Em setembro de 2021, recebemos uma consulta do Sr. Abdullah na Arábia Saudita a respeito de uma máquina de formação de espuma contínua. O cliente planejava estabelecer uma fábrica de espuma PU para produzir produtos para os mercados local e iemenita. Ele tinha algum conhecimento básico sobre uso e seleção de máquinas.

O cliente não tinha experiência anterior na produção de espuma, por isso estava particularmente preocupado com o suporte pós-venda e a assistência técnica.

Começamos analisando o mercado-alvo do cliente (indústria específica) e entendendo os requisitos locais do produto (como densidade da espuma, dureza, etc.) para confirmar as necessidades de produção do cliente.

Por meio de videoconferências, orientamos o cliente em nosso processo de produção de espuma PU, proporcionando ao cliente uma compreensão concreta da produção de espuma e destacando as vantagens de conveniência e eficiência de nossas máquinas em comparação com as de outros fabricantes.

Com base em nossos mais de 20 anos de experiência em formação de espuma, compartilhamos ideias com o cliente sobre o uso da máquina e os desafios comuns no processo de formação de espuma, abordando quaisquer preocupações técnicas que o cliente possa ter tido.

Também fornecemos ao cliente planos de layout de fábrica para agilizar a configuração de toda a linha de produção de espuma e, ao mesmo tempo, maximizar a eficiência da produção.

Devido ao alto nível de confiança do cliente em nosso serviço profissional, ele acabou nos escolhendo como seu fornecedor de máquinas de espuma e, posteriormente, fez compras repetidas para uma linha de produção de espuma recolocada e máquinas de corte de espuma.

O material de poliuretano é um polímero em bloco contendo grupos característicos de carbamato produzidos pela reação de poliisocianato e doador de hidrogênio. Devido às diversas formas de aparência dos produtos gerados, sua aplicação tem entrado em diversos campos da economia mundial. A seguir está uma visão geral da linha de produção horizontal contínua para bloco de espuma flexível de poliuretano.

1. Método Hennecke de topo plano

O equipamento da linha de produção contínua para blocos flexíveis de espuma de poliuretano em grande escala foi projetado e colocado em produção pela Hennecke Company na Alemanha em 1952, que é a base para a produção contínua de blocos de espuma de poliuretano. Muitas empresas projetaram e fabricaram sucessivamente linhas de produção contínuas para diversas formas de bolhas de bloco, mas apenas os princípios básicos projetados por Hennecke foram usados ​​até hoje. O equipamento de produção é mostrado na Figura 1.

Pic 1 Diagrama esquemático da linha de produção de espuma contínua de espuma macia de poliuretano Hennecke

A linha de produção contínua de espuma flexível de poliuretano produzida pela Hennecke consiste em várias partes principais: seção de fornecimento de matéria-prima, seção de mistura e vazamento, seção de espuma e cura, seção de corte, seção de pós-cura e pós-processamento do produto. Esta linha de produção possui alta eficiência de produção e requer grande fornecimento de matéria-prima. Portanto, além de equipar tanques para polióis e isocianatos, são necessários sistemas separados para armazenamento de matéria-prima, parâmetros de processo, controle de condição e preparação para garantir um fornecimento contínuo de matéria-prima preparada para a linha de produção durante a operação contínua (Figura 2).

Foto 2: Sistemas de alimentação de medição e sistemas de entrada de cabeçote misturador para 22 componentes

A temperatura tem um impacto significativo na reação de formação de espuma e é necessário um controle rigoroso da temperatura da matéria-prima durante a formação de espuma. Normalmente, a temperatura é controlada dentro da faixa de 18 a 25°C, com uma faixa de flutuação de temperatura em torno de 1°C. Bombas dosadoras de alta precisão são utilizadas para dosagem e entrega de componentes de matéria-prima, com faixa de viscosidade geral inferior a 2.000 mPas. Para componentes de alta viscosidade, como corantes e retardadores de chama, podem ser utilizadas bombas de engrenagem. Para evitar vazamento de componentes de isocianato, recomenda-se o uso de acoplamentos magnéticos. Para conveniência de operação e maior precisão de dosagem, alguns aditivos são agora combinados para reduzir o número de bombas dosadoras. No entanto, é importante notar que certos aditivos, tais como catalisadores orgânicos de estanho, são sensíveis a outros componentes e propensos à degradação.

O dispositivo de mistura usado nesta linha de produção normalmente emprega um cabeçote de mistura de baixa pressão, com o agitador acionado por um motor de velocidade variável a uma velocidade de rotação de 3.000 a 6.000 rpm. Nas modernas empresas de produção de espuma em bloco contínuo, também foram adotados equipamentos de medição, mistura e formação de espuma de alta pressão, permitindo ajustes na forma de agitação da cabeça de mistura, taxa de fluxo e tamanho do bico para melhorar a qualidade do produto. Um dispositivo de entrada de ar também pode ser configurado na cabeça de mistura para criar núcleos de gás e gerar uma estrutura celular fina e densa.

