Pour de nombreuses petites entreprises, bien que la ligne de production continue de mousse flexible de polyuréthane offre un rendement élevé, les coûts sont également très élevés et le marché cible n'exige peut-être pas d'aussi grandes quantités. En conséquence, les lignes de production non continues de mousse flexible de polyuréthane sont devenues leur choix préféré. Ce qui suit est une introduction à la ligne de production non continue de mousse flexible de polyuréthane:


1. Équipement de processus de moussage de boîte


Le processus et l'équipement de moussage en boîte ont été développés en tant que nouvelle technologie pour répondre aux besoins des installations de production de mousse de polyuréthane à petite échelle. Il s’appuie sur des techniques de production de mousse manuelle et en laboratoire, essentiellement une version améliorée des méthodes de production de mousse en laboratoire. Ce processus est passé par trois étapes de développement. Initialement, tous les composants étaient pesés séquentiellement et ajoutés dans un récipient plus grand, suivi de l'ajout de TDI. Après un mélange rapide, le mélange a été immédiatement versé dans un grand moule en forme de boîte. Cette méthode nécessitait une forte intensité de travail, émettait de fortes concentrations de gaz toxiques et posait des risques importants pour la santé des opérateurs. De plus, les éclaboussures de matériaux lors du coulage entraîneraient une grande quantité d'air, conduisant à la formation de grosses bulles d'air dans la structure de la mousse et provoquant même des fissures dans la mousse. De plus, il y avait une quantité importante de déchets restants, ce qui entraînait un gaspillage de matériaux important et des coûts de production élevés.

Plus tard, le processus a incorporé des pompes doseuses pour transporter les matériaux vers un baril de mélange avec un fond à ouverture automatique. Après un mélange à grande vitesse, la plaque inférieure du baril de mélange s'ouvrait et l'air comprimé expulsait rapidement le matériau dans le moule pour l'expansion de la mousse. Cependant, cette approche souffrait de structures de pores inégales en raison du flux rapide du matériau, entraînant des structures de mousse tourbillonnantes et des problèmes de qualité tels que des fissures en forme de croissant. La troisième étape de l'amélioration du processus est le dispositif de moussage en boîte qui est le plus souvent adopté aujourd'hui. Son principe fondamental de moussage est illustré en photo



(un)
Dosage et mélange de matières premières (b) Moussage (c) La mousse monte pour limiter la hauteur


1 - Baril de mélange de matériaux élévateur ; 2 - Moule de boîte assemblable ; 3 - Plaque supérieure de la boîte flottante ; 4 - Corps en mousse


Image 1 : Diagramme schématique du principe de moussage en boîte


L'équipement de production industrielle pour le moussage en caisses se compose principalement de réservoirs de matières premières, d'unités de pompe doseuse, de barils de mélange élévateurs et de moules de caisses en bois assemblables. Comme le montre le diagramme schématique de l'équipement de moussage en boîte fabriqué par Hennecke (image 2), les matières premières moussantes sont stockées dans des réservoirs et régulées par des dispositifs de contrôle pour atteindre la plage de température de traitement requise, généralement maintenue à 23°C ± 3°C. Séquentiellement, la pompe doseuse injecte des polyéther polyols, un catalyseur, des tensioactifs, des agents moussants, etc., dans le fût de mélange pendant une durée d'agitation de 30 à 60 minutes. Ensuite, selon la formulation, le TDI est introduit, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un récipient intermédiaire doté d'un interrupteur inférieur. Le mélange immédiat suit l'ajout de TDI. En fonction des matériaux et de la formulation, la vitesse d'agitation est généralement contrôlée entre 900 et 1 000 tours par minute (r/min), avec un temps d'agitation de 3 à 8 secondes. Après agitation, le fût de mélange est rapidement soulevé. La partie inférieure du fût n'a pas de fond et est placée sur la plaque inférieure de la boîte de moulage lors de l'abaissement, en utilisant une bague d'étanchéité au bord inférieur du fût pour empêcher les fuites de matériau.


