Problemas relacionados con la tecnología de espumación al vacío con agua completa de la esponja de poliuretano
La esponja es un PU de baja densidad con una densidad de espuma inferior a 18 kg/m3. El método suele ser utilizar más de 4,5 partes de agua (por 100 partes de poliol) y más de 55 partes de TDI. El problema de disipación de calor de la espuma será Es muy importante que, dado que el calor dentro de la espuma no es fácil de disipar, la temperatura aumentará automáticamente por encima de 180 °C durante el proceso de formación de espuma, lo que hará que la espuma se encienda espontáneamente y. provocar riesgos de incendio. Existen tres soluciones en el país y en el extranjero, a saber, la tecnología de formación de espuma a presión negativa, la tecnología de enfriamiento forzado y la tecnología de formación de espuma con CO2 líquido.
1. Tecnología de espumación por presión negativa
Normalmente, durante el proceso de espumación, las células tienen que soportar tres presiones: la presión atmosférica, el peso de la propia espuma y la fuerza de expansión del gas. durante la formación de espuma.
P1 es la presión atmosférica, P2 es la presión de expansión hacia afuera sobre las celdas causada por la expansión del gas dentro de las celdas y G es el peso de la espuma sobre las celdas.
La burbuja sólo puede subir cuando P≥P1+G+P2.
Bajo presión negativa, P1 es una variable y P2 es una variable afectada por P1.
Según nuestros experimentos: una vez que la presión externa sobre la espuma se reduce en un 30% (es decir, un 30% menos que la presión atmosférica), la densidad de la espuma se puede reducir entre un 15% y un 20%. %; cuando la espuma Cuando la presión externa se reduce en un 50%, la densidad de la espuma se puede reducir entre un 25% y un 30%. Generalmente, a 0,1 MPa (1 atm) y con un consumo de agua de 4,3 partes (por 100 partes de poliéter poliol), se puede producir una espuma en bloque con una densidad de aproximadamente 24 kg/m3 cuando la presión externa cae a 0,05 MPa; , las mismas 4,3 partes de agua pueden producir un bloque de burbujas con una densidad de 16 kg/m3. Vale la pena señalar que el tiempo de subida y solidificación de la espuma se debe ajustar adecuadamente, es decir, extendiendo el tiempo de subida y disminuyendo el tiempo de solidificación para garantizar que la espuma tenga suficientes oportunidades de formación de espuma bajo presión negativa.
Para las esponjas continuas en bloque de superficie plana, la inversión en equipos para la "espuma de presión negativa" es grande y difícil de afrontar para las pequeñas y medianas empresas. Sin embargo, para la "espuma en caja", el costo de la inversión será mayor. no sea demasiado grande.
Sugerencia: Construir una sala de vacío cilíndrica, con forma de "caja de secado al vacío", y añadir una bomba de vacío con gran capacidad de extracción de aire para garantizar que se alcance el grado de vacío requerido en 30 segundos.
2. Tecnología de enfriamiento forzado
La característica de esta tecnología es garantizar que la temperatura central del cuerpo de espuma plástica flexible no supere los 170 °C para evitar la combustión espontánea y el incendio.
El propósito del enfriamiento forzado es garantizar que la temperatura interna de la espuma no exceda la temperatura crítica de 170°C al producir esponjas de baja densidad en condiciones de alto contenido de agua. Operacionalmente, este enfoque es factible. Siempre que se controle el tiempo de formación de espuma para que no exceda los 30 minutos y se muevan grandes trozos de espuma a la cámara de enfriamiento forzado para permitir que la espuma continúe madurando, se puede lograr el propósito.
Esta tecnología es muy adecuada para grandes y medianas empresas nacionales, con bajos costes de inversión y transformación y una rápida puesta en marcha. Sin embargo, los fabricantes de poliéter deben trabajar juntos para desarrollar variedades especiales adecuadas para altos volúmenes de agua y. Espuma suave de PU de baja densidad.
