Em dezembro de 2021, recebemos uma consulta do Sr. Hairun na Malásia. Sr. Hairun é um fabricante de colchões que precisa produzir espuma recolocada. Ele tinha conhecimento limitado sobre uso e seleção de máquinas e não tinha experiência anterior com o processo de produção. Portanto, ele precisava de orientação de especialistas que pudessem auxiliá-lo desde o início.



Explicamos sistematicamente os princípios da produção de espuma ao Sr. Hairun, juntamente com os materiais e equipamentos necessários. Também o levamos para conhecer nossa fábrica para fornecer uma compreensão clara de todo o processo de produção.



Depois de entender o Sr. Dadas as preferências de Hairun pela espuma recolocada, incluindo densidade, maciez e preços de mercado, oferecemos a ele a solução de produção de espuma mais adequada. Também fornecemos informações sobre os custos de produção de espuma e comparamos os preços das matérias-primas para sua referência.



Com base nas necessidades do cliente, no orçamento e no layout de fábrica existente, elaboramos uma configuração econômica da máquina e um plano de layout para suas instalações, incluindo uma avaliação dos custos iniciais.



Depois que as máquinas foram instaladas com sucesso, nossa equipe de engenheiros forneceu ao Sr. Hairun com treinamento individual de produção de espuma. Ao produzir com sucesso a espuma que desejava pela primeira vez, ele nos ligou e disse: "Estou feliz de chorar, muito obrigado!" Posteriormente, ele comprou de nós uma máquina de espuma em lote e continuou a encomendar materiais químicos de espuma de nossa empresa.

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.

14.

Recuperação ruim


A
Matérias-primas: polióis poliéter de alta atividade, baixo peso molecular, óleo de silicone altamente ativo.


B
Formulação do processo: alto teor de óleo de silicone, excesso de estanho, alto teor de água com o mesmo uso de estanho, alto índice de TDI, grande quantidade de óleo branco e pó.



15
Fraca resistência à tração


A
Matérias-primas: excesso de poliéter polióis de baixo peso molecular, baixo valor de hidroxila de funcionalidade.


B
Formulação do processo: estanho insuficiente, má reação de gelificação, alto índice de TDI com o mesmo uso de estanho, baixo teor de água, baixa reticulação.



16
Fumaça durante a formação de espuma


O excesso de aminas libera uma grande quantidade de calor durante a reação da água e do TDI, causando evaporação de substâncias de baixo ponto de ebulição e fumaça. Se não for abrasador do núcleo, a fumaça consiste principalmente de TDI, substâncias de baixo ponto de ebulição e monômeros cicloalcanos em poliéter polióis.



17
Espuma com listras brancas


Rápida reação de formação de espuma e gelificação, mas transferência lenta em formação de espuma contínua, resultando em uma camada densa devido à compressão localizada, causando listras brancas. Aumente a velocidade de transferência ou diminua a temperatura do material, reduza o uso do catalisador.



18
Espuma quebradiça


O excesso de água na formulação leva à formação excessiva de biureto, que não se dissolve no óleo de silicone. Mau uso de catalisador de estanho, reação de reticulação insuficiente, alto teor de polióis poliéter de baixo peso molecular, alta temperatura de reação causando quebra da ligação éter e diminuição da resistência da espuma.



19
Densidade da espuma inferior ao valor definido


O índice de espuma é muito alto devido a medições imprecisas, alta temperatura e baixa pressão.



20
Espuma com pele, pele de borda e ar inferior


Excesso de estanho, amina insuficiente, taxa de formação de espuma lenta, taxa de gelificação rápida, baixa temperatura durante a formação de espuma contínua.



21
Taxa de alongamento muito alta


A
Matérias-primas: poliéter polióis de alta atividade, baixa funcionalidade.


B
Formulação do processo: baixo índice TDI, reticulação insuficiente, alto teor de estanho




22
Espuma descontrolada (pequenas bolhas movendo-se rapidamente abaixo da superfície

)

A
Máquina de formação de espuma de baixa pressão: aumenta a velocidade da cabeça de mistura, diminui a injeção de gás.


B
Máquina de formação de espuma de alta pressão: aumenta a pressão da cabeça de mistura.



23.Linhas Móveis Milky


A
Aumentar a velocidade do transportador


B
Ajuste a inclinação da placa de amortecimento.


C
Reduza o uso de catalisador de amina



24.Refluxo de material inserido


A
Aumentar a velocidade do transportador



B
Ajuste a inclinação da placa de amortecimento.


C
Aumente o uso do catalisador de amina.



25.Poços da Lua


A
Máquina de formação de espuma de baixa pressão: reduza a velocidade da cabeça de mistura e a injeção de gás.


B
Máquina de formação de espuma de alta pressão: aumenta a pressão da cabeça de mistura.


C
Qualidade do óleo de silicone

emitir.


D
Aumente a quantidade de amina enquanto reduz a quantidade de estanho para garantir a abertura celular adequada.



26. Cura lenta, pegajosa

Superfície


A resistência do polímero aumenta muito lentamente, resultando em uma espuma macia e pegajosa que é difícil de cortar.


Os blocos de espuma parecem instáveis ​​ao sair dos canais



Aumente o uso do catalisador, verifique a precisão da medição de poliol, água e TDl.

Funcionalidade:

Refere-se ao número de grupos especiais (e reatividade) na estrutura de um composto orgânico. Para polióis poliéter ou poliéster, funcionalidade refere-se ao número de átomos contendo hidrogênio ativo.



Valor de hidroxila (OHV):

Do ponto de vista analítico, o valor da hidroxila é definido como os miligramas de hidróxido de potássio equivalentes ao valor da hidroxila em 1 grama da amostra. A percentagem em peso do valor de hidroxila é representada como OH%. OHV = Porcentagem em peso do valor de hidroxila * 33.



Peso molecular:

O peso molecular refere-se ao peso relativo de uma única substância ou molécula composta, igual à soma dos pesos atômicos dos átomos da molécula.


Peso molecular = 56,1*Funcionalidade *1000 / Valor de hidroxila


56,1 é o peso molecular do hidróxido de potássio. Para compostos simples, o peso molecular é a soma dos pesos atômicos dos átomos da molécula.



Conteúdo percentual do grupo isocianato:

O conteúdo percentual do grupo isocianato é normalmente expresso como NCO%. Para TDI/MDI puro, pode ser calculado usando a fórmula molecular:


NCO% para TDI = 42 * 2/174 = 48%


NCO% para MDI = 42 * 2/250 = 33,6%


42 é o peso molecular do NCO.


Às vezes, NCO% também é representado usando equivalentes de amina: o número de gramas de éster de isocianato consumidos por grama de molécula de amina para formar a uréia correspondente.


Equivalente de Amina e NCO% estão relacionados da seguinte forma:


Equivalente de Amina = 4200/NCO%



Valor Equivalente e Número Equivalente:

O valor equivalente refere-se ao peso molecular correspondente a uma unidade de funcionalidade em cada molécula do composto.


Valor Equivalente = Peso molecular médio numérico / Funcionalidade


Para produtos de poliéster e poliéter, o valor equivalente é calculado diretamente a partir dos dados do valor de hidroxila.


Valor Equivalente = 56100 / Valor Hidroxila


Equivalente a TDI = Peso molecular médio numérico / Funcionalidade

= 174 / 2 = 87

= 42.02 * 100 / NCO%

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.