Muitos fatores afetam o processo de formação de espuma e a qualidade do produto final na fabricação de espuma flexível de poliuretano. Entre estes, fatores ambientais naturais como temperatura, umidade do ar e pressão atmosférica desempenham papéis cruciais. Esses fatores influenciam significativamente a densidade, dureza, taxa de alongamento e resistência mecânica da espuma.

1. Temperatura:

A reação de formação de espuma de poliuretano é altamente sensível, sendo a temperatura um fator chave de controle. À medida que a temperatura do material aumenta, a reação de formação de espuma acelera. Em formulações sensíveis, temperaturas excessivamente altas podem representar riscos como queima do núcleo e ignição. Geralmente, é essencial manter temperaturas consistentes para componentes de poliol e isocianato. O aumento da temperatura leva a uma diminuição correspondente na densidade da espuma durante a formação de espuma.

Particularmente no verão, as temperaturas elevadas aumentam a velocidade de reação, resultando na diminuição da densidade e dureza da espuma, aumento da taxa de alongamento e, ainda, maior resistência mecânica. Para contrariar a redução da dureza, é aconselhável ajustar o índice TDI. Os fabricantes devem ajustar os parâmetros do processo de acordo com as variações sazonais e regionais de temperatura para garantir a estabilidade da qualidade do produto.  

2. Umidade do ar:

A umidade do ar também afeta o processo de formação de espuma da espuma flexível de poliuretano. A umidade mais elevada causa reações entre os grupos isocianato na espuma e a umidade transportada pelo ar, levando à redução da dureza do produto. O aumento da dosagem de TDI durante a formação de espuma pode compensar este efeito. No entanto, a umidade excessiva pode aumentar as temperaturas de cura, podendo causar queimaduras no núcleo. Os fabricantes precisam ajustar cuidadosamente as formulações e os parâmetros do processo de espuma em ambientes úmidos para garantir a qualidade e estabilidade do produto.

3. Pressão atmosférica:

A pressão atmosférica é outro fator de influência, especialmente em áreas em diferentes altitudes. Usar a mesma formulação em altitudes mais elevadas resulta em densidade de produto de espuma relativamente menor. Isto se deve às variações da pressão atmosférica que afetam a difusão e expansão do gás durante a formação de espuma. Os fabricantes que operam em regiões de grande altitude devem tomar nota disso e podem precisar ajustar formulações ou parâmetros de processo para atender aos requisitos de qualidade.

Concluindo, os fatores ambientais naturais impactam significativamente o processo de formação de espuma e a qualidade do produto final da espuma flexível de poliuretano. Os fabricantes devem ajustar os parâmetros do processo com base nas condições sazonais, regionais e ambientais para garantir densidade, dureza e resistência mecânica estáveis ​​da espuma, atendendo às demandas e padrões dos clientes.

Hidróxido de Alumínio

Também conhecida como alumina hidratada. O hidróxido de alumínio usado como retardador de fogo é principalmente alumina tri-hidratada. Aparece como um pó cristalino fino branco com um tamanho médio de partícula de 1-20 micrômetros. Sua densidade relativa é 2,42, o índice de refração é 1,57 e o pH da pasta a 30% é 9,5-10,5. A temperatura de início da desidratação é de 200 graus Celsius, com um calor de absorção de 2,0 KJ/G.

Durante a combustão, libera grande quantidade de água quimicamente combinada, absorve quantidade considerável de calor, retarda a taxa de degradação térmica do polímero, reduz a temperatura da superfície do material, retarda e suprime a combustão do substrato. Irá gerar grande quantidade de vapor na superfície do substrato, diluindo o oxigênio na zona de combustão, reduzindo a concentração de fumaça e gases inflamáveis ​​tóxicos. O óxido de alumínio gerado durante a combustão pode promover a formação de uma camada protetora carbonizada na superfície do polímero.

