Há muitas razões para a rachadura da espuma de poliuretano, incluindo fatores químicos e mecânicos. Durante a produção, é importante parar e inspecionar, certificando-se de eliminar o fenômeno de rachaduras. Abaixo estão alguns insights que resumimos com base em anos de experiência em produção, na esperança de inspirar a todos.


1.
Mudanças repentinas


Mudanças repentinas na velocidade do transportador, variações no uso do catalisador ou operação irregular do transportador podem causar rachaduras na espuma. Ajuste as situações acima com cuidado e gradualmente. Uma mudança significativa na velocidade do transportador pode levar a grandes rachaduras nos blocos de espuma.


2
Filme de Polietileno


Se o filme parar de se mover por algum motivo, a espuma entrará em contato com a superfície estática, causando rachaduras. Se essa situação ocorrer, verifique o rolo de enrolamento do rebobinador e examine a separação do filme na área de cura.


3
Espuma se formando ao redor de certas substâncias


A espuma tende a se formar ao redor de certas substâncias, especialmente na calha de alimentação, o que pode facilmente causar rachaduras.


Antes da produção, certifique-se de que não haja resíduos ou detritos na montagem do cabeçote de mistura, na mangueira de alimentação e na calha de descarga.


4
Amina Excessiva


Quando há octoato estanoso insuficiente, o excesso de amina pode levar ao mesmo efeito e acelerar o tempo de subida. Portanto, a dosagem de amina deve ser reduzida.


5
Octoato estanoso insuficiente


Devido à reação de formação de espuma mais rápida em comparação à reação de polimerização, um pouco de espuma pode fluir, causando rachaduras. Portanto, a quantidade de octoato estanoso deve ser aumentada.


6
Óleo de silicone


A formação de espuma se torna instável e propensa a rupturas, podendo formar "depressões" na espuma, por isso é necessário aumentar a dosagem de óleo de silicone.


7
Estrutura de pequenas bolhas de ar


Paredes finas de espuma devido à formação de espuma podem causar rachaduras. Para resolver esse problema de forma abrangente: reduza o teor de ar, diminua a velocidade do cabeçote de mistura ou aumente a pressão do cabeçote de mistura. Também é necessário alterar a dosagem do catalisador octoato estanoso.

1
Queimadura do núcleo (temperatura central excedendo a temperatura de oxidação do material)


A
Poliéter polióis de baixa qualidade: umidade excessiva, alto teor de peróxido, impurezas com alto ponto de ebulição, concentração elevada de íons metálicos, uso impróprio de antioxidantes.


B
Problemas de formulação: alto índice de TDI em fórmulas de baixa densidade, proporção inadequada de água para agentes de expansão físicos, agente de expansão físico insuficiente, excesso de água.


C
Impacto climático: altas temperaturas no verão, lenta dissipação de calor, altas temperaturas dos materiais, alta umidade fazendo com que a temperatura central ultrapasse a temperatura de oxidação.


D
Armazenamento inadequado: Aumento do índice TDI levando ao acúmulo de calor durante a pós-cura, resultando em temperatura interna elevada e queima do núcleo.



2
Grande Deformação por Compressão



A
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 do centro de reação está muito baixa ou muito alta, má pós-cura, reação incompleta ou queima parcial.


C
Fórmula do Processo: Índice TDI muito baixo (controlado entre 105-108), excesso de octoato estanoso de óleo de silicone e óleo de silicone, baixo teor de ar de espuma, alto teor de células fechadas.



3
Espuma macia (diminuição da dureza na mesma densidade)


A
Poliéter polióis: baixa funcionalidade, baixo valor de hidroxila, alto peso molecular.


B
Formulação do processo: octoato T9 insuficiente, reação de gelificação lenta, menor teor de água com a mesma quantidade de catalisador de estanho, maior quantidade de agentes de expansão físicos, alta dosagem de óleo de silicone altamente ativo, baixo índice de TDI.



