Máquina de embalagem a vácuo para colchões: coisas que você pode querer saber

Aquisição completa de equipamentos para espumação contínua, espuma aglomerada e corte de espuma.


Contexto do projeto


Em setembro de 2021, recebemos uma consulta do Sr. Abdullah, um cliente da Arábia Saudita. Ele planejava construir uma nova fábrica de espuma de poliuretano para atender o mercado local saudita e o mercado iemenita, principalmente para produtos de espuma de poliuretano flexível para móveis e colchões. Ele também planejava incluir processamento a jusante.


O cliente já contava com mão de obra local especializada na produção de espuma e algumas condições básicas de produção. Conforme o projeto avançava, tornou-se necessário um planejamento coordenado dos produtos-alvo, da configuração dos equipamentos, do layout da fábrica e da integração entre a produção de espuma e os processos subsequentes.




Comunicação inicial e apoio ao projeto


Para este projeto, primeiro discutimos o mercado-alvo e a direção do produto com o cliente, depois comunicamos os requisitos básicos para a produção de espuma flexível de PU para móveis e colchões, incluindo densidade, dureza e a relação com o corte e processamento subsequentes.


Com base nas condições da fábrica do cliente, fornecemos um plano de layout da fábrica para organizar a colocação dos equipamentos, o fluxo de produção, a conexão entre a área de espumação e a área de processamento subsequente, e o espaço de trabalho do operador.


Durante o processo de comunicação, realizamos diversas reuniões por vídeo com o cliente e mostramos a ele nosso processo real de produção de espuma de PU flexível. Isso permitiu que ele compreendesse diretamente as condições de operação da máquina de espuma contínua, a conexão do processo durante a formação da espuma e como o corte e o processamento subsequentes se encaixariam na produção real.


Em relação à discussão sobre os equipamentos, a comunicação focou nas questões específicas do cliente, incluindo a facilidade de operação diária, as diferenças práticas entre os diferentes modelos de equipamentos e quais configurações eram mais adequadas às condições atuais do projeto.



A máquina de espuma aglomerada adquirida por este cliente.




Por que o cliente finalmente nos escolheu?


Inicialmente, o cliente demonstrou interesse em uma máquina de espuma contínua. Conforme a comunicação evoluiu, a discussão gradualmente se expandiu de uma única máquina para uma linha de produção completa e a instalação de uma fábrica. Sua decisão de prosseguir com o projeto conosco se baseou principalmente nos seguintes pontos.


1. A comunicação manteve o foco nas necessidades reais do projeto do cliente.
Durante a comunicação, as preocupações do cliente não se limitaram à própria máquina de espuma contínua. Ele também se concentrou nas necessidades do mercado-alvo, na direção do produto, nos requisitos de produção de espuma flexível de poliuretano para móveis e colchões, na conexão entre a produção de espuma e o processamento subsequente, e em como a nova fábrica deveria ser organizada nas condições existentes. A discussão manteve-se consistentemente focada nessas questões concretas do projeto.


2. A solução foi desenvolvida levando em consideração as condições reais do projeto.
Este era um projeto de fábrica novo, mas o cliente já contava com trabalhadores locais especializados em espuma e algumas condições básicas de produção. Conforme a comunicação prosseguia, a solução foi desenvolvida levando em consideração essas condições reais da fábrica, incluindo o planejamento do layout, a configuração dos equipamentos e a conexão entre a produção de espuma e os processos subsequentes.


3. A discussão abrangeu não apenas a seleção de equipamentos, mas também o uso real na produção.
A comunicação não se limitou à seleção de equipamentos. Também incluiu a operação diária, as diferenças práticas entre os projetos de equipamentos e quais configurações seriam mais adequadas para o projeto em questão. Os tópicos discutidos na fase inicial continuaram na discussão posterior da solução.




