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.

Condições de teste:

1. A formação rápida de espuma é retirada do centro da espuma, enquanto as amostras de espuma moldada são retiradas da parte central ou para testes de amostra inteira.

2. A espuma recém-fabricada deve ser amadurecida por 72 horas em seu estado natural antes da amostragem. As amostras devem ser colocadas em um ambiente constante de temperatura e umidade (conforme GB/T2918: 23 ± 2 ℃ , humidade relativa 50 ± 5%).

Densidade : Densidade = Massa (kg) / Volume (m3)

Dureza : Deflexão de carga de indentação (ILD), Deflexão de carga de compressão (CLD)

A principal diferença entre esses dois métodos de teste é a área de carregamento da espuma plástica. No teste ILD a amostra é submetida a uma área comprimida de 323 cm2, enquanto no CLD toda a amostra é comprimida. Aqui, discutiremos apenas o método de teste ILD.

No teste ILD, o tamanho da amostra é 38*38*50mm, com diâmetro da cabeça de teste de 200mm (com canto redondo de R=10 na borda inferior) e placa de suporte com furos de 6mm espaçados de 20mm. A velocidade de carregamento da cabeça de teste é (100 ± 20) mm/min. Inicialmente, uma pressão de 5N é aplicada como ponto zero, depois a amostra é comprimida até 70% de sua espessura no ponto zero e descarregada na mesma velocidade. Este carregamento e descarregamento são repetidos três vezes como pré-carregamento e imediatamente comprimidos na mesma velocidade. As espessuras de compressão são 25 ± 1% e 65 ± 1%. Depois de atingir a deformação, segure por 30 ± 1s e registre o valor de recuo relativo. O valor registrado é a dureza da indentação naquele nível de compressão.

Além disso, 65% ILD / 25% ILD = Taxa de Compressão, que é uma medida do conforto da espuma.

Resistência à tração, alongamento na ruptura : Refere-se à tensão máxima de tração aplicada durante o teste de tração até a fratura e ao alongamento percentual da amostra na fratura.

Resistência à tração = Carga na fratura / Área da seção transversal original da amostra

Alongamento na Ruptura = (Distância de Fratura - Distância Original) / Distância Original * 100%

Resistência ao rasgo : Mede a resistência do material ao rasgo aplicando uma força de rasgo especificada em uma amostra de formato definido.

Tamanho da amostra: 150*25*25mm (GB/T 10808), com a direção da espessura da amostra como a direção de subida da espuma. Uma incisão de 40 mm de comprimento é feita ao longo da direção da espessura (direção de subida da espuma) no centro de uma extremidade da amostra. Meça a espessura ao longo da direção da espessura da amostra, depois abra a amostra e prenda-a no dispositivo da máquina de teste. Aplique carga a uma velocidade de 50-20mm/min, utilizando uma lâmina para cortar a amostra, mantendo a lâmina na posição central. Registre o valor máximo quando a amostra quebrar ou rasgar em 50 mm.

Resistência ao rasgo = Valor máximo da força (N) / Espessura média da amostra (cm)

Normalmente, três amostras são testadas e a média aritmética é obtida.

Resiliência : Mede o desempenho de rebote da espuma, permitindo que uma bola de aço de determinado diâmetro e peso caia livremente sobre a superfície da amostra de espuma plástica a partir de uma altura especificada. A relação entre a altura do rebote e a altura de queda da bola de aço indica a resiliência da espuma.

Requisitos de teste: Tamanho da amostra 100*100*50mm, a direção de queda da bola deve ser consistente com a direção de uso da espuma. O tamanho da esfera de aço é ∮ 164 mm, peso 16,3 ge cai de uma altura de 460 mm.

Taxa de resiliência = Altura de rebote da bola de aço / Altura de queda da bola de aço * 100%

Nota: As amostras devem ser horizontais, a esfera de aço deve ser fixada antes de cair (estática), cada amostra é testada três vezes com intervalos de 20s, e o valor máximo é registrado.