Une fois soulevée, la bouillie bien mélangée peut être directement étalée et dispersée sur la plaque inférieure du moule, permettant une montée naturelle de la mousse. Pour éviter la formation d'une surface bombée sur la partie supérieure pendant le moussage, une plaque de moule supérieure qui correspond à la zone du moule et permet un mouvement limite vers le haut est équipée. La boîte à moule est principalement constituée de panneaux de bois rigides, la plaque inférieure étant fixée sur un chariot de transport de moule mobile. Les quatre panneaux latéraux sont assemblables et dotés de mécanismes de verrouillage à ouverture et fermeture rapides. Les côtés intérieurs des panneaux sont recouverts d'agents de démoulage à base de silicone ou doublés d'un film de polyéthylène pour empêcher l'adhérence. Après 8 à 10 minutes de maturation forcée au sein de la caisse, les panneaux latéraux de la caisse du moule sont ouverts, permettant le retrait de la mousse souple en forme de bloc. Après 24 heures supplémentaires de maturation, ces blocs de mousse peuvent subir une découpe et d'autres procédures de post-traitement.




1 - Réservoir de matières premières ; 2 - Unité de pompe doseuse ; 3 - Armoire de commande ; 4 - Baril de mélange avec dispositif élévateur ; 5 - Boîte moussante ; 6 - Produit fini en mousse ; 7 - Plaque flottante


Photo 2 : Équipement de moussage de boîtes fabriqué par Hennecke (BFM100/BFM150)


Le processus et l'équipement de moussage en boîte présentent des caractéristiques telles qu'un fonctionnement simple, une structure d'équipement compacte et simple, un faible investissement, un faible encombrement et une maintenance pratique. Ces caractéristiques le rendent particulièrement adapté aux petites entreprises engagées dans la production intermittente de blocs de mousse de faible densité. Cependant, ses inconvénients sont également évidents : efficacité de production moindre, environnement de production moins favorable, concentration élevée de gaz toxiques émis sur site, nécessitant l'utilisation de systèmes d'échappement et de purification des gaz toxiques très efficaces.



Pour améliorer l'efficacité du mélange, certaines entreprises ont ajouté plusieurs déflecteurs verticaux et équidistants aux parois intérieures du fût de mélange. Ces déflecteurs, combinés à des agitateurs en spirale à grande vitesse, facilitent un mélange à grande vitesse. Cette approche peut, dans une certaine mesure, réduire les effets d'écoulement laminaire dans le liquide de mélange et améliorer l'efficacité du mélange. Un exemple de ceci est notre produit, le SAB-BF3302. Pour l'apparence et les spécifications techniques du produit, veuillez vous référer à l'image 3.



Image 3 : Machine à mousser les boîtes entièrement automatique (Sabtech Technology Limited)


Cette ligne de production est dotée de modes de contrôle informatique entièrement automatique et de contrôle manuel. Il convient à la production de mousse de polyuréthane flexible avec des densités allant de 10 à 60 kg/cm. Débit de mousse maximum : 180L. Hauteur de la mousse : 1200 mm. Puissance de mélange : 7,5 kW. Puissance totale : 35 kW.


2. Équipement pour la préparation de mousse à cellules ouvertes


La mousse de polyuréthane à cellules ouvertes est un produit en mousse fonctionnelle développé dans les années 1980. Il possède une porosité élevée, une structure de réseau distincte, une douceur, une respirabilité et une bonne résistance mécanique. Il trouve une large application en tant qu'excellent matériau de filtration et d'absorption des chocs dans les transports, l'instrumentation, les membranes de filtration de matériaux médicaux et comme support de catalyseur dans l'industrie chimique. Le remplir dans les réservoirs de carburant des avions peut supprimer l’agitation du pétrole et réduire le risque d’explosion. Son imprégnation avec une boue céramique et son frittage à haute température aboutissent à un nouveau matériau filtrant en céramique à cellules ouvertes utilisé dans l'industrie métallurgique.


La préparation de la mousse de polyuréthane à cellules ouvertes implique des méthodes telles que l'hydrolyse à la vapeur, le trempage alcalin et l'explosion. Dans la production industrielle, la méthode d'explosion est principalement utilisée. Initialement, une mousse de polyuréthane d'une taille de pores spécifique est préparée à l'aide du procédé de moussage en boîte. Par la suite, il est placé dans un équipement de réseau d'explosion dédié, rempli de gaz explosif, et enflammé après avoir complètement rempli le corps en mousse. En utilisant l'énergie d'impact et la chaleur à haute température générées par les paramètres d'explosion, les parois cellulaires de la mousse de polyuréthane sont rompues et fusionnées sur les parois cellulaires, formant une structure de réseau distincte, comme le montre l'image 4.



