Ao usar uma máquina de espuma em lote para espuma macia de poliuretano, você encontrou as seguintes situações?

1. poros de espuma irregulares e numerosos,

2. Textura de espuma áspera.

3. Tamanhos de poros caóticos em toda a superfície da espuma, com leves sinais de poros grandes.

Problemas como esses são bastante comuns. A principal razão para o primeiro problema é que a distância entre o impulsor de mistura da máquina de espuma e o fundo do cilindro de mistura é muito grande; a segunda questão é que as lâminas misturadoras são muito curtas e estreitas: a terceira questão é que o ângulo das lâminas misturadoras é muito grande.

Muitos fabricantes que projetam e produzem máquinas de espuma apenas entendem os princípios durante o processo de design, sem compreender a relação significativa entre um design diferente na produção de espuma e a qualidade do produto. Um projeto mecânico razoável e perfeito só pode ser melhorado gradualmente no trabalho real, e somente espumadores experientes podem conseguir isso.

Aqui estão algumas experiências que tivemos com modificações e atualizações de máquinas, esperando que  será útil:

Primeiro , a posição de instalação da roda misturadora deve ser a mais baixa possível, mais perto do fundo do cilindro misturador é melhor. Em geral, a distância entre o ponto mais baixo da lâmina misturadora e o fundo do cilindro misturador deve ser de cerca de dois centímetros.

Segundo , o formato da lâmina misturadora deve ser em leque, com borda moderadamente larga. A vantagem de ser largo é que aumenta a área de contato com o material líquido, proporcionando potência suficiente e também equilibrando o material líquido.

Terceiro , o comprimento da lâmina misturadora também deve ser o maior possível, deixando cerca de três a quatro centímetros do defletor dentro do cilindro misturador.

Quarto , as duas bordas da lâmina misturadora devem ser inclinadas, com o ângulo de inclinação baseado na largura de uma das extremidades e com dois centímetros de diferença em ambos os lados. Após a modificação da lâmina de mistura, a operação adequada também é crucial, especialmente a velocidade de mistura. A maioria das máquinas de espuma em lote hoje em dia são equipadas com dispositivos de conversão de frequência de temporização de alta velocidade. No entanto, na produção real, este dispositivo é muitas vezes desnecessário. A velocidade operacional depende principalmente da quantidade de material no cilindro de mistura. Se houver muito material, a velocidade deverá ser apropriadamente mais rápida e, se houver menos material, a velocidade deverá ser menor.

Os iniciantes estão preocupados com o fato de que, se a placa de assentamento não estiver ajustada corretamente, o líquido que flui para fora do bico pode causar oscilação frontal ou traseira, afetando o processo de formação de espuma. Dentro de dois minutos após ligar a máquina, a velocidade de reação aumenta gradualmente, às vezes exigindo ajustes na placa de assentamento. Os ajustes na placa de sedimentação são mais críticos em fórmulas de baixa densidade e alto teor de umidade (MC).

A vazão de TDI (diisocianato de tolueno) pode ser calculada para corresponder ao valor da escala, mas é recomendado realmente medir a vazão de TDI durante a primeira formação de espuma. A taxa de fluxo é muito importante; se a vazão não for precisa, todo o resto ficará uma bagunça. É melhor confiar no método mais simples e intuitivo de medir a vazão.

Ao misturar pós, o pó de pedra misturado deve ser deixado durante a noite e a produção deve começar no dia seguinte. Para ingredientes que contenham melamina e pó de pedra, recomenda-se primeiro misturar melamina com poliéter por um período de tempo antes de adicionar o pó de pedra.

Fórmulas de máquinas de espuma com câmara de mistura longa na cabeça da máquina ou mais dentes no eixo de agitação geralmente têm menos amina e temperatura do material mais baixa. Por outro lado, fórmulas de máquinas de espuma com câmara de mistura curta no cabeçote da máquina ou menos dentes no eixo de agitação geralmente têm mais amina e temperatura do material mais alta.