Melamina

Comumente conhecido como melamina, é um cristal monoclínico branco de baixa toxicidade, não inflamável e com ponto de fusão de 354 graus Celsius. Sofre sublimação endotérmica e rápida decomposição sob alta temperatura. Em temperaturas entre 250-450 graus Celsius, pode absorver uma grande quantidade de calor e liberar nitrogênio durante a decomposição, diminuindo a taxa de combustão do material. Ao mesmo tempo, forma uma camada de barreira carbonizada na superfície do substrato, atuando como retardador de fogo. No entanto, existem alguns problemas de dispersão, por isso precisa ser usado em combinação. Quando usado como retardador de fogo, a decomposição em alta temperatura pode produzir gás tóxico cianeto.

Retardador de Chama Organofosforado

Tris(1,3-dicloro-2-propil)fosfato (TDCPP)

Um líquido viscoso transparente amarelo pálido. Contém 7,2% de fósforo e 49,4% de cloro, com ponto de fulgor de 251,7 graus Celsius, ponto de ignição de 282 graus Celsius e temperatura de combustão espontânea de 514 graus Celsius. Começa a se decompor a 230 graus Celsius e é solúvel em álcoois, benzeno, tetracloreto de carbono, etc. Quando utilizado a 5%, pode atingir propriedades autoextinguíveis e, a 10%, pode tornar o material autoextinguível ou não inflamável, além de possuir resistência à água, resistência à luz e propriedades antiestáticas.

Poliol Poliéter Retardante de Fogo

1. Ingredientes da Fórmula:

Poliéter poliol 3050: Mn3000;

Poliol poliéter retardador de chama: valor de hidroxila 28, fração de massa sólida retardante de chama 23%;

Óleo de silicone: L580

Solução de trietilenodiamina: Fração de massa 33%;

Solução de octoato de estanho: Fração de massa 33%;

TDI: Classe industrial

CLP (Controlador Lógico Programável)

É um dispositivo de controle automático com memória de instruções, interfaces de E/S digitais ou analógicas; usado principalmente para operações lógicas, sequenciais, de temporização, de contagem e aritméticas com operações de bits; usado para controlar máquinas ou processos de produção.

Unidade de frequência variável (VFD)

Um VFD é um dispositivo de controle que transforma a frequência de potência de uma frequência para outra usando a ação liga-desliga de dispositivos semicondutores de potência.

Os circuitos principais de um VFD geralmente podem ser divididos em dois tipos:

- Tipo de tensão: Converte a tensão CC de uma fonte de tensão em CA no VFD, com filtragem de capacitor no circuito CC.

- Tipo de corrente: Converte corrente CC de uma fonte de corrente em CA no VFD, com filtragem de indutor no circuito CC.

Interruptor Fotoelétrico

Utiliza a obstrução ou reflexão de um feixe de luz infravermelha por um objeto detectado, detectado pelo circuito síncrono, para determinar a presença ou ausência do objeto. Ele pode detectar qualquer objeto que reflita luz, não se limitando a metais.

Um interruptor fotoelétrico reflexivo de espelho é usado na máquina de perfuração a vácuo.

Sistema Trocador de Calor

Controla a temperatura das matérias-primas no sistema para atender aos requisitos.

À medida que a temperatura da matéria-prima aumenta após passar pelo trocador de calor, sua viscosidade aumenta. Para garantir o funcionamento normal da bomba de alta pressão, é necessária uma bomba de alimentação especial. Os requisitos específicos são calculados com base na vazão e na viscosidade da matéria-prima.

O controle de temperatura do trocador de calor deve ficar próximo ao cabeçote de mistura, correlacionando a temperatura da matéria-prima com a troca da água de resfriamento para controlar automaticamente o fluxo de água de resfriamento para resfriar a matéria-prima.

Máquina perfuradora

Existem máquinas de perfuração de rolo, máquinas de perfuração a vácuo e máquinas de perfuração de escova, com as máquinas de rolo tendo o melhor efeito de controle, seguidas pelas máquinas de perfuração a vácuo, e as máquinas de perfuração de escova sendo as piores. Atualmente, as perfuradoras com escova raramente são usadas.

O objetivo da perfuração é evitar a deformação do produto.

