Qu'est-ce que les machines de fabrication de matelas en mousse ?

Lors d'incendies annuels, une proportion importante des inflammations sont causées par la mousse, notamment les incendies de canapés et diverses inflammations provenant d'emballages souples. Ces incidents se produisent beaucoup trop fréquemment. Comment pouvons-nous fondamentalement éliminer ou réduire de tels événements ?

Une approche efficace consiste à partir des matières premières, un peu comme si l’on traitait la cause profonde d’une maladie. L’ajout de retardateurs de flamme à la mousse de polyuréthane peut prévenir efficacement l’inflammation.

Maintenant, comprenons la mousse ignifuge:

La mousse ignifuge, également connue sous le nom de mousse ignifuge, porte le nom chimique de mousse de polyuréthane, qui est divisée en mousse souple (principalement utilisée pour les meubles) et en mousse rigide (principalement utilisée pour l'isolation). Généralement, il s’agit d’un matériau ignifuge synthétisé en ajoutant divers retardateurs de flamme au polyuréthane.

L'effet ignifuge du produit répond aux exigences de la norme ASTM 117 et des normes nationales. La méthode d’utilisation est la même que celle de la mousse ordinaire.

La combustion des polymères est une réaction d’oxydation très complexe et intense. Le processus se produit lorsque le polymère est chauffé en continu par une source de chaleur externe, déclenchant une réaction en chaîne de radicaux libres avec l'oxygène de l'air. Cela libère de la chaleur, intensifiant encore la dégradation du polymère, générant davantage de gaz inflammables et rendant la combustion plus sévère.

Il existe deux méthodes pour ignifuger la mousse ignifuge:

La première consiste à introduire chimiquement des éléments ignifuges ou des groupes contenant de nouveaux éléments ignifuges dans la structure moléculaire de la mousse. L'autre méthode consiste à ajouter à la mousse des composés contenant des éléments ignifuges. La première méthode utilise des substances ignifuges appelées ignifugeants réactifs, tandis que la seconde méthode utilise des substances appelées ignifugeants additifs.

Actuellement, la grande majorité des retardateurs de flamme utilisés dans les mousses sont des retardateurs de flamme additifs, tandis que les retardateurs de flamme réactifs sont principalement utilisés dans les résines thermodurcissables telles que les résines époxy et les polyuréthanes. La fonction principale des retardateurs de flamme est d'interférer avec les trois éléments de base nécessaires à la combustion : l'oxygène, la chaleur et le carburant. Ceci peut généralement être réalisé par les moyens suivants:

Les retardateurs de flamme peuvent produire des gaz ininflammables plus lourds ou des liquides bouillants qui recouvrent la surface de la mousse, interrompant ainsi le lien entre l'oxydation et le carburant.

En absorbant la chaleur par décomposition ou sublimation, les retardateurs de flamme réduisent la température de surface du polymère.

Les retardateurs de flamme génèrent une grande quantité de gaz ininflammables, diluant la concentration de gaz inflammables et d'oxygène dans la zone de combustion.

Les retardateurs de flamme capturent les radicaux libres, interrompant la réaction en chaîne de l'oxydation.

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.

La réaction de la mousse PU est basée sur deux composants chimiques principaux : les polyéther polyols et les isocyanates, ainsi que d'autres additifs dont l'eau, le dichlorodifluorométhane, les stabilisants de mousse et les catalyseurs. Ces matériaux sont mélangés instantanément et vigoureusement, réagissant pour former de la mousse, un processus qui génère une quantité considérable de chaleur.

La mousse plastique est un matériau poreux avec une grande surface. Si la chaleur générée sur les bords de la mousse peut se dissiper, la chaleur dans la partie centrale, du fait de l’effet isolant de la mousse, est plus difficile à évacuer. Dans une réaction typique, la chaleur dégagée élève la température du centre du bloc de mousse pour obtenir le durcissement. Il a été observé que dans les 2 à 6 heures suivant le moussage, les températures peuvent monter jusqu'à 140-160 ° C, et parfois même plus haut, autour 180 ° C. Si la température continue d’augmenter, cela peut entraîner une combustion du cœur, de la fumée et même une combustion spontanée.

De plus, une exposition prolongée de la mousse de polyuréthane au soleil peut déclencher une réaction d’auto-oxydation, provoquant une dégradation, une décoloration, une fragilisation du polymère et une diminution de ses propriétés physiques, la rendant inutilisable. Depuis l’industrialisation du polyuréthane, la combustion et le vieillissement du noyau sont des sujets de recherche et de préoccupation brûlants dans l’industrie du polyuréthane.

Les antioxydants sont des additifs essentiels dans la production de mousse de polyuréthane. Des antioxydants appropriés empêchent la décomposition des polyols, réduisent la formation de sous-produits, diminuent le risque de brûlure du noyau et peuvent retarder le vieillissement thermique oxydatif pendant l'utilisation du produit, prolongeant ainsi sa durée de vie. Les antioxydants couramment utilisés pour la mousse PU sont généralement liquides et se répartissent en trois catégories : les amines aromatiques (telles que le 5057), les phénols encombrés (tels que le 1135) et les esters de phosphite (tels que le PDP). Pour les applications avec de faibles exigences de couleur, une combinaison d'amines aromatiques et de phénols encombrés est généralement utilisée, tandis que les applications avec des exigences de couleur plus élevées peuvent utiliser une combinaison de phénols encombrés et d'esters de phosphite.

De plus, si les produits sont fréquemment exposés au soleil, une certaine quantité de stabilisants UV doit être ajoutée pour améliorer la durée de vie et la résistance au jaunissement. Les stabilisants UV sont principalement constitués d'absorbeurs UV et de stabilisants à la lumière à base d'amines encombrées (HALS). Les absorbeurs d'UV, tels que les benzotriazoles, les benzophénones et les triazines, absorbent les rayons UV nocifs et les convertissent en chaleur par transfert intramoléculaire de liaisons hydrogène ou isomérisation cis-trans. HALS fait référence aux amines avec deux groupes méthyle sur chacune α -atome de carbone qui, après photooxydation, se transforme en radicaux nitroso. Ces radicaux sont considérés comme des composants stables capables de capter les radicaux libres et de régénérer les radicaux nitroso en réagissant avec les radicaux peroxydes. Les agents bloquant les UV comprennent le noir de carbone, l'oxyde de zinc, le dioxyde de titane et d'autres pigments utilisés comme colorants. Ces agents utilisent leur haute dispersibilité et leur pouvoir couvrant pour réfléchir les rayons UV nocifs, protégeant ainsi le polymère.