Lorsque vous utilisez une machine à mousse discontinue pour le moussage de mousse souple de polyuréthane, avez-vous rencontré les situations suivantes ?

1. Pores de mousse inégaux et nombreux,

2. Texture mousse rugueuse.

3. Tailles de pores chaotiques sur toute la surface de la mousse, avec de légers signes de pores dilatés.

Des problèmes comme ceux-ci sont assez courants. La principale raison du premier problème est que la distance entre la turbine de mélange de la machine à mousse et le fond du fût de mélange est trop grande ; le deuxième problème est que les pales de mélange sont trop courtes et étroites : le troisième problème est que l'angle des pales de mélange est trop grand.

De nombreux fabricants qui conçoivent et produisent des machines à mousse ne comprennent les principes que lors du processus de conception, sans comprendre la relation significative entre une conception différente dans la production de mousse et la qualité du produit. Une conception mécanique raisonnable et parfaite ne peut être améliorée que progressivement dans le travail réel, et seuls les mousseurs expérimentés peuvent y parvenir.

Voici quelques expériences que nous avons eues avec des modifications et des mises à niveau de machines, en espérant qu'elles  sera utile:

Première , la position d'installation de la roue de mélange doit être aussi basse que possible, il est préférable de se rapprocher du fond du baril de mélange. En général, la distance entre le point le plus bas de la pale de mélange et le fond du fût de mélange doit être d'environ deux centimètres.

Deuxième , la forme de la pale de mélange doit être en forme d'éventail, avec un bord moyennement large. L'avantage d'être large est qu'il augmente la zone de contact avec le matériau liquide, fournissant une puissance suffisante et équilibrant également le matériau liquide.

Troisième , la longueur de la lame de mélange doit également être aussi longue que possible, en laissant environ trois à quatre centimètres du déflecteur à l'intérieur du fût de mélange.

Quatrième , les deux bords de la lame de mélange doivent être inclinés, l'angle d'inclinaison étant basé sur la largeur d'une extrémité et une différence de deux centimètres des deux côtés. Une fois la lame de mélange modifiée, son bon fonctionnement est également crucial, notamment la vitesse de mélange. De nos jours, la plupart des machines à mousse discontinue sont équipées de dispositifs de conversion de fréquence de synchronisation à grande vitesse. Cependant, dans la production réelle, ce dispositif est souvent inutile. La vitesse de fonctionnement dépend principalement de la quantité de matériau dans le fût de mélange. S’il y a beaucoup de matériau, la vitesse doit être plus rapide, et s’il y a moins de matériau, la vitesse doit être 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.

1. Réactions de base

La formation de mousse de polyuréthane implique deux réactions fondamentales : la réaction de moussage et la réaction de polymérisation (également appelée réaction de gel).

Réaction moussante : l'isocyanate réagit avec l'eau pour produire une réaction d'urée disubstituée et de dioxyde de carbone. L'équation de réaction est la suivante:

2R-N=C=O + HOH → R-NH-CO-NH-R + CO2 ↑

Le dioxyde de carbone libéré agit comme le noyau de la bulle, provoquant l’expansion du mélange réactionnel, ce qui donne lieu à une mousse à structure à cellules ouvertes.

Réaction de polymérisation : le groupe hydroxyle du polyéther subit une réaction de polymérisation par étapes avec l'isocyanate pour former un aminoformate. L'équation de réaction est la suivante:

R=N=C=O + R &premier ; -OH → R-NH-COO — R &premier ;

2. Polyols

La production nationale de mousse en bloc utilise des polyéthers de mousse souple à 3 fonctionnalités, de poids moléculaire 3 000 (indice d'hydroxyle 56) ou 3 500 (indice d'hydroxyle 48, moins couramment utilisé).

3. Polyisocyanates

Le principal polyisocyanate utilisé est le diisocyanate de toluène (TDI). Il existe trois principaux types de produits industriels TDI : le 2,4-TDI pur (ou TDI100), le TDI80/20 et le TDI65/35. Le TDI80/20 présente le coût de production le plus bas et constitue la variété la plus largement utilisée dans les applications industrielles.

Le poids moléculaire du TDI est de 174, avec deux groupes isocyanate (-N=C=O) ayant un poids moléculaire de 84. Par conséquent, la teneur en isocyanate du TDI est de 48,28 %.

La quantité de TDI utilisée a un impact significatif sur les propriétés de la mousse. Dans les formulations de mousse, l'excès de TDI est exprimé par l'indice d'isocyanate, qui est le rapport entre l'utilisation réelle et la quantité théorique calculée. Lors de la production de mousse souple, l'indice est généralement de 105 à 115 (100 est égal à la quantité théorique calculée). Dans cette plage, à mesure que l'indice TDI augmente, la dureté de la mousse augmente, la résistance à la déchirure diminue, la résistance à la traction diminue et l'allongement à la rupture diminue. Si l'indice TDI est trop élevé, cela peut conduire à des cellules volumineuses et fermées, à des temps de maturation longs et à une combustion de la mousse ; si l'indice TDI est trop faible, cela peut entraîner des fissures, un mauvais rebond, une faible résistance et une déformation permanente par compression importante.

