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 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 resistência à compressão de uma espuma está relacionada a muitos fatores, como a estrutura dos vários segmentos da cadeia que compõem a espuma, as ligações químicas entre as moléculas, a cristalinidade dos polímeros, o grau de separação de fases, a estrutura dos isocianatos e a proporção de isocianatos. usado.


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A espuma de recuperação lenta é formada pela reação de polióis de alto peso molecular e polióis de baixo peso molecular com isocianatos. Os segmentos moles formados por polióis de alto peso molecular apresentam grandes volumes, baixas densidades de reticulação e alta atividade. Eles são fáceis de comprimir e se recuperam rapidamente após a remoção da pressão. Os segmentos duros formados por polióis de baixo peso molecular apresentam pequenos volumes, altas densidades de reticulação e baixa atividade. Eles são difíceis de comprimir e também difíceis de recuperar após a remoção de forças externas. Esta característica confere às espumas a sua característica de recuperação lenta e é a base para o fabrico de espumas de recuperação lenta.


Como as propriedades dos segmentos moles e duros nas espumas de recuperação lenta são diferentes, existe um certo grau de separação de fases entre eles. Se não houver separação de fases entre os segmentos, o corpo de espuma é um todo firmemente unido em escala macro, levando ao fenômeno de "mover um fio de cabelo e todo o corpo se move", o que significa que ele encolhe como um todo quando comprimido e se expande quando a pressão é liberada. Contudo, a microestrutura da espuma determina que esta situação não pode ser alcançada completamente. Especialmente em espumas de recuperação lenta, vários segmentos de cadeia têm estruturas moleculares diferentes, distribuições desiguais de peso molecular e separação de fases inevitável. Uma ligeira separação de fases faz com que alguns segmentos duros, devido à sua baixa atividade, tenham dificuldade de recuperação durante o processo de recuperação após a remoção de forças externas. Esses “fugitivos” restringem mais ou menos a recuperação dos segmentos fracos, levando, em última análise, ao encolhimento.


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A cristalinidade dos segmentos duros, que é mais forte que a dos segmentos moles, também é uma razão para uma recuperação deficiente. Os materiais têm compatibilidades semelhantes, que também se aplicam a espumas de recuperação lenta. Como os segmentos duros têm pontos de reticulação mais próximos e densidades de reticulação mais altas, as pequenas moléculas formadas têm maior probabilidade de se agregarem. Devido à presença de ligações de hidrogénio, estas substâncias agregadas contendo hidrogénio aumentam a cristalinidade do material, conduzindo a maiores forças de coesão. Após a compressão, forças externas alteram o estado de agregação dos segmentos da cadeia, facilitando a fusão dos grupos polares. Quando a força externa é liberada, o novo estado de agregação, devido a fortes forças coesivas, é difícil de retornar ao estado protendido, resultando no encolhimento de espumas de recuperação lenta.


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A estrutura dos isocianatos também é um fator que afeta a resistência à compressão das espumas de recuperação lenta. O TDI é geralmente usado para produzir espumas de recuperação lenta. Como os dois grupos NCO na molécula de TDI estão nas posições 2,4 e 2,6, eles têm um certo ângulo entre eles, tornando-os propensos à deformação sob tensão. Especialmente sob condições de prensagem a quente, ocorrem deformações e perdas de calor significativas, particularmente evidentes em espumas de copas de soutien, tornando difícil a recuperação destas deformações.


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O baixo índice de NCO dos isocianatos utilizados na preparação de espumas de recuperação lenta também é uma razão para a recuperação deficiente. O índice NCO das espumas comuns é geralmente superior a 100, enquanto nas espumas de recuperação lenta, o índice NCO está geralmente entre 85-95. Isto significa que 5-15% dos grupos hidroxila não participam da reação. Portanto, embora a superfície da espuma pareça ser uma entidade única, internamente existe uma porção considerável de segmentos de cadeia que são independentes uns dos outros.



Soluções para melhorar a resistência à compressão de espumas de recuperação lenta:


1. Use poliéter de alto EO (o chamado poliéter de agente de expansão) para substituir algum poliéter de recuperação lenta.