Image 4 : Mousse à cellules ouvertes clairement connectée


Des méthodes telles que l’hydrolyse à la vapeur ou le trempage alcalin sont utilisées pour préparer la mousse à cellules ouvertes. Cependant, ces méthodes posent des problèmes de faible efficacité, de mauvaise qualité et de pollution environnementale. Ils sont principalement utilisés pour la production à petite échelle, comme les tests d’échantillons en laboratoire. La production à grande échelle utilise principalement la méthode de l'explosion.



ATL Schubs GmbH, une société allemande, est spécialisée dans la recherche et le développement de mousse polyuréthane réticulée et fabrique les machines d'explosion de mousse ReticulatusTM. La chambre d'explosion de l'équipement d'explosion à mousse réticulée se présente sous deux formes : cylindrique et rectangulaire. Le premier convient à la mousse cylindrique, tandis que le second est plus polyvalent. Il peut être utilisé non seulement pour la mousse carrée mais également pour le traitement de la mousse réticulée à partir de la mousse cylindrique, comme le montre l'image 5. La chambre d'explosion est construite à partir de plaques d'acier de haute qualité de 100 mm d'épaisseur. Le fonctionnement est contrôlé par un modem informatique, offrant des fonctionnalités telles que l'ouverture et la fermeture automatiques, le verrouillage automatique, le fonctionnement automatique et les alertes automatiques. De plus, la conception et la modification de programmes à distance peuvent être facilitées grâce à des capteurs de transmission de données.



Photo 5 : Équipement de traitement de réticulation de mousse de polyuréthane (ATL Schubs)


Lors de la production, des corps en mousse de 3 à 6 mètres de long destinés à la réticulation sont poussés dans la chambre d'explosion. La porte de la chambre est fermée hydrauliquement et l'air à l'intérieur de la chambre est évacué à l'aide d'une pompe à vide. Sous contrôle informatique, une proportion précise d'oxygène et d'hydrogène gazeux est introduite et le rapport du mélange gazeux est ajusté mécaniquement en fonction de facteurs tels que le type d'échantillon de mousse et les exigences de taille du réseau.

Des capteurs surveillent en permanence le processus, garantissant que tous les paramètres du processus sont dans les conditions spécifiées avant le lancement d'une détonation contrôlée. La force explosive et l'intensité de la flamme générées par l'explosion pénètrent à travers tout le corps en mousse, créant une structure de réseau distincte. Après le formage, le corps en mousse est refroidi, les matières résiduelles et les gaz résiduaires sont purgés à l'aide d'azote, et la chambre de pression peut ensuite être ouverte pour récupérer la mousse réticulée. L'ensemble du processus prend environ 8 à 10 minutes. Le diamètre des pores de la mousse réticulée se situe entre 10 et 100 pores par pouce (ppi) (Remarque : ppi fait référence au nombre de pores dans un pouce).


Ce qui précède donne un aperçu du processus de production non continu de la mousse flexible de polyuréthane. J'espère que ces informations vous seront utiles.

La stabilité du moussage éponge en mousse souple de polyuréthane indique si la mousse se brise, ferme les pores, s'effondre et comprend également la dureté, la densité, l'élasticité, la résistance à la traction, la taille des pores et d'autres aspects du produit qui répondent aux exigences des clients. Pour y parvenir, il est nécessaire de standardiser les matières premières, les formulations et les paramètres de fonctionnement, ainsi que de contrôler les réactions chimiques complexes et diverses dans différents environnements.


Densité:
La densité est mesurée en kilogrammes par mètre cube ou en grammes par centimètre cube. Pour les petits produits de forme irrégulière, il n’est pas facile de mesurer la section transversale. On peut utiliser du papier millimétré avec de petits carrés (comme du papier millimétré avec des côtés carrés de 2 millimètres) pour dessiner la section transversale du produit mesuré et calculer la densité en comptant les carrés. Au cours du processus de production, la densité de la formulation, le débit, la vitesse de la bande transporteuse et la largeur de la mousse ont été déterminés. Mesurer la hauteur de la mousse révélera la densité de la mousse. Par exemple, si une éponge atteint une hauteur de 95 centimètres, sa densité est de 20 kilogrammes par mètre cube. La densité est liée à la formulation et est également affectée par la vitesse de réaction. Il existe une différence de densité entre le haut et le bas d’une même mousse.