Para a mesma fórmula, ao alternar entre cabeçotes giratórios de pulverização dupla e cabeçotes giratórios de pulverização única com áreas de seção transversal de bico semelhantes, os requisitos para espessura de malha e camadas são semelhantes.

Para a calibração do fluxo de material menor, um método é medir o fluxo de retorno do material menor, e o outro é calibrá-lo dividindo a quantidade total utilizada pelo tempo de formação de espuma. Quando houver uma diferença significativa entre os dois métodos de calibração, confie nos dados do segundo método de calibração.

As fórmulas para espuma macia de alta qualidade geralmente estão dentro de uma faixa instável, como baixo índice de TDI, baixa proporção de água para MC, baixa dosagem de T-9 e baixa dosagem de óleo de silicone.

1. Reações Básicas

A formação da espuma de poliuretano envolve duas reações básicas: reação de formação de espuma e reação de polimerização (também chamada de reação de gel).

Reação de formação de espuma: O isocianato reage com a água para produzir uma reação de uréia dissubstituída e dióxido de carbono. A equação da reação é a seguinte:

2R-N=C=O + HOH → R-NH-CO-NH-R + CO2 ↑

O dióxido de carbono liberado atua como núcleo da bolha, fazendo com que a mistura reacional se expanda, resultando em espuma com estrutura de células abertas.

Reação de polimerização: O grupo hidroxila no poliéter sofre uma reação de polimerização gradual com isocianato para formar um aminoformato. A equação da reação é a seguinte:

R=N=C=O + R &principal; -OH → R-NH-COO — R &principal;

2. Polióis

A produção doméstica de espuma em bloco usa poliéteres de espuma macia com 3 funcionalidades e peso molecular 3.000 (valor de hidroxila 56) ou 3.500 (valor de hidroxila 48, menos comumente usado).

3. Poliisocianatos

O principal poliisocianato utilizado é o diisocianato de tolueno (TDI). Existem três tipos principais de produtos industriais TDI: 2,4-TDI puro (ou TDI100), TDI80/20 e TDI65/35. O TDI80/20 tem o menor custo de produção e é a variedade mais utilizada em aplicações industriais.

O peso molecular do TDI é 174, com dois grupos isocianato (-N=C=O) tendo um peso molecular de 84. Portanto, o teor de isocianato no TDI é de 48,28%.

A quantidade de TDI utilizada tem um impacto significativo nas propriedades da espuma. Nas formulações de espuma, o excesso de TDI é expresso como o índice de isocianato, que é a razão entre o uso real e a quantidade teórica calculada. Ao produzir espuma macia, o índice é geralmente 105-115 (100 é igual ao valor teórico calculado). Dentro desta faixa, à medida que o índice TDI aumenta, a dureza da espuma aumenta, a resistência ao rasgo diminui, a resistência à tração diminui e o alongamento na ruptura diminui. Se o índice TDI for muito alto, pode levar a células grandes e fechadas, longos tempos de maturação e queima de espuma; se o índice TDI for muito baixo, pode causar rachaduras, recuperação deficiente, baixa resistência e deformação permanente por compressão significativa.

4. Agentes de sopro

A água reagindo com o TDI para produzir dióxido de carbono é o principal agente de expansão usado na formação de espuma macia. Aumentar a quantidade de água na formulação aumentará o teor de ureia, aumentará a dureza da espuma, diminuirá a densidade da espuma e reduzirá a capacidade de suporte de carga da espuma. No entanto, o TDI reage com a água para produzir uma grande quantidade de calor. Se o teor de água for muito alto, a espuma pode queimar ou pegar fogo.

O cloreto de metileno é um agente de expansão físico com ponto de ebulição de 39.8 ° C. É um gás não inflamável que pode vaporizar durante a formação de espuma, reduzindo a densidade e a dureza da espuma. A quantidade de cloreto de metileno adicionada deve evitar a queima da espuma, garantindo ao mesmo tempo que muito não remove muito calor, afetando a cura da espuma. A quantidade de cloreto de metileno utilizada é limitada.