Conteúdo final da aquisição
Após a confirmação do plano, o cliente concluiu a compra em maio de 2022. A aquisição incluiu: um completo linha de produção de espuma contínua uma linha de produção de espuma aglomerada, incluindo: máquina de espuma aglomerada , caldeira a vapor, máquina trituradora de espuma um Máquina de corte de espuma CNC dois máquinas de corte de espuma circular um máquina de corte vertical de espuma


Carregando linha de espuma aglomerada



Máquina de carregamento de espuma contínua e máquina de corte de espuma




Devido à pandemia na época, nosso engenheiro não pôde se deslocar até a fábrica do cliente para realizar a instalação no local, então fornecemos orientação remota para dar suporte à equipe do cliente durante o processo de instalação.


Se você também está planejando uma nova fábrica de espuma de poliuretano, ou avaliando linhas de produção contínua de espuma, linhas de produção de espuma aglomerada e configurações de máquinas de corte, envie-nos informações sobre sua linha de produtos, as condições da fábrica e o plano do projeto. Podemos discutir uma solução adequada com você, com base na sua situação específica.

Contexto do projeto e necessidades do cliente


Este projeto teve origem em uma fábrica de colchões na Malásia. O cliente planejava iniciar a produção de espuma aglomerada, mas, no início do projeto, ainda não estava familiarizado com a configuração dos equipamentos, a preparação da matéria-prima ou o processo produtivo geral desse tipo de produto.


Durante a fase inicial de comunicação, organizamos primeiramente os equipamentos básicos, as matérias-primas e o fluxo de produção envolvidos na fabricação de espuma aglomerada, com base no objetivo do projeto do cliente, para que a discussão subsequente sobre a seleção de máquinas e o planejamento de inicialização pudesse avançar com mais clareza.




Comunicação antecipada e confirmação da solução


À medida que a discussão avançava, primeiro confirmamos os requisitos básicos do produto do cliente, incluindo densidade desejada, maciez e condições do mercado local. Com base nessas informações, explicamos a direção dos equipamentos, a preparação da matéria-prima e o processo básico de produção para o projeto.


Em seguida, o cliente visitou nossa fábrica para uma avaliação no local. Durante a visita, organizamos para que ele pudesse analisar o processo real de produção de espuma aglomerada, as condições de operação dos equipamentos e diferentes abordagens de layout em condições de fábrica. Além de verificar a própria máquina, o cliente também analisou diversas questões práticas relacionadas ao início das operações do projeto, incluindo:
arranjo do espaço fabril diferenças de investimento inicial conexão de fluxo de trabalho expansão futura da produção


Durante a fase de comparação de soluções, discutimos as diferenças entre diversas opções de configuração de uma forma mais prática. Algumas opções apresentavam um custo inicial menor, mas exigiriam mais ajustes por parte do cliente durante a coordenação da produção e a configuração do processo. Outras opções eram mais completas, porém não se adequavam melhor ao orçamento e às condições da fábrica do cliente.



Após considerar as condições do local, o cronograma do projeto e as necessidades de inicialização, o cliente confirmou uma solução inicial centrada em uma máquina de espuma aglomerada. Essa configuração visava auxiliar o projeto a entrar na fase de inicialização e produção, com um equilíbrio mais adequado entre investimento e implementação.




Instalação, treinamento e inicialização do projeto


Após a instalação da máquina, nossos engenheiros forneceram treinamento individualizado para a equipe do cliente. O treinamento abrangeu não apenas a operação básica da máquina, mas também pontos práticos diretamente relacionados ao início da produção, tais como:
coordenação de matéria-prima conexão do fluxo de produção sequência operacional pontos-chave durante o uso real

Nessa etapa, nosso foco foi auxiliar o cliente a definir os passos básicos de produção que afetariam a produção experimental e a operação diária. Isso facilitou a transição da equipe para a produção após a instalação e a estabilização gradual do trabalho de rotina no local.
Após a conclusão da instalação e do treinamento, o cliente iniciou com sucesso a produção experimental e produziu o produto de espuma aglomerada necessário para o projeto.




