Para muitas empresas de pequena escala, embora a linha de produção contínua de espuma flexível de poliuretano ofereça alto rendimento, os custos também são muito elevados e o mercado-alvo pode não exigir quantidades tão grandes. Como resultado, as linhas de produção não contínuas de espuma flexível de poliuretano tornaram-se a sua escolha preferida. A seguir está uma introdução à linha de produção não contínua de espuma flexível de poliuretano:


1. Equipamento de processo de formação de espuma em caixa


O processo e o equipamento de formação de espuma de caixa foram desenvolvidos como uma nova tecnologia para acomodar as necessidades de instalações de produção de espuma de poliuretano em pequena escala. Ele se baseia em técnicas laboratoriais e manuais de produção de espuma, essencialmente uma versão aprimorada dos métodos laboratoriais de espuma. Este processo passou por três etapas de desenvolvimento. Inicialmente, todos os materiais componentes foram pesados ​​sequencialmente e adicionados a um recipiente maior, seguido da adição de TDI. Após mistura rápida, a mistura foi imediatamente vertida num molde de caixa grande. Este método apresentava alta intensidade de trabalho, emitia altas concentrações de gases tóxicos e representava riscos significativos à saúde dos operadores. Além disso, os respingos de materiais durante o vazamento arrastariam uma grande quantidade de ar, levando à formação de grandes bolhas de ar dentro da estrutura da espuma e até mesmo causando rachaduras na espuma. Além disso, havia uma quantidade significativa de sobras, resultando em desperdício substancial de materiais e altos custos de produção.

Posteriormente, o processo incorporou bombas dosadoras para transportar materiais para um barril misturador com fundo de abertura automática. Após a mistura em alta velocidade, a placa inferior do cilindro de mistura se abriria e o ar comprimido expeliria rapidamente o material para o molde para expansão da espuma. No entanto, esta abordagem sofria de estruturas irregulares de poros de espuma devido ao rápido fluxo de material, levando a estruturas de espuma rodopiantes e problemas de qualidade, como rachaduras em forma de crescente. O terceiro estágio de melhoria do processo é o dispositivo de formação de espuma de caixa, que é mais adotado atualmente. Seu princípio fundamental de formação de espuma é ilustrado na Figura



(a)
Medição e mistura de matérias-primas (b) Espuma (c) A espuma sobe até a altura limite


1 - Tambor Elevável de Mistura de Materiais; 2 - Molde Caixa Montável; 3 - Placa Superior da Caixa Flutuante; 4 – Corpo de Espuma


Figura 1: Diagrama esquemático do princípio da formação de espuma em caixa


O equipamento de produção industrial para espumação de caixas consiste principalmente em tanques de matéria-prima, unidades de bombas dosadoras, barris de mistura eleváveis ​​e moldes de caixas de madeira montáveis. Conforme ilustrado no diagrama esquemático do equipamento de espumação de caixa fabricado pela Hennecke (Figura 2), as matérias-primas espumantes são armazenadas em tanques e reguladas por dispositivos de controle para atingir a faixa de temperatura de processamento necessária, normalmente mantida em 23°C ± 3°C. Sequencialmente, a bomba dosadora injeta poliéter polióis, catalisadores, surfactantes, agentes espumantes, etc., no cilindro de mistura por uma duração de agitação de 30 a 60 minutos. A seguir, de acordo com a formulação, o TDI é introduzido, diretamente ou através de um recipiente intermediário com interruptor inferior. A mistura imediata segue a adição de TDI. Dependendo dos materiais e da formulação, a velocidade de agitação é geralmente controlada em 900 a 1000 rotações por minuto (r/min), com um tempo de agitação de 3 a 8 segundos. Após agitação, o cilindro de mistura é levantado rapidamente. A parte inferior do barril não tem fundo e é colocada na placa inferior da caixa de molde ao abaixar, utilizando um anel de vedação na borda inferior do barril para evitar vazamento de material.