4. Agents gonflants

L'eau réagissant avec le TDI pour produire du dioxyde de carbone est le principal agent gonflant utilisé dans le moussage de la mousse souple. L'augmentation de la quantité d'eau dans la formulation augmentera la teneur en urée, augmentera la dureté de la mousse, diminuera la densité de la mousse et réduira la capacité portante de la mousse. Cependant, le TDI réagit avec l’eau pour produire une grande quantité de chaleur. Si la teneur en eau est trop élevée, la mousse peut brûler ou s'enflammer.

Le chlorure de méthylène est un agent gonflant physique avec un point d'ébullition de 39.8 ° C. C'est un gaz ininflammable qui peut se vaporiser pendant le moussage, réduisant ainsi la densité et la dureté de la mousse. La quantité de chlorure de méthylène ajoutée doit empêcher la mousse de brûler tout en garantissant qu'une trop grande quantité n'élimine pas trop de chaleur, ce qui affecterait le durcissement de la mousse. La quantité de chlorure de méthylène utilisée est limitée.

5. Catalyseurs

Le rôle principal des catalyseurs est d’ajuster la vitesse des réactions de moussage et de gel pour obtenir un bon équilibre.

La triéthylènediamine (A33, une solution à 33 % d'éther diisopropylique ou de dipropylène glycol) est le catalyseur d'amine tertiaire le plus important dans la production de mousse souple. Il est efficace à 60 % pour favoriser la réaction entre l'isocyanate et l'eau, c'est-à-dire une réaction moussante, et à 40 % efficace pour favoriser la réaction entre l'hydroxyle et l'isocyanate, c'est-à-dire une réaction de gel.

Le dilaurate de dibutylétain (A-1) est un catalyseur d'amine tertiaire à usage général pour la mousse souple. Il est efficace à 80 % pour favoriser la réaction moussante et à 20 % pour favoriser la réaction de gel. Il est souvent utilisé en association avec la triéthylènediamine.

Une mauvaise utilisation des catalyseurs aminés peut avoir un impact significatif sur le produit. Trop d'amine peut provoquer:

(1) Temps de réaction court, augmentation rapide de la viscosité initiale et fumée excessive pendant le moussage.

(2) Fissuration de la mousse. Trop peu d’amine entraînera une vitesse d’amorçage lente, affectant la hauteur de la mousse.

Le dilaurate de dibutylétain est le catalyseur à base d'étain organique le plus couramment utilisé, qui est très facile à hydrolyser et à oxyder en présence d'eau et de catalyseurs d'amines tertiaires dans des mélanges de polyéthers.

Plus la densité de la mousse est faible, plus la plage de réglage du dilaurate de dibutylétain est étroite. L'effet du dosage d'étain sur la mousse est le suivant:

Dosage trop faible : Fissuration de la mousse.

Trop de dosage : Augmentation rapide de la viscosité, mousse formant des cellules fermées et rétrécissant, formant des peaux sur le dessus et les côtés.

6. Stabilisants de mousse (également appelés huiles de silicone)

Les stabilisateurs de mousse réduisent la tension superficielle du mélange du système de mousse, stabilisant ainsi les bulles, empêchant l'effondrement de la mousse et contrôlant la taille et l'uniformité des vides.

Augmenter la quantité d'huile de silicone d'une quantité minimale à un niveau approprié peut produire des mousses plastiques bien ouvertes. Lorsque la quantité est trop élevée, le taux de cellules fermées de la mousse augmente.

7. Autres facteurs d'influence

Outre la formulation, les paramètres du processus et l'environnement ont également un certain impact sur les propriétés de la mousse.

Température des matières premières : à des températures ambiantes relativement normales (20 à28 ° C), la température des matières premières est contrôlée à 25 ± 3° C, de préférence dans une plage de ± 1° C. Il peut également être contrôlé dans la plage de 28 à30 ° C.

L'effet de l'augmentation ou de la diminution de la température sur la vitesse des réactions de moussage et de gel varie. Une augmentation de la température entraîne une augmentation beaucoup plus importante de la réaction de polymérisation par rapport à la réaction de moussage. Les catalyseurs doivent être ajustés aux changements de température.

Pour une même formulation, utilisant la même quantité d’agent gonflant, la densité de la mousse est également liée à l’altitude. Dans les zones de haute altitude, la densité de la mousse diminue sensiblement.