El Centro de Investigación Enichem en Italia ha desarrollado una serie de poliéter polioles adecuados para las marcas de espuma de grado blando, súper blando y de grado blando de PU con alto contenido de agua y baja densidad. Sus nombres comerciales son Tercaflex 9912 y PU POL. 9917. Las propiedades físicas de su espuma blanda de PU de grado blando se muestran en la Tabla 2.
Tabla 2 Propiedades físicas de la espuma blanda de poliuretano poliéter de grado blando
Espuma número 16S 18S 21S 25S 30S 40S
Formulación (partes en masa)
PU POL 9917 13 13 13 13 13 13
Gledion FG 3505 — — 87 87 87 87
Tercaflex 9912 87 87 — — — —
Agua 5,3 5,0 4,6 3,9 3,2 3,2
Índice TDI-80 98 98 100 100 103 103
Continúa Tabla 2 Propiedades físicas de la espuma blanda de poliuretano de poliéter de grado blando
Espuma No. 16S 18S 21S 25S 30S 40S
Densidad de la espuma/kg?m－3 16,5 17,3 20,3 24,8 30,3 40,1
Resistencia a la tracción/kPa 88 94 103 123 108 98
Alargamiento de rotura/% 271 288 316 320 303 280
75% compresión deformación permanente/% 6,1 5,5 4,6 3,1 2,0 1,9
40% dureza de indentación/N 65 81 82 85 95 99
40% esfuerzo de compresión/kPa 1,55 1,75 1,83 1,95 2,05 2,25
Tasa de rebote de la pelota en caída/% 36 39 40 41 45 50
Permeabilidad al aire /nL?min-1 200 145 138 125 115 99
Para que sea adecuado para el sistema de espuma blanda de PU con alto contenido de agua de tecnología de enfriamiento forzado, la masa molecular relativa del poliéter poliol debe exceder de 3000 a eliminar defectos como un rebote deficiente de la espuma, un alargamiento reducido y una sensación empeorada debido al aumento de los enlaces de urea causados por el alto contenido de agua. Al mismo tiempo, el contenido de eslabones de cadena de óxido de etileno (OE) introducidos en la estructura de poliéter debe ser alto para asegurar la solubilidad mutua entre el poliéter y una gran cantidad de agua.
3. Tecnología de espuma de CO2 líquido
La tecnología de espuma de dióxido de carbono líquido (LCD) fue desarrollada inicialmente por la empresa italiana Conlon Group y un año después se denominó tecnología "CarDio". La empresa de maquinaria del grupo Bayer de Alemania también ha desarrollado con éxito una tecnología llamada "NovaFlex". Esta tecnología ha atraído el interés de la industria porque el CO2 no sólo puede sustituir al cloruro de metileno (MC) y al CFC en la espuma blanda -11 y otros agentes espumantes auxiliares, sino también por el coste. de CO2 líquido es sólo una cuarta parte de MC, pero la eficiencia de formación de espuma es más de 3 veces mayor. En el extranjero, las empresas Canlon y Hennecke han realizado los ajustes y transformaciones correspondientes en la unidad de espumado "Maxfoam" para producir espuma continua plana con una densidad de espuma de aproximadamente 14 kg/m3 (ancho de espuma 2,2 m, altura 1,2 m) y espuma moldeada. , etc. La espuma CarDio tiene un tacto más suave, una estructura celular muy abierta y buena resiliencia que la espuma Maxfoam anterior.
En términos de formulación de espuma blanda, la selección de tensioactivos de alta eficiencia y la combinación optimizada de catalizadores de amina y catalizadores de estaño son la garantía para la producción de espuma de PU espumada con CO2 de calidad comercial. Generalmente, en la tecnología de espumación de CO2 líquido, la cantidad de catalizador de estaño es menor que en la tecnología de espumación MC. 4 partes de CO2 líquido equivalen a 13 partes de MC, y se debe aumentar adecuadamente la cantidad de agua para asegurar la dureza de la espuma.