5. Catalisadores

O principal papel dos catalisadores é ajustar a velocidade das reações de formação de espuma e gel para alcançar um bom equilíbrio.

A trietilenodiamina (A33, uma solução a 33% de éter diisopropílico ou dipropilenoglicol) é o catalisador de amina terciária mais importante na produção de espuma macia. É 60% eficaz na promoção da reação entre isocianato e água, ou seja, reação de formação de espuma, e 40% eficaz na promoção da reação entre hidroxila e isocianato, ou seja, reação em gel.

O dilaurato de dibutilestanho (A-1) é um catalisador de amina terciária de uso geral para espuma macia. É 80% eficaz na promoção da reação de formação de espuma e 20% eficaz na promoção da reação do gel. É frequentemente usado em combinação com trietilenodiamina.

O uso inadequado de catalisadores de amina pode ter um impacto significativo no produto. Muita amina pode causar:

(1) Tempo de reação curto, aumento rápido na viscosidade inicial e fumo excessivo durante a formação de espuma.

(2) Rachaduras de espuma. Pouca amina resultará em velocidade de iniciação lenta, afetando a altura da espuma.

O dilaurato de dibutilestanho é o catalisador de estanho orgânico mais comumente usado, que é muito fácil de hidrolisar e oxidar na presença de água e catalisadores de amina terciária em misturas de poliéter.

Quanto menor for a densidade da espuma, mais estreita será a faixa ajustável do dilaurato de dibutilestanho. O efeito da dosagem de estanho na espuma é o seguinte:

Dosagem muito baixa: rachaduras na espuma.

Dosagem excessiva: Aumento rápido da viscosidade, espuma formando células fechadas e encolhendo, formando películas na parte superior e nas laterais.

6. Estabilizadores de espuma (também chamados de óleos de silicone)

Os estabilizadores de espuma reduzem a tensão superficial da mistura do sistema de espuma, estabilizando assim as bolhas, evitando o colapso da espuma e controlando o tamanho e a uniformidade dos vazios.

Aumentar a quantidade de óleo de silicone da quantidade mínima para um nível apropriado pode produzir espuma plástica bem aberta. Quando a quantidade é muito alta, a taxa de células fechadas da espuma aumenta.

7. Outros fatores de influência

Além da formulação, os parâmetros do processo e o ambiente também têm um certo impacto nas propriedades da espuma.

Temperatura da matéria-prima: Sob temperaturas ambientes relativamente normais (20-28 ° C), a temperatura da matéria-prima é controlada em 25 ± 3° C, de preferência dentro de uma faixa de ± 1° C. Também pode ser controlado dentro da faixa de 28-30 ° C.

O efeito do aumento ou diminuição da temperatura na velocidade das reações de formação de espuma e gel varia. Um aumento na temperatura resulta num aumento muito maior na reação de polimerização em comparação com a reação de formação de espuma. Os catalisadores precisam ser ajustados para mudanças de temperatura.

Para a mesma formulação, utilizando a mesma quantidade de agente de expansão, a densidade da espuma também está relacionada com a altitude. Em áreas de grande altitude, a densidade da espuma diminui sensivelmente.

A fórmula da esponja de recuperação lenta é semelhante à esponja normal, com pequenas diferenças. Além da grande diferença no ingrediente principal, o poliéter, alguns aditivos podem ser intercambiáveis. No entanto, para a produção de produtos de alta qualidade, ainda é necessária uma consideração cuidadosa e seleção de aditivos.