La formule de l’éponge à rebond lent est similaire à celle de l’éponge ordinaire avec des différences mineures. Outre la différence majeure dans le polyéther, l’ingrédient principal, certains additifs peuvent être interchangeables. Cependant, pour la production de produits de haute qualité, un examen minutieux et une sélection des additifs restent nécessaires.

1. Choix d'amine

L'amine la plus classique utilisée pour les éponges à rebond lent est le Dabco33-LV d'American Air Products. Le dosage est généralement de 0,3 à 0,8 partie du polyéther total. Il est formulé avec 33 % de triéthylènediamine et 67 % de di(propylène glycol) (DPG). La raison pour laquelle nous recommandons ce produit est qu’il utilise du di(propylène glycol) comme solvant. Certains se demanderont peut-être : un solvant de ce type est-il important ? La réponse est oui. En ce qui concerne la capacité à dissoudre la triéthylènediamine, de nombreux composés alcooliques peuvent être utilisés comme solvants : tels que le propylène glycol, le diéthylène glycol, l'éthylène glycol, le 1,4-butanediol, etc. Parmi ces alcools à petites molécules, le di(propylène glycol) a le poids moléculaire le plus élevé et l'indice d'hydroxyle le plus bas. Comme nous le savons tous, les alcools de faible poids moléculaire peuvent être utilisés comme allongeurs de chaîne ou agents de réticulation. Cela signifie que ces alcools à petites molécules peuvent consommer du TDI, ce qui a pour conséquence : d'une part, cela réduit l'indice TDI, et d'autre part, cela provoque facilement des éponges à cellules fermées.

2. Choix de l'étain

Les artisans expérimentés avec des éponges ordinaires aiment souvent utiliser l'octoate stanneux (T-9) pour créer un rebond lent, mais l'auteur suggère d'utiliser du dilaurate de dibutylétain (D22, T-12, également connu sous le nom de K-19 dans le pays). L'octoate stanneux convient à la création d'éponges de densité moyenne à faible. Sa particularité est qu'il adhère rapidement au début mais manque de solidité par la suite. Ce n'est pas bon pour le post-durcissement lorsqu'il est utilisé avec des éponges haute densité. Le T-9 est sujet à l'hydrolyse, et le rebond lent lui-même a un démarrage lent (généralement contrôlé pour démarrer à environ 160 secondes), il est donc en contact avec l'eau pendant une longue période, conduisant à une certaine hydrolyse, affectant le durcissement. Le dilaurate de dibutylétain ne s'hydrolyse pas et son initiation, sa gélification et son durcissement sont stables avec de bonnes propriétés de post-durcissement.

Certains pairs ont mentionné que la résistance à la traction de l'éponge n'est pas bonne. L'auteur suggère d'utiliser du dilaurate de dibutylétain et les commentaires reçus indiquent que la résistance à la traction s'est améliorée. Si vous utilisez du T-9, la dose est comprise entre 0,1 et 0,4 partie. Si vous utilisez du dilaurate de dibutylétain, la posologie peut être contrôlée entre 0,03 et 0,05. Pour un rebond lent sur les chaînes de montage, le dosage peut être réduit à 0,001-0,01 partie. Pour les commandes à l’exportation limitant l’utilisation de catalyseurs à l’étain, l’auteur suggère d’utiliser du carboxylate de bismuth pour remplacer l’étain.

3. Choix d'huile de silicone

Une huile de silicone à rebond lent typique est la B8002, avec un dosage compris entre 0,5 et 2 parties. Il est moins utilisé pour les éponges à haute densité et davantage pour les éponges à faible densité. Il est davantage utilisé pour le moussage manuel et moins pour le moussage mécanique. Ces dernières années, les fournisseurs nationaux d’huile de silicone ont développé de nombreuses huiles de silicone à rebond lent, et leurs performances sont également bonnes. Certains utilisent le L-580 pour un rebond lent, et dans ce cas, la quantité d'huile de silicone doit être réduite, car le L-580 est plus actif.

4. Utilisation de pigments

L’utilisation des pigments est fondamentalement la même que pour une éponge ordinaire. Soyez simplement prudent lorsque vous utilisez des éponges noires, car le noir de carbone utilisé pour préparer les pigments noirs est hydrophobe, ce qui peut affecter la compatibilité des différents composants de la formule et l'efficacité des catalyseurs. De nombreux collègues ont été confrontés au phénomène de fissuration facile des éponges noires, et la raison en est là. Par conséquent, lors de la création d’éponges noires, des ajustements appropriés doivent être apportés au dosage du catalyseur. Il s'agit d'expériences de travail personnelles fournies à titre de référence uniquement, et les commentaires et corrections de collègues sont les bienvenus.

