La espuma de poliuretano de alta resiliencia curada en frío es un excelente material para cojines de asientos, que tiene las ventajas de una buena resiliencia, buena resistencia al fuego y bajo costo. Sin embargo, en el proceso de producción real de espuma de alta resiliencia, a menudo se encuentran una serie de defectos como la contracción de la espuma, el colapso del hueco de la espuma, el olor residual, la superficie y los poros deficientes y el bajo rendimiento de envejecimiento por calor y humedad. En los últimos años, el autor ha realizado algunas exploraciones sobre problemas prácticos en la producción.
1. Contracción de la espuma
En la producción real, el problema más común y difícil de resolver es la contracción de la espuma. Hay dos razones principales para el fenómeno de la contracción, los moldes de herramientas y las materias primas, y los dos se complementan entre sí.
1.1 Aspectos de herramientas y moldes
En el caso de un mal sellado del molde, es fácil que se produzcan fugas, por lo que el cuerpo de espuma no puede alcanzar la densidad diseñada, lo que provoca la contracción de la espuma. Mientras se encoge, el producto de espuma producirá un fenómeno de borde duro cerca de la línea de separación correspondiente. Se puede resolver mejorando la estanqueidad de la boca del molde o aumentando adecuadamente la fuerza de sujeción del molde.
1.2 Materias primas
Si la pared de la película de burbujas es más elástica durante el proceso de formación de espuma, y cuando se produce una gran cantidad de gas y provoca una expansión de volumen, las celdas también se expanden sin romperse, y la mayoría de las burbujas obtenidas son celdas cerradas, es decir, la relación de celda cerrada es alta, entonces cuando la espuma es Cuando el cuerpo se enfría, la presión del gas en la burbuja cae, lo que hace que la espuma se encoja y se deforme. El autor cree que hay cuatro soluciones principales para este fenómeno de celda cerrada.
(1) El tamaño de poro y la porosidad abierta de la espuma se pueden controlar ajustando la cantidad de catalizador. Por lo general, los catalizadores de amina catalizan principalmente la reacción de isocianato y agua (es decir, reacción de formación de espuma), y los catalizadores de trietilendiamina u organoestaño se utilizan principalmente para catalizar la reacción entre isocianato y poliol (es decir, reacción de gel). Si el catalizador que promueve la gelificación es excesivo, la espuma se gelificará prematuramente y la membrana de la pared celular tiene buena tenacidad y no es fácil de romper, formando células cerradas. Con el fin de controlar el tamaño de los poros y la proporción de celdas abiertas de la espuma, la cantidad de catalizador de gel se puede reducir adecuadamente para reducir la tasa de crecimiento de las cadenas moleculares, de modo que la elasticidad de la pared de la película de burbujas se reduzca en el pico de generación de gas. , y la relación de celdas cerradas se reduce.
2) La formación de celdas cerradas también está relacionada con el grado de polimerización y ramificación de los poliéter polioles. Esto se debe a que en la reacción NCO/OH, el poliéter con alta funcionalidad forma una estructura de red más rápido, es decir, la membrana celular formada La elasticidad de la pared es mayor, lo que aumenta la tasa de celda cerrada. La funcionalidad media del poliéter puede reducirse para reducir la tasa de celdas cerradas de la espuma.
(3) La cantidad de estabilizador de espuma es demasiado alta, lo que hará que las celdas sean demasiado estables y no se abran, lo que provocará una contracción. Por lo tanto, la cantidad de estabilizador de espuma en la producción debe ser adecuada.
(4) Cuando el índice de isocianato es demasiado alto, puede causar que se agrave el fenómeno de las células cerradas de la espuma, lo que resulta en la contracción. El índice de isocianato debe controlarse durante la producción.
2. Espuma parcialmente hueca y colapsada en el interior
Hay dos razones principales para el fenómeno del ahuecamiento parcial y el colapso de la espuma en el proceso de producción de espuma de poliuretano de alta resiliencia.