Cooperação de acompanhamento


Após o projeto de espuma aglomerada entrar em produção, a cooperação continuou. Posteriormente, o cliente adquiriu conosco uma máquina de espuma semiautomática em lote e também continuou a encomendar produtos químicos para espuma.






Se você estiver avaliando um projeto de espuma aglomerada, fique à vontade para discutir conosco a configuração da máquina, o layout da fábrica e o planejamento de inicialização.

Para muitas empresas de pequena escala, embora a linha de produção contínua de espuma flexível de poliuretano ofereça alto rendimento, os custos também são muito elevados e o mercado-alvo pode não exigir quantidades tão grandes. Como resultado, as linhas de produção não contínuas de espuma flexível de poliuretano tornaram-se a sua escolha preferida. A seguir está uma introdução à linha de produção não contínua de espuma flexível de poliuretano:


1. Equipamento de processo de formação de espuma em caixa


O processo e o equipamento de formação de espuma de caixa foram desenvolvidos como uma nova tecnologia para acomodar as necessidades de instalações de produção de espuma de poliuretano em pequena escala. Ele se baseia em técnicas laboratoriais e manuais de produção de espuma, essencialmente uma versão aprimorada dos métodos laboratoriais de espuma. Este processo passou por três etapas de desenvolvimento. Inicialmente, todos os materiais componentes foram pesados ​​sequencialmente e adicionados a um recipiente maior, seguido da adição de TDI. Após mistura rápida, a mistura foi imediatamente vertida num molde de caixa grande. Este método apresentava alta intensidade de trabalho, emitia altas concentrações de gases tóxicos e representava riscos significativos à saúde dos operadores. Além disso, os respingos de materiais durante o vazamento arrastariam uma grande quantidade de ar, levando à formação de grandes bolhas de ar dentro da estrutura da espuma e até mesmo causando rachaduras na espuma. Além disso, havia uma quantidade significativa de sobras, resultando em desperdício substancial de materiais e altos custos de produção.

Posteriormente, o processo incorporou bombas dosadoras para transportar materiais para um barril misturador com fundo de abertura automática. Após a mistura em alta velocidade, a placa inferior do cilindro de mistura se abriria e o ar comprimido expeliria rapidamente o material para o molde para expansão da espuma. No entanto, esta abordagem sofria de estruturas irregulares de poros de espuma devido ao rápido fluxo de material, levando a estruturas de espuma rodopiantes e problemas de qualidade, como rachaduras em forma de crescente. O terceiro estágio de melhoria do processo é o dispositivo de formação de espuma de caixa, que é mais adotado atualmente. Seu princípio fundamental de formação de espuma é ilustrado na Figura



(a)
Medição e mistura de matérias-primas (b) Espuma (c) A espuma sobe até a altura limite


1 - Tambor Elevável de Mistura de Materiais; 2 - Molde Caixa Montável; 3 - Placa Superior da Caixa Flutuante; 4 – Corpo de Espuma


Figura 1: Diagrama esquemático do princípio da formação de espuma em caixa


O equipamento de produção industrial para espumação de caixas consiste principalmente em tanques de matéria-prima, unidades de bombas dosadoras, barris de mistura eleváveis ​​e moldes de caixas de madeira montáveis. Conforme ilustrado no diagrama esquemático do equipamento de espumação de caixa fabricado pela Hennecke (Figura 2), as matérias-primas espumantes são armazenadas em tanques e reguladas por dispositivos de controle para atingir a faixa de temperatura de processamento necessária, normalmente mantida em 23°C ± 3°C. Sequencialmente, a bomba dosadora injeta poliéter polióis, catalisadores, surfactantes, agentes espumantes, etc., no cilindro de mistura por uma duração de agitação de 30 a 60 minutos. A seguir, de acordo com a formulação, o TDI é introduzido, diretamente ou através de um recipiente intermediário com interruptor inferior. A mistura imediata segue a adição de TDI. Dependendo dos materiais e da formulação, a velocidade de agitação é geralmente controlada em 900 a 1000 rotações por minuto (r/min), com um tempo de agitação de 3 a 8 segundos. Após agitação, o cilindro de mistura é levantado rapidamente. A parte inferior do barril não tem fundo e é colocada na placa inferior da caixa de molde ao abaixar, utilizando um anel de vedação na borda inferior do barril para evitar vazamento de material.