La mousse plastique souple polyuréthane est l’un des produits importants de l’industrie du polyuréthane. Sa production implique nécessairement l'utilisation de catalyseurs aminés organiques, notamment de catalyseurs aminés organiques tertiaires. En effet, les catalyseurs d'amines tertiaires organiques jouent un rôle important dans les principales réactions de formation de la mousse de polyuréthane : les réactions de dioxyde de carbone et de polymérisation moléculaire, favorisant l'expansion rapide des mélanges réactionnels, l'augmentation de la viscosité et la forte augmentation du poids moléculaire du polymère. Ces conditions sont essentielles à la formation de corps en mousse, garantissant que les mousses plastiques souples présentent des avantages tels qu'une faible densité, un rapport résistance/poids élevé, une résilience élevée et un confort d'assise et de couchage. Il existe de nombreux types de catalyseurs aminés organiques qui peuvent être utilisés pour les plastiques en mousse souple de polyuréthane. Parmi eux, les catalyseurs très efficaces reconnus par différents fabricants sont : la triéthylène diamine (TDEA) et le bis(diméthylaminoéthyl)éther (appelé A1). Ce sont également les catalyseurs à base d’amines organiques les plus utilisés dans le monde aujourd’hui, avec la consommation la plus élevée parmi les différents catalyseurs.

En raison des différences structurelles moléculaires entre les catalyseurs TDEA et A1, il existe des différences significatives dans leurs performances catalytiques, en particulier dans leurs réactions au dioxyde de carbone et à la polymérisation moléculaire. Si l’utilisateur ne prête pas attention à ces différences de production, non seulement il ne parviendra pas à fabriquer des produits en mousse qualifiés, mais il sera également difficile pour les corps en mousse de se former. Par conséquent, comprendre et maîtriser les différences de performances entre ces deux catalyseurs dans la production de mousse de polyuréthane revêt une grande importance. Le TDEA existe à l’état solide dans des conditions normales, ce qui rend son application moins pratique. Dans la production réelle, des composés alcooliques de faible poids moléculaire sont couramment utilisés comme solvants, formulés en solutions à 33 % pour faciliter leur utilisation, communément appelées A33. En revanche, A1 est un liquide de faible viscosité pouvant être appliqué directement. Vous trouverez ci-dessous une comparaison des différences de performances catalytiques entre A1 et A33 dans la production de mousses plastiques souples en polyuréthane.

L'A33 a une fonction catalytique de 60 % pour la réaction avec le dioxyde de carbone et une fonction catalytique de 40 % pour la polymérisation moléculaire. Il a un faible taux d'utilisation efficace du dioxyde de carbone, ce qui entraîne une hauteur de mousse plus faible et une densité de mousse plus élevée. Étant donné que la majeure partie de la fonction catalytique est utilisée pour les réactions de polymérisation moléculaire, il est facile de produire des corps en mousse à cellules fermées, rigides avec un faible rebond, et la gamme réglable de catalyseurs à l'étain devient plus étroite. Pour obtenir la même fonction catalytique, la quantité utilisée est 33 % supérieure à celle de A1. La peau inférieure et la peau extérieure du corps en mousse sont plus épaisses. L'augmentation de la quantité peut augmenter la vitesse de réaction, mais la quantité de catalyseur à l'étain doit être réduite en conséquence, sinon des corps en mousse à cellules fermées seront produits.

A1 a une fonction catalytique de 80 % pour la réaction avec le dioxyde de carbone gazeux et une fonction catalytique de 20 % pour la polymérisation moléculaire. Il a un taux d'utilisation efficace élevé du dioxyde de carbone, ce qui entraîne une hauteur de mousse plus élevée et une densité de mousse plus faible. Étant donné que la majeure partie de la fonction catalytique est utilisée pour les réactions de génération de gaz, il est facile de produire des corps en mousse à cellules ouvertes, souples avec un rebond élevé, et la gamme réglable de catalyseurs à l'étain s'élargit. Pour obtenir la même fonction catalytique, la quantité utilisée est inférieure à A33. La peau inférieure et la peau extérieure du corps en mousse sont plus fines. L'augmentation de la quantité peut augmenter la vitesse de réaction, mais la quantité de catalyseur à l'étain doit être augmentée en conséquence, sinon une formation excessive de mousse et des fissures peuvent se produire.

En termes de performances globales entre TDEA et A1, A1 a des performances catalytiques globales plus élevées que la triéthylène diamine. Ses effets d'application réels sont également meilleurs, bien qu'ils ne soient pas aussi pratiques que la triéthylène diamine en termes de transport et de stockage. Actuellement, la grande majorité des installations de production mécanique de mousse continue utilisent presque exclusivement du A1, tandis que toutes les installations de production de mousse de type caisson utilisent du TDEA. Toutefois, cela n’est pas absolu. Avec une compréhension claire des différences entre les deux et des ajustements de formulation appropriés, ils peuvent être interchangeables et les deux peuvent produire d’excellents produits en mousse.