Compre a melhor máquina de injeção de espuma de poliuretano em ALFORU

Contexto do projeto e necessidades do cliente


Este fabricante de colchões da Malásia comprava espuma para processá-la na fabricação de colchões e queria expandir sua produção para incluir a fabricação de espuma reciclada. A espuma aglomerada era um ponto de partida prático: a fábrica já a utilizava em seus colchões, havia demanda no mercado local e o processo de produção representava um ponto de entrada relativamente acessível para o cliente.


O plano inicial era fornecer sua própria produção de colchões, com vendas externas a serem realizadas posteriormente, após a consolidação da produção e expansão da capacidade. Como iniciante na fabricação de espuma aglomerada, o cliente precisava de orientação sobre a configuração dos equipamentos, o preparo da matéria-prima e o processo de produção.






Comunicação antecipada e confirmação da solução


Primeiramente, discutimos a densidade e a firmeza desejadas, as aplicações do colchão para o cliente e as exigências do mercado local. Como era sua primeira vez produzindo espuma, o cliente tinha muitas dúvidas básicas e estava particularmente preocupado em saber se conseguiria produzir espuma com a qualidade esperada após a aquisição do equipamento.


Respondemos prontamente e fornecemos explicações práticas sobre a seleção de equipamentos, preparação de matéria-prima e métodos de produção, juntamente com o suporte disponível durante a fase inicial. Essas respostas e o suporte proposto ajudaram a construir a confiança do cliente em Sabtech.

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



A comparação de configurações focou na inclusão ou não da cura a vapor e na quantidade de moldes a serem utilizados. Essas opções foram avaliadas em relação à meta de produção diária, à eficiência produtiva e ao espaço disponível na fábrica.


A cura a vapor reduz o tempo necessário antes da desmoldagem, permitindo que os moldes voltem a ser usados ​​mais rapidamente. Isso diminui a quantidade de moldes adicionais necessários para manter o cronograma de produção.




O cliente selecionou uma máquina de espuma aglomerada com cura a vapor e duas caixas de moldagem, permitindo a produção de dois blocos em um único ciclo. Essa configuração atendeu à sua meta de produção diária e ao espaço disponível na fábrica.




Instalação, treinamento e inicialização do projeto


Após a instalação, nossos engenheiros treinaram a equipe do cliente na operação da máquina e no processo de produção, abrangendo:
Preparação da matéria-prima Coordenação entre as etapas de produção Sequência operacional Precauções práticas de operação

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


Assim que a produção de espuma reciclada estava funcionando de forma estável, o cliente decidiu adicionar capacidade de produção de espuma virgem e adquiriu uma máquina de espuma semiautomática em lote da Sabtech. O cliente também continuou a encomendar produtos químicos para espuma conosco.










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.

Este artigo (Parte 1) aborda 13 defeitos comuns na fabricação de espuma flexível de poliuretano, incluindo queima do núcleo, tamanho de célula grande, colapso da espuma, encolhimento, rachaduras e alta proporção de células fechadas. Cada defeito é analisado sob a perspectiva da qualidade da matéria-prima, parâmetros de formulação, condições do processo, clima e equipamentos, com sugestões de solução de problemas para máquinas de espumação de baixa pressão . Consulte a Parte 2 para os demais problemas de produção.


1. Queima do núcleo (temperatura central superior à temperatura de oxidação do material)
UM. Polióis de poliéter de baixa qualidade: umidade excessiva, alto teor de peróxido, impurezas com alto ponto de ebulição, elevada concentração de íons metálicos, uso inadequado de antioxidantes.
B. Problemas de formulação: alto índice TDI em fórmulas de baixa densidade, proporção inadequada de água para agentes expansores físicos, quantidade insuficiente de agente expansor físico, excesso de água.
C. Impacto climático: altas temperaturas de verão, lenta dissipação de calor, altas temperaturas dos materiais, alta umidade, levando a uma temperatura central que ultrapassa a temperatura de oxidação.
D. Armazenamento inadequado: O aumento do índice TDI leva ao acúmulo de calor durante o processo de pós-cura, resultando em temperatura interna elevada e queima do núcleo.

2. Grande Deformação por Compressão
UM. Poliéter poliol: Funcionalidade inferior a 2,5, proporção de óxido de propileno superior a 8%, alta proporção de componentes de baixo peso molecular, insaturação superior a 0,05 mol/kg.
B. Condições do processo: A temperatura no centro de reação está muito baixa ou muito alta, a pós-cura é inadequada, a reação está incompleta ou ocorreu queima parcial.
C. Fórmula do processo: Índice TDI muito baixo (controlado entre 105 e 108), excesso de óleo de silicone, octoato estanoso e óleo de silicone, baixo teor de ar na espuma, alto teor de células fechadas.