Deformação Permanente por Compressão : Em um ambiente constante, a amostra de material de espuma é mantida sob deformação constante por um determinado período, depois recuperada por um período de tempo, observando o efeito da deformação na espessura da amostra. A razão entre a diferença entre a espessura inicial e a espessura final da amostra e a espessura inicial representa a deformação permanente por compressão da espuma plástica.

Deformação Permanente por Compressão = (Espessura Inicial da Amostra - Espessura Final da Amostra) / Espessura Inicial da Amostra * 100

Resistência ao fogo

VOC (compostos orgânicos voláteis)

CLP (Controlador Lógico Programável)

É um dispositivo de controle automático com memória de instruções, interfaces de E/S digitais ou analógicas; usado principalmente para operações lógicas, sequenciais, de temporização, de contagem e aritméticas com operações de bits; usado para controlar máquinas ou processos de produção.

Unidade de frequência variável (VFD)

Um VFD é um dispositivo de controle que transforma a frequência de potência de uma frequência para outra usando a ação liga-desliga de dispositivos semicondutores de potência.

Os circuitos principais de um VFD geralmente podem ser divididos em dois tipos:

- Tipo de tensão: Converte a tensão CC de uma fonte de tensão em CA no VFD, com filtragem de capacitor no circuito CC.

- Tipo de corrente: Converte corrente CC de uma fonte de corrente em CA no VFD, com filtragem de indutor no circuito CC.

Interruptor Fotoelétrico

Utiliza a obstrução ou reflexão de um feixe de luz infravermelha por um objeto detectado, detectado pelo circuito síncrono, para determinar a presença ou ausência do objeto. Ele pode detectar qualquer objeto que reflita luz, não se limitando a metais.

Um interruptor fotoelétrico reflexivo de espelho é usado na máquina de perfuração a vácuo.

Sistema Trocador de Calor

Controla a temperatura das matérias-primas no sistema para atender aos requisitos.

À medida que a temperatura da matéria-prima aumenta após passar pelo trocador de calor, sua viscosidade aumenta. Para garantir o funcionamento normal da bomba de alta pressão, é necessária uma bomba de alimentação especial. Os requisitos específicos são calculados com base na vazão e na viscosidade da matéria-prima.

O controle de temperatura do trocador de calor deve ficar próximo ao cabeçote de mistura, correlacionando a temperatura da matéria-prima com a troca da água de resfriamento para controlar automaticamente o fluxo de água de resfriamento para resfriar a matéria-prima.

Máquina perfuradora

Existem máquinas de perfuração de rolo, máquinas de perfuração a vácuo e máquinas de perfuração de escova, com as máquinas de rolo tendo o melhor efeito de controle, seguidas pelas máquinas de perfuração a vácuo, e as máquinas de perfuração de escova sendo as piores. Atualmente, as perfuradoras com escova raramente são usadas.

O objetivo da perfuração é evitar a deformação do produto.

A máquina perfuradora de rolos controla o tamanho das lacunas. Se as lacunas forem muito grandes, o efeito de perfuração não é bom; se as lacunas forem muito pequenas, haverá marcas de pressão óbvias no produto.

Existem dois métodos de perfuração: 1. Método químico - utilizando agentes perfurantes, 2. Método mecânico - utilizando máquinas perfurantes.

Os produtos devem ser perfurados assim que saem do molde. Alguns produtos podem expandir após serem desmoldados e, neste momento, devem ser deixados por um período antes da perfuração.

TPR

Pode prevenir o encolhimento do produto e o colapso de bolhas; sua função mais básica é a perfuração eficaz para facilitar a desmoldagem. No entanto, também pode levar a flutuações no ILD (Indentation Load Deflection); O TPR afeta diretamente a velocidade de ascensão da espuma.

