Fabrication de polyuréthane

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la mousse implique généralement deux étapes clés. La première étape consiste à préparer une mousse polyuréthane à cellules ouvertes ou partiellement ouvertes selon la porosité souhaitée. Si la mousse est à cellules fermées, elle doit être soumise à une compression au rouleau pour rompre les parois cellulaires, créant ainsi la structure poreuse nécessaire. La deuxième étape consiste à retirer toutes les membranes cellulaires pour former une structure réticulée.



Produire du polyuréthane

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Dans la mousse, la taille des pores et la structure du réseau de la mousse sont largement déterminées par le catalyseur, l'agent moussant et le tensioactif.



Dans les opérations pratiques, il existe deux méthodes courantes pour former le réseau:



La première est la méthode d’hydrolyse alcaline. Les étapes de ce procédé consistent à immerger la mousse de polyuréthane souple de type polyester obtenue lors de la première étape dans une solution d'hydroxyde de sodium à 10 % à 50 degrés Celsius pendant environ 10 minutes. Ensuite, il passe par des processus tels que le lavage à l'eau, la neutralisation à l'acide acétique, un autre cycle de lavage à l'eau et le séchage, ce qui donne le produit final en polyuréthane.

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mousse.



Une autre méthode est la méthode de combustion, également connue sous le nom de méthode d’explosion. Cette méthode nécessite de placer la mousse de polyuréthane souple de type polyéther ou de type polyester obtenue lors de la première étape dans un récipient hermétique. Le conteneur est ensuite mis sous vide jusqu'à 13,3 Pa, suivi de l'introduction d'oxygène et de gaz naturel (dans un rapport volumétrique de 2:1), amenant la pression interne du conteneur à un certain niveau (qui augmente avec la porosité). Ensuite, le gaz à l’intérieur du récipient est enflammé à l’aide d’une bougie d’allumage. La chaleur générée par le processus de combustion brûlera ou fera fondre les membranes cellulaires sans endommager les entretoises cellulaires. Enfin, le produit résultant après combustion est épuré avec de l'air, et le

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la mousse est retirée du récipient.



Ces deux méthodes sont des moyens efficaces pour préparer du polyuréthane

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mousse, et le choix spécifique entre eux dépend du matériau de la mousse et des caractéristiques structurelles souhaitées.

Dans la production industrielle moderne, la mousse flexible de polyuréthane joue un rôle important dans divers domaines tels que les meubles, les sièges automobiles et les semelles intérieures de chaussures. Cependant, les points de contrôle techniques clés pour la production de produits en mousse plastique flexible de polyuréthane de haute qualité ne peuvent être négligés. Voici plusieurs points techniques clés du processus de production:



Contrôle du diisocyanate de toluène (TDI):


Le rapport isomérique optimal du TDI est de 80/20. Si ce rapport est dépassé, cela peut conduire à la formation de cellules volumineuses et fermées dans la mousse, prolongeant ainsi le temps de durcissement. En particulier dans la production de produits en mousse de faible densité en gros blocs, un rapport isomérique excessif peut retarder le dégagement de chaleur, ce qui peut entraîner un maintien élevé de la température centrale de la mousse pendant une longue période, conduisant à une carbonisation, voire à une inflammation. Si le rapport isomérique est trop faible, la densité et la résilience du produit en mousse diminueront et de fines fissures peuvent apparaître sur la surface de la mousse, entraînant une mauvaise répétabilité du processus.



Ajout d'agents gonflants externes:


Les agents gonflants externes (eau) réduisent non seulement la densité de la mousse mais améliorent également la douceur du produit et aident à éliminer la chaleur de réaction. Pour éviter la carbonisation centrale lors du processus de moussage des produits en mousse à gros blocs, une certaine quantité d'eau est généralement ajoutée. Cependant, à mesure que la quantité d'eau augmente, la quantité de catalyseur devrait également augmenter en conséquence ; sinon, cela pourrait prolonger le temps de post-durcissement de la mousse. Généralement, pour chaque augmentation de 5 parties d’eau, 0,2 à 0,5 partie d’huile de silicone doivent être ajoutées.



