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Contexto do projeto
Em maio de 2022, recebemos uma consulta de uma fábrica de espuma na Indonésia. A fábrica produzia tanto espuma aglomerada quanto espuma de poliuretano convencional para o mercado local.

Este projeto teve como foco a modernização da seção convencional de produção de espuma, onde o cliente ainda utilizava um sistema de produção de espuma em lotes totalmente manual.

Por que a atualização era necessária
A configuração original da produção apresentava diversas limitações claras na operação diária:

• Controle de processo instável
• Alto desperdício de materiais
• Baixa eficiência de produção
• Forte dependência da experiência do operador.

• Aquecimento intenso em espuma de baixa densidade
• Pequenos orifícios visíveis na espuma usada para calçados

• Máquina de espuma semiautomática em lote
• Máquina de corte de espuma horizontal
• Máquina de corte vertical de espuma

Máquinas de espuma carregando

• Operação da máquina
• Produção de espuma em lotes
• Ajuste do processo com base nas condições reais de produção.

Para fábricas de espuma que ainda enfrentam alto desperdício de material, operação instável ou forte dependência da experiência manual, Sabtech pode ajudar a revisar a configuração de produção atual e encontrar uma solução de atualização mais adequada.

Fabricação de poliuretano filtro a espuma normalmente envolve dois estágios principais. A primeira etapa envolve a preparação de espuma de poliuretano de células abertas ou parcialmente abertas de acordo com a porosidade desejada. Se a espuma tiver células fechadas, necessita de ser sujeita a compressão por rolo para romper as paredes das células, criando assim a estrutura porosa necessária. A segunda etapa é remover todas as membranas celulares para formar uma estrutura reticulada.

Para produzir poliuretano   filtro  espuma, o tamanho dos poros e a estrutura da rede da espuma são amplamente determinados pelo catalisador, agente espumante e surfactante.

Em operações práticas, existem dois métodos comuns para formar a rede:

O primeiro é o método de hidrólise alcalina. As etapas deste método envolvem a imersão da espuma macia de poliuretano tipo poliéster obtida na primeira etapa em uma solução de hidróxido de sódio a 10% a 50 graus Celsius por cerca de 10 minutos. Em seguida, passa por processos como lavagem com água, neutralização com ácido acético, outra rodada de lavagem com água e secagem, resultando no produto final de poliuretano filtro espuma.

Outro método é o método de combustão, também conhecido como método de explosão. Este método requer a colocação da espuma macia de poliuretano do tipo poliéter ou do tipo poliéster obtida no primeiro estágio em um recipiente selado. O recipiente é então evacuado até 13,3 Pa, seguido pela introdução de oxigênio e gás natural (na proporção volumétrica de 2:1), levando a pressão interna do recipiente a um determinado nível (que aumenta com a porosidade). Em seguida, o gás dentro do recipiente é aceso por meio de uma vela de ignição. O calor gerado pelo processo de combustão queimará ou derreterá as membranas celulares sem danificar os suportes celulares. Finalmente, o produto resultante após a combustão é purificado com ar, e o   filtro  a espuma é removida do recipiente.

Ambos os métodos são formas eficazes de preparar poliuretano   filtro espuma, e a escolha específica entre eles depende do material da espuma e das características estruturais desejadas.

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.

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.