ces additifs ont non seulement de nombreuses applications, mais peuvent également jouer un rôle important en rendant notre processus de production plus efficace et plus stable.

Tensioactifs / Huile de silicone

Les tensioactifs, également appelés huiles de silicone, sont également appelés stabilisants de mousse. Dans le processus de production de mousse polyuréthane, son rôle est crucial. La fonction fondamentale de l'huile de silicone est de réduire la tension superficielle du système moussant, améliorant ainsi la miscibilité entre les composants, ajustant la taille des bulles, contrôlant la structure des bulles et améliorant la stabilité de la mousse. En outre, il a également la responsabilité d’empêcher l’effondrement de la mousse. On peut donc dire que l’huile de silicone joue un rôle indispensable dans la production de mousse de polyuréthane.

Catalyseurs

Les catalyseurs jouent un rôle crucial dans le processus de synthèse du polyuréthane, principalement en accélérant la réaction entre les isocyanates, l'eau et les polyols. Cette réaction est une réaction de polymérisation typique. Sans la présence de catalyseurs, cette réaction peut se dérouler très lentement, voire pas du tout. Actuellement, les catalyseurs sur le marché sont principalement divisés en deux types : les catalyseurs aminés et les catalyseurs métalliques organiques. Les catalyseurs aminés sont des composés à base d'atomes d'azote, qui peuvent favoriser efficacement la réaction de polymérisation du polyuréthane. Les catalyseurs métalliques organiques, quant à eux, sont des composés qui affectent particulièrement la réaction entre les polyols et les isocyanates lors de la formation de polyuréthane, généralement des composés organostanniques. La caractéristique de ces catalyseurs réside dans leur capacité à contrôler avec précision le processus de réaction, ce qui donne un produit final plus uniforme et plus stable.

Agents gonflants

Les agents gonflants sont des substances qui génèrent du gaz lors de la réaction du polyuréthane et contribuent à la formation de mousse. Selon la manière dont le gaz est généré, les agents gonflants sont généralement divisés en agents gonflants chimiques et agents gonflants physiques. Les agents gonflants chimiques font référence à des substances qui subissent des modifications chimiques au cours de la réaction, génèrent des gaz et favorisent la formation de mousse. De nombreuses substances courantes dans notre vie quotidienne sont en réalité des agents gonflants chimiques, comme l'eau. Les agents gonflants physiques, quant à eux, sont des substances qui génèrent du gaz par des moyens physiques. Par exemple, le dichlorométhane (MC) est un agent gonflant physique courant.

Autres additifs

S'appuyer uniquement sur des matières premières de base est loin d'être suffisant pour que les produits aient des performances exceptionnelles. Afin de répondre aux différents besoins, d’autres additifs sont intelligemment incorporés au processus de production, et leur rôle ne doit pas être sous-estimé. Par exemple, les retardateurs de flamme peuvent ajouter une résistance aux flammes aux produits, les agents de réticulation peuvent améliorer leur stabilité, les colorants et les charges peuvent donner aux produits une apparence et une texture plus colorées, et divers autres additifs ayant des fonctions différentes jouent également leur rôle. Ce sont ces additifs soigneusement sélectionnés qui améliorent considérablement les performances des produits et offrent aux utilisateurs une meilleure expérience utilisateur.

1 . Quels sont les différents types d’isocyanates couramment utilisés structurellement classés ?

    Réponse : Aliphatique : IDH ; Cycloaliphatique : IPDI, HTDI, HMDI ; Aromatique : TDI, MDI, PAPI, PPDI, NDI.

2 . Quels sont les différents types d’isocyanates couramment utilisés ? Fournissez leurs formules développées.

    Réponse : Diisocyanate de toluène (TDI), diphénylméthane-4,4'-diisocyanate (MDI), diisocyanate de diphénylméthane polymère (PAPI), MDI liquide, diisocyanate d'hexaméthylène (HDI).

3 . Que signifient TDI-100 et TDI-80 ?

    Réponse : TDI-100 fait référence au diisocyanate de toluène composé entièrement de structure 2,4 ; TDI-80 désigne un mélange comprenant 80% de structure 2,4 et 20% de structure 2,6.

4 . Quelles sont les caractéristiques distinctives du TDI et du MDI dans la synthèse des matériaux polyuréthanes ?

    Réponse : En termes de réactivité, le 2,4-TDI présente une réactivité plusieurs fois supérieure à celle du 2,6-TDI en raison du fait que le NCO en position 4 est relativement éloigné du NCO en position 2 et du méthyle, ce qui entraîne un encombrement stérique minimal. En revanche, la réactivité du 2,6-TDI est significativement influencée par l'encombrement stérique des groupes méthyles voisins.

    Les deux groupes NCO du MDI sont relativement éloignés l’un de l’autre et non substitués, affichant ainsi une réactivité significative. Même si un NCO participe à une réaction, réduisant l'activité du NCO restant, la réactivité globale reste élevée. Par conséquent, la réactivité des prépolymères de polyuréthane à base de MDI est supérieure à celle des prépolymères à base de TDI.

5 . Quels types parmi HDI, IPDI, MDI, TDI et NDI présentent une meilleure résistance au jaunissement ?

    Réponse : HDI (appartenant aux isocyanates aliphatiques non jaunissants) et IPDI (les résines de polyuréthane fabriquées à partir de celui-ci présentent une excellente stabilité optique et une excellente résistance chimique, couramment utilisées pour la fabrication de résines de polyuréthane non jaunissantes de haute qualité).