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.

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.

Condições de teste:


1. A formação rápida de espuma é retirada do centro da espuma, enquanto as amostras de espuma moldada são retiradas da parte central ou para testes de amostra inteira.


2. A espuma recém-fabricada deve ser amadurecida por 72 horas em seu estado natural antes da amostragem. As amostras devem ser colocadas em um ambiente constante de temperatura e umidade (conforme GB/T2918: 23
±
2
℃

, humidade relativa 50
±
5%).



Densidade

: Densidade = Massa (kg) / Volume (m3)



Dureza

: Deflexão de carga de indentação (ILD), Deflexão de carga de compressão (CLD)


A principal diferença entre esses dois métodos de teste é a área de carregamento da espuma plástica. No teste ILD a amostra é submetida a uma área comprimida de 323 cm2, enquanto no CLD toda a amostra é comprimida. Aqui, discutiremos apenas o método de teste ILD.


No teste ILD, o tamanho da amostra é 38*38*50mm, com diâmetro da cabeça de teste de 200mm (com canto redondo de R=10 na borda inferior) e placa de suporte com furos de 6mm espaçados de 20mm. A velocidade de carregamento da cabeça de teste é (100
±
20) mm/min. Inicialmente, uma pressão de 5N é aplicada como ponto zero, depois a amostra é comprimida até 70% de sua espessura no ponto zero e descarregada na mesma velocidade. Este carregamento e descarregamento são repetidos três vezes como pré-carregamento e imediatamente comprimidos na mesma velocidade. As espessuras de compressão são 25
±
1% e 65
±
1%. Depois de atingir a deformação, segure por 30
±
1s e registre o valor de recuo relativo. O valor registrado é a dureza da indentação naquele nível de compressão.


Além disso, 65% ILD / 25% ILD = Taxa de Compressão, que é uma medida do conforto da espuma.



Resistência à tração, alongamento na ruptura

: Refere-se à tensão máxima de tração aplicada durante o teste de tração até a fratura e ao alongamento percentual da amostra na fratura.


Resistência à tração = Carga na fratura / Área da seção transversal original da amostra


Alongamento na Ruptura = (Distância de Fratura - Distância Original) / Distância Original * 100%



Resistência ao rasgo

: Mede a resistência do material ao rasgo aplicando uma força de rasgo especificada em uma amostra de formato definido.


Tamanho da amostra: 150*25*25mm (GB/T 10808), com a direção da espessura da amostra como a direção de subida da espuma. Uma incisão de 40 mm de comprimento é feita ao longo da direção da espessura (direção de subida da espuma) no centro de uma extremidade da amostra. Meça a espessura ao longo da direção da espessura da amostra, depois abra a amostra e prenda-a no dispositivo da máquina de teste. Aplique carga a uma velocidade de 50-20mm/min, utilizando uma lâmina para cortar a amostra, mantendo a lâmina na posição central. Registre o valor máximo quando a amostra quebrar ou rasgar em 50 mm.


Resistência ao rasgo = Valor máximo da força (N) / Espessura média da amostra (cm)


Normalmente, três amostras são testadas e a média aritmética é obtida.



Resiliência

: Mede o desempenho de rebote da espuma, permitindo que uma bola de aço de determinado diâmetro e peso caia livremente sobre a superfície da amostra de espuma plástica a partir de uma altura especificada. A relação entre a altura do rebote e a altura de queda da bola de aço indica a resiliência da espuma.


Requisitos de teste: Tamanho da amostra 100*100*50mm, a direção de queda da bola deve ser consistente com a direção de uso da espuma. O tamanho da esfera de aço é

∮

164 mm, peso 16,3 ge cai de uma altura de 460 mm.


Taxa de resiliência = Altura de rebote da bola de aço / Altura de queda da bola de aço * 100%


Nota: As amostras devem ser horizontais, a esfera de aço deve ser fixada antes de cair (estática), cada amostra é testada três vezes com intervalos de 20s, e o valor máximo é registrado.



Deformação Permanente por Compressão

: Em um ambiente constante, a amostra de material de espuma é mantida sob deformação constante por um determinado período, depois recuperada por um período de tempo, observando o efeito da deformação na espessura da amostra. A razão entre a diferença entre a espessura inicial e a espessura final da amostra e a espessura inicial representa a deformação permanente por compressão da espuma plástica.


Deformação Permanente por Compressão = (Espessura Inicial da Amostra - Espessura Final da Amostra) / Espessura Inicial da Amostra * 100



Resistência ao fogo



VOC (compostos orgânicos voláteis)

Ao estabelecer uma fábrica de espuma de poliuretano, a consideração cuidadosa da seleção do local e das condições de construção é crucial para o seu sucesso. Vários princípios orientam a seleção do local da fábrica:


Em primeiro lugar, o princípio de optimização e reorganização dos recursos existentes nas unidades do projecto é essencial. Isto garante que a fábrica possa fazer o melhor uso dos recursos disponíveis sem duplicação desnecessária.


Em segundo lugar, o princípio da poupança de terras e da redução do investimento é vital. Ao selecionar um local que seja eficiente no uso do solo, a fábrica pode minimizar custos e maximizar a eficiência.


Em terceiro lugar, o princípio de facilitar o transporte e reduzir os custos de produção dos produtos é significativo. Um local que permite o fácil transporte de matérias-primas e produtos acabados ajuda a reduzir os custos gerais de produção.


Por último, o princípio da prevenção da poluição urbana e da protecção do ambiente é fundamental. Escolher um local longe de áreas densamente povoadas ajuda a reduzir o impacto das operações da fábrica no meio ambiente da cidade.



Além destes princípios de seleção do local, vários fatores relacionados às condições de construção também devem ser considerados:


A localização geográfica e as condições de transporte desempenham um papel crucial. Uma localização ideal seria ter bons acessos a redes de transporte, como rodovias ou ferrovias, facilitando a circulação de mercadorias.


O estatuto dos recursos e as condições sociais são factores importantes. Isto inclui avaliar as instalações de apoio aos serviços locais, a disponibilidade de recursos de mão-de-obra e as políticas governamentais que possam afectar as operações da fábrica.


As condições naturais, como o clima, os factores geológicos e as considerações sísmicas, não devem ser negligenciadas. A compreensão desses fatores ajuda no planejamento de quaisquer riscos ou desafios potenciais durante a construção e operação.


As condições de construção da fábrica, como abastecimento de água, drenagem, fornecimento de energia e aquecimento, são essenciais para o bom funcionamento da instalação. As provisões adequadas para estes serviços devem ser asseguradas durante as fases de planeamento.


Concluindo, o estabelecimento bem-sucedido de uma fábrica de espuma de poliuretano depende de uma análise cuidadosa dos princípios de seleção do local e das condições de construção. Ao aderir a estas considerações, a fábrica pode ser instalada numa localização ideal com a infra-estrutura necessária para operações eficientes e sustentáveis.

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.