A
O poliéter com alto teor de EO tem um baixo valor de hidroxila e um grande peso molecular. Após reagir com os isocianatos, os segmentos formados apresentam pesos moleculares maiores ou próximos daqueles formados quando o poliéter comum reage com os isocianatos, reduzindo o grau de separação de fases e cristalinidade.


B
O poliéter com alto teor de EO possui segmentos macios e suaves, que podem fornecer bons efeitos de recuperação lenta. Além disso, a adição de poliéter com alto teor de EO pode efetivamente melhorar a resistência a baixas temperaturas de espumas de recuperação lenta.


2.Adicione uma pequena quantidade de poliéster modificado com poliéter para aumentar a força coesiva do material.


Os segmentos de poliéster, devido à presença de grupos éster, apresentam elevadas forças coesivas internas e boas propriedades de tração e compressão, melhorando significativamente a resistência à compressão de espumas de recuperação lenta.


3. Use uma pequena quantidade de poliéter de alta funcionalidade e alto peso molecular como agente de reticulação e substitua algum poliéter comum por poliéter de alta atividade para recuperação lenta.


Isto perturba a distribuição dos segmentos da cadeia, reduz o grau de separação de fases e aumenta o grau de reação, reduzindo a cristalinidade.


4.Use MDI ou adicione MDI ao TDI.


O MDI possui estrutura diferente do TDI e produz espumas com melhor resistência à compressão e menor perda de calor. Se estiver usando MDI, é melhor usar MDI modificado (com alta ramificação e fácil fechamento de células); O MDI líquido também pode ser utilizado, por ser de ciclização intramolecular e mais resistente à compressão. As espumas de recuperação lenta feitas com todos os MDI têm uma resistência à compressão muito melhor do que o TDI puro, e muitos fabricantes já estão usando isso.

1. Poliéter


O poliéter, como principal matéria-prima, reage com o isocianato para formar uretano, que é a reação esquelética dos produtos de espuma. Quando o peso molecular aumenta com a mesma funcionalidade, a resistência à tração, o alongamento e a resiliência da espuma aumentam, enquanto a atividade de reação de poliéteres semelhantes diminui. Com o mesmo valor equivalente (peso molecular/funcionalidade), um aumento na funcionalidade acelera a reação, aumenta o grau de reticulação do poliuretano, aumenta a dureza da espuma e reduz o alongamento. A funcionalidade média dos polióis deve estar acima de 2,5; se for muito baixo, a recuperação do corpo de espuma após a compressão é fraca.



Se a quantidade de poliéter utilizada for alta, equivalente a uma redução em outros materiais (TDI, água, catalisadores, etc.), é fácil causar rachaduras ou colapso dos produtos de espuma. Se a quantidade de poliéter utilizada for baixa, o produto de espuma tende a ser duro, com elasticidade reduzida e toque deficiente.



2. Agente de formação de espuma


Geralmente, ao produzir blocos de poliuretano com densidade superior a 21, apenas água (agente espumante químico) é usada como agente espumante. Compostos de baixo ponto de ebulição, como cloreto de metileno (MC), são usados ​​como agentes espumantes auxiliares em fórmulas de baixa densidade ou fórmulas ultramacias.



Agentes espumantes auxiliares reduzem a densidade e a dureza da espuma. Como absorvem parte do calor da reação, a cura é retardada, exigindo um aumento na quantidade de catalisador. Ao absorver o calor, evita-se o perigo de queima do núcleo.



A capacidade de formação de espuma pode ser expressa pelo índice de formação de espuma (o número de partes de água ou número equivalente de água utilizada para 100 partes de poliéter):


SE = m (água) + m (F-11) / 10 + m (MC) / 9 (100 partes de poliéter)



A água, como agente espumante, reage com o isocianato para formar ligações de ureia e libera uma grande quantidade de CO2 e calor. É uma reação de crescimento em cadeia. O excesso de água reduz a densidade da espuma e aumenta a dureza. No entanto, também reduz o tamanho e a resistência dos poros da espuma, reduzindo a sua capacidade de suporte de carga, tornando-os propensos a colapsar ou rachar. O aumento do consumo de TDI leva a mais liberação de calor e a um maior risco de queima do núcleo. Se a quantidade de água exceder 5,0 partes, devem ser adicionados agentes espumantes físicos para absorver parte do calor e evitar a queima do núcleo. Menos água significa uma redução correspondente na quantidade de catalisador utilizado, mas aumenta a densidade.