O material bem misturado é descarregado continuamente da cabeça de mistura sob certa pressão. Para evitar salpicos de material e a retenção de uma grande quantidade de ar causando grandes vazios dentro do corpo de espuma, são tomadas várias medidas durante o processo de formação de espuma. Além de reduzir a distância entre a cabeça de mistura e a placa inferior e minimizar a força de impacto, defletores de design especial, tubos de deflexão em forma de chifre ou bico de pato e malhas de metal são instalados na parte frontal da saída da cabeça de mistura para reduzir o impacto energia do material 

Enquanto isso, a distância do tubo de saída do material até a placa inferior precisa ser reduzida para cerca de 10 mm. Para garantir a distribuição uniforme do material na placa inferior, são instaladas vigas transversais na linha de produção. A cabeça de mistura pode ser ajustada para se mover para a esquerda e para a direita em coordenação com a velocidade de movimento da correia transportadora da placa inferior. Alternativamente, o material pode ser dividido em múltiplos conduítes para entrar nas ranhuras de distribuição dispostas lateralmente na direção do movimento da placa inferior, garantindo que o material seja distribuído uniformemente na correia transportadora, conforme mostrado na Figura 3.

Foto 3 Para evitar respingos do material cuspido, o cabeçote misturador está equipado com alguns defletores

O material ejetado da cabeça misturadora apresenta boa fluidez antes do tempo de emulsificação. À medida que a reacção progride, o material misturado inicia-se gradualmente e expande-se. Na extremidade frontal da correia transportadora na seção de ejeção, a correia transportadora deve ser inclinada em um ângulo de 3° Para 9° e equipados com dispositivos de ajuste hidráulico ou manual. Isto permite ajustes apropriados do ângulo de inclinação de acordo com os requisitos do processo, garantindo que o material flua e inicie uniformemente em uma direção. Se o ângulo de inclinação for muito pequeno ou a velocidade de movimento da correia transportadora for muito lenta, a espessura da espuma aumenta e o início da espuma torna-se difícil. Se o ângulo de inclinação for muito grande, o material ejetado fluirá muito rapidamente, atingindo a parte inferior da camada de espuma que já começou a subir, causando fissuras no corpo de espuma.

Normalmente, para unidades de alta vazão, a velocidade de movimento da correia transportadora é controlada em 3 a 10 m/min, enquanto para unidades de tamanho médio, é controlada em 1,5 a 3 m/min. Durante a operação, é crucial ajustar cuidadosamente os parâmetros do processo, como a taxa de ejeção, o ângulo da correia transportadora e a velocidade de movimento para manter uma distância adequada de 300 a 600 mm entre a linha de distribuição ejetada e a linha leitosa formada durante o início da espuma.

O material misturado ejetado da cabeça de mistura é distribuído diretamente no papel pré-colocado na correia transportadora. Na seção de formação de espuma é montado um dispositivo de transporte e recuperação, incluindo correias transportadoras, túnel de secagem, proteções laterais e revestimentos de espuma. No passado, um sistema de três forros era comumente usado, com o papel do forro nos lados esquerdo e direito movendo-se sincronizadamente com o corpo de espuma ao longo do duto de exaustão, enquanto o papel do forro inferior avançava em sincronia com a correia transportadora. No passado, a parte superior do corpo de espuma não era restringida, resultando em um formato arqueado desnecessário. Posteriormente, o método Hennecke-Planidiock (ver Figura 4) e o método Hennecke de formação de espuma plana (ver Figura 8-5) foram inventados. O método de topo plano Hennecke melhorado é agora amplamente utilizado.

Figura 4 Método Hennecke-Planidiock

Foto 5 Diagrama esquemático do processo de formação de espuma de topo plano Hennecke

Ambos os métodos de produção acima mencionados são equipados com placas de pressão de equilíbrio mecânico na parte superior do corpo de espuma ascendente para reduzir o volume de resíduos arqueados gerados na parte superior do corpo de espuma. Atualmente, o equipamento para formação de espuma de topo plano da Hennecke geralmente emprega quatro papéis de revestimento sincronizados para se moverem nas direções para cima, para baixo, para a esquerda e para a direita junto com a correia transportadora.

Os materiais de revestimento do corpo de espuma incluem papel de revestimento especializado e filme plástico. O material de base do papel de revestimento é papel kraft forte e durável, tratado com agentes desmoldantes como polidimetilsiloxano ou parafina, ou revestido com produtos químicos não adesivos como polietileno. Nos últimos anos, algumas instalações de produção começaram a usar filmes plásticos de baixo custo, como o polietileno, mas é importante garantir que o filme não amasse durante a operação. Independentemente do material do revestimento, ele deve permanecer plano e sem dobras durante a operação.