4
Tamanho de célula grande


A
Mistura fraca: mistura irregular, tempo curto de creme; aumentar a velocidade da cabeça de mistura, reduzir a pressão da cabeça de mistura, aumentar a injeção de gás.


B
Formulação do processo: óleo de silicone abaixo do limite inferior, estanho octoato insuficiente ou de baixa qualidade, velocidade de gelificação lenta.



5
Densidade superior ao valor definido


A
Poliéter polióis: 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)


A
Poliéter polióis: índice de acidez excessivo (afeta a taxa de reação), alto teor de impurezas, baixa atividade, alto peso molecular.


B
Formulação do processo: excesso de amina, catalisador com baixo teor de estanho (formação rápida de espuma e gelificação lenta), baixo índice de TDI, óleo de silicone insuficiente ou ineficaz.


C
Máquina de espuma de baixa pressão: reduz a injeção de gás e a velocidade da cabeça de mistura.



7
Alta proporção de células fechadas


A
Poliéter polióis: alta proporção de epóxi etano, alta atividade, geralmente ocorre quando se muda para poliéter polióis 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 de expansão físicos levando a baixa pressão de espuma, alta elasticidade de espuma resultando em abertura deficiente da célula, índice TDI excessivamente alto levando a alta célula fechada razão.



8
Encolhimento (taxa de gelificação maior que a taxa de formação de espuma)


A
Alta proporção de células fechadas, encolhimento 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 de TDI.


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



9
Rachadura


A
"
八

"rachaduras em formato indicam excesso de amina, rachaduras em linha única indicam excesso de água.


B
Rachaduras intermediárias e inferiores: Excesso de amina, taxa de formação de espuma rápida (agente de expansão físico excessivo, óleo de silicone e qualidade do catalisador ruins).


C
Rachaduras superiores: Taxa de gelificação de evolução de gás desequilibrada (baixa temperatura, baixa temperatura do material, catalisador insuficiente, menos amina, baixa 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 médias: Aumentar a dosagem de estanho.


F
As rachaduras ao longo do processo podem ser devidas a discrepâncias na queda da placa e na reação de formação de espuma, ou formação de espuma prematura ou placas incorretas. Além da formulação, também se refere à suavidade do papel base; se o papel base estiver enrugado, pode dividir o líquido em várias partes, causando rachaduras.



10
Estrutura Celular Desfocada


A
Velocidade de agitação excessiva.


B
Alto volume de injeção de ar.


C
Fluxo impreciso da bomba dosadora.


D
Tubulações e filtros de materiais entupidos.



11
Rachaduras na borda inferior (excesso de amina, rápida taxa de formação de espuma)


Poros grandes na superfície: agente de expansão físico excessivo, óleo de silicone e qualidade do catalisador ruins.



12
Mau desempenho em baixas temperaturas


Má qualidade inerente aos poliéter polióis: baixo valor de hidroxila, baixa funcionalidade, alta insaturação, baixo índice de TDI com o mesmo uso de estanho.



13
Má ventilação


A
Condições climáticas: baixa temperatura.


B
Matérias-primas: alto teor de poliol poliéter, óleo de silicone altamente ativo.


C
Formulação do processo: excesso de estanho ou baixo teor de estanho e amina com o mesmo uso de estanho, alto índice de TDI.

Ao estabelecer uma fábrica de espuma de poliuretano, a consideração cuidadosa da seleção do local e das condições de construção é crucial para o seu sucesso. Vários princípios orientam a seleção do local da fábrica:


Em primeiro lugar, o princípio de optimização e reorganização dos recursos existentes nas unidades do projecto é essencial. Isto garante que a fábrica possa fazer o melhor uso dos recursos disponíveis sem duplicação desnecessária.


Em segundo lugar, o princípio da poupança de terras e da redução do investimento é vital. Ao selecionar um local que seja eficiente no uso do solo, a fábrica pode minimizar custos e maximizar a eficiência.


Em terceiro lugar, o princípio de facilitar o transporte e reduzir os custos de produção dos produtos é significativo. Um local que permite o fácil transporte de matérias-primas e produtos acabados ajuda a reduzir os custos gerais de produção.


