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.

Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles la mousse de polyuréthane se fissure, notamment des facteurs chimiques et mécaniques. Lors de la production, il est important de s&39;arrêter et d&39;inspecter, en veillant à éliminer le phénomène de fissuration. Vous trouverez ci-dessous quelques idées que nous avons résumées sur la base d’années d’expérience de production, dans l’espoir d’inspirer tout le monde.


1.
Changements soudains


Des changements soudains dans la vitesse du convoyeur, des variations dans l’utilisation du catalyseur ou un fonctionnement irrégulier du convoyeur peuvent provoquer la fissuration de la mousse. Ajustez soigneusement et progressivement les situations ci-dessus. Un changement important de la vitesse du convoyeur peut entraîner de grandes fissures dans les blocs de mousse.


2
Film de polyéthylène


Si le film cesse de bouger pour une raison quelconque, la mousse entrera en contact avec la surface statique, ce qui entraînera des fissures. Si cette situation se produit, vérifiez le rouleau d&39;enroulement de l&39;enrouleur et examinez la séparation du film dans la zone de durcissement.


3
Formation de mousse autour de certaines substances


De la mousse a tendance à se former autour de certaines substances, notamment dans la goulotte d&39;alimentation, ce qui peut facilement provoquer des fissures.


Avant la production, assurez-vous qu&39;il ne reste aucun résidu ou débris dans l&39;assemblage de la tête de mélange, du tuyau d&39;alimentation et de la goulotte de décharge.


4
Amine excessive


Lorsqu&39;il n&39;y a pas suffisamment d&39;octoate stanneux, un excès d&39;amine peut entraîner le même effet et accélérer le temps de montée. Il faut donc réduire le dosage d’amine.


5
Octoate stanneux insuffisant


En raison de la réaction de moussage plus rapide par rapport à la réaction de polymérisation, une partie de la mousse peut couler, entraînant des fissures. Par conséquent, la quantité d’octoate stanneux doit être augmentée.


6
Huile de silicone


La mousse devient instable et sujette à la rupture, formant potentiellement des « dépressions » sur la mousse, il est donc nécessaire d&39;augmenter le dosage d&39;huile de silicone.


7
Structure des petites bulles d&39;air


Les parois en mousse minces dues à la formation de mousse peuvent provoquer des fissures. Pour résoudre ce problème de manière globale : réduisez la teneur en air, diminuez la vitesse de la tête de mélange ou augmentez la pression de la tête de mélange. Il est également nécessaire de modifier le dosage du catalyseur octoate stanneux.

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.

Les débutants craignent que si la plaque de décantation n'est pas correctement ajustée, le liquide s'écoulant de la buse peut provoquer une poussée avant ou arrière, affectant le processus de moussage. Deux minutes après le démarrage de la machine, la vitesse de réaction augmente progressivement, nécessitant parfois des ajustements du plateau de décantation. Les ajustements de la plaque de décantation sont plus critiques dans les formules à faible densité et à haute teneur en humidité (MC).



Le débit de TDI (Toluène Diisocyanate) peut être calculé pour correspondre à la valeur de l'échelle, mais il est recommandé de mesurer réellement le débit de TDI lors du premier moussage. Le débit est trop important ; si le débit n’est pas précis, tout le reste sera un désastre. Il est préférable de s'appuyer sur la méthode la plus simple et la plus intuitive pour mesurer le débit.



Lors du mélange des poudres, la poudre de pierre mélangée doit être laissée toute la nuit et la production doit commencer le lendemain. Pour les ingrédients contenant de la mélamine et de la poudre de pierre, il est recommandé de mélanger d'abord la mélamine avec du polyéther pendant un certain temps avant d'ajouter la poudre de pierre.



Les formules de machines à mousse avec une longue chambre de mélange dans la tête de la machine ou plus de dents sur l'arbre d'agitation contiennent généralement moins d'amines et une température de matériau plus basse. À l’inverse, les formules de machines à mousse avec une chambre de mélange courte dans la tête de la machine ou moins de dents sur l’arbre d’agitation contiennent généralement plus d’amines et une température de matériau plus élevée.



Pour la même formule, lors du passage entre des têtes pivotantes à double pulvérisation et des têtes pivotantes à pulvérisation unique avec des sections transversales de buse similaires, les exigences en matière d'épaisseur de maille et de couches sont similaires.



Pour l'étalonnage du débit de matériau mineur, une méthode consiste à mesurer le débit de retour du matériau mineur, et l'autre consiste à le calibrer en divisant la quantité totale utilisée par le temps de moussage. Lorsqu'il existe une différence significative entre les deux méthodes d'étalonnage, fiez-vous aux données de la deuxième méthode d'étalonnage.



Les formules de mousse souple de haute qualité se situent généralement dans une plage instable, telle qu'un faible indice TDI, un faible rapport eau/MC, un faible dosage de T-9 et un faible dosage d'huile de silicone.