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.

A espuma flexível de PU retardante de chama, também conhecida como espuma flexível de PU à prova de fogo, é geralmente um material à prova de fogo sintetizado pela adição de retardadores de chama a vários materiais de poliuretano.


Função dos retardadores de chama: Eles podem absorver calor e se decompor em substâncias não combustíveis na temperatura de ignição ou próximo a ela; eles podem reagir com os produtos de combustão da espuma flexível de PU para produzir substâncias difíceis de queimar, atrasando assim a combustão e permitindo que o ponto de ignição se autoextinga.


Retardadores de chama comuns: retardadores de chama à base de bromo, retardadores de chama à base de cloro, retardadores de chama à base de fósforo e retardadores de chama inorgânicos.


Grau retardante de chama e testes para espuma flexível de PU


O grau de retardante de chama refere-se à propriedade óbvia que uma substância possui ou um material exibe após o tratamento, o que retarda significativamente a propagação das chamas.



Teste retardador de chama:


HB: O grau mais baixo de retardante de chama no padrão UL94. Requer que para amostras de 3 a 13 milímetros de espessura, a taxa de queima seja inferior a 40 milímetros por minuto; para amostras com menos de 3 milímetros de espessura, a taxa de queima é inferior a 70 milímetros por minuto; ou extinto antes de atingir a marca de 100 milímetros.


V-2: Após dois testes de combustão de 10 segundos na amostra, a chama se extingue em 60 segundos. O material combustível pode cair.


V-1: Após dois testes de combustão de 10 segundos na amostra, a chama se extingue em 60 segundos. Não deve haver queda de material combustível.


V-0: Após dois testes de combustão de 10 segundos na amostra, a chama se extingue em 30 segundos. Não deve haver queda de material combustível.

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.

Os surfactantes usados ​​para estabilização de espuma, também conhecidos como estabilizadores de espuma, são um aditivo crucial na produção de espumas plásticas de poliuretano. Ao selecionar surfactantes, quais fatores devem ser considerados?



Os surfactantes podem ser divididos em dois tipos: surfactantes de espuma macia e surfactantes de espuma dura. Vamos examinar cada:



Surfactantes de espuma macia:


Durante o estágio inicial de formação de espuma, os surfactantes de espuma macia podem se dissolver para formar poliureia e, nos estágios posteriores, podem auxiliar na abertura e ruptura das células. Portanto, ao selecionar surfactantes de espuma macia, os seguintes fatores precisam ser considerados:



1
A atividade do surfactante;


2
A relação entre a faixa operacional do surfactante e a faixa de dosagem necessária;


3
O impacto dos vários componentes do surfactante na faixa operacional.



Surfactantes de espuma dura:


Os surfactantes de espuma dura apresentam um maior grau de reticulação, tornando as bolhas mais estáveis. Eles são comumente usados ​​para produtos moldados ou espuma em cavidades restritas. Ao selecionar surfactantes de espuma dura, os seguintes fatores precisam ser considerados:



1
Forte capacidade de emulsificação dos componentes da matéria-prima;


2
Capacidade de controlar eficazmente o tamanho das células espumosas;


3
Capacidade de melhorar a fluidez do material e garantir distribuição uniforme de densidade.



Os surfactantes não apenas desempenham um papel na estabilização da espuma, mas também afetam a densidade, elasticidade, resistência à tração e outras propriedades da espuma. Portanto, ao escolher os surfactantes, fatores como a atividade das matérias-primas, as condições operacionais e o processo de formação de espuma precisam ser considerados.

A mudança química é o processo de produção de novas substâncias após os grupos moleculares de vários reagentes interagirem entre si. Muitas propriedades das substâncias são determinadas por suas estruturas moleculares, e a compreensão das estruturas moleculares e de grupo nos reagentes de poliuretano é instrutiva para a produção.



Os principais indicadores do retardamento de chama padrão britânico são geralmente três: perda de peso térmico (a massa perdida quando um tamanho especificado de esponja é aquecido a uma temperatura especificada por um tempo especificado, com valores menores indicando melhor estabilidade térmica); densidade da fumaça (quantidade de fumaça gerada quando a espuma queima, indicando a facilidade de passagem da luz pela fumaça, sendo melhores quantidades menores de fumaça); e facilidade de combustão (mais difícil é a ignição, com subdivisões adicionais baseadas no tempo de ignição e na taxa de queima).



O TDI (diisocianato de tolueno) possui um anel de benzeno, o MDI (diisocianato de difenilmetano) possui dois anéis de benzeno e o MDI bruto possui vários anéis de benzeno. Os anéis de benzeno são substâncias muito estáveis, necessitando de uma grande quantidade de energia (energia de dissociação de ligações) para serem quebrados. À medida que o número de anéis de benzeno aumenta, a estabilidade térmica da espuma aumenta (MDI bruto > MDI > TDI), tornando-o menos propenso a se decompor quando aquecido. Com mais anéis de benzeno, há mais átomos de carbono na molécula, resultando em mais fumaça quando queimado de forma incompleta (MDI bruto > MDI > TDI). Do exposto, pode-se concluir que quando uma fórmula diminui a quantidade de TDI e aumenta a quantidade de MDI, a estabilidade térmica da espuma será melhorada. É provável que o índice de perda de peso térmico passe no teste padrão britânico, mas a densidade da fumaça, que não é fácil de passar, aumentará. Neste ponto, é aconselhável aumentar adequadamente a quantidade de cianurato de melamina para reduzir a densidade da fumaça.



Quanto maior o peso molecular do poliéter, pior será a estabilidade térmica, mas melhor será a resistência ao fogo. Na produção de espuma retardadora de chama de alto rebote, a quantidade de retardante de chama adicionada é apenas dois terços da espuma retardadora de chama de densidade regular, mas o retardador de chama permanece muito bom e não acende. No entanto, a espuma retardadora de chama de alto rebote é mais difícil de passar no teste padrão britânico do que a espuma normal (é difícil passar na perda de peso térmico).



Os retardadores de chama não são muito estáveis ​​quando aquecidos. Como o teste padrão britânico enfatiza a perda térmica de peso, a quantidade de retardador de chama na fórmula é o mínimo necessário para passar no teste de retardamento de chama.



Quando o teor de TDI e de água na fórmula diminui enquanto o teor de metano aumenta, é menos provável que a espuma se incendeie. A diminuição das propriedades intrínsecas devido à redução dos segmentos duros resulta na diminuição da estabilidade térmica, reduzindo assim a capacidade de passar o índice de perda de peso térmico.



Quando a densidade da espuma diminui, o teor de TDI aumenta e tanto a densidade da fumaça quanto a estabilidade térmica aumentam.



Materiais inorgânicos como carbonato de cálcio e sulfato de bário não se decompõem quando aquecidos durante os testes do padrão britânico, mas sua adição não melhora as propriedades da espuma, portanto não são usados ​​na fórmula do padrão britânico.



B
além de selecionar matérias-primas, alcançar um equilíbrio também é crucial para cumprir os padrões britânicos. Por exemplo, tanto o TDI quanto os retardadores de chama, se administrados em excesso ou em quantidade insuficiente, dificultam a aprovação no teste. A formação de espuma é uma ciência equilibrada, ajustar a fórmula é buscar equilíbrio, e selecionar matérias-primas também é buscar equilíbrio.