2.1 Velocidades de reacción desequilibradas de gel y espuma
En el proceso de formación de espuma, en la etapa final de la generación de una gran cantidad de gas, la viscosidad de la pared de la película de burbujas es relativamente grande, pero la elasticidad es pobre. De esta forma, cuando el gas en la burbuja sigue aumentando, no puede soportar el estiramiento de la pared de la película, lo que provoca la ruptura de la burbuja. Para permitir que escape el gas, se abre el orificio. Si la pared de la película de espuma se rompe cuando se produce una gran cantidad de gas, los meridianos y los esqueletos de las células no tienen la fuerza suficiente para evitar esta ruptura, y la ruptura se extenderá aún más, lo que provocará el colapso de toda la espuma; si la rotura se extiende a una pequeña parte, servirá. Si se detiene, también provocará que la espuma se ahueque o agriete parcialmente. En este caso, si se aumenta el catalizador de gel en la materia prima o se reduce la cantidad de catalizador de formación de espuma para mejorar el equilibrio entre la gelificación y la reacción de formación de espuma, la resistencia de la pared de la película de burbujas puede aumentar cuando se produce una gran cantidad de gas. y la cantidad de gas generado puede reducirse adecuadamente, reduciendo o mejorando así el fenómeno de la espuma hueca o colapsada. Este fenómeno es exactamente lo contrario del fenómeno de contracción de celda cerrada. Cuando el catalizador de formación de espuma no cambia y la cantidad de catalizador de gel es baja, es fácil provocar una apertura excesiva y el colapso de la espuma.
2.2 La cantidad de estabilizador de espuma es baja
El estabilizador de espuma de silicona es una de las materias primas indispensables en el proceso de espumado de poliuretano. Puede reducir la tensión superficial de cada componente de materia prima en el sistema de espuma, estabilizar el proceso de formación de espuma y hacer que las células sean finas y uniformes. Cuando el sistema está en la etapa de baja viscosidad, permite que la película de la pared de los estomas crezca hasta un espesor adecuado para la apertura, creando las condiciones para la apertura final. Si la cantidad de estabilizador de espuma es demasiado baja, la estabilidad de los poros de la espuma será deficiente y los poros se abrirán prematuramente, lo que dará como resultado una espuma colapsada o un vaciado parcial.
Los estabilizadores de espuma apropiados pueden coordinar el período de tiempo de apertura de la celda, que es un proceso importante en el proceso de formación de espuma de espuma de alta resiliencia; de lo contrario, se producirá una contracción de celda cerrada. Sin embargo, la apertura debe aparecer cuando la reacción de formación de espuma y la reacción de gelificación se completan básicamente y alcanzan el equilibrio, es decir, cuando la espuma alcanza el punto más alto y la fuerza de la espuma puede soportar su propio peso, de lo contrario, la espuma colapsará o quedará hueca.
3. La espuma tiene olor residual
El olor residual en la espuma puede provenir de tres fuentes.
(1) Cuando el isocianato es excesivo, habrá diisocianato de tolueno residual en la espuma formada, lo que dará como resultado un olor acre.
(2) Si el poliéter seleccionado en la fórmula de la materia prima contiene mucha materia volátil, puede haber un "olor a poliéter" después de la formación de espuma.
(3) El olor a amina causado por el catalizador de amina residual en la espuma es relativamente grande. Hay dos formas de solucionar este olor. Primero, la espuma se puede almacenar a alta temperatura durante un período de tiempo para volatilizar el catalizador residual en la espuma, pero en la práctica es difícil de operar. En segundo lugar, agregar un catalizador de amina que pueda participar en la reacción química del sistema de espuma puede reducir el olor a amina causado por los catalizadores de amina convencionales, pero al mismo tiempo, el costo de la espuma aumentará en consecuencia.
4. Hay poros en la superficie de los productos de espuma.
Hay agujeros de aire en la superficie de los productos de espuma, o agujeros oscuros en el interior, estos fenómenos pueden deberse a las siguientes cinco razones.
(1) El acabado de la superficie del molde no es suficiente, lo que afecta la fluidez del sistema de materiales, lo que hace que la superficie de la espuma sea áspera y porosa. Esto depende principalmente de mejorar el acabado de la superficie del molde, una operación cuidadosa y el uso de un mejor agente de desmoldeo.
(2) Si la viscosidad del sistema de material es demasiado alta y la fluidez es pobre, causará burbujas residuales en la superficie del producto de espuma. Esto se soluciona principalmente reduciendo la viscosidad del poliéter combinado. La viscosidad más adecuada en la práctica es 1500-1800mPa·s.
(3) Si la velocidad del gel es demasiado rápida y el tiempo es demasiado corto durante el proceso de formación de espuma, la viscosidad del sistema de material aumentará rápidamente y la fluidez será deficiente, lo que puede causar poros en la superficie. El tiempo de gel generalmente se controla en 55-65s. Pero el tiempo de gel no debe ser demasiado largo. De lo contrario, si la estanqueidad del molde no cumple con los requisitos, provocará el desperdicio de materias primas.
