L'escuma de poliuretà d'alta resistència curada en fred és un excel·lent material de coixí del seient, que té els avantatges d'una bona resistència, una bona resistència a la flama i un baix cost. No obstant això, en el procés de producció real d'escuma d'alta resistència, sovint es troben una sèrie de defectes com la contracció de l'escuma, el col·lapse buit de l'escuma, l'olor residual, la superfície i els porus pobres i el rendiment d'envelliment per calor i humitat. En els darrers anys, l'autor ha realitzat algunes exploracions sobre problemes pràctics en la producció.
1. Encongiment de l'escuma
En la producció real, el problema més comú i difícil de resoldre és la contracció de l'escuma. Hi ha dues raons principals per al fenomen de la contracció, motlles d'eines i matèries primeres, i les dues es complementen.
1.1 Aspectes d'utillatge i motlle
En el cas d'un segellat deficient del motlle, és fàcil provocar fuites, de manera que el cos d'escuma no pot assolir la densitat dissenyada, donant lloc a una contracció de l'escuma. Mentre es redueix, el producte d'escuma produirà un fenomen de vora dura a prop de la línia de separació corresponent. Es pot resoldre millorant l'estanquitat de la boca del motlle o augmentant adequadament la força de subjecció del motlle.
1.2 Matèries primeres
Si la paret de la pel·lícula de bombolles és més elàstica durant el procés d'escuma, i quan es produeix una gran quantitat de gas i provoca una expansió de volum, les cèl·lules també s'expandeixen sense trencar-se, i la majoria de les bombolles obtingudes són cèl·lules tancades, és a dir, la proporció de cèl·lules tancades. és alt, llavors quan l'escuma és Quan el cos es refreda, la pressió del gas a la bombolla cau, fent que l'escuma es redueixi i es deformi. L'autor creu que hi ha quatre solucions principals per a aquest fenomen de cèl·lules tancades.
(1) La mida dels porus i la porositat oberta de l'escuma es poden controlar ajustant la quantitat de catalitzador. Normalment, els catalitzadors d'amina catalitzen principalment la reacció d'isocianat i aigua (és a dir, reacció d'escuma), i els catalitzadors de trietilendiamina o organoestany s'utilitzen principalment per catalitzar la reacció entre isocianat i poliol (és a dir, reacció de gel). Si el catalitzador que promou la gelificació és excessiu, l'escuma es gelificarà prematurament i la membrana de la paret cel·lular té una bona duresa i no és fàcil de trencar, formant cèl·lules tancades. Per controlar la mida dels porus i la proporció de cèl·lules obertes de l'escuma, la quantitat de catalitzador de gel es pot reduir adequadament per reduir la taxa de creixement de les cadenes moleculars, de manera que l'elasticitat de la paret de la pel·lícula de bombolles es redueix al pic de la generació de gas. , i la proporció de cel·les tancades es redueix.
2) La formació de cèl·lules tancades també està relacionada amb el grau de polimerització i ramificació dels polieterpoliols. Això es deu al fet que en la reacció NCO/OH, el polièter amb alta funcionalitat forma una estructura de xarxa més ràpidament, és a dir, la membrana cel·lular formada L'elasticitat de la paret és més gran, augmentant la velocitat cel·lular tancada. La funcionalitat mitjana del polièter es pot reduir per reduir la velocitat de cel·les tancades d'escuma.
(3) La quantitat d'estabilitzador d'escuma és massa alta, cosa que farà que les cèl·lules siguin massa estables i no s'obrin, cosa que provocarà una contracció. Per tant, la quantitat d'estabilitzador d'escuma en producció hauria de ser adequada.
(4) Quan l'índex d'isocianat és massa alt, pot provocar que el fenomen de les cèl·lules tancades d'escuma s'agreugi, donant lloc a una contracció. L'índex d'isocianats s'ha de controlar durant la producció.
2. Escuma parcialment buida i col·lapsada a l'interior
Hi ha dues raons principals per al fenomen de buidament parcial i col·lapse de l'escuma en el procés de producció d'escuma de poliuretà d'alta resistència.