No túnel de secagem da seção de espuma, o corpo de espuma se expande e forma espuma no papel de revestimento da correia transportadora. Dependendo da formulação específica da produção, o calor gerado pela reação do material ou fontes externas de calor são utilizados para agilizar a reação, cura e solidificação do corpo de espuma, alcançando a resistência e o desempenho desejados para o processo subsequente. O túnel de secagem está equipado com vários dispositivos de exaustão para remover vários gases nocivos produzidos pelo corpo de espuma. Após a purificação, esses gases são liberados na atmosfera.

O sistema de correia transportadora para o corpo de espuma requer uma superfície extremamente lisa e opera de forma muito estável, sem quaisquer vibrações. O espaçamento entre as proteções laterais pode ser ajustado dentro de uma determinada faixa conforme necessário, permitindo a produção de corpos de espuma retangulares de diferentes larguras. A largura pode chegar a 2,2 metros, e a altura dos corpos de espuma produzidos geralmente ultrapassa 1 metro.

Após passar pelo túnel de secagem, embora o corpo de espuma ainda não tenha atingido seu desempenho máximo, ele foi modelado. Para facilitar as etapas subsequentes do trabalho, uma máquina de corte de montagem on-line é usada para cortar o corpo de espuma nos comprimentos desejados. Depois disso, a pós-cura é realizada para garantir a reação completa antes do processamento adicional.

2. Método de formação de espuma descendente Maxfoam

O método Maxfoam, também conhecido como método de formação de espuma descendente, foi inventado pelo cientista norueguês Leader Berg em 1959. Ele emprega uma abordagem distinta, onde a placa inferior de espuma se move para baixo. O princípio fundamental envolve elevar a extremidade frontal de uma placa inferior móvel para uma posição de aproximadamente 70% da altura final prevista da espuma. Isto permite que toda a placa inferior seja inclinada para baixo. À medida que o material derramado sobe até cerca de 30% da altura da espuma, a placa inferior inferior move-se para baixo à taxa de expansão da espuma. Isto faz com que os restantes 70% da altura da espuma se expandam para baixo, resultando num corpo de espuma com uma secção transversal rectangular. O princípio e equipamentos podem ser vistos na Figura 6. O Líder Berg usou esse princípio para projetar e desenvolver o renomado processo de formação de espuma descendente Maxfoam, representado na Figura 7.

Foto 6 Diagrama esquemático do princípio do método de descida da placa inferior

Foto 7 Diagrama esquemático do processo de formação de espuma descendente Maxfoam

No desenvolvimento do aparelho de produção Maxfoam, Leader Berg inicialmente colocou um defletor no ponto de descarga do material misturado. Isso gradualmente evoluiu para uma calha de espuma alongada para baixo, e a placa plana por onde o material fluía foi transformada em uma placa inferior inclinada para baixo. Esta alteração alterou a expansão ascendente do corpo de espuma durante a iniciação para uma expansão descendente, levando à criação do renomado processo de formação de espuma Maxfoam. A empresa do Líder Berg tem se dedicado à pesquisa, desenvolvimento, produção e vendas de processos e equipamentos flexíveis de produção de espuma em bloco de poliuretano, tornando-se uma das empresas mais proeminentes neste campo. O fluxo básico do processo pode ser visto na Figura 8.

Pic 8 Equipamento Maxfoam produzido pela Hennecke

(1) A seção transversal do corpo de espuma produzido tem formato retangular regular, levando a uma redução significativa na taxa de desperdício e a um alto rendimento de produtos acabados. Nos processos tradicionais, o desperdício nos cortes de bordas e cantos é de aproximadamente 15%. No método de deslizamento de borda Draka, fica em torno de 12%. Porém, os resíduos gerados pelo processo Maxfoam são inferiores a 8%. Com melhorias adicionais, como o uso de garfos giratórios, tração e dispositivos de achatamento cobertos com filme de polietileno para envolver totalmente o corpo de espuma (ver Figura 9) e a utilização do calor gerado pelos reagentes para aquecer a placa inferior para fazer a camada inferior do quanto a espuma for mais fina, o desperdício pode ser reduzido para 1% a 2%.

Figura 9 Colocação de garfo giratório fino de polietileno (a), dispositivo (b) e dispositivo de achatamento (c)

(2) O equipamento é bem projetado, fabricado com precisão, controlado com precisão, com longa vida útil, baixos custos de produção e normalmente requer apenas 3 a 4 pessoas para operação, com baixos custos de manutenção.

(3) O processo exclusivo de formação de espuma garante que o corpo de espuma produzido tenha uma densidade uniforme e consistente, estrutura celular fina e excelente qualidade.

(4) Um painel de controle típico ou um sistema de computador aprimorado monitora todo o processo de produção com precisão.

