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.

La température interne de la mousse est aussi indispensable que la vitalité l’est à une personne. Si la température de post-durcissement de l’éponge est trop basse, ses propriétés physiques ne seront pas optimales et il y aura des fluctuations significatives de ces propriétés.



Une fois que la mousse est bien développée, sa température interne augmente rapidement jusqu'à plus de 120 degrés Celsius en raison de la réaction exothermique se produisant dans de mauvaises conditions de dissipation thermique, devenant ainsi l'un des risques d'incendie.



La température interne de la mousse est cruciale pour former ses propriétés supérieures. La mousse mûrie à des températures externes spécifiques présente des propriétés physiques exceptionnellement supérieures comme la résistance à la traction. Certains calculent la température de la mousse à l'aide de formules, tandis que d'autres utilisent un logiciel pour saisir des formules et calculer automatiquement la température interne de la mousse. Alors, quels facteurs influencent la température interne de la mousse ? Est-il important de connaître ces facteurs ? Cela ressemble à la haute résolution des appareils photo des téléphones modernes, mais cela rend-il la photographie professionnelle inutile ? Les ajustements tels que l’ouverture, la distance focale et le temps d’exposition sont-ils inutiles ? Pour mieux contrôler les choses, il faut en saisir davantage les variables clés. Commençons par les principes de base pour comprendre les changements de température interne de la mousse.



Tout d’abord, comprenons quelques règles de base.



La température d'un espace est directement proportionnelle à la quantité d'énergie thermique injectée dans cet espace et inversement proportionnelle à sa taille.


Par exemple, si 10 kilojoules de chaleur sont distribués dans un espace de 8 litres, la température de cet espace est de 20 degrés Celsius. Si les mêmes 10 kilojoules de chaleur sont distribués dans un espace de 4 litres, la température atteint 40 degrés Celsius.


La quantité de chaleur apportée est directement proportionnelle à la valeur de l’apport thermique et à la vitesse de l’apport thermique.


Par exemple, si 100 kilojoules de chaleur sont libérés à la vitesse « v », l'apport de chaleur est « A ». Si les mêmes 100 kilojoules de chaleur sont libérés à une vitesse de 2 V, l'apport de chaleur devient 2 A.


La taille d'un espace est directement proportionnelle à la température absolue.


Par exemple, un espace de 1 litre à 0 degré Celsius devient 1,366 litre à 100 degrés Celsius car (273,15 + 100)/(273,15 + 0) = 1,366.


La taille d'un espace est inversement proportionnelle à la pression atmosphérique.


Le retard dans la vaporisation du méthane doit être pris en compte.


Examinons ensuite comment le réglage fin de la formule affecte la température interne de la mousse.



Puisqu'il s'agit d'un réglage fin, nous estimerons que l'environnement reste inchangé avant et après les ajustements. Considérons les effets de l'ajustement de l'eau et du méthane sur la température interne de la mousse.


Par exemple, si une formule augmente le méthane de 5 %, nous pouvons être certains que la température interne de la mousse diminue car la vaporisation du méthane absorbe la chaleur, réduisant ainsi l'apport de chaleur à la mousse et augmentant l'espace pour accueillir la chaleur. De même, si la teneur en eau est augmentée de 5 %, l'eau ajoutée libère de la chaleur lors de son injection dans la mousse, augmentant ainsi l'apport de chaleur, et la réaction de l'eau ajoutée génère du gaz, augmentant ainsi l'espace de chaleur. Alors, la température interne de la mousse augmente-t-elle ou diminue-t-elle dans ce cas ? L'expérience indique que la température interne de la mousse augmente. Cela suggère que l’augmentation de l’apport de chaleur due à ce changement contribue davantage à l’augmentation de la température interne de la mousse que le gaz produit par l’eau diluant la température.