3. Catalisador


Amina: Geralmente é utilizado A33, que promove a reação entre isocianato e água, ajustando a densidade da espuma, taxa de abertura de bolhas, etc., promovendo principalmente reações de formação de espuma.


Excesso de amina: O produto de espuma racha e há buracos ou bolhas na espuma; Pouca amina: A espuma encolhe, fecha os poros e a parte inferior do produto de espuma fica espessa.



Estanho: Normalmente, é usado octoato de estanho (II) (T-9); O óxido de estanho (IV) (T-19) é um catalisador de reação em gel altamente ativo, promovendo principalmente a reação em gel, ou seja, o estágio posterior da reação.


Demasiado estanho: Gelificação rápida, aumento da viscosidade, fraca resiliência, fraca permeabilidade ao ar, levando ao fenómeno de células fechadas. Aumentar adequadamente sua dosagem pode obter bons plásticos de espuma de células abertas com relaxamento, aumentar ainda mais a dosagem faz com que a espuma se torne gradualmente mais densa, levando ao encolhimento e às células fechadas.


Muito pouco estanho: Gelificação insuficiente, resultando em rachaduras durante a formação de espuma. Podem apresentar fissuras nas bordas ou topos, com rebarbas e má consolidação. A redução da amina ou o aumento do estanho podem aumentar a resistência do filme de espuma polimérica quando uma grande quantidade de gás é gerada, reduzindo assim os fenômenos de ocos ou rachaduras.



Se os plásticos de espuma de poliuretano têm uma estrutura de célula aberta ou fechada ideal depende principalmente se a taxa de reação do gel e a taxa de expansão do gás estão equilibradas durante a formação da espuma. Este equilíbrio pode ser alcançado ajustando os tipos e quantidades de catalisadores de aminas terciárias e estabilizadores de espuma na fórmula.



4. Estabilizador de Espuma (Óleo de Silicone)


Os estabilizadores de espuma são um tipo de surfactante que dispersa bem a poliureia no sistema espumante, atuando como “pontos físicos de reticulação” e aumentando significativamente a viscosidade inicial da mistura de espuma, evitando rachaduras. Por um lado, tem efeito emulsificante, aumentando a miscibilidade entre os componentes do material espumoso. Por outro lado, a adição de surfactantes orgânicos de silício pode reduzir a tensão superficial do líquido, reduzir a energia livre necessária para a dispersão do gás, fazer com que o ar disperso nas matérias-primas nuclee mais facilmente durante a agitação e mistura, facilitar a produção de bolhas finas, ajuste o tamanho dos poros da espuma, controle a estrutura das células da espuma e melhore a estabilidade da espuma. Evita o colapso ou o estouro de bolhas, torna as paredes da espuma elásticas, controla o tamanho dos poros e a uniformidade da espuma. Geralmente, quanto mais agente espumante e POP for usado, maior será a quantidade de óleo de silicone usada.



Alto uso: Aumenta a elasticidade das paredes de espuma na fase posterior, tornando-as menos propensas a estourar, resultando em poros menores e células fechadas.


Baixo uso: A espuma estoura, desmorona após a formação de espuma, poros maiores e fácil formação de espuma.



5. Influência da temperatura


A reação de formação de espuma do poliuretano acelera com o aumento da temperatura do material, o que pode representar risco de queima do núcleo e ignição em formulações sensíveis. Geralmente, as temperaturas dos componentes poliol e isocianato são mantidas constantes. Ao formar espuma, a densidade da espuma diminui à medida que a temperatura do material aumenta. Com a mesma fórmula, se a temperatura permanecer a mesma, mas a temperatura ambiente for elevada no verão, a velocidade de reação aumenta, levando a uma diminuição na densidade e dureza da espuma, um aumento no alongamento e um aumento na resistência mecânica. No verão, o índice TDI pode ser aumentado adequadamente para corrigir a diminuição da dureza.