(5) A gama de matérias-primas aplicáveis ​​é extensa, incluindo tipos de poliéter e poliéster. Vários tipos de corpos de espuma podem ser produzidos, incluindo espuma flexível padrão, bem como espuma de alta resiliência, espuma retardante de chama, espuma preenchida, espuma viscoelástica e espuma produzida usando espuma de dióxido de carbono 

Em 1960, Leader Berg fundou sua própria empresa, Laader Berg AS, dedicada à pesquisa e produção de equipamentos contínuos de produção de espuma de poliuretano. Os principais componentes da máquina de espuma MaxformTM básica são a Multi Trough (Figura 10) e a placa de queda. Conforme mostrado no esquema do equipamento na Figura 11, os materiais misturados são transportados através de múltiplos tubos até a entrada inferior da calha múltipla. O material começa a reagir na multi-calha e flui para o papel de revestimento inferior, deslizando na placa de queda inclinada, pouco antes da emulsificação do líquido misturado. A espuma da multi-calha transborda e se espalha uniformemente entre as duas paredes laterais da placa de queda. O volume de transbordamento da multi-calha pode ser ajustado com base na fórmula de formação de espuma e no volume de produção, e sua altura de saída é definida em 70% da altura final da espuma 

Simultaneamente, o ângulo, a quantidade, o comprimento e a largura da placa inclinada podem ser ajustados de acordo com a fórmula e o volume de produção, garantindo que o corpo de espuma complete seu processo de expansão completo ao atingir a correia transportadora horizontal. Durante o fluxo descendente do corpo de espuma no canal de espuma da placa de queda, o atrito entre o corpo de espuma e as paredes laterais é eliminado pela gravidade descendente, resultando em uma estrutura de espuma mais uniforme e lisa em ambos os lados do corpo de espuma. O corpo de espuma descarrega os gases residuais produzidos durante a produção no canal de espuma, completa a maturação do corpo de espuma e pode então prosseguir para o processo de corte.

Pic 10 Vários slots para múltiplas calhas da máquina de espuma Maxfoam

Figura 11 Esquema básico do MaxfoamTM

Nossa empresa também produz este tipo de linha de produção com base neste método de formação de espuma. A referência de introdução é a seguinte (ver Figura 12)

Parâmetros técnicos da linha de produção de espuma contínua horizontal automática SAB-CF02 produzida pela Sabtech Technology

1. Especificação principal da máquina: comprimento total 42m × largura 6m × 4m

2. Largura da esponja de espuma: 915 mm ~ 2350 mm

3. Altura de formação de espuma: abaixo de 1300mm

4. Velocidade de formação de espuma: 1500rpm ~ 7000rpm

5. Produção máxima: 350kg/min

6. Modo de pulverização: O modo de dispositivo de calha, com controle do inversor

7. Especificação da caixa de espuma: L21m * W4,5m * H3m

8. Linha transportadora interna do forno (padrão): L27m * W2,6m * H0,8m

9. Ligações laterais do forno (padrão) L21m * H1,3m

10. Estrutura suspensa: 7 seções de ajuste elétrico de altura / corrente do motor de desaceleração de 0,2KW é usada para acionar o ajuste do rack entre cada seção da placa

11. Dispositivo de levantamento lateral de papel: movimento elétrico frontal e traseiro, ajuste elétrico de altura da alavanca de levantamento, controle independente lado esquerdo e direito.

12. Sistema de coleta e liberação de filme lateral: o dispositivo de liberação de filme lateral e levantamento de filme é equipado com acionamento motorizado, o filme lateral adota um dispositivo de embreagem de pó magnético para enrolar automaticamente.

13. Sistema de armazenamento de papel inferior.

14. Exaustor: 3kw * 2 conjuntos (excluindo tubo de escape) 

15. Sistema de temperatura constante: termostato quente e frio refrigerado a ar de 20HP. A válvula proporcional é instalada na entrada frontal da bobina do tanque e a temperatura da matéria-prima é controlada e ajustada.

16. Fonte de alimentação: trifásica 380V 50HZ

Figura 12 Unidade de espuma contínua horizontal Sabtech Technology Limited3

3. Método de Espuma Vertical

Em 1971, a empresa Hyman Development Corporation, sediada no Reino Unido, desenvolveu uma tecnologia e equipamento exclusivos para processamento de espuma vertical. O aparelho consiste principalmente em um sistema de tanque de armazenamento de material, sistema de medição e transporte, sistema de injeção de mistura, dispositivo de formação de espuma em forma de barril, dispositivo de aquecimento e levantamento de espuma, bem como um mecanismo de corte (ver Figura 13).