3. Espuma macia (Dureza reduzida com a mesma densidade)
UM. Polióis de poliéter: baixa funcionalidade, baixo índice de hidroxila, alto peso molecular.
B. Formulação do processo: quantidade insuficiente de octoato de T9, reação de gelificação lenta, baixo teor de água com a mesma quantidade de catalisador de estanho, maior quantidade de agentes expansores físicos, alta dosagem de óleo de silicone altamente ativo, baixo índice TDI.

4. Tamanho de célula grande
UM. Mistura deficiente: mistura irregular, tempo de mistura curto; aumentar a velocidade do agitador, reduzir a pressão do agitador e aumentar a injeção de gás.
B. Formulação do processo: óleo de silicone abaixo do limite inferior, octoato de estanho insuficiente ou de má qualidade, velocidade de gelificação lenta.

5. Densidade superior ao valor definido
UM. Polióis de poliéter: baixa atividade, alto peso molecular.
B. Formulação do processo: óleo de silicone abaixo do limite inferior, baixo índice TDI, baixo índice de espuma.
C. Condições climáticas: baixa temperatura, alta pressão. Um aumento de 30% na pressão atmosférica aumenta a densidade em 10-15%.

6. Células colapsadas e cavidades (taxa de evolução de gás maior que a taxa de gelificação)
UM. Polióis de poliéter: índice de acidez excessivo (afeta a velocidade da reação), alto teor de impurezas, baixa atividade, alto peso molecular.
B. Formulação do processo: excesso de amina, catalisador com baixo teor de estanho (espuma rápida e gelificação lenta), baixo índice TDI, óleo de silicone insuficiente ou ineficaz.
C. Baixa pressão máquina de espuma Reduzir a injeção de gás e a velocidade da cabeça de mistura.

7. Alta proporção de células fechadas
UM. Polióis de poliéter: alta proporção de epóxi/etano, alta atividade, ocorre frequentemente ao se utilizar polióis de poliéter com diferentes níveis de atividade.
B. Formulação do processo: excesso de octoato de estanho, alta atividade de isocianato, alto grau de reticulação, alta velocidade de reticulação, excesso de amina e agentes expansores físicos, resultando em baixa pressão da espuma, alta elasticidade da espuma, resultando em baixa abertura das células, índice TDI excessivamente alto, resultando em alta proporção de células fechadas.

8. Encolhimento (taxa de gelificação maior que a taxa de formação de espuma)
UM. Alto índice de células fechadas, contração durante o resfriamento.
B. Condições do processo: baixa temperatura do ar e do material.
C. Formulação do processo: excesso de óleo de silicone, menos amina, mais estanho, baixo índice TDI.
D. Máquina de espuma de baixa pressão: aumentar a velocidade da cabeça de mistura, aumentar a injeção de gás.

9. Rachaduras
UM. Rachaduras em forma de "oito" indicam excesso de amina, rachaduras em forma de linha única indicam excesso de água.
B. Rachaduras no meio e na base: Excesso de amina, alta taxa de formação de espuma (excesso de agente expansor físico, óleo de silicone e catalisador de baixa qualidade).
C. Principais causas: Taxa de gelificação com liberação de gás desequilibrada (baixa temperatura, baixa temperatura do material, catalisador insuficiente, pouca amina, má qualidade do óleo de silicone).
D. Rachaduras internas: Baixa temperatura do ar, alta temperatura central, baixo índice TDI, excesso de estanho, alta resistência à formação de espuma inicial, óleo de silicone altamente ativo em pequenas quantidades.
E. Rachaduras laterais no meio: Aumentar a dosagem de estanho.
F. O aparecimento de fissuras durante o processo pode ser devido a discrepâncias na colocação da placa e na reação de formação de espuma, formação prematura de espuma ou uso de placas incorretas. Além da formulação, também está relacionado à lisura do papel base; se o papel base estiver enrugado, pode dividir o líquido em várias partes, causando fissuras.

10. Estrutura celular desfocada
UM. Velocidade de agitação excessiva.
B. Alto volume de injeção de ar.
C. Vazão da bomba dosadora imprecisa.
D. Tubulações e filtros de materiais entupidos.

11. Rachaduras na borda inferior (excesso de amina, alta taxa de formação de espuma)
Poros superficiais grandes: excesso de agente expansor físico, óleo de silicone e catalisador de baixa qualidade.

12. Desempenho ruim em baixas temperaturas
Má qualidade intrínseca dos poliéteres polióis: baixo índice de hidroxila, baixa funcionalidade, alto grau de insaturação, baixo índice TDI com a mesma quantidade de estanho.