Quando levantada, a pasta bem misturada pode ser espalhada e dispersa diretamente na placa inferior do molde de caixa, permitindo o aumento natural da espuma. Para evitar a formação de uma superfície abaulada na parte superior durante a formação de espuma, é equipada uma placa de molde superior que corresponde à área do molde e permite o movimento limite ascendente. A caixa do molde é composta principalmente por painéis rígidos de madeira, com a placa inferior fixada em um carro móvel de transporte do molde. Todos os quatro painéis laterais são montáveis, apresentando mecanismos de travamento de abertura e fechamento rápidos. Os lados internos dos painéis são revestidos com agentes desmoldantes à base de silicone ou revestidos com filme de polietileno para evitar aderência. Após 8 a 10 minutos de maturação forçada dentro da caixa, os painéis laterais da caixa-molde são abertos, permitindo a retirada da espuma flexível em formato de bloco. Após mais 24 horas de maturação, esses blocos de espuma podem ser submetidos a cortes e outros procedimentos de pós-processamento.




1 - Tanque de Matéria Prima; 2 - Unidade Bomba Dosadora; 3 - Gabinete de Controle; 4 - Tambor Misturador com Dispositivo Elevador; 5 - Caixa Espumante; 6 - Produto Acabado em Espuma; 7 – Placa Flutuante


Figura 2: Equipamento de espumação de caixa fabricado pela Hennecke (BFM100/BFM150)


O processo e o equipamento de formação de espuma de caixa apresentam características como operação simples, estrutura de equipamento compacta e direta, baixo investimento, área ocupada pequena e manutenção conveniente. Essas características o tornam particularmente adequado para pequenas empresas envolvidas na produção intermitente de blocos de espuma de baixa densidade. No entanto, as suas desvantagens também são bastante evidentes: menor eficiência de produção, ambiente de produção menos favorável, elevada concentração de gases tóxicos emitidos no local, necessitando da utilização de sistemas de exaustão e purificação de gases tóxicos altamente eficazes.



Para aumentar a eficiência da mistura, algumas empresas adicionaram vários defletores verticais e equidistantes às paredes internas do cilindro de mistura. Esses defletores, combinados com agitadores tipo espiral de alta velocidade, facilitam a mistura em alta velocidade. Esta abordagem pode, até certo ponto, reduzir os efeitos do fluxo laminar no líquido de mistura e melhorar a eficiência da mistura. Um exemplo disso é o nosso produto, o SAB-BF3302. Para a aparência e especificações técnicas do produto, consulte a Figura 3.



Figura 3: Máquina de espuma de caixa totalmente automática (Sabtech Technology Limited)


Esta linha de produção vem com controle de computador totalmente automático e modos de controle manual. É adequado para a produção de espuma flexível de poliuretano com densidades que variam de 10 a 60 kg/cm. Produção máxima de espuma: 180L. Altura da espuma: 1200mm. Potência de mistura: 7,5kW. Potência total: 35kW.


2. Equipamento para preparação de espuma de células abertas


A espuma de poliuretano de células abertas é um produto de espuma funcional desenvolvido na década de 1980. Possui alta porosidade, estrutura de rede distinta, maciez, respirabilidade e boa resistência mecânica. Ele encontra ampla aplicação como excelente material de filtração e absorção de choque em transporte, instrumentação, membranas de filtração de material médico e como transportadores de catalisadores na indústria química. Preenchê-lo nos tanques de combustível das aeronaves pode suprimir a agitação do óleo e reduzir o risco de explosões. Impregná-lo com lama cerâmica e sinterização em alta temperatura resulta em um novo material de filtro cerâmico de célula aberta usado na indústria metalúrgica.


