Lors de la création d’une usine de mousse de polyuréthane, un examen attentif du choix du site et des conditions de construction est crucial pour son succès. Plusieurs principes guident le choix du site d’usine:

Premièrement, le principe d’optimisation et de réorganisation des ressources existantes des unités du projet est essentiel. Cela garantit que l’usine peut utiliser au mieux les ressources disponibles sans duplication inutile.

Deuxièmement, le principe de préservation des terres et de réduction des investissements est vital. En sélectionnant un site efficace en termes d’utilisation du sol, l’usine peut minimiser les coûts et maximiser l’efficacité.

Troisièmement, le principe de faciliter le transport et de réduire les coûts de production des produits est important. Un emplacement permettant un transport facile des matières premières et des produits finis contribue à réduire les coûts de production globaux.

Enfin, le principe de prévention de la pollution urbaine et de protection de l’environnement est primordial. Choisir un site éloigné des zones densément peuplées contribue à réduire l'impact des opérations de l'usine sur l'environnement de la ville.

En plus de ces principes de sélection d’un site, divers facteurs liés aux conditions de construction doivent également être pris en compte.:

La situation géographique et les conditions de transport jouent un rôle crucial. Un emplacement idéal aurait un bon accès aux réseaux de transport, tels que les autoroutes ou les chemins de fer, facilitant la circulation des marchandises.

L’état des ressources et les conditions sociales sont des facteurs importants. Cela comprend l'évaluation des installations de soutien aux services locaux, la disponibilité des ressources en main-d'œuvre et les politiques gouvernementales susceptibles d'affecter les opérations de l'usine.

Les conditions naturelles, telles que le climat, les facteurs géologiques et les considérations sismiques, ne doivent pas être négligées. Comprendre ces facteurs aide à planifier les risques ou défis potentiels pendant la construction et l’exploitation.

Les conditions de construction de l’usine telles que l’approvisionnement en eau, le drainage, l’alimentation électrique et le chauffage sont essentielles au bon fonctionnement de l’installation. Des dispositions adéquates pour ces services publics doivent être assurées pendant les étapes de planification.

En conclusion, la création réussie d’une usine de mousse de polyuréthane dépend d’une analyse approfondie des principes de sélection du site et des conditions de construction. En adhérant à ces considérations, l'usine peut être installée dans un emplacement optimal avec l'infrastructure nécessaire pour des opérations efficaces et durables.

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.

Calcul de la distance de moussage pour c machine à mousse continue

Données données : le temps de libération des bulles pour la formule est de 108 secondes, la vitesse de la bande transporteuse pendant le moussage est de 4,6 mètres par minute. Calculez les distances de balancement et de moussage.

Distance de moussage lors du balancement : (108/60) x 4,6 = 8,28 mètres

Distance de moussage en auge : [((108-18)/60)] x 4,6 = 6,9 mètres

Explication : Pour une même formule, la machine à mousse continue a un temps de dégagement des bulles plus court que les petites bulles. La distance de moussage calculée est plus courte que la distance de moussage réelle. Cette méthode ne fournit qu’une confirmation approximative de la distance de moussage, facilitant ainsi le réglage de la plaque de décantation. Auge :  18" indique le temps en secondes pendant lequel la matière première reste dans le bac de trop-plein.

Calcul de la hauteur de moussage pour  c machine à mousse continue

Donné : Débit de formule : 80 kilogrammes par minute pour le polyéther, 20 pour le polyéther blanc, 60 pour le TDI, 20 pour la poudre de pierre, vitesse du tapis roulant 4,5 mètres par minute, largeur du moule 1,65 mètres, produisant une mousse d'une densité de 25 kilogrammes par cube mètre. Quelle est la hauteur de mousse en mètres ?

Poids total de la formule : 80 + 20 + 60 + 20 = 180 kilogrammes

Volume de formule : 180/25 = 7,2 mètres cubes

Surface de base du convoyeur fonctionnant par minute:

4,5 x 1,65 = 7,425 mètres cubes

Hauteur de mousse : 7,2/7,425 = 0,97 mètres

Explication : L'huile de silicone, l'amine et l'étain ne sont pas pris en compte ici car ils compensent la quantité de dioxyde de carbone utilisée pendant le processus de moussage. La teneur en humidité (MC) n'est pas prise en compte car la MC n'augmente pas le poids de la mousse lorsqu'elle est vaporisée.

Fonctionnement quotidien moussant

Les débutants craignent qu'un mauvais réglage de la plaque de décantation fasse monter le liquide pulvérisé par la buse vers l'avant ou vers l'arrière, affectant ainsi la formation de mousse. La vitesse de réaction augmente progressivement au cours des deux premières minutes suivant le démarrage de la machine, nécessitant parfois des ajustements correspondants du plateau de décantation. Les ajustements de la plaque de décantation sont plus critiques dans les formules à faible densité et à MC élevée.

Le débit de TDI peut être calculé en déterminant la valeur d'échelle correspondante pour le débit, mais il est recommandé de mesurer le débit de TDI lors de la première production de mousse. Le débit est trop important ; si le débit est incorrect, 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.

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

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

Pour la même formule, lors du passage entre les têtes pivotantes à double pulvérisation et les têtes pivotantes à pulvérisation unique, si la section transversale des deux buses est similaire, les exigences relatives à la finesse et au nombre de couches du maillage sont similaires.

La correction du petit débit de matériau peut être effectuée en mesurant le débit de retour du petit matériau ou en divisant l'utilisation totale par le temps de moussage pour la correction. Lorsque les valeurs obtenues à partir des deux méthodes de correction diffèrent de manière significative, les données de la deuxième méthode de correction doivent être utilisées.

Les formules de mousse souple avec de meilleures propriétés se situent généralement dans une plage instable, telle qu'un indice TDI plus faible, un rapport eau/MC plus faible, un dosage de T-9 plus faible et un dosage d'huile de silicone plus faible. Tout comme dans notre travail, il doit y avoir un effort avant une récompense.

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

Tensioactifs / Huile de silicone

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

Catalyseurs

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

Agents gonflants

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

Autres additifs

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