Les changements impliquant l’indice de mousse, le dégagement de chaleur et la dissipation thermique, tous croissants, peuvent rendre difficile de deviner intuitivement si la température interne de la mousse va augmenter ou diminuer. Il faudra peut-être insérer une sonde après le moussage pour comparer les températures internes ou calculer pour parvenir à une conclusion.



Pour les calculs, plusieurs formules (expressions algébriques) dérivées des règles de base antérieures sont nécessaires, ainsi que quelques données : la chaleur dégagée lorsque l'eau réagit avec le TDI pour former du dioxyde de carbone en kilojoules par mole, la chaleur absorbée lors de la vaporisation du méthane en kilojoules par mole. . Pour estimer la température interne totale de la mousse, il faut connaître la chaleur dégagée lors de la formation du formiate d'aminométhyle, du formiate d'urée et de méthyle, de l'urée et du biuret (polyurée), en kilojoules par mole, ainsi que la vitesse de réaction (temps de réaction).



Cela explique également pourquoi la densité calculée à partir de l'indice de mousse diffère considérablement des valeurs théoriques et réelles des mousses sans charges à 50 densités. Plus la densité est faible, plus les valeurs théoriques et réelles de la densité de la mousse correspondent.

Qu’est-ce que la mousse rigide de polyuréthane ?



La mousse rigide de polyuréthane, souvent abrégée en mousse rigide PU, est l'un des produits en polyuréthane les plus couramment utilisés, juste derrière la mousse souple en polyuréthane, dans les applications en polyuréthane. La mousse rigide de polyuréthane est principalement une structure à cellules fermées, connue pour son excellente isolation, sa légèreté, son rapport résistance/poids élevé, sa facilité de construction, ainsi que son insonorisation, son absorption des chocs, son isolation électrique, sa résistance à la chaleur, sa résistance au froid et sa résistance aux solvants. , et plus. Il est largement utilisé dans les couches isolantes des réfrigérateurs et des congélateurs, des chambres froides, des camions frigorifiques, ainsi que dans les matériaux isolants des bâtiments, des réservoirs et des canalisations. Une petite quantité est utilisée dans des applications non isolantes telles que l'imitation du bois et les matériaux d'emballage. Généralement, la mousse rigide de polyuréthane de faible densité est principalement utilisée comme matériau d'isolation thermique, tandis que la mousse rigide de polyuréthane de densité plus élevée peut être utilisée comme matériau de structure (imitation bois).



La mousse rigide de polyuréthane est généralement moussée à température ambiante, avec un processus de moulage relativement simple. Il peut être classé en moussage manuel et moussage mécanique en fonction du degré de mécanisation de la construction ; un moussage à haute pression et un moussage à basse pression en fonction de la pression de moussage ; et un moussage par coulée et un moussage par pulvérisation sur la base du procédé de moulage.



Qu'est-ce que la mousse souple de polyuréthane ?



La mousse souple de polyuréthane, également connue sous le nom de mousse souple PU, est un type de mousse de polyuréthane flexible présentant un certain degré d'élasticité. Il s’agit du produit en polyuréthane le plus utilisé parmi tous les produits en polyuréthane.



La mousse souple de polyuréthane est principalement une structure à cellules ouvertes, caractérisée par une faible densité, une bonne récupération élastique, une absorption acoustique, une respirabilité et des propriétés isolantes. Il est principalement utilisé comme matériau de rembourrage pour les meubles, les matelas, les coussins de siège de véhicule, et trouve également des applications industrielles et domestiques comme matériaux filtrants, matériaux d'insonorisation, matériaux d'absorption des chocs, matériaux décoratifs, matériaux d'emballage et matériaux isolants. En fonction du degré de douceur et de la capacité de charge, la mousse souple de polyuréthane peut être divisée en mousse souple ordinaire, mousse super douce, mousse souple à haute portance, mousse souple à haute résilience, etc. Les mousses souples à haute résilience et à haute portance sont généralement utilisées pour la fabrication de coussins de siège et de matelas. Selon le processus de production, la mousse souple de polyuréthane peut être divisée en mousse en bloc et en mousse moulée. La mousse en bloc est produite par un processus continu pour former une mousse de grand volume qui est ensuite découpée dans les formes requises, tandis que la mousse moulée est produite par injection directe du mélange dans des moules pour former des produits en mousse de formes souhaitées.