A máquina perfuradora de rolos controla o tamanho das lacunas. Se as lacunas forem muito grandes, o efeito de perfuração não é bom; se as lacunas forem muito pequenas, haverá marcas de pressão óbvias no produto.

Existem dois métodos de perfuração: 1. Método químico - utilizando agentes perfurantes, 2. Método mecânico - utilizando máquinas perfurantes.

Os produtos devem ser perfurados assim que saem do molde. Alguns produtos podem expandir após serem desmoldados e, neste momento, devem ser deixados por um período antes da perfuração.

TPR

Pode prevenir o encolhimento do produto e o colapso de bolhas; sua função mais básica é a perfuração eficaz para facilitar a desmoldagem. No entanto, também pode levar a flutuações no ILD (Indentation Load Deflection); O TPR afeta diretamente a velocidade de ascensão da espuma.

Válvula reguladora de pressão de circuito

É crucial para equilibrar a pressão do sistema no sistema de controle e deve ser colocado o mais próximo possível do bico. Se estiver longe do bico, podem ocorrer flutuações de pressão, levando à instabilidade do sistema e produtos instáveis.

Na produção industrial moderna, a espuma flexível de poliuretano desempenha um papel importante em diversas áreas, como móveis, assentos automotivos e palmilhas de calçados. No entanto, os principais pontos de controle técnico para a produção de produtos plásticos de espuma flexível de poliuretano de alta qualidade não podem ser negligenciados. Aqui estão vários pontos técnicos importantes no processo de produção:

Controle de Diisocianato de Tolueno (TDI):

A proporção isomérica ideal de TDI é 80/20. Se esta proporção for ultrapassada, pode levar à formação de células grandes e fechadas na espuma, prolongando o tempo de cura. Particularmente na produção de produtos de espuma de baixa densidade em blocos grandes, uma proporção isomérica excessiva pode atrasar a liberação de calor, potencialmente fazendo com que a temperatura central da espuma permaneça alta por um longo tempo, levando à carbonização e até mesmo à ignição. Se a proporção isomérica for muito baixa, a densidade e a resiliência do produto de espuma diminuirão e podem aparecer rachaduras finas na superfície da espuma, resultando em baixa repetibilidade do processo.

Adição de agentes de expansão externos:

Agentes de expansão externos (água) não apenas reduzem a densidade da espuma, mas também melhoram a maciez do produto e ajudam a remover o calor da reação. Para evitar a carbonização central no processo de formação de espuma de produtos de espuma de grandes blocos, geralmente é adicionada uma certa quantidade de água. Contudo, à medida que a quantidade de água aumenta, a quantidade de catalisador também deverá aumentar correspondentemente; caso contrário, poderá prolongar o tempo de pós-cura da espuma. Geralmente, para cada aumento de 5 partes de água, devem ser adicionadas 0,2 a 0,5 partes de óleo de silicone.

Razão Catalisadora:

Catalisadores orgânicos de estanho e amina terciária são comumente usados ​​para controlar as reações NCO-OH e NCO-H2O. Ajustando a proporção de diferentes catalisadores, o crescimento das cadeias poliméricas e a reação de formação de espuma podem ser controlados. Sob certas densidades de produto, a escolha da proporção de catalisador apropriada pode controlar a taxa de células abertas da espuma, o tamanho das células e o valor da carga vazia. Aumentar a quantidade de catalisador de estanho orgânico geralmente pode produzir espumas com tamanhos de células menores, mas o uso excessivo pode aumentar a taxa de células fechadas. É necessário determinar a dosagem ideal de catalisador através de experimentos para alcançar o melhor desempenho dos produtos de espuma.

Estabilizadores de Espuma:

O papel dos estabilizadores de espuma é reduzir a tensão superficial do material, tornando a parede do filme de espuma elástica e evitando a ruptura da parede da espuma até que o crescimento da cadeia molecular e as reações de reticulação levem à solidificação do material. Portanto, os estabilizadores de espuma desempenham um papel crítico na produção de esponjas de poliéter de uma etapa e seu uso deve ser rigorosamente controlado.