Dureté:
La dureté de l'éponge peut être divisée en deux types. L'un reflète la dureté superficielle du produit, utilisé pour les matériaux de chaussures, tandis que l'autre reflète la dureté globale du produit, utilisé pour les éponges pour meubles. La dureté de la mousse est liée aux segments durs, à la chaleur et à la teneur en matières premières lors de la réaction, correspondant aux matériaux TDI, MC et POP. La dureté de la mousse dépend également du degré de réticulation. À mesure que la densité de l’éponge diminue, il devient difficile d’augmenter la quantité de POP. Pour les mousses de faible densité et de haute dureté, l'accent est mis sur la manière d'augmenter les POP et les TDI dans la formulation afin de réduire les MC. Pour les mousses de densité moyenne à haute et de dureté élevée, l’accent est mis sur la maximisation de l’effet de durcissement du POP et du TDI.


Élasticité:
L'élasticité est principalement liée au poids moléculaire du polyéther. Plus le poids moléculaire est élevé, plus la résilience du produit est élevée. Deuxièmement, cela est lié à la formation de chaînes latérales lors de la réaction d’éponge ; moins il y a de chaînes latérales, meilleure est l'élasticité. La réduction de l'indice TDI peut réduire la formation de chaînes latérales, et la réduction de la chaleur à l'intérieur de la mousse peut également réduire la formation de chaînes latérales. Cependant, s’il y a trop peu de chaînes latérales, la tolérance de la formulation n’est pas élevée et la mousse n’est pas stable. L'élasticité de l'éponge est également liée à l'équilibre de la formulation. Lorsqu'une éponge en mousse ordinaire ferme ses pores, son élasticité diminue fortement. La mousse à haute dureté n'a pas une bonne élasticité, mais une mousse trop molle n'a pas non plus une grande résilience.


Résistance à la traction:
Les éponges pour meubles sont principalement utilisées pour s'asseoir et se pencher, de sorte que les exigences de résistance à la traction ne sont pas trop élevées. La résistance à la traction de l'éponge est liée à la teneur en NCO et au degré de réticulation dans les méridiens. L'augmentation de l'indice TDI et l'augmentation de la chaleur à l'intérieur de la mousse peuvent renforcer la teneur en NCO et le degré de réticulation. L'augmentation de MC réduit l'augmentation de la résistance à la traction dans de nombreux cas. La quantité de TDI qu'une formulation peut « accueillir » est liée à la méthode de moussage, comme les machines à haute pression, les machines à basse pression et le moussage manuel, qui sont différentes. Une éponge ayant un taux d'allongement élevé n'a pas nécessairement une résistance à la déchirure élevée. Pour les produits qui mettent l'accent sur la résistance à la traction, l'ajout d'une petite quantité de poudre de pierre peut réduire considérablement la résistance à la traction sans perdre l'original.


Pores:
Les mousses avec de très bons pores deviennent souvent des mousses de milieu à haut de gamme, et leur prix augmente également considérablement. La formation des pores est un problème global et pour obtenir des pores uniformes, délicats et sans défauts, il faut avoir une compréhension approfondie des machines, des matières premières, des formulations et des paramètres. La formation de piqûres et de piqûres est généralement provoquée par un entraînement excessif d'air dans les matières premières lors de l'agitation au niveau de la tête de la machine ou lors du déplacement des matières premières. Cela peut également résulter d’une mauvaise qualité des matières premières ou d’une contamination. La théorie selon laquelle les fuites d’air dans les canalisations provoquent des trous d’épingle n’est pas tenable. Lors du moussage, la pression à l’intérieur du tuyau est supérieure à la pression atmosphérique à l’extérieur du tuyau. Seule la matière première s'écoule du tuyau et l'air de l'extérieur ne peut pas entrer

La résistance à la compression d'une mousse est liée à de nombreux facteurs tels que la structure des différents segments de chaîne composant la mousse, les liaisons chimiques entre les molécules, la cristallinité des polymères, le degré de séparation de phases, la structure des isocyanates et la proportion d'isocyanates. utilisé.


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La mousse à rebond lent est formée par la réaction de polyols de haut poids moléculaire et de polyols de faible poids moléculaire avec des isocyanates. Les segments mous formés par des polyols de haut poids moléculaire ont de grands volumes, de faibles densités de réticulation et une activité élevée. Ils sont faciles à comprimer et récupèrent rapidement une fois la pression supprimée. Les segments durs formés par des polyols de faible poids moléculaire ont de petits volumes, des densités de réticulation élevées et une faible activité. Ils sont difficiles à comprimer et également difficiles à récupérer une fois les forces externes supprimées. Cette caractéristique confère aux mousses leur fonction de rebond lent et constitue la base de la fabrication de mousses à rebond lent.


