En décembre 2021, nous avons reçu une demande de M. Hairun en Malaisie. M. Hairun est un fabricant de matelas qui a besoin de produire de la mousse recollée. Il avait des connaissances limitées sur l’utilisation et la sélection des machines et n’avait aucune expérience préalable du processus de production. Il avait donc besoin des conseils d’experts qui pourraient l’aider à partir de la base.



Nous avons systématiquement expliqué les principes de production de mousse à M. Hairun, ainsi que le matériel et l'équipement nécessaires. Nous lui avons également fait visiter notre usine pour lui permettre de comprendre clairement l'ensemble du processus de production.



Après avoir compris M. Les préférences de Hairun pour la mousse recollée, notamment la densité, la douceur et les prix du marché, nous lui avons proposé la solution de production de mousse la plus adaptée. Nous lui avons également fourni des informations sur les coûts de production de mousse et comparé les prix des matières premières à titre de référence.



En fonction des besoins du client, de son budget et de l'aménagement de l'usine existante, nous avons conçu un plan de configuration et d'aménagement de machine rentable pour son installation, comprenant une évaluation des coûts de démarrage.



Une fois les machines installées avec succès, notre équipe d'ingénieurs a fourni à M. Hairun avec une formation individuelle en production de mousse. Lorsqu'il a réussi à produire la mousse qu'il désirait pour la première fois, il nous a appelé et nous a dit : « Je suis content de pleurer, merci beaucoup ! Par la suite, il nous a acheté une machine à mousse par lots et a continué à commander des matériaux chimiques en mousse auprès de notre société.

Conditions de test:


1. Le moussage rapide est prélevé au centre de la mousse, tandis que les échantillons de mousse moulée sont prélevés dans la partie centrale ou pour des tests sur des échantillons entiers.


2. La mousse nouvellement fabriquée doit être mûrie pendant 72 heures dans son état naturel avant d'être échantillonnée. Les échantillons doivent être placés dans un environnement à température et humidité constantes (conformément à GB/T2918: 23
±
2
℃

, humidité relative 50
±
5%).



Densité

: Densité = Masse (kg) / Volume (m3)



Dureté

: Déflexion sous charge d'indentation (ILD), déflexion sous charge de compression (CLD)


La principale différence entre ces deux méthodes de test réside dans la zone de chargement de la mousse plastique. Dans le test ILD, l'échantillon est soumis à une surface comprimée de 323 cm2, tandis que dans le test CLD, l'échantillon entier est compressé. Ici, nous discuterons uniquement de la méthode de test ILD.


Dans le test ILD, la taille de l'échantillon est de 38*38*50 mm, avec un diamètre de tête de test de 200 mm (avec un coin rond de R=10 sur le bord inférieur) et une plaque de support avec des trous de 6 mm espacés de 20 mm. La vitesse de chargement de la tête de test est (100
±
20) mm/min. Initialement, une pression de 5N est appliquée comme point zéro, puis l'échantillon est comprimé à 70 % de son épaisseur au point zéro et déchargé à la même vitesse. Ce chargement et ce déchargement sont répétés trois fois en préchargement, puis immédiatement comprimés à la même vitesse. Les épaisseurs de compression sont 25
±
1% et 65
±
1%. Après avoir atteint la déformation, maintenez pendant 30
±
1s et enregistrez la valeur d’indentation relative. La valeur enregistrée est la dureté d'indentation à ce niveau de compression.


De plus, 65 % ILD / 25 % ILD = taux de compression, qui est une mesure du confort de la mousse.



Résistance à la traction, allongement à la rupture

: Désigne la contrainte de traction maximale appliquée lors de l'essai de traction jusqu'à la rupture, et le pourcentage d'allongement de l'échantillon à la rupture.


Résistance à la traction = Charge à la rupture / Surface de la section transversale originale de l'échantillon


Allongement à la rupture = (Distance de rupture - Distance d'origine) / Distance d'origine * 100 %



La force des larmes

: Mesure la résistance du matériau à la déchirure en appliquant une force de déchirure spécifiée sur un échantillon de forme définie.


Taille de l'échantillon : 150*25*25 mm (GB/T 10808), avec la direction de l'épaisseur de l'échantillon comme direction de montée de la mousse. Une incision de 40 mm de long est pratiquée dans le sens de l’épaisseur (sens de montée de la mousse) au centre d’une extrémité de l’échantillon. Mesurez l'épaisseur dans le sens de l'épaisseur de l'échantillon, puis ouvrez l'échantillon et fixez-le dans le support de la machine de test. Appliquez la charge à une vitesse de 50 à 20 mm/min, en utilisant une lame pour couper l'échantillon, en gardant la lame en position centrale. Enregistrez la valeur maximale lorsque l'échantillon se brise ou se déchire à 50 mm.


Résistance à la déchirure = valeur de force maximale (N) / épaisseur moyenne de l'échantillon (cm)


Habituellement, trois échantillons sont testés et la moyenne arithmétique est établie.



Résilience

: Mesure les performances de rebond de la mousse en permettant à une bille d'acier d'un diamètre et d'un poids donnés de tomber librement sur la surface de l'échantillon de mousse plastique à partir d'une hauteur spécifiée. Le rapport entre la hauteur de rebond et la hauteur de chute de la bille d'acier indique la résilience de la mousse.