1. Escolha de Amina

A amina mais clássica usada para esponja de recuperação lenta é Dabco33-LV da American Air Products. A dosagem é geralmente de 0,3-0,8 partes do poliéter total. É formulado com 33% de trietilenodiamina e 67% de di(propilenoglicol) (DPG). A razão para recomendar este produto é porque ele utiliza di(propilenoglicol) como solvente. Alguns podem perguntar: um solvente deste tipo é importante? A resposta é sim. Observando a capacidade de dissolver a trietilenodiamina, existem muitos compostos alcoólicos que podem ser usados ​​​​como solventes: como propilenoglicol, dietilenoglicol, etilenoglicol, 1,4-butanodiol, etc. Entre esses álcoois de moléculas pequenas, o di(propilenoglicol) tem o maior peso molecular e o menor valor de hidroxila. Como todos sabemos, álcoois de baixo peso molecular podem ser usados ​​como extensores de cadeia ou agentes de reticulação. Isto significa que estes álcoois de moléculas pequenas podem consumir TDI, resultando em: por um lado, reduz o índice de TDI e, por outro lado, causa facilmente esponjas de células fechadas.

2. Escolha de estanho

Os artesãos que têm experiência com esponjas regulares geralmente gostam de usar octoato estanoso (T-9) para criar um rebote lento, mas o autor sugere o uso de dilaurato de dibutilestanho (D22, T-12, também conhecido como K-19 no mercado interno). O octoato estanoso é adequado para criar esponjas de média a baixa densidade. Sua característica é que ele adere rapidamente no início, mas depois perde força. Não é bom para pós-cura quando usado com esponjas de alta densidade. O T-9 é propenso à hidrólise, e o próprio rebote lento tem um início lento (geralmente controlado para iniciar em torno de 160 segundos), por isso fica em contato com a água por um longo tempo, levando a alguma hidrólise, afetando a cura. O dilaurato de dibutilestanho não hidrolisa e sua iniciação, gelificação e cura são estáveis ​​com boas propriedades pós-cura.

Alguns colegas mencionaram que a resistência à tração da esponja não é boa. O autor sugere o uso de dilaurato de dibutilestanho, e o feedback recebido foi que a resistência à tração melhorou. Se estiver usando T-9, a dosagem está entre 0,1-0,4 partes. Se estiver usando dilaurato de dibutilestanho, a dosagem pode ser controlada entre 0,03-0,05. Para recuperação lenta nas linhas de montagem, a dosagem pode ser reduzida para 0,001-0,01 partes. Para pedidos de exportação que restringem o uso de catalisadores de estanho, o autor sugere o uso de carboxilato de bismuto em substituição ao estanho.

3. Escolha do óleo de silicone

Um óleo de silicone de recuperação lenta típico é o B8002, com uma dosagem entre 0,5-2 partes. É menos usado para esponjas de alta densidade e mais para esponjas de baixa densidade. É mais usado para espumação manual e menos para espumação mecânica. Nos últimos anos, os fornecedores nacionais de óleo de silicone desenvolveram muitos óleos de silicone para recuperação lenta e seu desempenho também é bom. Alguns usam L-580 para recuperação lenta e, neste caso, a quantidade de óleo de silicone deve ser reduzida, pois o L-580 é mais ativo.

4. Uso de pigmentos

O uso de pigmentos é basicamente o mesmo da esponja normal. Apenas tome cuidado ao lidar com esponjas pretas porque o negro de fumo usado para preparar pigmentos pretos é hidrofóbico, o que pode afetar a compatibilidade de vários componentes da fórmula e a eficiência dos catalisadores. Muitos colegas encontraram o fenômeno da fácil quebra das esponjas pretas, e a razão está aqui. Portanto, ao criar esponjas pretas, devem ser feitos ajustes adequados na dosagem do catalisador. Estas são experiências de trabalho pessoais fornecidas apenas para referência, e comentários e correções de colegas são bem-vindos.

O plástico de espuma macia de poliuretano é um dos produtos importantes na indústria de poliuretano. A sua produção envolve necessariamente a utilização de catalisadores de aminas orgânicas, especialmente catalisadores de aminas terciárias orgânicas. Isso ocorre porque os catalisadores de aminas terciárias orgânicas desempenham um papel significativo nas principais reações de formação de espuma de poliuretano: as reações de dióxido de carbono e de polimerização molecular, promovendo rápida expansão das misturas reacionais, aumento da viscosidade e aumento acentuado do peso molecular do polímero. Essas condições são essenciais para a formação de corpos de espuma, garantindo que as espumas plásticas macias tenham vantagens como baixa densidade, alta relação resistência-peso, alta resiliência e conforto para sentar e deitar. Existem muitos tipos de catalisadores de aminas orgânicas que podem ser usados ​​para plásticos de espuma macia de poliuretano. Entre eles, os catalisadores altamente eficientes reconhecidos por diversos fabricantes são: trietilenodiamina (TDEA) e éter bis(dimetilaminoetílico) (referido como A1). Estes também são os catalisadores de aminas orgânicas mais utilizados no mundo atualmente, com o maior consumo entre vários catalisadores.