(4) La velocidad inicial de formación de espuma es demasiado rápida. En términos generales, después de que la materia prima se cubra de manera más uniforme en la superficie interna del fondo del molde y luego suba rápidamente, la espuma tendrá una mejor calidad superficial; si la materia prima no fluye naturalmente a la superficie del molde y luego hace espuma, Lifting expande la materia prima hasta este punto, donde es más probable que se generen burbujas o agujeros oscuros. Por lo tanto, el tiempo de elevación debe extenderse adecuadamente. Generalmente controlado en 10-15s. Sin embargo, este tiempo se ve muy afectado por la cantidad de catalizador y la temperatura del material y la temperatura del molde en la producción real. Por lo tanto, la temperatura del material y la temperatura del molde deben controlarse estrictamente durante la producción. En general, la temperatura del material debe controlarse a 22-24 grados.
(5) El diseño del orificio de escape del molde no es adecuado. En términos generales, los orificios de ventilación del molde deben ser lo más pequeños y grandes posible, y las posiciones deben distribuirse en el punto más alto del molde de espuma y la línea de sujeción. El orificio de ventilación puede guiar el sistema de material. Una distribución razonable de los orificios de ventilación puede minimizar las burbujas de aire o los agujeros oscuros. Al mismo tiempo, en la producción real, el diseño de la ruta de vertido también debe coincidir con la distribución de los orificios de escape. En la producción de cojines de asiento grandes, si las materias primas se vierten en dos lugares al mismo tiempo, los orificios de ventilación deben colocarse por encima de la confluencia de las dos materias primas tanto como sea posible para evitar la generación de agujeros oscuros.
5. Bajo rendimiento de envejecimiento por calor húmedo
El rendimiento de envejecimiento por calor húmedo de la espuma del cojín del asiento es una prueba más exigente requerida por el estándar VW50180 de Volkswagen. Utilizado anteriormente principalmente para pruebas de espuma de asiento BORA A4, esta prueba ahora se está implementando en espuma de asiento JETTA. Esta prueba consiste en almacenar la espuma a una humedad relativa del 95 por ciento -100 por ciento y 90 grados durante 200 horas, luego comprimir la espuma en un 50 por ciento en un horno a 70 grados, almacenarla durante 22 horas y luego llevarla y mídalo después de colocarlo durante 0,5 horas. superior al 15 por ciento.
La razón que afecta el comportamiento del envejecimiento húmedo-calor está relacionada principalmente con el índice de isocianato.
(1) En la producción real, cuando el índice de isocianato es bajo, el rendimiento de calor húmedo de la espuma puede deteriorarse.
En circunstancias normales, la cantidad general de isocianato debe ser ligeramente superior a la de la reacción total teórica y el índice de isocianato es 1,05, por lo que el grupo final del producto final de la reacción de extensión de cadena debe ser NCO.
Es decir, nOCN-R-NCO más (n-1)HO-R'-OH→OCN-R-NHCOO-R'-OCONH-R-NCO
Cuando la cantidad de isocianato es inferior a la cantidad teórica, el extremo de la macromolécula que debe obtenerse por la reacción de extensión de cadena es un grupo hidroxilo. Los grupos hidroxilo tienen una fuerte hidrofilicidad, lo que conduce a una disminución de la resiliencia de la espuma en estado húmedo-calor, es decir, una disminución en el rendimiento de envejecimiento húmedo-calor. Esta es también la razón por la cual la espuma tiende a ablandarse y deformarse en el verano lluvioso, o en áreas con mucha humedad y temperatura alta en el sur.
(2) Si el índice de isocianato es más alto que el 5 por ciento normal o más, debido al exceso de NCO, el NCO puede reaccionar con el agua en el aire y hay demasiados grupos de urea en la espuma, lo que da como resultado una sensación de espuma rígida y reducción resiliencia, que también puede conducir a que las propiedades de envejecimiento por calor húmedo de la espuma se deterioren.
6. Conclusión
La generación de defectos en la espuma se ve afectada principalmente por factores como la fórmula de la materia prima, el estado del molde y las herramientas, y el control de los parámetros del proceso de producción. Es necesario considerar exhaustivamente varios factores para reducir efectivamente los defectos de la espuma.