Figura 13 Diagrama esquemático do equipamento de formação de espuma vertical

O sistema de tanques de armazenamento de material consiste em cinco componentes principais: tanques de matéria-prima (equipados com controle de temperatura e dispositivos de agitação) para PPG, tendo TDI como matéria-prima primária, misturado com água, óleo, catalisador de amina, aditivos, agente espumante MC e catalisador de estanho orgânico. Seus sistemas de medição e transporte geralmente usam bombas de engrenagens acionadas por motores continuamente regulados por velocidade, e medidores de vazão também podem ser adicionados para aumentar a precisão da medição. Cabeças de mistura do tipo agitação e baixa pressão são normalmente escolhidas. Depois que os materiais são misturados, eles são injetados através de tubulações do fundo para o balde cônico de espuma. O balde de espuma é pré-equipado com folhas contínuas de filme de polietileno. À medida que os materiais misturados reagem e formam espuma, eles inicialmente se movem horizontalmente, preenchendo a seção transversal cônica e subindo gradualmente à medida que a seção transversal se expande, eventualmente enchendo o balde revestido com filme de polietileno e subindo para a seção de aquecimento. Um sistema de aquecimento elétrico envolve a seção de aquecimento para agilizar o processo de maturação da espuma.

A subida da espuma é facilitada por transportadores verticais equipados com agulhas finas (10-15mm de comprimento). Vários desses transportadores estão dispostos ao redor de todo o corpo de espuma, com suas agulhas finas embutidas na espuma de certa resistência. À medida que a correia transportadora gira, a espuma é levantada gradualmente. A parte superior do equipamento é equipada com uma máquina de corte e um mecanismo de embreagem interligado que aciona a máquina de corte quando o corpo de espuma atinge a altura designada. Os pedaços de espuma cortados são transportados ao longo de uma rampa inclinada até a câmara de pós-maturação 

Este processo pode produzir corpos de espuma com seções transversais quadradas ou circulares, simplesmente alterando o formato do balde de espuma. Durante a produção contínua, a cor da espuma pode ser alterada online, com zona de transição de apenas 150mm. Isto não só facilita as mudanças de cor, mas também mantém um alto rendimento de produtos de espuma acabados. O desempenho de densidade e dureza na seção transversal da espuma é consistente e a espessura da camada superficial da espuma nas bordas é fina, resultando em baixas taxas de desperdício. É importante ressaltar que o equipamento de formação de espuma vertical ocupa uma área menor, apenas um quarto do equipamento de formação de espuma horizontal tradicional, tornando-o adequado para pequenas e médias empresas. Os produtos não são apenas adequados para produtos de espuma macia em geral, mas também os corpos de espuma circulares fatiados são particularmente adequados para uso como materiais de revestimento de roupas.

O processo de formação de espuma vertical impõe requisitos mais rígidos em aspectos como matérias-primas, formulações e ajuste e controle do processo de produção, em comparação com o processo de produção de espumas de blocos horizontais. O controle preciso de vários parâmetros do processo, como temperatura da matéria-prima, proporções de formulação, taxa de descarga de espuma, taxa de injeção de ar, velocidade de mistura, temperatura da seção de maturação e velocidade de tração, é necessário para produzir espuma de alta qualidade. Na produção real, os seguintes problemas podem ocorrer e devem ser resolvidos:

1. Alta taxa ou encolhimento de células fechadas de espuma:

Isto pode resultar do uso excessivo de catalisador de estanho orgânico, levando à rápida gelificação durante a formação de espuma e ao crescimento excessivo da resistência da parede dos poros. Além disso, um excesso de estabilizador de espuma pode dificultar a formação de uma estrutura de espuma de células abertas devido à sua estabilidade excessiva.

2. Rachaduras no corpo da espuma:

As rachaduras no corpo da espuma geralmente são devidas a erros de formulação ou dosagem. Quantidades insuficientes de catalisador de estanho orgânico e estabilizador de espuma podem levar à diminuição da reatividade. Fatores mecânicos, como a presença de impurezas, contaminação por óleo dentro do corpo de espuma e flutuações na velocidade de tração, também podem contribuir para extensas fissuras no corpo de espuma.

3. Grandes cavidades de bolhas no corpo de espuma:

Quando grandes cavidades de bolhas aparecem no corpo de espuma, é importante inspecionar minuciosamente os seguintes aspectos: Quando houver uma distribuição regular de bolhas de ar, verifique se há algum problema de vazamento de ar na câmara de mistura, tubos de alimentação e outros equipamentos. Se houver algumas bolhas cônicas grandes presentes, isso pode ser devido à temperatura excessivamente alta da matéria-prima, fazendo com que o agente espumante vaporize mais facilmente. Quando o corpo de espuma apresenta grandes bolhas de ar distribuídas irregularmente, a causa principal pode ser a velocidade excessiva de mistura, resultando em uma maior quantidade de ar aprisionado. Normalmente, com uma cabeça de mistura bem vedada, a velocidade de mistura deve ser controlada dentro da faixa de 2.500 a 3.000 rpm. Se aparecerem grandes perfurações ou bolhas interligadas na folha de espuma sem uma estrutura de rede clara, isso pode ser devido à entrada excessiva de ar na cabeça de mistura.