A preparação de espuma de poliuretano de células abertas envolve métodos como hidrólise a vapor, imersão alcalina e explosão. Na produção industrial, o método de explosão é utilizado predominantemente. Inicialmente, a espuma de poliuretano com um tamanho de poro específico é preparada usando o processo de formação de espuma em caixa. Posteriormente, é colocado em equipamento de rede de explosão dedicado, preenchido com gás explosivo e aceso após o preenchimento completo do corpo de espuma. Ao utilizar a energia de impacto e o calor de alta temperatura gerado pelos parâmetros de explosão, as paredes celulares da espuma de poliuretano são rompidas e fundidas nas paredes celulares, formando uma estrutura de rede distinta, conforme mostrado na Figura 4.



Figura 4: Espuma de células abertas claramente interligada


Métodos como hidrólise a vapor ou imersão alcalina são usados ​​para preparar espuma de células abertas. No entanto, existem problemas de baixa eficiência, má qualidade e poluição ambiental com estes métodos. Eles são empregados principalmente para produção em pequena escala, como testes de amostras de laboratório. A produção em grande escala utiliza principalmente o método de explosão.



ATL Schubs GmbH, uma empresa alemã, é especializada em pesquisa e desenvolvimento de espuma reticulada de poliuretano e fabrica máquinas de explosão de espuma ReticulatusTM. A câmara de explosão do equipamento de explosão de espuma reticulada apresenta-se em duas formas: cilíndrica e retangular. O primeiro é adequado para espuma cilíndrica, enquanto o segundo é mais versátil. Pode ser utilizado não só para espuma quadrada, mas também para processar espuma reticulada a partir de espuma cilíndrica, conforme Figura 5. A câmara de explosão é construída com placas de aço de alta qualidade com 100 mm de espessura. A operação é controlada por um modem de computador, oferecendo recursos como abertura e fechamento automáticos, travamento automático, operação automática e alertas automáticos. Além disso, o projeto e a modificação remota do programa podem ser facilitados por meio de sensores de transmissão de dados.



Figura 5: Equipamento de Processamento de Reticulação de Espuma de Poliuretano (ATL Schubs)


Durante a produção, corpos de espuma medindo de 3 a 6 metros de comprimento destinados à reticulação são empurrados para dentro da câmara de explosão. A porta da câmara é fechada hidraulicamente e o ar dentro da câmara é evacuado por meio de uma bomba de vácuo. Sob controle do computador, uma proporção precisa de gases oxigênio e hidrogênio é introduzida, e a proporção da mistura de gases é ajustada mecanicamente com base em fatores como tipo de amostra de espuma e requisitos de tamanho da rede

Os sensores monitoram continuamente o processo, garantindo que todos os parâmetros do processo estejam dentro das condições especificadas antes que a detonação controlada seja iniciada. A força explosiva e a intensidade da chama gerada pela explosão penetram em todo o corpo de espuma, criando uma estrutura de rede distinta. Após a formação, o corpo de espuma é resfriado, os materiais residuais e os gases residuais são purgados com nitrogênio e a câmara de pressão pode então ser aberta para recuperar a espuma reticulada. Todo o processo leva aproximadamente 8 a 10 minutos. O diâmetro dos poros da espuma reticulada está na faixa de 10 a 100 poros por polegada (ppi) (Nota: ppi refere-se ao número de poros dentro de uma polegada).


O que foi dito acima fornece algumas dicas sobre o processo de produção não contínuo de espuma flexível de poliuretano. Espero que esta informação seja útil para você.

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.