Por último, o princípio da prevenção da poluição urbana e da protecção do ambiente é fundamental. Escolher um local longe de áreas densamente povoadas ajuda a reduzir o impacto das operações da fábrica no meio ambiente da cidade.



Além destes princípios de seleção do local, vários fatores relacionados às condições de construção também devem ser considerados:


A localização geográfica e as condições de transporte desempenham um papel crucial. Uma localização ideal seria ter bons acessos a redes de transporte, como rodovias ou ferrovias, facilitando a circulação de mercadorias.


O estatuto dos recursos e as condições sociais são factores importantes. Isto inclui avaliar as instalações de apoio aos serviços locais, a disponibilidade de recursos de mão-de-obra e as políticas governamentais que possam afectar as operações da fábrica.


As condições naturais, como o clima, os factores geológicos e as considerações sísmicas, não devem ser negligenciadas. A compreensão desses fatores ajuda no planejamento de quaisquer riscos ou desafios potenciais durante a construção e operação.


As condições de construção da fábrica, como abastecimento de água, drenagem, fornecimento de energia e aquecimento, são essenciais para o bom funcionamento da instalação. As provisões adequadas para estes serviços devem ser asseguradas durante as fases de planeamento.


Concluindo, o estabelecimento bem-sucedido de uma fábrica de espuma de poliuretano depende de uma análise cuidadosa dos princípios de seleção do local e das condições de construção. Ao aderir a estas considerações, a fábrica pode ser instalada numa localização ideal com a infra-estrutura necessária para operações eficientes e sustentáveis.

1. Poliéter


O poliéter, como principal matéria-prima, reage com o isocianato para formar uretano, que é a reação esquelética dos produtos de espuma. Quando o peso molecular aumenta com a mesma funcionalidade, a resistência à tração, o alongamento e a resiliência da espuma aumentam, enquanto a atividade de reação de poliéteres semelhantes diminui. Com o mesmo valor equivalente (peso molecular/funcionalidade), um aumento na funcionalidade acelera a reação, aumenta o grau de reticulação do poliuretano, aumenta a dureza da espuma e reduz o alongamento. A funcionalidade média dos polióis deve estar acima de 2,5; se for muito baixo, a recuperação do corpo de espuma após a compressão é fraca.



Se a quantidade de poliéter utilizada for alta, equivalente a uma redução em outros materiais (TDI, água, catalisadores, etc.), é fácil causar rachaduras ou colapso dos produtos de espuma. Se a quantidade de poliéter utilizada for baixa, o produto de espuma tende a ser duro, com elasticidade reduzida e toque deficiente.



2. Agente de formação de espuma


Geralmente, ao produzir blocos de poliuretano com densidade superior a 21, apenas água (agente espumante químico) é usada como agente espumante. Compostos de baixo ponto de ebulição, como cloreto de metileno (MC), são usados ​​como agentes espumantes auxiliares em fórmulas de baixa densidade ou fórmulas ultramacias.



Agentes espumantes auxiliares reduzem a densidade e a dureza da espuma. Como absorvem parte do calor da reação, a cura é retardada, exigindo um aumento na quantidade de catalisador. Ao absorver o calor, evita-se o perigo de queima do núcleo.



A capacidade de formação de espuma pode ser expressa pelo índice de formação de espuma (o número de partes de água ou número equivalente de água utilizada para 100 partes de poliéter):


SE = m (água) + m (F-11) / 10 + m (MC) / 9 (100 partes de poliéter)



A água, como agente espumante, reage com o isocianato para formar ligações de ureia e libera uma grande quantidade de CO2 e calor. É uma reação de crescimento em cadeia. O excesso de água reduz a densidade da espuma e aumenta a dureza. No entanto, também reduz o tamanho e a resistência dos poros da espuma, reduzindo a sua capacidade de suporte de carga, tornando-os propensos a colapsar ou rachar. O aumento do consumo de TDI leva a mais liberação de calor e a um maior risco de queima do núcleo. Se a quantidade de água exceder 5,0 partes, devem ser adicionados agentes espumantes físicos para absorver parte do calor e evitar a queima do núcleo. Menos água significa uma redução correspondente na quantidade de catalisador utilizado, mas aumenta a densidade.