Rapport catalyseur:


Les catalyseurs organiques à base d'étain et d'amine tertiaire sont couramment utilisés pour contrôler les réactions NCO-OH et NCO-H2O. En ajustant le rapport des différents catalyseurs, la croissance des chaînes polymères et la réaction de moussage peuvent être contrôlées. Sous certaines densités de produit, le choix du rapport de catalyseur approprié peut contrôler le taux de cellules ouvertes, la taille des cellules et la valeur de charge vide de la mousse. L'augmentation de la quantité de catalyseur organique à l'étain peut généralement produire des mousses avec des cellules de plus petite taille, mais une utilisation excessive peut augmenter le taux de cellules fermées. Il est nécessaire de déterminer le dosage optimal du catalyseur par des expériences pour obtenir les meilleures performances des produits en mousse.



Stabilisateurs de mousse:


Le rôle des stabilisants de mousse est de réduire la tension superficielle du matériau, rendant la paroi du film de mousse élastique et empêchant la rupture de la paroi de mousse jusqu'à ce que la croissance de la chaîne moléculaire et les réactions de réticulation conduisent à la solidification du matériau. Par conséquent, les stabilisants de mousse jouent un rôle essentiel dans la production d’éponges polyéther en une étape et leur utilisation doit être strictement contrôlée.



Contrôle de la température:


La réaction de génération de mousse est très sensible à la température, et les changements de température du matériau et du moussage affecteront les opérations de moussage et les propriétés physiques. Par conséquent, le contrôle de la température est l’une des conditions importantes pour garantir des processus de moussage stables. La température du matériau est généralement contrôlée à 20-25
°
C.



Vitesse et temps d'agitation:


La vitesse et la durée d’agitation affectent la quantité d’énergie apportée pendant le processus de moussage. Si l'agitation est inégale, un grand nombre de bulles peuvent apparaître à la surface de la mousse, entraînant des défauts tels que des fissures. Pendant le mélange du composant A, la vitesse est de 1 000 tr/min ; une fois le composant B ajouté au composant A, la vitesse d'agitation à grande vitesse est de 2 800 à 3 500 tr/min pendant 5 à 8 secondes.



En résumé, les technologies clés pour la production de mousse de polyuréthane flexible comprennent le contrôle du TDI, l'ajout d'agents gonflants externes, l'ajustement des ratios de catalyseur, l'utilisation de stabilisants de mousse, le contrôle de la température et le contrôle de la vitesse et du temps d'agitation. Un contrôle approprié de ces paramètres techniques peut garantir la production de produits en mousse plastique flexible polyuréthane de qualité stable et de haute performance.

Densité:


A. Les mousses flexibles PU à haute densité ont de nombreux petits pores, semblant plus remplis. Cependant, plus la densité est élevée, plus l’absorption d’eau est faible.


B. Généralement, les mousses flexibles PU à haute densité ont également une dureté élevée, mais il n'est pas exclu que certaines mousses haute densité puissent ajouter des additifs super doux, rendant l'éponge très douce. Par conséquent, les mousses flexibles PU de même densité peuvent avoir différents degrés de douceur ou de dureté.


C. Les mousses haute densité sont souvent utilisées pour le coton insonorisant, les coussins de canapé, les matériaux d'emballage souples, etc. Les mousses de moyenne et basse densité sont généralement utilisées pour les matériaux de protection.



Résilience:


A. Mousses à rebond lent, également appelées mousses inertes, mousses à mémoire de forme, mousses à sensation zéro pression, etc. Les mousses à rebond lent ont une structure en « nid d'abeilles », elles ne peuvent donc pas reprendre rapidement leur forme initiale après avoir été compressées.