Après avoir compris la mousse polyuréthane rigide et la mousse polyuréthane souple, la question se pose : comment différencier les deux ?



En fait, la classification peut être basée sur le degré de dureté, en les divisant en plastiques en mousse souple et en plastiques durs. Les mousses plastiques souples ont un composant polymère matriciel au-dessus du point de fusion cristalline ou, s'il s'agit d'un polymère amorphe, il est au-dessus de la température de transition vitreuse ; la mousse dure, en revanche, a sa matrice polymère dans un état cristallin ou un état amorphe mais en dessous de la température de transition vitreuse. La mousse semi-rigide est une mousse plastique entre la mousse souple et la mousse dure. Elle est similaire à la mousse souple, avec un taux de cellules ouvertes supérieur 90

℃

, mais la mousse semi-rigide a une densité et une résistance à la compression plus élevées. Après déformation par compression, la mousse semi-rigide met beaucoup plus de temps à récupérer et sa densité de réticulation est bien supérieure à celle de la mousse souple mais inférieure à celle de la mousse dure.



Sur la base de cette classification de douceur et de dureté, la plupart des mousses de polyoléfine, des mousses de polychlorure de vinyle (PVC) non plastifiées, des mousses phénoliques, des mousses de polycarbonate et des mousses d'éther de polyphénylène sont toutes classées comme mousses dures, tandis que les mousses de polyuréthane élastiques et certaines mousses de polyoléfine et mousses de PVC plastifié sont classées comme mousses souples.



Selon la norme nationale, les plastiques en mousse souple sont ceux qui sont flexibles, ont une faible dureté en compression, reviennent à leur état d'origine une fois la contrainte relâchée et présentent une déformation résiduelle minimale. D'un autre côté, les mousses plastiques dures sont rigides, ont une dureté élevée en compression, se déforment lorsque la contrainte atteint un certain niveau et ne reviennent pas à leur état d'origine une fois la contrainte relâchée.



L'American Society for Testing and Materials (ASTM) précise que pour différencier les mousses plastiques souples et dures, à une température de 18-29

℃

, une tige d'un diamètre de 2,5 cm tourne autour d'elle pendant un tour complet en 5 secondes. S'il ne se fracture pas, il est classé comme mousse plastique souple ; sinon, il est classé comme plastique en mousse dure.



Selon les normes ISO, lorsque la déformation en compression atteint 50 % puis est relâchée, si l'épaisseur ne diminue pas de plus de 2 % par rapport à l'épaisseur d'origine, elle est classée comme mousse plastique souple. S'il diminue de plus de 10 %, il est classé comme mousse plastique dure. Si la diminution est comprise entre 2 et 10 %, elle est classée comme mousse plastique semi-rigide.



Si l'on utilise le module élastique comme critère, dans un environnement standard de 23

℃

et 50 % d'humidité relative, une mousse plastique ayant un module élastique supérieur à 686 MPa est classée comme mousse dure, inférieure à 68,6 MPa est classée comme mousse souple et entre 68,6 et 686 MPa est classée comme mousse semi-rigide. Bien que le module élastique de la mousse semi-rigide soit supérieur à celui de la mousse souple, son comportement contrainte-déformation est plus proche de celui de la mousse souple et significativement différent de celui de la mousse dure. En général, les mousses plastiques souples ont pour la plupart une structure à cellules ouvertes, tandis que les mousses plastiques dures ont principalement une structure à cellules fermées, mais il existe des exceptions.