6. Influência da Umidade do Ar


Com o aumento da umidade, o isocianato da espuma reage com a umidade do ar, causando uma diminuição na dureza. Portanto, quando se forma espuma, a quantidade de TDI pode ser aumentada apropriadamente. A umidade excessiva pode fazer com que a temperatura de cura suba muito, levando à queima do núcleo.



7. Influência da pressão atmosférica


Com a mesma fórmula, a formação de espuma em áreas de grande altitude resulta em menor densidade do produto de espuma.

A reação da espuma PU é baseada em dois componentes químicos principais: poliéter polióis e isocianatos, juntamente com outros aditivos, incluindo água, diclorodifluorometano, estabilizadores de espuma e catalisadores. Esses materiais são misturados instantânea e vigorosamente, reagindo para formar espuma, processo que gera uma quantidade considerável de calor.



A espuma plástica é um material poroso com uma grande área superficial. Embora o calor gerado nas bordas da espuma possa se dissipar, o calor na parte central, devido ao efeito isolante da espuma, é mais difícil de remover. Numa reação típica, o calor liberado aumenta a temperatura do centro do bloco de espuma para conseguir a cura. Foi observado que dentro de 2 a 6 horas após a formação de espuma, as temperaturas podem subir para 140-160
°
C, e às vezes até mais alto, em torno 180
°
C. Se a temperatura continuar a subir, pode causar queimaduras no núcleo, fumaça e até combustão espontânea.



Além disso, a exposição prolongada da espuma de poliuretano à luz solar pode desencadear uma reação de auto-oxidação, causando degradação do polímero, descoloração, fragilização e diminuição das propriedades físicas, tornando-o inutilizável. Desde a industrialização do poliuretano, a queima e o envelhecimento do núcleo têm sido temas importantes de pesquisa e preocupação na indústria do poliuretano.



Os antioxidantes são aditivos cruciais na produção de espuma de poliuretano. Antioxidantes adequados previnem a decomposição de polióis, reduzem a formação de subprodutos, diminuem o risco de queima do núcleo e podem retardar o envelhecimento termo-oxidativo durante o uso do produto, prolongando assim a sua vida útil. Os antioxidantes comumente usados ​​para espuma de PU são normalmente líquidos e se enquadram em três categorias: aminas aromáticas (como 5057), fenóis impedidos (como 1135) e ésteres de fosfito (como PDP). Para aplicações com baixos requisitos de cor, geralmente é utilizada uma combinação de aminas aromáticas e fenóis impedidos, enquanto aplicações com requisitos de cor mais elevados podem utilizar uma combinação de fenóis impedidos e ésteres de fosfito.



Além disso, se os produtos forem frequentemente expostos à luz solar, deve ser adicionada uma certa quantidade de estabilizadores UV para melhorar a vida útil e a resistência ao amarelecimento. Os estabilizadores de UV consistem principalmente em absorvedores de UV e estabilizadores de luz de aminas impedidas (HALS). Absorventes de UV, como benzotriazóis, benzofenonas e triazinas, absorvem a radiação UV prejudicial e a convertem em calor por meio de transferência intramolecular de ligações de hidrogênio ou isomerização cis-trans. HALS refere-se a aminas com dois grupos metil em cada
α
-átomo de carbono, que, após a fotooxidação, se transforma em radicais nitrosos. Esses radicais são considerados componentes estáveis ​​que podem capturar radicais livres, regenerar radicais nitrosos ao reagir com radicais peróxidos. Os agentes bloqueadores de UV incluem negro de fumo, óxido de zinco, dióxido de titânio e outros pigmentos, que são usados ​​como corantes. Esses agentes utilizam sua alta dispersibilidade e poder de cobertura para refletir a radiação UV prejudicial, protegendo o polímero.