Válvula reguladora de pressão de circuito

É crucial para equilibrar a pressão do sistema no sistema de controle e deve ser colocado o mais próximo possível do bico. Se estiver longe do bico, podem ocorrer flutuações de pressão, levando à instabilidade do sistema e produtos instáveis.

A produção de espuma macia em forma de bloco normalmente utiliza o espuma de máquina de espuma em lote   processo, um método de produção do tipo lacuna. Este método evoluiu da espumação manual em laboratórios. O processo envolve despejar imediatamente os materiais de reação misturados em um molde aberto semelhante a uma caixa de madeira ou metal, daí o nome "espuma em caixa". Os moldes (caixas) para espuma encaixotada podem ser retangulares ou cilíndricos. Para evitar que o bloco de espuma forme um topo abobadado, uma placa de cobertura flutuante pode ser colocada no topo da espuma durante a formação de espuma. A placa de cobertura permanece firmemente presa ao topo da espuma e move-se gradualmente para cima à medida que a espuma sobe.

Os principais equipamentos para produção de espuma in a box incluem: 1) Agitador eletromecânico, barril misturador; 2) Caixa de molde; 3) Ferramentas de pesagem, como balanças, balanças de plataforma, copos medidores, seringas de vidro e outros dispositivos de medição; 4) Cronômetro para controlar o tempo de mistura. Uma pequena quantidade de agente desmoldante é aplicada nas paredes internas da caixa para facilitar a remoção da espuma.

As vantagens de produzir espuma macia usando o método de espuma em caixa incluem: baixo investimento em equipamentos, área ocupada pequena, estrutura de equipamento simples, operação e manutenção fáceis e convenientes e produção flexível. Algumas empresas nacionais e municipais pequenas e subfinanciadas usam esse método para produzir espuma macia de poliuretano. A moldagem de espuma em caixa é um método de produção não contínuo para espuma macia, portanto a eficiência de produção é menor do que os métodos contínuos e o equipamento é operado principalmente manualmente, resultando em maior intensidade de trabalho. A capacidade de produção é limitada e há maior perda no corte de espumas plásticas. Os parâmetros do processo para espuma in a box devem ser controlados dentro de uma certa faixa porque mesmo com a mesma fórmula, as propriedades da espuma podem não ser as mesmas quando são usados ​​parâmetros de processo diferentes. A temperatura da matéria-prima deve ser controlada em (25 ± 3) graus Celsius, velocidade de mistura de 900 a 1000 r/min e tempo de mistura de 5 a 12 segundos. O tempo de mistura da mistura de poliéter e aditivos antes da adição de TDI pode ser ajustado de forma flexível dependendo da situação, e após a adição de TDI, um tempo de mistura de 3 a 5 segundos é suficiente, sendo o segredo a mistura completa após a adição de TDI.

Durante a moldagem de espuma em caixa, deve-se prestar atenção aos seguintes aspectos:

1)  Preparar antes da produção, incluindo temperatura do material e inspeção do equipamento da máquina;

2) Meça com a maior precisão possível;

3) Controle adequadamente o tempo de mistura;

4) Despeje o líquido do material misturado de forma rápida e constante, evitando força excessiva;

5) Certifique-se de que a caixa esteja colocada de forma estável, com o papel inferior plano, para evitar fluxo irregular de material durante o vazamento;

6) Quando a espuma subir, pressione suavemente a tampa para garantir que a espuma suba suavemente;

7) Os aditivos devem ser usados ​​conforme especificado e os materiais pré-misturados não devem ser deixados por muito tempo.