13. Ventilação inadequada
UM. Condições climáticas: baixa temperatura.
B. Matérias-primas: alto teor de poliéter poliol, óleo de silicone altamente ativo.
C. Formulação do processo: excesso de estanho, ou baixo teor de estanho e amina com a mesma utilização de estanho, alto índice TDI.

FAQ
P: O que causa o superaquecimento do núcleo em espuma flexível de PU?
A: A queima do núcleo é desencadeada pela temperatura interna que excede a temperatura de oxidação do material. Os principais fatores desencadeantes incluem baixa qualidade do poliéter poliol, índice TDI e dosagem de água inadequados, alta temperatura/umidade no verão e armazenamento inadequado do TDI.
P: Por que a espuma de poliuretano produz defeitos de tamanho celular grande?
A: Defeitos de células grandes resultam de velocidade de mistura insuficiente, tempo de creme curto, quantidade insuficiente de surfactante de silicone ou octoato de estanho de baixa qualidade, levando a uma gelificação lenta. Ajuste os parâmetros do cabeçote de mistura e verifique a qualidade dos aditivos.
P: O que causa o colapso das células e a formação de espaços vazios na espuma de PU?
A: O colapso das células ocorre quando a taxa de geração de gás supera a taxa de gelificação. As causas incluem poliéter poliol com alto índice de acidez, excesso de catalisador de amina, catalisador de estanho insuficiente, baixo índice TDI e óleo de silicone ineficaz.

Quer saber quais são os outros 13 problemas comuns de formação de espuma em espuma de poliuretano e suas soluções? Clique no link do artigo para continuar lendo: Problemas e soluções comuns na produção de espuma de poliuretano - Parte 2

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.

Em incidentes anuais de incêndio, uma proporção significativa de ignições é causada por espuma, incluindo incêndios em sofás e diversas ignições provenientes de embalagens flexíveis. Esses incidentes ocorrem com muita frequência. Como podemos eliminar ou reduzir fundamentalmente tais eventos?



Uma abordagem eficaz é começar a partir dos materiais de origem, da mesma forma que tratamos a causa raiz de uma doença. Adicionar retardadores de chama à espuma de poliuretano pode prevenir eficazmente a ignição.



Agora, vamos entender a espuma retardante de chamas:



A espuma retardante de chama, também conhecida como espuma resistente ao fogo, tem o nome químico de material de espuma de poliuretano, que é dividido em espuma macia (usada principalmente para móveis) e espuma rígida (usada principalmente para isolamento). Geralmente, é um material à prova de fogo sintetizado pela adição de vários retardadores de chama ao poliuretano.



O efeito retardante de fogo do produto atende aos requisitos da norma ASTM 117 e das normas nacionais. O método de uso é igual ao da espuma normal.



A combustão de polímeros é uma reação de oxidação muito complexa e intensa. O processo ocorre quando o polímero é continuamente aquecido por uma fonte externa de calor, iniciando uma reação em cadeia de radicais livres com o oxigênio do ar. Isto libera algum calor, intensificando ainda mais a degradação do polímero, gerando mais gases inflamáveis ​​e tornando a combustão mais severa.



Existem dois métodos para retardar a chama de espuma resistente ao fogo:



Uma delas é introduzir quimicamente elementos ou grupos retardadores de chama contendo novos elementos retardadores de chama na estrutura molecular da espuma. O outro método é adicionar compostos contendo elementos retardadores de chama à espuma. O primeiro método utiliza substâncias retardadoras de chama chamadas retardadores de chama reativos, enquanto o último método utiliza substâncias chamadas retardadores de chama aditivos.



Atualmente, a grande maioria dos retardadores de chama usados ​​em espumas são retardadores de chama aditivos, enquanto os retardadores de chama reativos são usados ​​principalmente em resinas termoendurecíveis, como resinas epóxi e poliuretanos. A principal função dos retardadores de chama é interferir nos três elementos básicos necessários para a combustão: oxigênio, calor e combustível. Isso geralmente pode ser alcançado através dos seguintes meios:



Os retardadores de chama podem produzir gases não inflamáveis ​​mais pesados ​​ou líquidos em ebulição que cobrem a superfície da espuma, interrompendo a ligação entre a oxidação e o combustível.



Ao absorver calor por decomposição ou sublimação, os retardadores de chama reduzem a temperatura da superfície do polímero.



Os retardadores de chama geram grande quantidade de gases não inflamáveis, diluindo a concentração de gases inflamáveis ​​e oxigênio na área de combustão.



Os retardadores de chama capturam os radicais livres, interrompendo a reação em cadeia de oxidação.