4. O corpo de espuma deslizando para baixo:

Esta questão deve ser considerada sob vários aspectos, incluindo erros de formulação, tempo excessivo de formação de espuma, formação insuficiente de espuma, temperatura de maturação excessivamente baixa e coordenação inadequada do transportador de tração. É um problema que pode ocorrer facilmente nas fases iniciais do equipamento.

Figura 14 Diagrama esquemático do processo de produção do dispositivo de linha de produção contínua de espuma flexível de poliuretano com pressão oscilante

(1) Abra a porta da câmara intermediária 3a e feche a porta da câmara de saída 3b. Ative o sistema de controle de pressão 4a4b para trazer a pressão em todo o canal para o valor de pressão definido. A faixa de pressão típica é de 50 a 150 kPa (0,5 a 1,5 atm).

(2) Ligue a máquina de formação de espuma e o material misturado entra na calha de transbordamento no canal fechado e flui para a placa de queda para formar espuma sob o ambiente de pressão definido.

(3) Depois que o corpo de espuma é preliminarmente curado e moldado em um determinado comprimento, a máquina de corte opera para cortá-lo.

(4) O corpo de espuma cortado entra na área posterior do canal. Feche a porta da câmara intermediária, ajuste a pressão na área traseira para ser igual à pressão ambiente, abra a porta da câmara de saída e transporte o corpo de espuma para a área de cura para completar a cura. Ao mesmo tempo, a porta da câmara de saída deve ser fechada imediatamente e o dispositivo de regulação de pressão deve ser acionado imediatamente para equalizar sua pressão com a pressão de todo o canal. Em seguida, abra a porta da câmara intermediária para acomodar o próximo corpo de espuma cortado.

Essa linha de produção é monitorada por computadores altamente automatizados, com controle de segmento do canal, comutação de ciclo e sistema de ajuste de pressão. Dependendo do canal selado, seja um vaso de vácuo ou de pressão, pode produzir corpos de espuma com seções transversais retangulares ou circulares. Com base nesta linha de produção contínua, também foram desenvolvidas linhas de produção intermitentes com espuma de pressão variável tipo caixa. Embora a eficiência da produção seja alta, o sistema de controle é complexo e o equipamento é volumoso, com comprimentos de canais selados muitas vezes superiores a centenas de metros, resultando em investimentos significativos 

O texto acima fornece uma introdução à linha de produção horizontal contínua para blocos flexíveis de espuma de poliuretano. Espero que possa ajudá-lo a escolher a linha de produção contínua de espuma flexível de poliuretano. Bem-vindo a deixar um comentário e discutir mais comigo sobre espuma de poliuretano.

A estabilidade da espuma de esponja de espuma macia de poliuretano refere-se a se a espuma quebra, fecha os poros, colapsa e também inclui dureza do produto, densidade, elasticidade, resistência à tração, tamanho dos poros e outros aspectos que atendem aos requisitos do cliente. Para conseguir isso, é necessário padronizar matérias-primas, formulações e parâmetros operacionais, e controlar as complexas e diversas reações químicas em diferentes ambientes.

Densidade: A densidade é medida em quilogramas por metro cúbico ou gramas por centímetro cúbico. Para produtos pequenos de formato irregular, não é fácil medir a área da seção transversal. Pode-se usar papel milimetrado com pequenos quadrados (como papel milimetrado com lados quadrados de 2 milímetros) para desenhar a área da seção transversal do produto que está sendo medido e calcular a densidade contando quadrados. Durante o processo de produção, a densidade da formulação, a vazão, a velocidade da correia transportadora e a largura da espuma foram determinadas. Medir a altura da espuma revelará a densidade da espuma. Por exemplo, se uma esponja atinge uma altura de 95 centímetros, a densidade é de 20 quilogramas por metro cúbico. A densidade está relacionada à formulação e também é afetada pela taxa de reação. Existe uma diferença de densidade entre a parte superior e inferior da mesma espuma.

Dureza: A dureza da esponja pode ser dividida em dois tipos. Um reflete a dureza superficial do produto, usado para materiais para calçados, enquanto o outro reflete a dureza geral do produto, usado para esponjas para móveis. A dureza da espuma está relacionada aos segmentos duros, ao calor e ao teor de matéria-prima durante a reação, correspondendo aos materiais TDI, MC e POP. A dureza da espuma também é afetada pelo grau de reticulação. À medida que a densidade da esponja diminui, torna-se difícil aumentar a quantidade de POP. Para espumas de baixa densidade e alta dureza, o foco está em como aumentar o POP e o TDI na formulação para reduzir o MC. Para espumas de densidade média-alta e alta dureza, o foco está em maximizar o efeito de endurecimento do POP e do TDI.