2.1 Velocitats de reacció desequilibrades de gel i escuma
En el procés d'escuma, en l'etapa final de la generació d'una gran quantitat de gas, la viscositat de la paret de la pel·lícula de bombolles és relativament gran, però l'elasticitat és baixa. D'aquesta manera, quan el gas de la bombolla continua augmentant, no pot suportar l'estirament de la paret de la pel·lícula, donant lloc a la ruptura de la bombolla. Per permetre que el gas escapi, s'obre el forat. Si la paret de la pel·lícula d'escuma es trenca quan es produeix una gran quantitat de gas, els meridians i esquelets de les cèl·lules no tenen prou força per evitar aquesta ruptura, i la ruptura s'estendrà més, la qual cosa farà que tota l'escuma s'enfonsi; si la ruptura s'estén a una part petita, ho farà. Si s'atura, també farà que l'escuma quedi parcialment buida o esquerdada. En aquest cas, si augmenta el catalitzador de gel a la matèria primera o es redueix la quantitat de catalitzador d'escuma per millorar l'equilibri entre la gelificació i la reacció d'escuma, la força de la paret de la pel·lícula de bombolles es pot augmentar quan es produeix una gran quantitat de gas, i la quantitat de gas generada es pot reduir adequadament, reduint així la O millora el fenomen de l'escuma buida o col·lapsada. Aquest fenomen és exactament el contrari del fenomen de contracció de cèl·lules tancades. Quan el catalitzador d'escuma no canvia i la quantitat de catalitzador de gel és baixa, és fàcil provocar una obertura i col·lapse excessius de l'escuma.
2.2 La quantitat d'estabilitzador d'escuma és baixa
L'estabilitzador d'escuma de silicona és una de les matèries primeres indispensables en el procés d'escuma de poliuretà. Pot reduir la tensió superficial de cada component de matèria primera en el sistema d'escuma, estabilitzar el procés d'escuma i fer que les cèl·lules siguin fines i uniformes. Quan el sistema es troba en l'etapa de baixa viscositat, permet que la pel·lícula de la paret dels estomes creixi fins a un gruix adequat per a l'obertura, creant les condicions per a l'obertura final. Si la quantitat d'estabilitzador d'escuma és massa baixa, l'estabilitat dels porus d'escuma serà deficient i els porus s'obriran prematurament, donant lloc a l'escuma col·lapsada o a un buit parcial.
Els estabilitzadors d'escuma adequats poden coordinar el període de temps d'obertura de la cèl·lula, que és un procés important en el procés d'escuma d'escuma d'alta resistència, en cas contrari es produirà una contracció de cèl·lules tancades. Tanmateix, l'obertura ha d'aparèixer quan la reacció d'escuma i la reacció de gelificació s'han completat bàsicament i arriben a l'equilibri, és a dir, quan l'escuma arriba al punt més alt i la força de l'escuma pot suportar el seu propi pes, en cas contrari l'escuma es col·lapsarà o esdevindrà buida.
3. L'escuma té olor residual
L'olor residual de l'escuma pot provenir de tres fonts.
(1) Quan l'isocianat és excessiu, hi haurà residual diisocianat de toluè a l'escuma formada, donant lloc a una olor picant.
(2) Si el polièter seleccionat a la fórmula de la matèria primera conté molta matèria volàtil, pot haver-hi una "olor de polièter" després de l'escuma.
(3) L'olor d'amina causada pel catalitzador d'amina residual a l'escuma és relativament gran. Hi ha dues maneres de resoldre aquesta olor. En primer lloc, l'escuma es pot emmagatzemar a una temperatura elevada durant un període de temps per volatilitzar el catalitzador residual de l'escuma, però és difícil d'operar a la pràctica. En segon lloc, afegir un catalitzador d'amina que pugui participar en la reacció química del sistema d'escuma pot reduir l'olor d'amina causada pels catalitzadors d'amina convencionals, però al mateix temps, el cost de l'escuma augmentarà en conseqüència.
4. Hi ha porus a la superfície dels productes d'escuma
Hi ha forats d'aire a la superfície dels productes d'escuma o forats foscos a l'interior, aquests fenòmens poden tenir les cinc raons següents.
(1) L'acabat superficial del motlle no és suficient, cosa que afecta la fluïdesa del sistema de material, fent que la superfície d'escuma sigui rugosa i porosa. Això depèn principalment de la millora de l'acabat superficial del motlle, d'un funcionament acurat i de l'ús d'un millor agent d'alliberament.
(2) Si la viscositat del sistema de material és massa alta i la fluïdesa és deficient, provocarà bombolles residuals a la superfície del producte d'escuma. Això es resol principalment reduint la viscositat del polièter combinat. La viscositat més adequada a la pràctica és 1500-1800mPa·s.