B. Caractéristiques des mousses à rebond lent : bonne absorption d’eau, performances d’isolation phonique ; forte ténacité, haute résistance à la traction, bonne absorption des chocs et performances d'amortissement ; bonne isolation thermique et isolation thermique, peut résister au froid et à la chaleur intenses.


C. Les mousses à haut rebond ont un mélange de tailles de pores, de différentes épaisseurs de squelette et un taux de trous ouverts élevé. Lorsqu'ils sont comprimés, ils produisent des forces de rebond avec différentes forces de soutien dans différents états de déformation.


D. Les mousses à haut rebond ont une résilience et une respirabilité extrêmement fortes ; excellentes performances anti-fatigue et ignifuges ; la sensation est similaire à celle d'une surface en latex.

Les tensioactifs utilisés pour la stabilisation de la mousse, également appelés stabilisants de mousse, sont un additif crucial dans la production de mousses plastiques polyuréthane. Lors de la sélection des tensioactifs, quels facteurs doivent être pris en compte ?



Les tensioactifs peuvent être divisés en deux types : les tensioactifs à mousse souple et les tensioactifs à mousse dure. Examinons chacun:



Tensioactifs en mousse souple:


Au cours de la phase initiale de moussage, les tensioactifs en mousse souple peuvent se dissoudre pour former de la polyurée et, dans les étapes ultérieures, ils peuvent contribuer à l'ouverture et à l'éclatement des cellules. Par conséquent, lors de la sélection de tensioactifs en mousse souple, les facteurs suivants doivent être pris en compte:



1
L'activité du tensioactif ;


2
La relation entre la plage de fonctionnement du tensioactif et la plage de dosage requise ;


3
L'impact des différents composants du tensioactif sur la plage de fonctionnement.



Tensioactifs à mousse dure:


Les tensioactifs en mousse dure ont un degré de réticulation plus élevé, ce qui rend les bulles plus stables. Ils sont couramment utilisés pour les produits moulés ou le moussage dans des cavités restreintes. Lors de la sélection des tensioactifs à mousse dure, les facteurs suivants doivent être pris en compte:



1
Forte capacité d'émulsification des composants des matières premières ;


2
Capacité à contrôler efficacement la taille des cellules de la mousse ;


3
Capacité à améliorer la fluidité du matériau et à assurer une distribution uniforme de la densité.



Les tensioactifs jouent non seulement un rôle dans la stabilisation de la mousse, mais affectent également sa densité, son élasticité, sa résistance à la traction et d'autres propriétés. Par conséquent, lors du choix des tensioactifs, des facteurs tels que l’activité des matières premières, les conditions opératoires et le processus de moussage doivent être pris en compte.

La mousse de polyuréthane rencontre souvent divers accidents et problèmes lors de la production réelle de mousse, chacun étant causé par plusieurs facteurs. Dans l'analyse des accidents provoqués par des facteurs complexes, il est généralement difficile d'énumérer tous les facteurs d'influence et les principaux facteurs qui jouent réellement un rôle. Ci-dessous, 15 problèmes fréquemment rencontrés et leurs causes, examinons-les ensemble !



1. Teneur élevée en cellules fermées


un. Polyols de polyéther : une proportion élevée d'oxyde d'éthylène, une activité élevée, se produit souvent lors du passage à des polyols de polyéther ayant des activités différentes.


b. Formulation du procédé : utilisation excessive d'octoate d'étain, activité isocyanate élevée, degré de réticulation élevé, vitesse de réticulation rapide, amines excessives et agents gonflants physiques provoquant une faible pression interne de la mousse, incapacité à ouvrir les cellules lorsque l'élasticité de la mousse est élevée et un indice TDI élevé peut également en résulter. à forte teneur en cellules fermées.