Dans les mousses flexibles de polyuréthane, le dichlorométhane (MC) est souvent utilisé pour ajuster la densité et la dureté de la mousse. Avec un point d'ébullition de seulement 40.4
°
C, pendant le moussage, la réaction de l'eau et du TDI génère une grande quantité de chaleur, provoquant l'évaporation du MC en gaz, dilatant ainsi le corps de la mousse et réduisant la densité de la mousse.



La vaporisation du MC consomme beaucoup de chaleur, ce qui peut dans certains cas affecter le processus de moussage de la mousse. Les deux figures suivantes montrent les changements dans la température maximale de la mousse et le temps nécessaire pour l'atteindre après avoir ajouté différentes quantités de MC à une formule spécifique.



À partir des graphiques, on peut observer qu'après l'ajout de MC, la température maximale de la mousse diminue considérablement et le temps nécessaire pour atteindre la température maximale augmente également.



Il ne s’agit que de changements de données, mais comment se manifestent-ils au cours du processus de moussage proprement dit ? Pour comprendre cela, examinons brièvement le processus de réaction du polyuréthane.



La réaction principale dans le moussage du polyuréthane est la réaction de l'eau et de l'isocyanate pour produire du dioxyde de carbone et de l'amine, et la réaction du polyéther polyol et de l'isocyanate pour produire du polyuréthane. Il existe cependant de nombreuses réactions secondaires, résumées comme des réactions génératrices d'uréthane et des réactions génératrices d'urée.



Les réactions secondaires modifient la structure moléculaire du polymère de linéaire à réticulée. En raison des différentes conditions de réaction et des matières premières, la structure du polyuréthane peut varier considérablement. En général, plus il y a de réactions secondaires, plus la structure réticulée est complexe, ce qui entraîne une dureté accrue et une résistance à la déchirure améliorée. Bien entendu, la résistance au jaunissement s’améliore également, mais c’est un autre sujet. L'augmentation de l'indice de moussage renforcera les réactions secondaires.



Cela dit, qu'est-ce que cela a à voir avec MC ? Les réactions secondaires sont toutes des réactions endothermiques, nécessitant une absorption de chaleur. Cependant, la vaporisation du MC nécessite également une grande quantité de chaleur, créant ainsi un rapport de concurrence. L'ajout d'une grande quantité de MC affaiblira considérablement les réactions secondaires, augmentant la proportion de structures linéaires dans la mousse, la rendant plus douce et diminuant la plasticité thermique.



Même par temps froid en hiver, il convient de prêter attention à ce problème. Augmenter correctement la teneur en eau dans la formule pour générer plus de chaleur permet de maintenir les propriétés physiques de la mousse sans changements significatifs.

La mousse flexible de polyuréthane, également connue sous le nom d'éponge, subit généralement un processus de transformation liquide en solide en deux minutes. Comparé à d’autres domaines du polyuréthane, le temps de réaction court et intense de la mousse flexible augmente la difficulté d’obtenir une structure cellulaire fine et ordonnée, ainsi qu’un arrangement moléculaire.



Recherche et développement (R&D) impliquent l'introduction de nouveaux matériaux pour donner de nouvelles propriétés aux produits. Les nouveaux matériaux peuvent être classés en deux types en fonction de leurs caractéristiques de réaction : un type est constitué de matières premières conformes aux réactions chimiques du polyuréthane, telles que le polyéther, l'isocyanate, l'huile de silicone et des catalyseurs ayant des propriétés et des activités différentes. Ces matériaux ne perturbent pas fondamentalement le processus de réaction chimique. L'autre type comprend les matières premières (charges) qui ne sont pas conformes aux réactions chimiques du polyuréthane, comme l'ajout de substances non moussantes comme des poudres métalliques spéciales, des poudres inorganiques ou organiques spécialement formulées aux propriétés uniques, des poudres inorganiques ultrafines (d'une finesse de plus de 5000 mesh), agents antibactériens spéciaux, etc. Ces matériaux perturbent parfois complètement le processus de réaction, conduisant à de nouveaux modèles de réaction. Certaines charges provoquent l'effondrement complet de la formule originale, tandis que d'autres provoquent une modification significative de la densité du produit fini de 30 à 50 %. Certaines charges modifient considérablement le temps de montée de la réaction dans la formule, et certaines charges causent de graves dommages à la structure de la mousse après avoir été ajoutées.