3. Catalisador


Amina: Geralmente é utilizado A33, que promove a reação entre isocianato e água, ajustando a densidade da espuma, taxa de abertura de bolhas, etc., promovendo principalmente reações de formação de espuma.


Excesso de amina: O produto de espuma racha e há buracos ou bolhas na espuma; Pouca amina: A espuma encolhe, fecha os poros e a parte inferior do produto de espuma fica espessa.



Estanho: Normalmente, é usado octoato de estanho (II) (T-9); O óxido de estanho (IV) (T-19) é um catalisador de reação em gel altamente ativo, promovendo principalmente a reação em gel, ou seja, o estágio posterior da reação.


Demasiado estanho: Gelificação rápida, aumento da viscosidade, fraca resiliência, fraca permeabilidade ao ar, levando ao fenómeno de células fechadas. Aumentar adequadamente sua dosagem pode obter bons plásticos de espuma de células abertas com relaxamento, aumentar ainda mais a dosagem faz com que a espuma se torne gradualmente mais densa, levando ao encolhimento e às células fechadas.


Muito pouco estanho: Gelificação insuficiente, resultando em rachaduras durante a formação de espuma. Podem apresentar fissuras nas bordas ou topos, com rebarbas e má consolidação. A redução da amina ou o aumento do estanho podem aumentar a resistência do filme de espuma polimérica quando uma grande quantidade de gás é gerada, reduzindo assim os fenômenos de ocos ou rachaduras.



Se os plásticos de espuma de poliuretano têm uma estrutura de célula aberta ou fechada ideal depende principalmente se a taxa de reação do gel e a taxa de expansão do gás estão equilibradas durante a formação da espuma. Este equilíbrio pode ser alcançado ajustando os tipos e quantidades de catalisadores de aminas terciárias e estabilizadores de espuma na fórmula.



4. Estabilizador de Espuma (Óleo de Silicone)


Os estabilizadores de espuma são um tipo de surfactante que dispersa bem a poliureia no sistema espumante, atuando como “pontos físicos de reticulação” e aumentando significativamente a viscosidade inicial da mistura de espuma, evitando rachaduras. Por um lado, tem efeito emulsificante, aumentando a miscibilidade entre os componentes do material espumoso. Por outro lado, a adição de surfactantes orgânicos de silício pode reduzir a tensão superficial do líquido, reduzir a energia livre necessária para a dispersão do gás, fazer com que o ar disperso nas matérias-primas nuclee mais facilmente durante a agitação e mistura, facilitar a produção de bolhas finas, ajuste o tamanho dos poros da espuma, controle a estrutura das células da espuma e melhore a estabilidade da espuma. Evita o colapso ou o estouro de bolhas, torna as paredes da espuma elásticas, controla o tamanho dos poros e a uniformidade da espuma. Geralmente, quanto mais agente espumante e POP for usado, maior será a quantidade de óleo de silicone usada.



Alto uso: Aumenta a elasticidade das paredes de espuma na fase posterior, tornando-as menos propensas a estourar, resultando em poros menores e células fechadas.


Baixo uso: A espuma estoura, desmorona após a formação de espuma, poros maiores e fácil formação de espuma.



5. Influência da temperatura


A reação de formação de espuma do poliuretano acelera com o aumento da temperatura do material, o que pode representar risco de queima do núcleo e ignição em formulações sensíveis. Geralmente, as temperaturas dos componentes poliol e isocianato são mantidas constantes. Ao formar espuma, a densidade da espuma diminui à medida que a temperatura do material aumenta. Com a mesma fórmula, se a temperatura permanecer a mesma, mas a temperatura ambiente for elevada no verão, a velocidade de reação aumenta, levando a uma diminuição na densidade e dureza da espuma, um aumento no alongamento e um aumento na resistência mecânica. No verão, o índice TDI pode ser aumentado adequadamente para corrigir a diminuição da dureza.