2. Retrait (vitesse de gélification supérieure à la vitesse de moussage)


un. Teneur élevée en cellules fermées, retrait au refroidissement.


b. Conditions de traitement : basse température de l’air, basse température du matériau.


c. Formulation du procédé : huile de silicone excessive, agent gonflant physique excessif, faible indice TDI.



3. Fissuration interne


un. Conditions de procédé : basse température de l’air, température élevée du centre de réaction.


b. Formulation du procédé : faible indice TDI, teneur excessive en étain, haute résistance au moussage précoce.


c. Haute activité de l'huile de silicone, faible utilisation.



4. Fissuration supérieure (vitesse de gélification de gazéification déséquilibrée)


un. Conditions de traitement : basse température de l’air, basse température du matériau.


b. Formulation du procédé : utilisation insuffisante du catalyseur, faible utilisation d’amines, huile de silicone de mauvaise qualité.



5. Fissuration du coin inférieur (utilisation excessive d’amines, vitesse de moussage trop rapide)


Surface à pores larges : agent gonflant physique excessif, huile de silicone et catalyseur de mauvaise qualité.



6. Mauvaises performances de la mousse à basse température


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



7. Mauvaise perméabilité à l'air


un. Conditions météorologiques : basse température de l’air.


b. Matières premières : polyols à haute teneur en polyéther, huile de silicone à haute activité.


c. Formulation du procédé : utilisation excessive d'étain ou du même étain, faible teneur en eau et en amines, indice TDI élevé.



8. Mauvaise résilience


un. Matières premières : polyéther polyols à haute activité, faible poids moléculaire relatif, huile de silicone à haute activité.


b. Formulation du procédé : grande quantité d'huile de silicone, teneur excessive en étain, plus d'eau pour la même utilisation d'étain, indice TDI élevé.



9. Mauvaise résistance à la traction


un. Matières premières : polyols de polyéther de faible poids moléculaire excessifs, fonctionnalité à faible indice d'hydroxyle.


b. Formulation du procédé : un manque d'étain entraîne une mauvaise réaction de gélification, un indice TDI élevé pour la même utilisation d'étain, un faible degré de réticulation avec moins d'eau.



10. Fumer pendant le moussage


un. Un excès d'amine provoque le dégagement d'une grande quantité de chaleur provenant de la réaction de l'eau et du TDI, évaporant les substances à bas point d'ébullition et provoquant de la fumée.


b. Si elle ne carbonise pas, la fumée est principalement composée de TDI, de substances à bas point d’ébullition et de cycloalcanes monomères dans des polyéther polyols.



11. Mousse avec des stries blanches


Vitesse de réaction de moussage et de gélification rapide, vitesse de transmission lente en moussage continu, compression locale pour former une couche dense, entraînant un phénomène de stries blanches. La vitesse de transmission doit être augmentée rapidement, ou la température du matériau doit être réduite et l'utilisation du catalyseur doit être diminuée.



12. Mousse cassante


La formule contient un excès d'eau, ce qui entraîne de nombreuses formations d'urée n'ayant pas réagi qui ne sont pas dissoutes dans l'huile de silicone, une mauvaise utilisation du catalyseur à l'étain, une réaction de réticulation insuffisante, une teneur élevée en polyols de polyéther de faible poids moléculaire relatif, une température de réaction excessivement élevée et une rupture de liaison éther qui réduit force de la mousse.



13. Densité de mousse inférieure à la valeur définie


L'indice de moussage est trop élevé en raison d'un dosage imprécis, d'une température de l'air élevée et d'une faible pression d'air.



14. Mousse avec peau, peau de bord, vides de fond


Étain excessif et amine insuffisante, vitesse de mousse lente, rapide


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Fort allongement à la rupture


un. Matières premières : polyéther polyols à haute activité, faible fonctionnalité.


b. Formulation du procédé : réticulation insuffisante en raison d'un faible indice TDI, d'un excès d'étain et d'une teneur élevée en huile de silicone.