Quando levantada, a pasta bem misturada pode ser espalhada e dispersa diretamente na placa inferior do molde de caixa, permitindo o aumento natural da espuma. Para evitar a formação de uma superfície abaulada na parte superior durante a formação de espuma, é equipada uma placa de molde superior que corresponde à área do molde e permite o movimento limite ascendente. A caixa do molde é composta principalmente por painéis rígidos de madeira, com a placa inferior fixada em um carro móvel de transporte do molde. Todos os quatro painéis laterais são montáveis, apresentando mecanismos de travamento de abertura e fechamento rápidos. Os lados internos dos painéis são revestidos com agentes desmoldantes à base de silicone ou revestidos com filme de polietileno para evitar aderência. Após 8 a 10 minutos de maturação forçada dentro da caixa, os painéis laterais da caixa-molde são abertos, permitindo a retirada da espuma flexível em formato de bloco. Após mais 24 horas de maturação, esses blocos de espuma podem ser submetidos a cortes e outros procedimentos de pós-processamento.




1 - Tanque de Matéria Prima; 2 - Unidade Bomba Dosadora; 3 - Gabinete de Controle; 4 - Tambor Misturador com Dispositivo Elevador; 5 - Caixa Espumante; 6 - Produto Acabado em Espuma; 7 – Placa Flutuante


Figura 2: Equipamento de espumação de caixa fabricado pela Hennecke (BFM100/BFM150)


O processo e o equipamento de formação de espuma de caixa apresentam características como operação simples, estrutura de equipamento compacta e direta, baixo investimento, área ocupada pequena e manutenção conveniente. Essas características o tornam particularmente adequado para pequenas empresas envolvidas na produção intermitente de blocos de espuma de baixa densidade. No entanto, as suas desvantagens também são bastante evidentes: menor eficiência de produção, ambiente de produção menos favorável, elevada concentração de gases tóxicos emitidos no local, necessitando da utilização de sistemas de exaustão e purificação de gases tóxicos altamente eficazes.



Para aumentar a eficiência da mistura, algumas empresas adicionaram vários defletores verticais e equidistantes às paredes internas do cilindro de mistura. Esses defletores, combinados com agitadores tipo espiral de alta velocidade, facilitam a mistura em alta velocidade. Esta abordagem pode, até certo ponto, reduzir os efeitos do fluxo laminar no líquido de mistura e melhorar a eficiência da mistura. Um exemplo disso é o nosso produto, o SAB-BF3302. Para a aparência e especificações técnicas do produto, consulte a Figura 3.



Figura 3: Máquina de espuma de caixa totalmente automática (Sabtech Technology Limited)


Esta linha de produção vem com controle de computador totalmente automático e modos de controle manual. É adequado para a produção de espuma flexível de poliuretano com densidades que variam de 10 a 60 kg/cm. Produção máxima de espuma: 180L. Altura da espuma: 1200mm. Potência de mistura: 7,5kW. Potência total: 35kW.


2. Equipamento para preparação de espuma de células abertas


A espuma de poliuretano de células abertas é um produto de espuma funcional desenvolvido na década de 1980. Possui alta porosidade, estrutura de rede distinta, maciez, respirabilidade e boa resistência mecânica. Ele encontra ampla aplicação como excelente material de filtração e absorção de choque em transporte, instrumentação, membranas de filtração de material médico e como transportadores de catalisadores na indústria química. Preenchê-lo nos tanques de combustível das aeronaves pode suprimir a agitação do óleo e reduzir o risco de explosões. Impregná-lo com lama cerâmica e sinterização em alta temperatura resulta em um novo material de filtro cerâmico de célula aberta usado na indústria metalúrgica.


A preparação de espuma de poliuretano de células abertas envolve métodos como hidrólise a vapor, imersão alcalina e explosão. Na produção industrial, o método de explosão é utilizado predominantemente. Inicialmente, a espuma de poliuretano com um tamanho de poro específico é preparada usando o processo de formação de espuma em caixa. Posteriormente, é colocado em equipamento de rede de explosão dedicado, preenchido com gás explosivo e aceso após o preenchimento completo do corpo de espuma. Ao utilizar a energia de impacto e o calor de alta temperatura gerado pelos parâmetros de explosão, as paredes celulares da espuma de poliuretano são rompidas e fundidas nas paredes celulares, formando uma estrutura de rede distinta, conforme mostrado na Figura 4.