Elasticidade: A elasticidade está principalmente relacionada ao peso molecular do poliéter. Quanto maior o peso molecular, maior a resiliência do produto. Em segundo lugar, está relacionado com a formação de cadeias laterais durante a reação da esponja; quanto menos cadeias laterais, melhor será a elasticidade. A redução do índice TDI pode reduzir a formação de cadeias laterais, e a redução do calor dentro da espuma também pode reduzir a formação de cadeias laterais. Contudo, se houver poucas cadeias laterais, a tolerância da formulação não é elevada e a espuma não é estável. A elasticidade da esponja também está relacionada ao equilíbrio da formulação. Quando uma esponja de espuma comum fecha os poros, a elasticidade cai drasticamente. A espuma de alta dureza não possui boa elasticidade, mas a espuma muito macia também não possui alta resiliência.

Resistência à tracção: As esponjas para móveis são usadas principalmente para sentar e inclinar-se, portanto os requisitos de resistência à tração não são muito altos. A resistência à tração da esponja está relacionada ao conteúdo de NCO e ao grau de reticulação nos meridianos. Aumentar o índice TDI e aumentar o calor dentro da espuma pode fortalecer o conteúdo de NCO e o grau de reticulação. O aumento do MC reduz o aumento da resistência à tração em muitos casos. A quantidade de TDI que uma formulação pode “acomodar” está relacionada ao método de formação de espuma, como máquinas de alta pressão, máquinas de baixa pressão e formação de espuma manual, que são diferentes. Uma esponja com alta taxa de alongamento não tem necessariamente uma alta resistência ao rasgo. Para produtos que enfatizam a resistência à tração, adicionar uma pequena quantidade de pó de pedra pode reduzir bastante a resistência à tração sem perder o original.

Poros: A espuma com poros muito bons geralmente se transforma em espuma de qualidade média a alta, e o preço também aumenta significativamente. A formação de poros é um problema abrangente e, para obter poros uniformes, delicados e livres de defeitos, é necessário ter um conhecimento profundo do maquinário, das matérias-primas, das formulações e dos parâmetros. A formação de furos e marcas é geralmente causada pela entrada excessiva de ar nas matérias-primas durante a agitação na cabeça da máquina ou durante o movimento das matérias-primas. Também pode resultar de má qualidade da matéria-prima ou contaminação. A teoria de que vazamentos de ar em tubulações causando furos não é sustentável. Durante a formação de espuma, a pressão dentro do tubo é maior que a pressão atmosférica fora do tubo. Apenas a matéria-prima sai do tubo e o ar externo não pode entrar 

A produção de espuma macia em forma de bloco normalmente utiliza o espuma de máquina de espuma em lote   processo, um método de produção do tipo lacuna. Este método evoluiu da espumação manual em laboratórios. O processo envolve despejar imediatamente os materiais de reação misturados em um molde aberto semelhante a uma caixa de madeira ou metal, daí o nome "espuma em caixa". Os moldes (caixas) para espuma encaixotada podem ser retangulares ou cilíndricos. Para evitar que o bloco de espuma forme um topo abobadado, uma placa de cobertura flutuante pode ser colocada no topo da espuma durante a formação de espuma. A placa de cobertura permanece firmemente presa ao topo da espuma e move-se gradualmente para cima à medida que a espuma sobe.

Os principais equipamentos para produção de espuma in a box incluem: 1) Agitador eletromecânico, barril misturador; 2) Caixa de molde; 3) Ferramentas de pesagem, como balanças, balanças de plataforma, copos medidores, seringas de vidro e outros dispositivos de medição; 4) Cronômetro para controlar o tempo de mistura. Uma pequena quantidade de agente desmoldante é aplicada nas paredes internas da caixa para facilitar a remoção da espuma.

As vantagens de produzir espuma macia usando o método de espuma em caixa incluem: baixo investimento em equipamentos, área ocupada pequena, estrutura de equipamento simples, operação e manutenção fáceis e convenientes e produção flexível. Algumas empresas nacionais e municipais pequenas e subfinanciadas usam esse método para produzir espuma macia de poliuretano. A moldagem de espuma em caixa é um método de produção não contínuo para espuma macia, portanto a eficiência de produção é menor do que os métodos contínuos e o equipamento é operado principalmente manualmente, resultando em maior intensidade de trabalho. A capacidade de produção é limitada e há maior perda no corte de espumas plásticas. Os parâmetros do processo para espuma in a box devem ser controlados dentro de uma certa faixa porque mesmo com a mesma fórmula, as propriedades da espuma podem não ser as mesmas quando são usados ​​parâmetros de processo diferentes. A temperatura da matéria-prima deve ser controlada em (25 ± 3) graus Celsius, velocidade de mistura de 900 a 1000 r/min e tempo de mistura de 5 a 12 segundos. O tempo de mistura da mistura de poliéter e aditivos antes da adição de TDI pode ser ajustado de forma flexível dependendo da situação, e após a adição de TDI, um tempo de mistura de 3 a 5 segundos é suficiente, sendo o segredo a mistura completa após a adição de TDI.