(3) Si la velocitat del gel és massa ràpida i el temps és massa curt durant el procés d'escuma, la viscositat del sistema de material augmentarà ràpidament i la fluïdesa es farà deficient, cosa que pot provocar porus a la superfície. El temps de gel generalment es controla a 55-65 s. Però el temps de gel no hauria de ser massa llarg. En cas contrari, si l'estanquitat del motlle no compleix els requisits, provocarà malbaratament de matèries primeres.
(4) La velocitat inicial d'escuma és massa ràpida. En termes generals, després que la matèria primera estigui coberta de manera més uniforme a la superfície interior de la part inferior del motlle, i després s'aixequi ràpidament, l'escuma tindrà una millor qualitat superficial; si la matèria primera no flueix de manera natural a la superfície del motlle i després escuma, Lifting expandeix la matèria primera fins a aquest punt, on és més probable que es generin bombolles o forats foscos. Per tant, el temps d'aixecament s'ha d'allargar adequadament. Generalment es controla en 10-15 s. Tanmateix, aquest temps es veu molt afectat per la quantitat de catalitzador i la temperatura del material i la temperatura del motlle en la producció real. Per tant, la temperatura del material i la temperatura del motlle s'han de controlar estrictament durant la producció. En general, la temperatura del material s'ha de controlar a 22-24 graus.
(5) El disseny del forat d'escapament del motlle no és adequat. En termes generals, els forats de ventilació del motlle han de ser tan petits i grans com sigui possible, i les posicions s'han de distribuir al punt més alt del motlle d'escuma i la línia de subjecció. El forat de ventilació pot guiar el sistema de material. Una distribució raonable dels forats de ventilació pot minimitzar les bombolles d'aire o els forats foscos. Al mateix temps, en la producció real, el disseny de la ruta d'abocament també hauria de coincidir amb la distribució dels forats d'escapament. En la producció de coixins de seient grans, si les matèries primeres s'aboquen en dos llocs alhora, els forats de ventilació s'han de posar per sobre de la confluència de les dues matèries primeres tant com sigui possible per evitar la generació de forats foscos.
5. Pobre rendiment d'envelliment per calor humit
El rendiment d'envelliment per calor humit de l'escuma del coixí del seient és una prova més exigent que requereix l'estàndard VW50180 de Volkswagen. Abans s'utilitzava principalment per a les proves d'escuma de seient BORA A4, aquesta prova ara s'està desenvolupant a l'escuma de seient JETTA. Aquesta prova consisteix a emmagatzemar l'escuma a una humitat relativa del 95 per cent -100 per cent i 90 graus durant 200 hores, després comprimir l'escuma un 50 per cent en un forn de 70 graus, emmagatzemar-la durant 22 hores i després prendre-la. treure i mesurar-lo després de col·locar-lo durant 0,5 hores. superior al 15 per cent.
La raó que afecta el rendiment d'envelliment per calor humit està relacionada principalment amb l'índex d'isocianats.
(1) En la producció real, quan l'índex d'isocianat és baix, el rendiment de calor humit de l'escuma es pot deteriorar.
En circumstàncies normals, la quantitat general d'isocianat hauria de ser lleugerament superior a la de la reacció total teòrica, i l'índex d'isocianat és 1,05, de manera que el grup final del producte final de la reacció d'extensió de cadena hauria de ser NCO.
És a dir, nOCN-R-NCO més (n-1)HO-R'-OH→OCN-R-NHCOO-R'-OCONH-R-NCO
Quan la quantitat d'isocianat és inferior a la quantitat teòrica, l'extrem de la macromolècula que s'ha d'obtenir per la reacció d'extensió de cadena és un grup hidroxil. Els grups hidroxil tenen una forta hidrofilia, la qual cosa condueix a una disminució de la resistència de l'escuma en estat de calor humit, és a dir, una disminució del rendiment d'envelliment per calor humit. Aquesta és també la raó per la qual l'escuma tendeix a tornar-se suau i deformar-se a l'estiu plujós, o en zones amb alta humitat i alta temperatura al sud.
(2) Si l'índex d'isocianat és superior al 5 per cent normal o més, a causa d'un NCO excessiu, NCO pot reaccionar amb l'aigua a l'aire i hi ha massa grups d'urea a l'escuma, donant lloc a una sensació d'escuma rígida i reduïda. resiliència, que també pot provocar que les propietats d'envelliment de la calor humida de l'escuma es deteriorin.
6. Conclusió
La generació de defectes d'escuma es veu afectada principalment per factors com la fórmula de la matèria primera, l'estat de les eines i el motlle i el control dels paràmetres del procés de producció. Cal tenir en compte de manera exhaustiva diversos factors per reduir eficaçment els defectes de l'escuma.