Étant donné que les propriétés des segments souples et durs dans les mousses à rebond lent sont différentes, il existe un certain degré de séparation de phases entre eux. S'il n'y a pas de séparation de phase entre les segments, le corps en mousse est un tout étroitement lié à une échelle macro, conduisant au phénomène « bougez un cheveu et tout le corps bouge », ce qui signifie qu'il rétrécit dans son ensemble lorsqu'il est comprimé et se dilate lorsqu'il est comprimé. la pression est relâchée. Cependant, la microstructure de la mousse fait que cette situation ne peut pas être réalisée complètement. En particulier dans les mousses à rebond lent, divers segments de chaîne ont des structures moléculaires différentes, des répartitions inégales du poids moléculaire et une séparation de phases inévitable. Une légère séparation de phase fait que certains segments durs, en raison de leur faible activité, ont des difficultés à récupérer pendant le processus de récupération après la suppression des forces externes. Ces « évadés » freinent plus ou moins la récupération des segments fragiles, conduisant finalement à un rétrécissement.


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La cristallinité des segments durs, qui est plus forte que celle des segments mous, est également une raison d'une mauvaise récupération. Les matériaux ont des compatibilités similaires, qui s’appliquent également aux mousses à rebond lent. Étant donné que les segments durs ont des points de réticulation plus proches et des densités de réticulation plus élevées, les petites molécules formées sont plus susceptibles de s'agréger ensemble. En raison de la présence de liaisons hydrogène, ces substances agrégées contenant de l’hydrogène améliorent la cristallinité du matériau, conduisant à des forces de cohésion plus importantes. Après la compression, des forces externes modifient l’état d’agrégation des segments de chaîne, facilitant ainsi la fusion des groupes polaires. Lorsque la force externe est relâchée, le nouvel état d'agrégation, en raison de fortes forces de cohésion, est difficile à revenir à l'état de précontrainte, ce qui entraîne un retrait des mousses à rebond lent.


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La structure des isocyanates est également un facteur affectant la résistance à la compression des mousses à rebond lent. Le TDI est généralement utilisé pour produire des mousses à rebond lent. Étant donné que les deux groupes NCO de la molécule TDI se trouvent aux positions 2,4 et 2,6, ils présentent un certain angle entre eux, ce qui les rend sujets à la déformation sous contrainte. En particulier dans des conditions de pressage à chaud, des déformations et des pertes de chaleur importantes se produisent, particulièrement évidentes dans les mousses des bonnets de soutien-gorge, ce qui rend difficile la récupération après ces déformations.


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Le faible indice NCO des isocyanates utilisés dans la préparation des mousses à rebond lent est également une raison d'une mauvaise récupération. L'indice NCO des mousses ordinaires est généralement supérieur à 100, tandis que dans les mousses à rebond lent, l'indice NCO se situe généralement entre 85 et 95. Cela signifie que 5 à 15 % des groupes hydroxyle ne participent pas à la réaction. Par conséquent, bien que la surface de la mousse semble être une seule entité, il existe à l’intérieur une partie considérable de segments de chaîne indépendants les uns des autres.



Solutions pour améliorer la résistance à la compression des mousses à rebond lent:


1. Utilisez du polyéther à haute teneur en EO (appelé polyéther agent gonflant) pour remplacer du polyéther à rebond lent.


A
Le polyéther à haute teneur en EO a un faible indice d'hydroxyle et un poids moléculaire élevé. Après avoir réagi avec les isocyanates, les segments formés ont des poids moléculaires supérieurs ou proches de ceux formés lorsque le polyéther ordinaire réagit avec les isocyanates, réduisant ainsi le degré de séparation de phases et la cristallinité.


B
Le polyéther à haute teneur en EO a des segments doux et lisses, qui peuvent fournir de bons effets de rebond lent. De plus, l’ajout de polyéther à haute teneur en EO peut améliorer efficacement la résistance aux basses températures des mousses à rebond lent.


