Poliéter Poliol: Valor Hidroxila 36, ​​Hidroxila Primária > 65%, 60%.


Poliol Polimérico: Valor Hidroxila 28, Copolímero 20%, 40%.


Água: 3%.


80TDI e MDI Polimérico (Viscosidade 300mpa): 80:20.


T12: 0.025%.


A33: 0.4%.


Óleo de silicone HR-3: 1%.


Reticulador HA-1: 6%.


Éter di(b-dimetilaminoetílico): 0,15%.

Fase Um: Processo de Nucleação de Gás


As matérias-primas reagem na fase líquida ou dependem da geração de substâncias gasosas e da volatilização do gás durante a reação. À medida que a reação progride e uma grande quantidade de calor é gerada, a quantidade de substância gasosa gerada e volatilizada aumenta continuamente. Quando a concentração do gás excede a concentração de saturação, finas bolhas de gás começam a se formar na fase de solução e a subir. À medida que a reação se aproxima do fim, um fenômeno leitoso aparece no material de poliuretano líquido, conhecido como “tempo leitoso”.



Fase Dois: Processo de Autonucleação


Nesta fase, a concentração do gás continua a aumentar e atinge um determinado nível. Depois disso, a concentração do gás diminui gradativamente e novas bolhas não se formam mais. O gás na solução atinge gradualmente uma concentração de saturação de equilíbrio. Durante esta fase, a viscosidade do material líquido aumenta gradualmente e o gás funde-se e expande-se continuamente na fase líquida gradualmente viscosa. O volume das bolhas continua a se expandir. A fase líquida viscosa que forma a parede externa das bolhas afina gradualmente. Devido à relação de tensão superficial entre as interfaces gás e líquido, o volume da bolha aumenta de pequeno para grande, transformando-se gradualmente de uma forma esférica para uma forma geométrica tridimensional composta por filmes finos de polímero, formando finalmente uma estrutura de rede aberta de três. microporos dimensionais. No processo de síntese da espuma de poliuretano, esta etapa apresenta expansão do volume do polímero e aumento da espuma.



Fase Três:


Depois que a concentração do gás cai para um determinado nível, as bolhas não se formam mais. Com a permeação do gás, a concentração continua a diminuir, atingindo o equilíbrio saturado final no processo de transição da parede da espuma polimérica de um estado líquido viscoso para um estado sólido não fluido.

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.

A espuma de poliuretano frequentemente encontra vários acidentes e problemas durante a produção real da espuma, cada um deles causado por múltiplos fatores. Na análise de acidentes causados ​​por factores complexos, é geralmente difícil enumerar todos os factores que influenciam e os principais factores que realmente desempenham um papel. Abaixo estão 15 problemas encontrados com frequência e suas causas, vamos dar uma olhada juntos!



1. Alto conteúdo de células fechadas


a. Poliéter polióis: alta proporção de óxido de etileno, alta atividade, geralmente ocorre quando se muda para poliéter polióis com atividades diferentes.


b. Formulação do processo: uso excessivo de octoato de estanho, alta atividade de isocianato, alto grau de reticulação, rápida velocidade de reticulação, excesso de aminas e agentes de expansão físicos causando baixa pressão interna da espuma, incapacidade de abrir células quando a elasticidade da espuma é alta e alto índice de TDI também pode resultar em alto conteúdo de células fechadas.



2. Encolhimento (velocidade de gelificação maior que a velocidade de formação de espuma)


a. Alto conteúdo de células fechadas, encolhimento durante o resfriamento.


b. Condições do processo: baixa temperatura do ar, baixa temperatura do material.


c. Formulação do processo: excesso de óleo de silicone, excesso de agente de expansão físico, baixo índice de TDI.



3. Rachaduras internas


a. Condições do processo: baixa temperatura do ar, alta temperatura do centro de reação.


b. Formulação do processo: baixo índice de TDI, teor excessivo de estanho, alta resistência à formação de espuma inicial.


c. Alta atividade de óleo de silicone, pequeno uso.



4. Rachadura superior (velocidade de gelificação de gaseificação desequilibrada)


a. Condições do processo: baixa temperatura do ar, baixa temperatura do material.


b. Formulação do processo: uso insuficiente de catalisador, uso de pequenas aminas, óleo de silicone de baixa qualidade.



5. Rachaduras no canto inferior (uso excessivo de amina, velocidade de formação de espuma muito rápida)


Superfície de poros grandes: agente de expansão físico excessivo, óleo de silicone e catalisador de baixa qualidade.



6. Fraco desempenho da espuma em baixas temperaturas


Má qualidade intrínseca dos poliéter polióis, mesmo valor de hidroxila, baixa funcionalidade, alta insaturação, baixo índice de TDI com o mesmo uso de estanho.



7. Fraca permeabilidade ao ar


a. Condições climáticas: baixa temperatura do ar.


b. Matérias-primas: polióis de alto poliéter, óleo de silicone de alta atividade.


c. Formulação do processo: uso excessivo de estanho ou mesmo estanho, baixo teor de água e amina, alto índice de TDI.



8. Fraca resiliência


a. Matérias-primas: polióis poliéter de alta atividade, baixo peso molecular relativo, óleo de silicone de alta atividade.


b. Formulação do processo: grande quantidade de óleo de silicone, teor excessivo de estanho, mais água com o mesmo uso de estanho, alto índice de TDI.