Figura 4: Espuma de células abertas claramente interligada


Métodos como hidrólise a vapor ou imersão alcalina são usados ​​para preparar espuma de células abertas. No entanto, existem problemas de baixa eficiência, má qualidade e poluição ambiental com estes métodos. Eles são empregados principalmente para produção em pequena escala, como testes de amostras de laboratório. A produção em grande escala utiliza principalmente o método de explosão.



ATL Schubs GmbH, uma empresa alemã, é especializada em pesquisa e desenvolvimento de espuma reticulada de poliuretano e fabrica máquinas de explosão de espuma ReticulatusTM. A câmara de explosão do equipamento de explosão de espuma reticulada apresenta-se em duas formas: cilíndrica e retangular. O primeiro é adequado para espuma cilíndrica, enquanto o segundo é mais versátil. Pode ser utilizado não só para espuma quadrada, mas também para processar espuma reticulada a partir de espuma cilíndrica, conforme Figura 5. A câmara de explosão é construída com placas de aço de alta qualidade com 100 mm de espessura. A operação é controlada por um modem de computador, oferecendo recursos como abertura e fechamento automáticos, travamento automático, operação automática e alertas automáticos. Além disso, o projeto e a modificação remota do programa podem ser facilitados por meio de sensores de transmissão de dados.



Figura 5: Equipamento de Processamento de Reticulação de Espuma de Poliuretano (ATL Schubs)


Durante a produção, corpos de espuma medindo de 3 a 6 metros de comprimento destinados à reticulação são empurrados para dentro da câmara de explosão. A porta da câmara é fechada hidraulicamente e o ar dentro da câmara é evacuado por meio de uma bomba de vácuo. Sob controle do computador, uma proporção precisa de gases oxigênio e hidrogênio é introduzida, e a proporção da mistura de gases é ajustada mecanicamente com base em fatores como tipo de amostra de espuma e requisitos de tamanho da rede

Os sensores monitoram continuamente o processo, garantindo que todos os parâmetros do processo estejam dentro das condições especificadas antes que a detonação controlada seja iniciada. A força explosiva e a intensidade da chama gerada pela explosão penetram em todo o corpo de espuma, criando uma estrutura de rede distinta. Após a formação, o corpo de espuma é resfriado, os materiais residuais e os gases residuais são purgados com nitrogênio e a câmara de pressão pode então ser aberta para recuperar a espuma reticulada. Todo o processo leva aproximadamente 8 a 10 minutos. O diâmetro dos poros da espuma reticulada está na faixa de 10 a 100 poros por polegada (ppi) (Nota: ppi refere-se ao número de poros dentro de uma polegada).


O que foi dito acima fornece algumas dicas sobre o processo de produção não contínuo de espuma flexível de poliuretano. Espero que esta informação seja útil para você.

A queima de espuma é um fenômeno comum encontrado na produção real de espuma. Abaixo estão as razões por trás desse problema, juntamente com possíveis soluções:



(1) Problemas com a qualidade dos poliéter polióis:
Durante a produção e transporte, o teor de água do produto ultrapassa o padrão, há excesso de peróxidos e impurezas de baixo ponto de ebulição, a concentração de íons metálicos é muito alta e há seleção e concentração inadequada de antioxidantes.



(2) Formulação:
Em formulações de baixa densidade, o índice TDI é muito alto, a proporção de água para agentes de expansão físicos no agente espumante é inadequada, a quantidade de agente de expansão físico é insuficiente e há teor excessivo de água.



(3) Impacto climático:
No verão, as altas temperaturas levam à lenta dissipação de calor, altas temperaturas do material, alta umidade do ar e a temperatura no centro de reação excede a temperatura antioxidante.



(4)

Armazenamento inadequado:
Quando o índice TDI aumenta, a energia térmica acumulada durante a pós-maturação provoca um aumento na temperatura interna, levando à queima.

Os surfactantes usados ​​para estabilização de espuma, também conhecidos como estabilizadores de espuma, são um aditivo crucial na produção de espumas plásticas de poliuretano. Ao selecionar surfactantes, quais fatores devem ser considerados?