2. Ajoutez une petite quantité de polyester modifié au polyéther pour augmenter la force de cohésion du matériau.


Les segments en polyester, du fait de la présence de groupes ester, ont des forces de cohésion internes élevées et de bonnes propriétés de traction et de compression, améliorant considérablement la résistance à la compression des mousses à rebond lent.


3. Utilisez une petite quantité de polyéther à haute fonctionnalité et de poids moléculaire élevé comme agent de réticulation et remplacez du polyéther ordinaire par du polyéther à haute activité pour un rebond lent.


Cela perturbe la distribution des segments de chaîne, réduit le degré de séparation des phases et augmente le degré de réaction, réduisant ainsi la cristallinité.


4. Utilisez MDI ou ajoutez MDI à TDI.


Le MDI a une structure différente du TDI et produit des mousses avec une meilleure résistance à la compression et moins de pertes de chaleur. Si vous utilisez du MDI, il est préférable d’utiliser du MDI modifié (avec une ramification élevée et une fermeture facile des cellules) ; Le MDI liquide peut également être utilisé, car il s'agit d'une cyclisation intramoléculaire et plus résistant à la compression. Les mousses à rebond lent fabriquées avec tous les MDI ont une bien meilleure résistance à la compression que le TDI pur, et de nombreux fabricants l'utilisent déjà.

1. Polyéther


Le polyéther, en tant que matière première principale, réagit avec l'isocyanate pour former de l'uréthane, qui est la réaction squelettique des produits en mousse. Lorsque le poids moléculaire augmente avec la même fonctionnalité, la résistance à la traction, l'allongement et la résilience de la mousse augmentent, tandis que l'activité réactionnelle de polyéthers similaires diminue. A même valeur équivalente (poids moléculaire/fonctionnalité), une augmentation de la fonctionnalité accélère la réaction, augmente le degré de réticulation du polyuréthane, augmente la dureté de la mousse et réduit l'allongement. La fonctionnalité moyenne des polyols doit être supérieure à 2,5 ; s'il est trop faible, la reprise du corps en mousse après compression est mauvaise.



Si la quantité de polyéther utilisée est élevée, équivalente à une réduction des autres matériaux (TDI, eau, catalyseurs, etc.), il est facile de provoquer la fissuration ou l'effondrement des produits en mousse. Si la quantité de polyéther utilisée est faible, le produit en mousse a tendance à être dur, avec une élasticité réduite et un mauvais toucher.



2. Agent moussant


Généralement, lors de la production de blocs de polyuréthane d'une densité supérieure à 21, seule de l'eau (agent moussant chimique) est utilisée comme agent moussant. Des composés à bas point d'ébullition tels que le chlorure de méthylène (MC) sont utilisés comme agents moussants auxiliaires dans les formules à faible densité ou les formules ultra-douces.



Les agents moussants auxiliaires réduisent la densité et la dureté de la mousse. Puisqu’ils absorbent une partie de la chaleur de réaction, le durcissement est ralenti, ce qui nécessite une augmentation de la quantité de catalyseur. En absorbant la chaleur, le risque de brûlure du noyau est évité.



Le pouvoir moussant peut être exprimé par l'indice de moussage (le nombre de parties d'eau ou quantité équivalente d'eau utilisée pour 100 parties de polyéther):


IF = m (eau) + m (F-11) / 10 + m (MC) / 9 (100 parties de polyéther)



L'eau, en tant qu'agent moussant, réagit avec l'isocyanate pour former des liaisons urée et libère une grande quantité de CO2 et de chaleur. Il s’agit d’une réaction de croissance en chaîne. L'excès d'eau réduit la densité de la mousse et augmente la dureté. Cependant, cela réduit également la taille et la résistance des pores de la mousse, réduisant ainsi leur capacité portante, les rendant susceptibles de s'effondrer ou de se fissurer. Une consommation accrue de TDI entraîne un dégagement de chaleur plus important et un risque plus élevé de brûlure du cœur. Si la quantité d'eau dépasse 5,0 parties, des agents moussants physiques doivent être ajoutés pour absorber une partie de la chaleur et empêcher la combustion du noyau. Moins d’eau signifie une réduction correspondante de la quantité de catalyseur utilisée, mais cela augmente la densité.



3. Catalyseur


Amine : A33 est généralement utilisé, ce qui favorise la réaction entre l'isocyanate et l'eau, en ajustant la densité de la mousse, le taux d'ouverture des bulles, etc., favorisant principalement les réactions de moussage.