A espuma flexível de poliuretano, também conhecida como esponja, geralmente passa por um processo de transformação de líquido em sólido em dois minutos. Em comparação com outros campos de poliuretano, o tempo de reação curto e intenso da espuma flexível aumenta a dificuldade em alcançar uma estrutura celular fina e ordenada, bem como um arranjo molecular.



Pesquisa e desenvolvimento (R&D) envolvem a introdução de novos materiais para conferir novas propriedades aos produtos. Novos materiais podem ser categorizados em dois tipos com base em suas características de reação: um tipo consiste em matérias-primas que estão em conformidade com as reações químicas do poliuretano, como poliéter, isocianato, óleo de silicone e catalisadores com diferentes propriedades e atividades. Esses materiais não perturbam fundamentalmente o processo de reação química. O outro tipo inclui matérias-primas (cargas) que não estão em conformidade com as reações químicas do poliuretano, como adição de substâncias não espumantes, como pós metálicos especiais, pós inorgânicos ou orgânicos especialmente formulados com propriedades únicas, pós inorgânicos ultrafinos (com finura de mais de 5000 mesh), agentes antibacterianos especiais, etc. Às vezes, esses materiais interrompem completamente o processo de reação, levando a novos padrões de reação. Alguns enchimentos causam o colapso completo da fórmula original, enquanto outros causam uma alteração significativa na densidade do produto acabado em 30% a 50%. Algumas cargas alteram drasticamente o tempo de subida da reação na fórmula, e algumas cargas causam danos graves à estrutura da espuma após serem adicionadas.



R&D geralmente mantém certas matérias-primas à mão para lidar com problemas comuns encontrados durante o processo. Essas matérias-primas normalmente requerem uma ampla gama de propriedades físicas e químicas. Por exemplo, aminas como A33, A-1, A-210, A-230, A-260, 33-LV, CS-90, 9717 e 9727 são comumente usadas na produção, mas nem todas podem ser mantidas à mão para R&D propósitos porque sua reatividade não tem uma diferença fundamental. Em extenso R&D, as aminas acima mencionadas podem ser classificadas como materiais da mesma categoria. Por exemplo, se a adição de uma determinada substância causar um colapso significativo quando se utiliza A33 para a formação de espuma, então os restantes oito tipos de aminas podem ser considerados ineficazes.



Um problema comum encontrado em R&D é o colapso da espuma, que é o resultado menos eficiente. Costuma-se dizer que a análise e o ajuste só podem ser feitos de forma eficaz quando a estrutura da espuma estiver estável. Muitos casos de colapso da espuma não podem ser resolvidos apenas com o ajuste da fórmula; ou as propriedades da espuma mudam drasticamente, tornando-a impraticável, ou a espuma permanece instável. Para resolver isso, são introduzidos agentes de reticulação. Agentes de reticulação, comumente usados ​​como aditivos em R&D, geralmente vêm em dois tipos: agentes estruturados lineares, onde 1,4-butanodiol representa a matéria-prima e a formação de uréia ocorre através do crescimento da cadeia linear, e agentes estruturados em massa, como dietanolamina e glicerol, que estão mais próximos dos padrões de crescimento da cadeia de poliéter. .



Por exemplo, em um R&No caso D, o ajuste da fórmula não conseguiu evitar o colapso da espuma. A experiência revelou que a forte atividade das aminas causava desequilíbrio. O teor de amina foi reduzido de 0,2 partes por cem poliéter para 0,05 partes, e o alto teor de cianato na fórmula parecia estranho. A taxa global de reacção também diminuiu significativamente com a redução do teor de amina, mas o colapso persistiu. Mais tarde, a mudança para uma amina mais fraca resolveu o problema. Assim, por vezes a actividade de uma amina não pode ser compensada apenas pela sua concentração. Deve-se notar que a adição de certas substâncias pode resultar em diferenças significativas no desempenho entre a produção de espuma em pequena e grande escala. Nesses casos, o desempenho da última espuma produzida em larga escala deve ser a principal referência para ajuste.



Luz solar, ar e água
—
as coisas mais comuns e muitas vezes esquecidas
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são os mais preciosos. Dominar a produção de espuma, que à primeira vista parece simples e sem conteúdo, é na verdade bastante desafiador. Como colega em R&D costuma dizer: “Tenho muito pouco conhecimento (lamentamos ter muito pouco conhecimento quando necessário)” e “Por quanto tempo continuaremos fazendo isso? (Há pressão)”. R&D e aprender a produção de espuma envolvem o uso de pontos conhecidos para compreender áreas desconhecidas, enquanto a produção e o ensino da produção de espuma envolvem o uso de áreas conhecidas para operar pontos desconhecidos. Embora estes dois aspectos pareçam semelhantes, colmatar a lacuna entre eles é bastante difícil.