9. Fraca resistência à tração


a. Matérias-primas: excesso de poliéter polióis de baixo peso molecular, funcionalidade de baixo valor hidroxila.


b. Formulação do processo: estanho insuficiente causa má reação de gelificação, alto índice de TDI com o mesmo uso de estanho, baixo grau de reticulação com menos água.



10. Fumar durante a formação de espuma


a. O excesso de amina faz com que uma grande quantidade de calor seja liberada pela reação da água e do TDI, evaporando substâncias de baixo ponto de ebulição e causando fumaça.


b. Se não for carbonizada, a fumaça é composta principalmente de TDI, substâncias de baixo ponto de ebulição e cicloalcanos monoméricos em poliéter polióis.



11. Espuma com listras brancas


Velocidade rápida de reação de formação de espuma e gelificação, velocidade de transmissão lenta em formação de espuma contínua, compressão local para formar uma camada densa, resultando em fenômeno de listras brancas. A velocidade de transmissão deve ser aumentada imediatamente, ou a temperatura do material deve ser reduzida e o uso do catalisador deve ser reduzido.



12. Espuma quebradiça


A fórmula tem excesso de água, resultando em muitas formações de ureia que não reagem e que não são dissolvidas em óleo de silicone, mau uso do catalisador de estanho, reação de reticulação insuficiente, alto teor de poliéter polióis de baixo peso molecular relativo, temperatura de reação excessivamente alta e quebra da ligação éter que reduz resistência da espuma.



13. Densidade da espuma inferior ao valor definido


O índice de formação de espuma é muito grande devido à medição imprecisa, alta temperatura do ar e baixa pressão do ar.



14. Espuma com pele, pele de borda, vazios inferiores


Excesso de estanho e amina insuficiente, velocidade de formação de espuma lenta, rápida


15

、

Alto alongamento na ruptura


a. Matérias-primas: poliéter polióis de alta atividade, baixa funcionalidade.


b. Formulação do processo: reticulação insuficiente devido ao baixo índice de TDI, excesso de estanho e alto teor de óleo de silicone.

Você já se perguntou como a espuma plástica de poliuretano é formada? No artigo anterior, revelamos as reações básicas por trás disso: isocianatos, poliéteres (ou poliésteres) polióis e água, todos trabalham juntos para criar esta substância mágica. Então, isso significa que na produção real precisamos apenas dessas três matérias-primas? A resposta está longe disso. Em nosso processo de produção real, para controlar com mais precisão a taxa de reação e produzir produtos com excelente desempenho, muitas vezes precisamos aproveitar o poder de vários aditivos. Esses aditivos não só têm aplicações amplas, mas também podem desempenhar um papel importante para tornar nosso processo de produção mais eficiente e estável.



Surfactantes / Óleo de Silicone


Os surfactantes, também conhecidos como óleo de silicone, também são chamados de estabilizadores de espuma. No processo de produção da espuma de poliuretano, seu papel é crucial. A função básica do óleo de silicone é reduzir a tensão superficial do sistema de formação de espuma, melhorando assim a miscibilidade entre os componentes, ajustando o tamanho das bolhas, controlando a estrutura da bolha e aumentando a estabilidade da espuma. Além disso, também tem a responsabilidade de prevenir o colapso da espuma. Portanto, pode-se dizer que o óleo de silicone desempenha um papel indispensável na produção de espuma de poliuretano.



Catalisadores


Os catalisadores desempenham um papel crucial no processo de síntese do poliuretano, principalmente por acelerar a reação entre isocianatos, água e polióis. Esta reação é uma reação de polimerização típica. Sem a presença de catalisadores, esta reação pode prosseguir muito lentamente ou mesmo não ocorrer. Atualmente, os catalisadores no mercado são divididos principalmente em dois tipos: catalisadores de amina e catalisadores de metal orgânico. Os catalisadores de amina são compostos baseados em átomos de nitrogênio, que podem efetivamente promover a reação de polimerização do poliuretano. Os catalisadores metálicos orgânicos, por outro lado, são compostos que afetam particularmente a reação entre polióis e isocianatos na formação de poliuretano, geralmente compostos organoestânicos. A característica desses catalisadores está na capacidade de controlar com precisão o processo reacional, resultando em um produto final mais uniforme e estável.



Agentes de sopro


Agentes de expansão são substâncias que geram gás durante a reação do poliuretano e ajudam a formar espuma. Dependendo da forma como o gás é gerado, os agentes de expansão são geralmente divididos em agentes de expansão químicos e agentes de expansão físicos. Agentes de expansão químicos referem-se a substâncias que sofrem alterações químicas durante a reação, geram gás e promovem a formação de espuma. Muitas substâncias comuns em nossas vidas diárias são, na verdade, agentes de expansão químicos, como a água. Os agentes de expansão físicos, por outro lado, são substâncias que geram gás por meios físicos. Por exemplo, o diclorometano (MC) é um agente de expansão físico comum.



Outros aditivos


Depender apenas de matérias-primas básicas está longe de ser suficiente para fazer com que os produtos tenham um desempenho excepcional. Para atender a diversas necessidades, outros aditivos são incorporados de forma inteligente ao processo de produção e seu papel não deve ser subestimado. Por exemplo, os retardadores de chama podem adicionar resistência à chama aos produtos, os agentes de reticulação podem melhorar a sua estabilidade, os corantes e os enchimentos podem dar aos produtos uma aparência e textura mais coloridas, e vários outros aditivos com diferentes funções também desempenham o seu papel. São esses aditivos cuidadosamente selecionados que melhoram de forma abrangente o desempenho dos produtos e proporcionam aos usuários uma melhor experiência de uso.