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.

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.

1  Brûlure du noyau (température centrale dépassant la température d'oxydation du matériau)

A  Polyols polyéther de mauvaise qualité : humidité excessive, teneur élevée en peroxyde, impuretés à point d'ébullition élevé, concentration élevée en ions métalliques, utilisation inappropriée d'antioxydants.

B  Problèmes de formulation : indice TDI élevé dans les formules à faible densité, rapport eau/agents gonflants physiques inapproprié, agent gonflant physique insuffisant, excès d'eau.

C  Impact climatique : températures estivales élevées, dissipation thermique lente, températures élevées des matériaux, humidité élevée conduisant à une température centrale dépassant la température d'oxydation.

D  Stockage inapproprié : augmentation de l'indice TDI entraînant une accumulation de chaleur pendant le post-durcissement, entraînant une température interne élevée et une brûlure du noyau.

2  Grande déformation par compression

A  Polyéther Polyol : Fonctionnalité inférieure à 2,5, taux d'oxyde de propylène supérieur à 8 %, proportion élevée de composants de faible poids moléculaire, insaturation supérieure à 0,05 mol/kg.

B  Conditions du procédé : La température du centre de réaction est trop basse ou trop élevée, un post-durcissement médiocre, une réaction incomplète ou un grillage partiel.

C  Formule de procédé : indice TDI trop faible (contrôlé entre 105 et 108), excès d'huile de silicone, d'octoate stanneux et d'huile de silicone, faible teneur en air de mousse, teneur élevée en cellules fermées.

3  Mousse souple (diminution de la dureté à même densité)

A  Polyéther polyols : faible fonctionnalité, faible indice d'hydroxyle, poids moléculaire élevé.

B  Formulation du procédé : octoate T9 insuffisant, réaction de gélification lente, teneur en eau inférieure avec la même quantité de catalyseur à l'étain, quantité plus élevée d'agents gonflants physiques, dosage élevé d'huile de silicone hautement active, faible indice TDI.

4  Grande taille de cellule

A  Mauvais mélange : mélange inégal, temps de crème court ; augmentez la vitesse de la tête de mélange, réduisez la pression de la tête de mélange, augmentez l'injection de gaz.

B  Formulation du procédé : huile de silicone en dessous de la limite inférieure, étain octoate de qualité insuffisante ou de mauvaise qualité, vitesse de gélification lente.

5  Densité supérieure à la valeur définie

A  Polyols polyéthers : faible activité, poids moléculaire élevé.

B  Formulation du procédé : huile de silicone en dessous de la limite inférieure, faible indice TDI, faible indice de mousse.

C  Conditions climatiques : basse température, haute pression. Une augmentation de 30 % de la pression atmosphérique augmente la densité de 10 à 15 %.

6  Cellules et creux effondrés (taux de dégagement de gaz supérieur au taux de gélification)

A  Polyols de polyéther : indice d'acide excessif (affecte la vitesse de réaction), impuretés élevées, faible activité, poids moléculaire élevé.

B  Formulation du procédé : excès d'amine, faible teneur en étain du catalyseur (mousse rapide et gélification lente), faible indice TDI, huile de silicone insuffisante ou inefficace.

C  Machine à mousser basse pression : réduire l'injection de gaz et la vitesse de la tête de mélange.

7  Rapport élevé de cellules fermées

A  Polyéther polyols : rapport époxy-éthane élevé, activité élevée, se produit souvent lors du passage à des polyéther polyols avec différents niveaux d'activité.

B  Formulation du procédé : excès d'octoate d'étain, activité isocyanate élevée, degré de réticulation élevé, vitesse de réticulation élevée, amine excessive et agents gonflants physiques conduisant à une faible pression de mousse, élasticité élevée de la mousse entraînant une mauvaise ouverture des cellules, indice TDI trop élevé conduisant à des cellules fermées élevées. rapport.

8  Retrait (taux de gélification supérieur au taux de moussage)

A  Rapport élevé de cellules fermées, retrait lors du refroidissement.

B  Conditions de traitement : basse température de l’air et du matériau.

C  Formulation du procédé : excès d'huile de silicone, moins d'amine, plus d'étain, faible indice TDI.