Os surfactantes podem ser divididos em dois tipos: surfactantes de espuma macia e surfactantes de espuma dura. Vamos examinar cada:



Surfactantes de espuma macia:


Durante o estágio inicial de formação de espuma, os surfactantes de espuma macia podem se dissolver para formar poliureia e, nos estágios posteriores, podem auxiliar na abertura e ruptura das células. Portanto, ao selecionar surfactantes de espuma macia, os seguintes fatores precisam ser considerados:



1
A atividade do surfactante;


2
A relação entre a faixa operacional do surfactante e a faixa de dosagem necessária;


3
O impacto dos vários componentes do surfactante na faixa operacional.



Surfactantes de espuma dura:


Os surfactantes de espuma dura apresentam um maior grau de reticulação, tornando as bolhas mais estáveis. Eles são comumente usados ​​para produtos moldados ou espuma em cavidades restritas. Ao selecionar surfactantes de espuma dura, os seguintes fatores precisam ser considerados:



1
Forte capacidade de emulsificação dos componentes da matéria-prima;


2
Capacidade de controlar eficazmente o tamanho das células espumosas;


3
Capacidade de melhorar a fluidez do material e garantir distribuição uniforme de densidade.



Os surfactantes não apenas desempenham um papel na estabilização da espuma, mas também afetam a densidade, elasticidade, resistência à tração e outras propriedades da espuma. Portanto, ao escolher os surfactantes, fatores como a atividade das matérias-primas, as condições operacionais e o processo de formação de espuma precisam ser considerados.

O que fazer quando a máquina de quilting com ponto corrente não consegue pegar a linha?


Primeiro, verifique se as linhas superior e inferior estão enfiadas corretamente e se a tensão da linha está adequada. Em seguida, empurre o eixo da luz para cima e verifique se a agulha e a lançadeira estão na posição correta, com aproximadamente dois milímetros de distância.


Se o ponto saltador do padrão não estiver pegando a linha, você pode ajustar os parâmetros na interface de controle computadorizada para aumentar o parâmetro de comprimento da linha, mas tome cuidado para não aumentá-lo demais.



O que fazer quando a máquina de quilting produz círculos imperfeitos?


Primeiro, reduza o comprimento do ponto de forma adequada, de preferência entre 4,8 e 5,2. Em seguida, defina o pesponto para 4 e diminua a velocidade. Isso deve resultar em um pequeno círculo bem formado.



Como quiltar um padrão padrão e uniforme?


Primeiro, identifique a causa raiz do problema. Padrões irregulares podem estar relacionados à espessura da esponja. Se o material de base for muito fino, também poderá causar distorção do padrão, tamanhos irregulares e desproporção. Ajuste os parâmetros de acordo com diferentes padrões e espessuras de materiais.


Para padrões contínuos, se houver sobreposição horizontal, reduza o parâmetro do eixo x; se houver sobreposição vertical, reduza o parâmetro do eixo y. Por outro lado, se as linhas horizontais e verticais estiverem separadas, aumente os parâmetros xey de acordo.


Para padrões de salto, ajuste os parâmetros GX e GY. Ao quiltar diamantes, se a separação diagonal for muito grande, aumente o parâmetro de tração diagonal; se as diagonais do diamante se cruzarem, reduza o parâmetro de tração diagonal.

Como resolver o problema de quebra ou queda de linha em uma máquina de quilting?


Primeiro, verifique se o prendedor de linha está enferrujado ou com detritos. Se tais problemas forem encontrados, limpe o prendedor de linha com um pano. Além disso, empurre para cima o eixo óptico da máquina de quilting e verifique se a distância entre a ponta da lançadeira e a agulha é de cerca de 2 milímetros. Se houver um desvio, ajuste o gancho para a esquerda, direita, para cima ou para baixo de acordo. A manutenção regular e a limpeza do equipamento também são essenciais.



Como fazer a manutenção de uma máquina de quilting?


Limpe o equipamento no início e no final de cada turno de trabalho para remover detritos e poeira, garantindo o bom funcionamento da agulha e da lançadeira. Lubrifique regularmente as áreas com desgaste significativo usando óleo de máquina ou graxa para facilitar a operação suave em alta velocidade. Os rolamentos com bicos de óleo devem ser lubrificados pelo menos uma vez por ano para evitar desgaste excessivo da máquina. Pressão de ar insuficiente ou cilindros fechados podem causar a perda temporária de algumas funções, portanto, certifique-se de que os cilindros estejam ativados antes de ligar a máquina. Ao desligar, não desligue a máquina diretamente; primeiro, desligue o computador e depois a alimentação.