Componentes básicos de uma linha de produção de espuma de PU flexível: Sistema de mistura

O cabeçote de mistura de uma máquina de espuma geralmente consiste em quatro partes principais: a seção de transmissão, a câmara de distribuição de material, a câmara de mistura e o bico. A energia do agitador pode ser acionada diretamente por um motor, como um motor CC ou um motor CA com controle de velocidade de frequência variável ou um mecanismo acionado por correia. Ele também pode ser alimentado por um sistema hidráulico usando uma transmissão hidráulica infinitamente variável.

Para máquinas de espuma de grande porte, a cabeça de mistura’A velocidade de agitação é controlada principalmente por vários tipos de sistemas de transmissão continuamente variáveis, permitindo ajustes em tempo real para atender às necessidades de produção de espuma e selecionar a velocidade de rotação apropriada. Em máquinas de espuma menores, o ajuste de velocidade do cabeçote de mistura normalmente é obtido usando um mecanismo acionado por correia. As velocidades de agitação do cabeçote de mistura comumente usadas variam de 3.000 a 6.000 r/min. A maioria das máquinas de espuma usa cabeças de mistura fixas, e mecanismos alternativos se tornaram menos comuns.

A câmara de mistura do cabeçote de mistura é cilíndrica, e o agitador é normalmente projetado em um estilo de haste pontiaguda, com duas fileiras de hastes curtas dispostas perpendicularmente uma à outra no eixo de agitação. A rotação de alta velocidade do agitador garante uma mistura uniforme dos materiais. O tempo de residência dos materiais na câmara de mistura (ou seja, tempo de mistura) geralmente varia de 0,4 a 1,3 segundos, dependendo do tipo de máquina de espumação e das características dos materiais.

Em máquinas de formação de espuma de baixa pressão, os materiais entram na câmara de mistura a uma vazão menor, e a mistura é realizada em alta velocidade de rotação e alta força de cisalhamento. Essas máquinas têm um volume maior na câmara de mistura, permitindo um tempo de residência mais longo para obter melhor energia de mistura. Por outro lado, em máquinas de espumação de alta pressão, a maioria dos materiais é injetada na câmara de mistura em alta velocidade através de um bico sob alta pressão, fornecendo maior energia cinética. Portanto, agitadores de baixo cisalhamento são comumente usados, o volume da câmara de mistura é menor e o tempo de residência do material é menor. A Figura 1 ilustra uma cabeça de mistura de alta pressão típica, caracterizada por uma câmara de mistura menor e um agitador.

Diagrama esquemático da cabeça de mistura da máquina de alta pressão

Além da formulação, o tamanho da célula de espuma em máquinas de espuma de baixa pressão é controlado principalmente pelo ajuste da cabeça de mistura’s velocidade de agitação e a quantidade de ar introduzida na cabeça de mistura. Em máquinas de espumação de alta pressão, além de ajustar a velocidade de agitação, a pressão da câmara de mistura também é um fator importante no controle do tamanho das células de espuma. A pressão na cabeça de mistura é ajustada principalmente pela alteração do tamanho da abertura de saída da câmara de mistura.

Tipos de bicos na cabeça de mistura

Os bicos de mistura geralmente podem ser categorizados em tipo tubo reto, tipo corneta, tipo placa de distribuição e tipo tubo de distribuição. Para evitar a rotação do material dentro do bico e reduzir respingos na correia transportadora, vários dispositivos de endireitamento de fluxo podem ser instalados dentro do bico.

Bicos de tubo reto são o tipo mais simples e são usados ​​principalmente em sistemas de cabeçotes de mistura alternativos de pequeno fluxo. O movimento alternativo da cabeça de mistura garante uma distribuição uniforme do material no molde da correia transportadora.

Os bicos do tipo chifre, uma versão melhorada do tipo tubo reto (Figura 2), têm uma abertura alargada no bico’finalize com uma malha de metal ou nylon para reduzir ainda mais a velocidade de descarga, expandir a área de distribuição e evitar respingos na correia transportadora.

Diagrama esquemático do bico do cabeçote de mistura

Em máquinas de espuma que usam o método de placa de pressão balanceada, bicos tipo corneta permitem que os materiais sejam distribuídos uniformemente no molde da correia transportadora, eliminando a necessidade de uma cabeça de mistura alternativa.

Para plásticos de espuma à base de poliéster, onde a viscosidade inicial do sistema de material é alta, mesmo um bico tipo corneta pode não garantir uma distribuição uniforme. Nesses casos, geralmente é necessário um sistema de cabeçote de mistura alternativo.

Um bico modificado projetado para cabeçotes de mistura fixos inclui uma placa de distribuição plana abaixo da saída para distribuir uniformemente o material, garantindo uma posição estável do cabeçote de mistura. Fixar a cabeça de mistura não apenas reduz o consumo de energia, mas também minimiza o aprisionamento de bolhas de ar causadas pelas mudanças bruscas de direção do movimento alternativo.

Outro método para fixar o cabeçote de mistura é conectar um tubo de distribuição de material horizontal à extremidade inferior da saída do bico do cabeçote de mistura, garantindo uma distribuição uniforme do material no molde da correia transportadora. O tubo de distribuição de material pode ser um sistema de tubo único ou duplo (Figura 3), com o número, diâmetro e espaçamento dos furos de distribuição cuidadosamente projetados com base em fatores como vazão e largura da máquina de espuma para garantir distribuição uniforme do material.

Diagrama esquemático de tubulação de distribuição horizontal

Além disso, em máquinas de espumação horizontais com calha de transbordamento e máquinas de espumação verticais, bicos de saída dupla em formato de Y são frequentemente usados ​​para conectar dois tubos de distribuição de material, permitindo que o material misturado seja distribuído uniformemente na calha de espumação.