Visão geral da máquina de espuma de poliuretano macio

Em laboratórios, o método mais simples é a formação de espuma manual; no entanto, na produção industrial em larga escala, utiliza-se a formação de espuma mecânica. Dependendo do processo de formação de espuma empregado, como formação de espuma em bloco, formação de espuma por moldagem, pulverização, vazamento e formação de espuma, o maquinário de formação de espuma também varia. Os principais componentes do maquinário de formação de espuma são geralmente divididos em três partes principais: tanques de armazenamento de material, sistemas de dosagem e componentes mecânicos de mistura.

• Tanques de Armazenamento de Materiais

Normalmente, são utilizados vasos de reação revestidos de aço inoxidável, equipados com sistemas de agitação e controle de temperatura revestidos. Alguns são feitos de aço carbono comum ou vasos de reação revestidos de vidro. O objetivo da agitação é evitar a separação de materiais com densidades diferentes, garantindo uma mistura uniforme. O sistema de controle de temperatura garante que a temperatura do material permaneça constante, o que melhora a repetibilidade do processo de formação de espuma.

• Sistemas de Medição

A dosagem é uma parte fundamental do equipamento de formação de espuma, garantindo a precisão da fórmula da espuma. O sistema de dosagem consiste em vários tipos de bombas dosadoras mecânicas, acionamentos continuamente variáveis ​​e motores retificadores controlados por silício.

Materiais viscosos como poliéster, poliéter e pré-polímeros normalmente usam bombas dosadoras do tipo engrenagem ou bombas de pistão anular, com erros de medição geralmente exigidos para serem inferiores a 1%.

Para dosagem de TDI e outros componentes de baixa viscosidade, existem dois tipos de bombas dosadoras. Um tipo é adequado para processos de formação de espuma de alta pressão com cabeçotes de mistura de alta contrapressão, frequentemente utilizando uma bomba injetora a diesel do tipo Bosch. O fluxo pode ser controlado ajustando o curso do pistão ou a velocidade do motor, com uma faixa de ajuste de aproximadamente 1 a 10 e uma pressão de saída de 6,89 a 10,3 MPa. O outro tipo é usado para processos de formação de espuma de baixa pressão e normalmente utiliza uma bomba de pistão anular, onde o fluxo é ajustado alterando a folga entre o anel deslizante. Ambos os tipos de bombas dosadoras podem utilizar motores de velocidade variável controlados por silício ou transmissões mecânicas continuamente variáveis ​​para controlar a velocidade, regulando assim o fluxo e as proporções do material.

O dispositivo é equipado com medidores de vazão precisos para diversos componentes, permitindo a exibição e o registro das vazões em tempo real. A conexão entre as bombas e os motores utiliza conexão direta ou rodas dentadas e estruturas de engrenagens para evitar deslizamentos, garantindo a precisão da medição.

• Componentes de mistura mecânica

A parte mecânica de mistura é uma parte crucial do equipamento de formação de espuma. Com base no mecanismo de mistura, ela pode ser dividida em duas categorias. Uma categoria é o tipo de mistura interna, onde os materiais são primeiramente misturados no cabeçote de mistura e, em seguida, descarregados continuamente pelo tubo de saída do cabeçote de mistura para formação de espuma em moldes, como nos processos de formação de espuma em bloco e de moldagem. A outra categoria é o tipo de mistura externa, onde os materiais são dosados ​​pelo dispositivo de medição em uma pistola de pulverização e os materiais são pulverizados por ar comprimido. Os materiais são então misturados externamente e espumados, como na formação de espuma por pulverização.

O tipo de mistura interna depende principalmente de agitação mecânica para uma mistura uniforme e deve acomodar materiais de diferentes viscosidades em uma ampla faixa de fluxo. Portanto, muitas formas diferentes de dispositivos de agitação foram projetadas. Em termos gerais, existem dois tipos de dispositivos de agitação: um é o tipo de baixo cisalhamento, consistindo de um corpo cilíndrico e uma haste de agitação em forma de agulha, que é adequado para sistemas de medição de baixa pressão, mas é difícil de limpar, por isso é usado para a produção de espuma em grandes blocos. O outro é o tipo de alto cisalhamento, consistindo de um corpo cilíndrico e um agitador espiral, com folgas muito pequenas entre o recipiente de mistura e o agitador, permitindo uma tolerância precisa. É fácil de limpar com ar comprimido, tornando-o adequado para processos de moldagem de espuma, embora exija um sistema de medição de alta pressão devido à maior contrapressão.

O diâmetro e o comprimento do bico na saída do cabeçote de mistura são ajustáveis. O tempo de mistura (ou seja, tempo de residência) dentro do cabeçote de mistura pode ser ajustado alterando a vazão de material do sistema de dosagem.

Além de injetar materiais, o cabeçote de mistura também é equipado com um dispositivo para injetar pequenas quantidades de ar para ajustar o tamanho da célula de espuma, especialmente em equipamentos de produção de espuma em grandes blocos.

• Composição de materiais em máquinas de espuma de poliuretano macio

Em máquinas de espuma de poliuretano macia, os materiais são divididos em vários componentes, com 2 a 6 bombas dosadoras que os bombeiam para o cabeçote de mistura. Geralmente, os isocianatos, que são propensos à degradação quando expostos à água e aos catalisadores, são frequentemente manipulados separadamente como um único componente. Polióis de poliéter (poliéster), agentes de expansão, estabilizadores de espuma, água e catalisadores podem ser combinados em um ou vários fluxos de material, com cada fluxo dosado no cabeçote de mistura nas proporções necessárias. O princípio da composição é determinado por fatores como o potencial de degradação do material durante a mistura e a facilidade de operação do processo.

As máquinas de formação de espuma também contam com outros equipamentos de suporte. Por exemplo, os sistemas de produção de espuma em bloco são equipados com fornos de aquecimento por infravermelho ou micro-ondas, transportadores e dispositivos de corte automáticos. As máquinas de moldagem de espuma são equipadas com dispositivos automáticos de moldagem por injeção, aquecimento, canais de cura, desmoldagem automática e limpeza de moldes.

Dependendo do processo de formação de espuma e da capacidade, as máquinas de formação de espuma estão disponíveis em uma ampla gama de especificações e modelos. Na produção de espuma em bloco, as maiores máquinas podem produzir até 500 kg/min, com dimensões de produto de espuma atingindo 1,2 m de altura, 2,4 m de largura e comprimento ajustável conforme necessário. As menores máquinas de moldagem de espuma para laboratório têm uma vazão de 675 g/min, com uma quantidade de material injetado de 1,5 g por ciclo.