Três tipos de equipamentos de espuma surgiram na moldagem de espuma em caixa. Inicialmente, diversas matérias-primas foram pesadas em um recipiente de acordo com a fórmula, misturadas em um misturador de alta velocidade e despejadas no molde de caixa para formação de espuma e modelagem. Este método muitas vezes resultava em resíduos no recipiente de mistura. Um método aprimorado usou uma bomba dosadora para transportar as matérias-primas para o barril de mistura para uma mistura uniforme. Um dispositivo mecânico fechou automaticamente o fundo do cano e ar comprimido foi usado para pressionar o material na caixa de espuma para moldagem. Ambos os métodos podem criar redemoinhos devido ao rápido influxo de materiais na caixa, o que pode causar defeitos ou depressões nos produtos de espuma. O dispositivo de espuma em caixa mais razoável é colocar um barril de mistura sem fundo diretamente no centro da caixa de espuma. Uma bomba dosadora fornece as diversas matérias-primas necessárias para a formação de espuma no cilindro de mistura. Depois de misturar por alguns segundos, o dispositivo de elevação levanta o cilindro de mistura para fora da caixa de espuma, permitindo que o material de espuma flua suavemente sobre todo o fundo da caixa. Isto evita rachaduras na espuma devido a redemoinhos de material e garante uma altura relativamente uniforme em toda a espuma.

Um dispositivo de pressão pode ser adicionado ao material de espuma em expansão para produzir espuma de topo plano, reduzindo o desperdício durante o corte. Este dispositivo é adequado para a produção de espuma macia de poliuretano do tipo poliéter e espuma de bloco macio de alto rebote. Para blocos de poliuretano de acetato de polivinila, este método não pode ser usado devido à alta viscosidade do material, e geralmente são empregados métodos contínuos.

Compreender os princípios por trás das reações de espuma é crucial. Para dominar a formação de espuma, devemos nos esforçar para estabelecer um modelo de reação de espuma em nossas mentes usando as quatro equações de reação a seguir. Através da familiaridade com as variações do modelo, cultivamos uma sensibilidade que nos permite compreender todo o processo de reação da espuma. Essa abordagem ajuda a estruturar nossa base de conhecimento e habilidades profissionais em espuma de poliuretano. Seja estudando ativamente os princípios da reação da espuma ou explorando-os passivamente durante o processo de formação de espuma, ele serve como um meio vital para aprofundarmos nossa compreensão das formulações e aprimorarmos nossas habilidades.

Reação 1

TDI + Poliéter → Uretano

Reação 2

TDI + Uretano → Isocianurato

Reação 3

TDI + Água → Uréia + Dióxido de Carbono

Reação 4

TDI + Uréia → Biureto (Poliureia)

01: As reações 1 e 2 são reações de crescimento em cadeia, formando a cadeia principal da espuma. Antes da espuma atingir dois terços da sua altura máxima, a cadeia principal alonga-se rapidamente, com reações de crescimento em cadeia predominando no interior da espuma. Nesta fase, devido às temperaturas internas relativamente baixas, as reações 3 e 4 não são proeminentes.

02: As reações 3 e 4 são reações de reticulação, formando os ramos da espuma. Quando a espuma atinge dois terços da sua altura máxima, a temperatura interna aumenta e as reações 3 e 4 intensificam-se rapidamente. Durante esta etapa, as reações 1 a 4 são vigorosas, marcando um período crítico para a formação das propriedades de espuma. As reações 3 e 4 proporcionam estabilidade e suporte ao sistema de espuma. A reação 1 contribui para a elasticidade da espuma, enquanto as reações 3 e 4 contribuem para a resistência à tração e dureza da espuma.

03: As reações produtoras de gás são denominadas reações de formação de espuma. A geração de dióxido de carbono é uma reação de formação de espuma e a reação exotérmica primária na espuma de poliuretano. Em sistemas de reação contendo metano, a vaporização do metano constitui uma reação de formação de espuma e um processo endotérmico.

04: As reações que levam à formação de constituintes de espuma são conhecidas como reações de gelificação, abrangendo todas as reações, exceto as reações de produção de gás. Isso inclui a formação de uretano, ureia, isocianurato e biureto (poliureia) nas reações 1 a 4.