D  Machine à mousser basse pression : augmenter la vitesse de la tête de mélange, augmenter l'injection de gaz.

9  Fissuration

A  " 八 " Les fissures en forme indiquent un excès d'amine, les fissures à une seule ligne indiquent un excès d'eau.

B  Fissures moyennes et inférieures : amine excessive, taux de mousse rapide (agent gonflant physique excessif, mauvaise qualité de l'huile de silicone et du catalyseur).

C  Fissures supérieures : taux de gélification de dégagement de gaz déséquilibré (basse température, basse température du matériau, catalyseur insuffisant, moins d'amine, mauvaise qualité de l'huile de silicone).

D  Fissures internes : basse température de l'air, température centrale élevée, faible indice TDI, étain excessif, résistance élevée au moussage précoce, huile de silicone hautement active en petites quantités.

E  Fissures latérales médianes : Augmenter le dosage d’étain.

F  Les fissures tout au long du processus peuvent être dues à des divergences dans la chute de la plaque et la réaction de moussage, à un moussage prématuré ou à des plaques incorrectes. Outre la formulation, cela concerne également la douceur du papier de base ; si le papier de base est froissé, il peut diviser le liquide en plusieurs parties, provoquant des fissures.

10  Structure cellulaire floue

A  Vitesse d'agitation excessive.

B  Volume d'injection d'air élevé.

C  Débit de la pompe doseuse inexact.

D  Conduites de matériaux et filtres obstrués.

11  Fissures du bord inférieur (amine excessive, taux de mousse rapide)

Surface à pores dilatés : agent gonflant physique excessif, mauvaise qualité de l'huile de silicone et du catalyseur.

12  Mauvaises performances à basse température

Mauvaise qualité inhérente des polyéther polyols : faible indice d'hydroxyle, faible fonctionnalité, insaturation élevée, faible indice TDI avec la même utilisation de l'étain.

13  Mauvaise ventilation

A  Conditions climatiques : basse température.

B  Matières premières : haute teneur en polyéther polyol, huile de silicone hautement active.

C  Formulation du procédé : excès d'étain, ou faible teneur en étain et en amine avec la même utilisation d'étain, indice TDI élevé.

La mousse flexible PU ignifuge, également connue sous le nom de mousse flexible PU ignifuge, est généralement un matériau ignifuge synthétisé en ajoutant des retardateurs de flamme à divers matériaux polyuréthane.

Fonction des retardateurs de flamme : ils peuvent absorber la chaleur et se décomposer en substances non combustibles à la température d'inflammation ou à proximité ; ils peuvent réagir avec les produits de combustion de la mousse flexible PU pour produire des substances difficiles à brûler, retardant ainsi la combustion et permettant au point d'inflammation de s'auto-éteindre.

Retardateurs de flamme courants : retardateurs de flamme à base de brome, retardateurs de flamme à base de chlore, retardateurs de flamme à base de phosphore et retardateurs de flamme inorganiques.

Qualité ignifuge et tests pour la mousse flexible PU

Le degré ignifuge fait référence à la propriété évidente qu'une substance ou un matériau présente après traitement, qui retarde considérablement la propagation des flammes.

Tests ignifuges:

HB : Le grade ignifuge le plus bas de la norme UL94. Il faut que pour les échantillons de 3 à 13 millimètres d'épaisseur, la vitesse de combustion soit inférieure à 40 millimètres par minute ; pour les échantillons de moins de 3 millimètres d'épaisseur, la vitesse de combustion est inférieure à 70 millimètres par minute ; ou éteint avant d'atteindre la barre des 100 millimètres.

V-2 : Après deux tests de combustion de 10 secondes sur l'échantillon, la flamme s'éteint en 60 secondes. Des matériaux combustibles peuvent tomber.

V-1 : Après deux tests de combustion de 10 secondes sur l'échantillon, la flamme s'éteint en 60 secondes. Aucun matériau combustible ne doit tomber.

V-0 : Après deux tests de combustion de 10 secondes sur l'échantillon, la flamme s'éteint en 30 secondes. Aucun matériau combustible ne doit tomber.