R&D conserve généralement certaines matières premières sous la main pour résoudre les problèmes courants rencontrés au cours du processus. Ces matières premières nécessitent généralement un large éventail de propriétés physiques et chimiques. Par exemple, les amines telles que A33, A-1, A-210, A-230, A-260, 33-LV, CS-90, 9717 et 9727 sont couramment utilisées dans la production mais ne peuvent pas toutes être conservées sous la main. R.&D car leur réactivité n’a pas de différence fondamentale. Dans R étendu&D, les amines mentionnées ci-dessus peuvent être classées comme matériaux de la même catégorie. Par exemple, si l’ajout d’une substance particulière provoque un effondrement important lors de l’utilisation de l’A33 pour le moussage, alors les huit types d’amines restants pourraient être jugés inefficaces.



Un problème courant rencontré dans R&D est l’effondrement de la mousse, qui est le résultat le moins efficace. On dit souvent que l’analyse et l’ajustement ne peuvent être effectués efficacement qu’une fois la structure de la mousse stable. De nombreux cas d’effondrement de la mousse ne peuvent pas être résolus en ajustant uniquement la formule ; soit les propriétés de la mousse changent radicalement, la rendant peu pratique, soit la mousse reste instable. Pour résoudre ce problème, des agents de réticulation sont introduits. Agents de réticulation, couramment utilisés comme additifs dans R&D, se déclinent généralement en deux types : les agents structurés linéaires, où le 1,4-butanediol représente la matière première et la formation d'urée se produit par croissance de chaîne linéaire, et les agents structurés en vrac, tels que la diéthanolamine et le glycérol, qui sont plus proches des modèles de croissance de chaîne polyéther. .



Par exemple, dans un R&Dans le cas D, l’ajustement de la formule n’a pas pu empêcher l’effondrement de la mousse. L'expérience a révélé qu'une forte activité d'amine provoquait un déséquilibre. La teneur en amine a été réduite de 0,2 partie pour cent de polyéther à 0,05 partie, et la teneur élevée en cyanate dans la formule semblait étrange. La vitesse de réaction globale a également ralenti de manière significative avec la réduction de la teneur en amine, mais l'effondrement a persisté. Plus tard, le passage à une amine plus faible a résolu le problème. Par conséquent, parfois, l’activité d’une amine ne peut être compensée par sa seule concentration. Il convient de noter que l’ajout de certaines substances peut entraîner des différences de performances significatives entre la production de mousse à petite et à grande échelle. Dans de tels cas, les performances de la dernière mousse à grande échelle produite devraient constituer le principal point de référence pour l’ajustement.



Lumière du soleil, air et eau
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les choses les plus ordinaires et souvent négligées
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sont les plus précieux. Maîtriser la production de mousse, qui semble simple et dépourvue de contenu à première vue, est en réalité un véritable défi. En tant que collègue de R&D dit souvent : « J'ai trop peu de connaissances (on regrette d'avoir trop peu de connaissances quand on en a besoin) » et « Combien de temps allons-nous continuer à faire ça ? (Il y a de la pression). » R.&La production de mousse D et d'apprentissage implique l'utilisation de points connus pour comprendre des zones inconnues, tandis que la production et l'enseignement de la production de mousse impliquent l'utilisation de zones connues pour faire fonctionner des points inconnus. Même si ces deux aspects semblent similaires, il est assez difficile de combler le fossé qui les sépare.