Controle de temperatura:

A reação de geração de espuma é altamente sensível à temperatura, e mudanças no material e na temperatura da formação de espuma afetarão as operações de formação de espuma e as propriedades físicas. Portanto, o controle da temperatura é uma das condições importantes para garantir processos de formação de espuma estáveis. A temperatura do material é geralmente controlada a 20-25 ° C.

Velocidade e tempo de agitação:

A velocidade e o tempo de agitação afetam a quantidade de energia aplicada durante o processo de formação de espuma. Se a agitação for irregular, um grande número de bolhas pode aparecer na superfície da espuma, causando defeitos como rachaduras. Durante a mistura do Componente A, a velocidade é de 1000 r/min; depois que o Componente B é adicionado ao Componente A, a velocidade de agitação em alta velocidade é de 2800-3500 r/min por 5-8 segundos.

Em resumo, as principais tecnologias para a produção de espuma flexível de poliuretano incluem o controle de TDI, a adição de agentes de expansão externos, o ajuste das proporções do catalisador, o uso de estabilizadores de espuma, o controle de temperatura e o controle da velocidade e do tempo de agitação. O controle adequado desses parâmetros técnicos pode garantir a produção de produtos plásticos de espuma flexível de poliuretano de qualidade estável e alto desempenho.

Em incidentes anuais de incêndio, uma proporção significativa de ignições é causada por espuma, incluindo incêndios em sofás e diversas ignições provenientes de embalagens flexíveis. Esses incidentes ocorrem com muita frequência. Como podemos eliminar ou reduzir fundamentalmente tais eventos?

Uma abordagem eficaz é começar a partir dos materiais de origem, da mesma forma que tratamos a causa raiz de uma doença. Adicionar retardadores de chama à espuma de poliuretano pode prevenir eficazmente a ignição.

Agora, vamos entender a espuma retardante de chamas:

A espuma retardante de chama, também conhecida como espuma resistente ao fogo, tem o nome químico de material de espuma de poliuretano, que é dividido em espuma macia (usada principalmente para móveis) e espuma rígida (usada principalmente para isolamento). Geralmente, é um material à prova de fogo sintetizado pela adição de vários retardadores de chama ao poliuretano.

O efeito retardante de fogo do produto atende aos requisitos da norma ASTM 117 e das normas nacionais. O método de uso é igual ao da espuma normal.

A combustão de polímeros é uma reação de oxidação muito complexa e intensa. O processo ocorre quando o polímero é continuamente aquecido por uma fonte externa de calor, iniciando uma reação em cadeia de radicais livres com o oxigênio do ar. Isto libera algum calor, intensificando ainda mais a degradação do polímero, gerando mais gases inflamáveis ​​e tornando a combustão mais severa.

Existem dois métodos para retardar a chama de espuma resistente ao fogo:

Uma delas é introduzir quimicamente elementos ou grupos retardadores de chama contendo novos elementos retardadores de chama na estrutura molecular da espuma. O outro método é adicionar compostos contendo elementos retardadores de chama à espuma. O primeiro método utiliza substâncias retardadoras de chama chamadas retardadores de chama reativos, enquanto o último método utiliza substâncias chamadas retardadores de chama aditivos.

Atualmente, a grande maioria dos retardadores de chama usados ​​em espumas são retardadores de chama aditivos, enquanto os retardadores de chama reativos são usados ​​principalmente em resinas termoendurecíveis, como resinas epóxi e poliuretanos. A principal função dos retardadores de chama é interferir nos três elementos básicos necessários para a combustão: oxigênio, calor e combustível. Isso geralmente pode ser alcançado através dos seguintes meios:

Os retardadores de chama podem produzir gases não inflamáveis ​​mais pesados ​​ou líquidos em ebulição que cobrem a superfície da espuma, interrompendo a ligação entre a oxidação e o combustível.

Ao absorver calor por decomposição ou sublimação, os retardadores de chama reduzem a temperatura da superfície do polímero.

Os retardadores de chama geram grande quantidade de gases não inflamáveis, diluindo a concentração de gases inflamáveis ​​e oxigênio na área de combustão.

Os retardadores de chama capturam os radicais livres, interrompendo a reação em cadeia de oxidação.