Exigences du test : taille de l'échantillon 100*100*50 mm, la direction de chute de la balle doit être cohérente avec la direction d'utilisation de la mousse. La taille de la bille d'acier est

∮

164 mm, pèse 16,3 g et tombe d'une hauteur de 460 mm.


Taux de résilience = Hauteur de rebond de la bille d'acier / Hauteur de chute de la bille d'acier * 100 %


Remarque : les échantillons doivent être horizontaux, la bille d'acier doit être fixée avant de tomber (statique), chaque échantillon est testé trois fois à intervalles de 20 s et la valeur maximale est enregistrée.



Déformation permanente par compression

: Dans un environnement constant, l'échantillon de matériau en mousse est maintenu sous déformation constante pendant une certaine période, puis on le laisse récupérer pendant un certain temps, en observant l'effet de la déformation sur l'épaisseur de l'échantillon. Le rapport entre la différence entre l'épaisseur initiale et l'épaisseur finale de l'échantillon et l'épaisseur initiale représente la déformation permanente par compression de la mousse plastique.


Déformation permanente par compression = (Épaisseur initiale de l'échantillon - Épaisseur finale de l'échantillon) / Épaisseur initiale de l'échantillon * 100



Résistance au feu



COV (Composés Organiques Volatils)

La brûlure de la mousse est un phénomène courant rencontré dans la production réelle de mousse. Vous trouverez ci-dessous les raisons de ce problème ainsi que des solutions potentielles.:



(1) Problèmes liés à la qualité des polyéther polyols:
Pendant la production et le transport, la teneur en eau du produit dépasse la norme, il y a un excès de peroxydes et d'impuretés à bas point d'ébullition, la concentration d'ions métalliques est trop élevée et la sélection et la concentration d'antioxydants sont inappropriées.



(2) Formulation:
Dans les formulations à faible densité, l'indice TDI est trop élevé, la proportion d'eau par rapport aux agents gonflants physiques dans l'agent moussant est inappropriée, la quantité d'agent gonflant physique est insuffisante et la teneur en eau est excessive.



(3) Impact climatique:
En été, les températures élevées entraînent une dissipation thermique lente, des températures de matériaux élevées, une humidité de l'air élevée et la température au centre de réaction dépasse la température de l'antioxydant.



(4)

Stockage inapproprié:
Lorsque l'indice TDI augmente, l'énergie thermique accumulée pendant la post-maturation provoque une augmentation de la température interne, conduisant à une brûlure.

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.

Comprendre les principes derrière les réactions de mousse est crucial. Pour maîtriser le moussage, nous devons nous efforcer d’établir dans notre esprit un modèle de réaction de mousse en utilisant les quatre équations de réaction suivantes. Grâce à la familiarité avec les variations au sein du modèle, nous cultivons une sensibilité qui nous permet de comprendre l’ensemble du processus de réaction de la mousse. Cette approche permet de structurer notre base de connaissances et nos compétences professionnelles en mousse polyuréthane. Qu'il s'agisse d'étudier activement les principes de réaction de la mousse ou de les explorer passivement pendant le processus de moussage, cela constitue pour nous un moyen essentiel d'approfondir notre compréhension des formulations et d'améliorer nos compétences.



Réaction 1


TDI + Polyéther → Uréthane



Réaction 2


TDI + Uréthane → Isocyanurate



Réaction 3


TDI + Eau → Urée + Dioxyde de Carbone



Réaction 4


TDI + Urée → Biuret (Polyurée)



01 : Les réactions 1 et 2 sont des réactions de croissance en chaîne, formant la chaîne principale de la mousse. Avant que la mousse n’atteigne les deux tiers de sa hauteur maximale, la chaîne principale s’allonge rapidement, les réactions de croissance en chaîne prédominant à l’intérieur de la mousse. A ce stade, en raison des températures internes relativement basses, les réactions 3 et 4 ne sont pas importantes.



02 : Les réactions 3 et 4 sont des réactions de réticulation, formant les branches de la mousse. Une fois que la mousse atteint les deux tiers de sa hauteur maximale, la température interne augmente et les réactions 3 et 4 s'intensifient rapidement. Durant cette étape, les réactions 1 à 4 sont vigoureuses, marquant une période critique pour la formation des propriétés moussantes. Les réactions 3 et 4 assurent la stabilité et le soutien du système de mousse. La réaction 1 contribue à l’élasticité de la mousse, tandis que les réactions 3 et 4 contribuent à la résistance à la traction et à la dureté de la mousse.



03 : Les réactions produisant du gaz sont appelées réactions moussantes. La génération de dioxyde de carbone est une réaction de moussage et la principale réaction exothermique de la mousse de polyuréthane. Dans les systèmes réactionnels contenant du méthane, la vaporisation du méthane constitue une réaction de moussage et un processus endothermique.



04 : Les réactions conduisant à la formation de constituants de mousse sont appelées réactions de gélification et englobent toutes les réactions à l'exception des réactions produisant des gaz. Cela inclut la formation d'uréthane, d'urée, d'isocyanurate et de biuret (polyurée) à partir des réactions 1 à 4.