Durante a moldagem de espuma em caixa, deve-se prestar atenção aos seguintes aspectos:

1)  Preparar antes da produção, incluindo temperatura do material e inspeção do equipamento da máquina;

2) Meça com a maior precisão possível;

3) Controle adequadamente o tempo de mistura;

4) Despeje o líquido do material misturado de forma rápida e constante, evitando força excessiva;

5) Certifique-se de que a caixa esteja colocada de forma estável, com o papel inferior plano, para evitar fluxo irregular de material durante o vazamento;

6) Quando a espuma subir, pressione suavemente a tampa para garantir que a espuma suba suavemente;

7) Os aditivos devem ser usados ​​conforme especificado e os materiais pré-misturados não devem ser deixados por muito tempo.

Três tipos de equipamentos de espuma surgiram na moldagem de espuma em caixa. Inicialmente, diversas matérias-primas foram pesadas em um recipiente de acordo com a fórmula, misturadas em um misturador de alta velocidade e despejadas no molde de caixa para formação de espuma e modelagem. Este método muitas vezes resultava em resíduos no recipiente de mistura. Um método aprimorado usou uma bomba dosadora para transportar as matérias-primas para o barril de mistura para uma mistura uniforme. Um dispositivo mecânico fechou automaticamente o fundo do cano e ar comprimido foi usado para pressionar o material na caixa de espuma para moldagem. Ambos os métodos podem criar redemoinhos devido ao rápido influxo de materiais na caixa, o que pode causar defeitos ou depressões nos produtos de espuma. O dispositivo de espuma em caixa mais razoável é colocar um barril de mistura sem fundo diretamente no centro da caixa de espuma. Uma bomba dosadora fornece as diversas matérias-primas necessárias para a formação de espuma no cilindro de mistura. Depois de misturar por alguns segundos, o dispositivo de elevação levanta o cilindro de mistura para fora da caixa de espuma, permitindo que o material de espuma flua suavemente sobre todo o fundo da caixa. Isto evita rachaduras na espuma devido a redemoinhos de material e garante uma altura relativamente uniforme em toda a espuma.

Um dispositivo de pressão pode ser adicionado ao material de espuma em expansão para produzir espuma de topo plano, reduzindo o desperdício durante o corte. Este dispositivo é adequado para a produção de espuma macia de poliuretano do tipo poliéter e espuma de bloco macio de alto rebote. Para blocos de poliuretano de acetato de polivinila, este método não pode ser usado devido à alta viscosidade do material, e geralmente são empregados métodos contínuos.

Compreender os princípios por trás das reações de espuma é crucial. Para dominar a formação de espuma, devemos nos esforçar para estabelecer um modelo de reação de espuma em nossas mentes usando as quatro equações de reação a seguir. Através da familiaridade com as variações do modelo, cultivamos uma sensibilidade que nos permite compreender todo o processo de reação da espuma. Essa abordagem ajuda a estruturar nossa base de conhecimento e habilidades profissionais em espuma de poliuretano. Seja estudando ativamente os princípios da reação da espuma ou explorando-os passivamente durante o processo de formação de espuma, ele serve como um meio vital para aprofundarmos nossa compreensão das formulações e aprimorarmos nossas habilidades.

Reação 1

TDI + Poliéter → Uretano

Reação 2

TDI + Uretano → Isocianurato

Reação 3

TDI + Água → Uréia + Dióxido de Carbono

Reação 4

TDI + Uréia → Biureto (Poliureia)

01: As reações 1 e 2 são reações de crescimento em cadeia, formando a cadeia principal da espuma. Antes da espuma atingir dois terços da sua altura máxima, a cadeia principal alonga-se rapidamente, com reações de crescimento em cadeia predominando no interior da espuma. Nesta fase, devido às temperaturas internas relativamente baixas, as reações 3 e 4 não são proeminentes.

02: As reações 3 e 4 são reações de reticulação, formando os ramos da espuma. Quando a espuma atinge dois terços da sua altura máxima, a temperatura interna aumenta e as reações 3 e 4 intensificam-se rapidamente. Durante esta etapa, as reações 1 a 4 são vigorosas, marcando um período crítico para a formação das propriedades de espuma. As reações 3 e 4 proporcionam estabilidade e suporte ao sistema de espuma. A reação 1 contribui para a elasticidade da espuma, enquanto as reações 3 e 4 contribuem para a resistência à tração e dureza da espuma.

03: As reações produtoras de gás são denominadas reações de formação de espuma. A geração de dióxido de carbono é uma reação de formação de espuma e a reação exotérmica primária na espuma de poliuretano. Em sistemas de reação contendo metano, a vaporização do metano constitui uma reação de formação de espuma e um processo endotérmico.

04: As reações que levam à formação de constituintes de espuma são conhecidas como reações de gelificação, abrangendo todas as reações, exceto as reações de produção de gás. Isso inclui a formação de uretano, ureia, isocianurato e biureto (poliureia) nas reações 1 a 4.