Trop d'amine : Le produit en mousse se fissure et il y a des trous ou des bulles dans la mousse ; Trop peu d'amine : La mousse rétrécit, ferme les pores et le fond du produit en mousse devient épais.



Étain : généralement, l'octoate d'étain (II) (T-9) est utilisé ; L'oxyde d'étain (IV) (T-19) est un catalyseur de réaction de gel très actif, favorisant principalement la réaction de gel, c'est-à-dire la réaction de l'étape ultérieure.


Trop d'étain : gélification rapide, viscosité accrue, mauvaise résilience, mauvaise perméabilité à l'air, conduisant à un phénomène de cellules fermées. En augmentant correctement son dosage, on peut obtenir de bons plastiques en mousse à cellules ouvertes avec relaxation, une augmentation supplémentaire du dosage rend la mousse progressivement plus dense, conduisant à un retrait et à des cellules fermées.


Trop peu d'étain : Gélification insuffisante, entraînant des fissures lors du moussage. Il peut y avoir des fissures sur les bords ou sur les dessus, avec des bavures et une mauvaise consolidation. La réduction de l'amine ou l'augmentation de l'étain peuvent augmenter la résistance du film de mousse polymère lorsqu'une grande quantité de gaz est générée, réduisant ainsi les phénomènes de creux ou de fissuration.



Le fait que les plastiques en mousse de polyuréthane aient une structure cellulaire ouverte ou fermée idéale dépend principalement de l'équilibre entre la vitesse de réaction du gel et le taux d'expansion du gaz pendant la formation de la mousse. Cet équilibre peut être atteint en ajustant les types et les quantités de catalyseurs d'amine tertiaire et de stabilisants de mousse dans la formule.



4. Stabilisateur de mousse (huile de silicone)


Les stabilisants de mousse sont un type de tensioactif qui disperse bien la polyurée dans le système moussant, agissant comme des « points de réticulation physique » et augmentant considérablement la viscosité initiale du mélange de mousse, empêchant ainsi la fissuration. D'une part, il a un effet émulsifiant, améliorant la miscibilité entre les composants du matériau mousse. D'autre part, l'ajout de tensioactifs organiques à base de silicium peut réduire la tension superficielle du liquide, réduire l'énergie libre nécessaire à la dispersion du gaz, permettre à l'air dispersé dans les matières premières de nucléer plus facilement lors de l'agitation et du mélange, faciliter la production de fines bulles, ajustez la taille des pores de la mousse, contrôlez la structure cellulaire de la mousse et améliorez la stabilité de la mousse. Il évite l'effondrement ou l'éclatement des bulles, rend les parois de mousse élastiques, contrôle la taille des pores et l'uniformité de la mousse. Généralement, plus on utilise d’agent moussant et de POP, plus la quantité d’huile de silicone utilisée est importante.



Utilisation élevée : augmente l'élasticité des parois en mousse à un stade ultérieur, les rendant moins susceptibles d'éclater, ce qui entraîne des pores plus petits et des cellules fermées.


Faible utilisation : la mousse éclate, s’effondre après le moussage, les pores sont plus grands et le co-moussage est facile.



5. Influence de la température


La réaction de moussage du polyuréthane s'accélère avec l'augmentation de la température du matériau, ce qui peut présenter un risque de brûlure du noyau et d'inflammation dans les formulations sensibles. Généralement, les températures des composants polyol et isocyanate sont maintenues constantes. Lors du moussage, la densité de la mousse diminue à mesure que la température du matériau augmente. Avec la même formule, si la température reste la même mais que la température ambiante est élevée en été, la vitesse de réaction augmente, entraînant une diminution de la densité et de la dureté de la mousse, une augmentation de l'allongement et une augmentation de la résistance mécanique. En été, l'indice TDI peut être augmenté de manière appropriée pour corriger la diminution de la dureté.



6. Influence de l'humidité de l'air


Avec l'augmentation de l'humidité, l'isocyanate contenu dans la mousse réagit avec l'humidité de l'air, provoquant une diminution de la dureté. Par conséquent, lors du moussage, la quantité de TDI peut être augmentée de manière appropriée. Une humidité excessive peut entraîner une augmentation trop élevée de la température de durcissement, entraînant une brûlure du noyau.



7. Influence de la pression atmosphérique


Avec la même formule, le moussage dans les zones de haute altitude entraîne une densité de produit mousse plus faible.

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.