Devido às diferenças estruturais moleculares entre os catalisadores TDEA e A1, existem diferenças significativas no seu desempenho catalítico, particularmente nas suas reações ao gás dióxido de carbono e na polimerização molecular. Se o usuário não prestar atenção a essas diferenças na produção, não apenas deixará de produzir produtos de espuma qualificados, mas também será difícil a formação de corpos de espuma. Portanto, compreender e dominar as diferenças de desempenho entre estes dois catalisadores na produção de espuma de poliuretano é de grande importância. O TDEA existe no estado sólido em condições normais, tornando sua aplicação menos conveniente. Na produção real, compostos alcoólicos de baixo peso molecular são comumente usados ​​como solventes, formulados em soluções de 33% para facilidade de uso, comumente chamados de A33. Por outro lado, A1 é um líquido de baixa viscosidade que pode ser aplicado diretamente. Abaixo está uma comparação das diferenças de desempenho catalítico entre A1 e A33 na produção de plásticos de espuma macia de poliuretano.

A33 tem 60% de função catalítica para a reação com gás dióxido de carbono e 40% de função catalítica para polimerização molecular. Possui uma baixa taxa efetiva de utilização de gás dióxido de carbono, resultando em menor altura de formação de espuma e maior densidade de espuma. Como a maior parte da função catalítica é usada para reações de polimerização molecular, é fácil produzir corpos de espuma de células fechadas, que são rígidos e com baixo rebote, e a faixa ajustável de catalisadores de estanho torna-se mais estreita. Para atingir a mesma função catalítica, a quantidade utilizada é 33% maior que A1. Tanto a camada inferior quanto a externa do corpo de espuma são mais espessas. Aumentar a quantidade pode aumentar a velocidade da reação, mas a quantidade de catalisador de estanho deve ser reduzida em conformidade, caso contrário serão produzidos corpos de espuma de células fechadas.

A1 tem uma função catalítica de 80% para a reação com gás dióxido de carbono e uma função catalítica de 20% para polimerização molecular. Possui uma alta taxa efetiva de utilização de gás dióxido de carbono, resultando em maior altura de formação de espuma e menor densidade de espuma. Como a maior parte da função catalítica é usada para reações de geração de gás, é fácil produzir corpos de espuma de células abertas, que são macios e com alto rebote, e a faixa ajustável de catalisadores de estanho torna-se mais ampla. Para atingir a mesma função catalítica, a quantidade utilizada é inferior a A33. Tanto a camada inferior quanto a externa do corpo de espuma são mais finas. Aumentar a quantidade pode aumentar a velocidade da reação, mas a quantidade de catalisador de estanho deve ser aumentada de acordo, caso contrário pode ocorrer excesso de espuma e rachaduras.

Em termos de desempenho geral entre TDEA e A1, A1 tem um desempenho catalítico abrangente mais alto do que a trietilenodiamina. Seus efeitos reais de aplicação também são melhores, embora não tão convenientes quanto a trietilenodiamina em termos de transporte e armazenamento. Atualmente, a grande maioria das instalações mecânicas de produção contínua de espuma utiliza quase exclusivamente A1, enquanto todas as instalações de produção de espuma tipo caixa utilizam TDEA. No entanto, isso não é absoluto. Com uma compreensão clara das diferenças entre os dois e ajustes apropriados na formulação, eles podem ser intercambiáveis ​​e ambos podem produzir excelentes produtos de espuma.