6. Influência da Umidade do Ar


Com o aumento da umidade, o isocianato da espuma reage com a umidade do ar, causando uma diminuição na dureza. Portanto, quando se forma espuma, a quantidade de TDI pode ser aumentada apropriadamente. A umidade excessiva pode fazer com que a temperatura de cura suba muito, levando à queima do núcleo.



7. Influência da pressão atmosférica


Com a mesma fórmula, a formação de espuma em áreas de grande altitude resulta em menor densidade do produto de espuma.

A reação da espuma PU é baseada em dois componentes químicos principais: poliéter polióis e isocianatos, juntamente com outros aditivos, incluindo água, diclorodifluorometano, estabilizadores de espuma e catalisadores. Esses materiais são misturados instantânea e vigorosamente, reagindo para formar espuma, processo que gera uma quantidade considerável de calor.



A espuma plástica é um material poroso com uma grande área superficial. Embora o calor gerado nas bordas da espuma possa se dissipar, o calor na parte central, devido ao efeito isolante da espuma, é mais difícil de remover. Numa reação típica, o calor liberado aumenta a temperatura do centro do bloco de espuma para conseguir a cura. Foi observado que dentro de 2 a 6 horas após a formação de espuma, as temperaturas podem subir para 140-160
°
C, e às vezes até mais alto, em torno 180
°
C. Se a temperatura continuar a subir, pode causar queimaduras no núcleo, fumaça e até combustão espontânea.



Além disso, a exposição prolongada da espuma de poliuretano à luz solar pode desencadear uma reação de auto-oxidação, causando degradação do polímero, descoloração, fragilização e diminuição das propriedades físicas, tornando-o inutilizável. Desde a industrialização do poliuretano, a queima e o envelhecimento do núcleo têm sido temas importantes de pesquisa e preocupação na indústria do poliuretano.



Os antioxidantes são aditivos cruciais na produção de espuma de poliuretano. Antioxidantes adequados previnem a decomposição de polióis, reduzem a formação de subprodutos, diminuem o risco de queima do núcleo e podem retardar o envelhecimento termo-oxidativo durante o uso do produto, prolongando assim a sua vida útil. Os antioxidantes comumente usados ​​para espuma de PU são normalmente líquidos e se enquadram em três categorias: aminas aromáticas (como 5057), fenóis impedidos (como 1135) e ésteres de fosfito (como PDP). Para aplicações com baixos requisitos de cor, geralmente é utilizada uma combinação de aminas aromáticas e fenóis impedidos, enquanto aplicações com requisitos de cor mais elevados podem utilizar uma combinação de fenóis impedidos e ésteres de fosfito.



Além disso, se os produtos forem frequentemente expostos à luz solar, deve ser adicionada uma certa quantidade de estabilizadores UV para melhorar a vida útil e a resistência ao amarelecimento. Os estabilizadores de UV consistem principalmente em absorvedores de UV e estabilizadores de luz de aminas impedidas (HALS). Absorventes de UV, como benzotriazóis, benzofenonas e triazinas, absorvem a radiação UV prejudicial e a convertem em calor por meio de transferência intramolecular de ligações de hidrogênio ou isomerização cis-trans. HALS refere-se a aminas com dois grupos metil em cada
α
-átomo de carbono, que, após a fotooxidação, se transforma em radicais nitrosos. Esses radicais são considerados componentes estáveis ​​que podem capturar radicais livres, regenerar radicais nitrosos ao reagir com radicais peróxidos. Os agentes bloqueadores de UV incluem negro de fumo, óxido de zinco, dióxido de titânio e outros pigmentos, que são usados ​​como corantes. Esses agentes utilizam sua alta dispersibilidade e poder de cobertura para refletir a radiação UV prejudicial, protegendo o polímero.