Hladno otvrdnuta poliuretanska pjena visoke otpornosti je odličan materijal za jastuke za sjedište, koji ima prednosti dobre elastičnosti, dobre otpornosti na vatru i niske cijene. Međutim, u stvarnom procesu proizvodnje pjene visoke otpornosti, često se susreću s nizom nedostataka kao što su skupljanje pjene, šuplje urušavanje pjene, zaostali miris, loša površina i pore, te loša svojstva starenja od vlage i topline. Posljednjih godina autor je izvršio neka istraživanja praktičnih problema u proizvodnji.
1. Skupljanje pjene
U stvarnoj proizvodnji, najčešći i najteži problem za rješavanje je skupljanje pjene. Postoje dva glavna razloga za fenomen skupljanja, alatni kalupi i sirovine, a dva se međusobno nadopunjuju.
1.1 Aspekti alata i kalupa
U slučaju lošeg brtvljenja kalupa, lako je izazvati curenje, tako da pjenasto tijelo ne može postići predviđenu gustinu, što rezultira skupljanjem pjene. Dok se skuplja, pjenasti proizvod će proizvesti fenomen tvrde ivice blizu odgovarajuće linije razdvajanja. Može se riješiti poboljšanjem nepropusnosti otvora kalupa ili pravilnim povećanjem sile stezanja kalupa.
1.2 Sirovine
Ako je stijenka filma mjehurića elastičnija tokom procesa pjene i kada se pojavi velika količina plina i uzrokuje proširenje volumena, ćelije se također šire bez pucanja, a većina dobivenih mjehurića su zatvorene ćelije, odnosno odnos zatvorenih ćelija je visoka, onda kada je pjena Kada se tijelo ohladi, tlak plina u mjehuru opada, uzrokujući da se pjena skuplja i deformira. Autor smatra da postoje četiri glavna rješenja za ovaj fenomen zatvorenih ćelija.
(1) Veličina pora i otvorena poroznost pjene mogu se kontrolisati podešavanjem količine katalizatora. Obično, aminski katalizatori uglavnom katalizuju reakciju izocijanata i vode (tj. reakcija pjene), a trietilendiamin ili organokalajni katalizatori se uglavnom koriste za katalizu reakcije između izocijanata i poliola (tj. gel reakcija). Ako je katalizator koji pospješuje geliranje pretjeran, pjena će prerano gelirati, a membrana ćelijskog zida ima dobru žilavost i nije lako puknuti, formirajući zatvorene ćelije. Kako bi se kontrolirala veličina pora i omjer otvorenih ćelija pjene, količina gel katalizatora može se na odgovarajući način smanjiti kako bi se smanjila brzina rasta molekularnih lanaca, tako da se elastičnost stijenke filma mjehurića smanjuje na vrhuncu stvaranja plina. , a omjer zatvorenih ćelija je smanjen.
2) Formiranje zatvorenih ćelija je takođe povezano sa stepenom polimerizacije i grananja polieterpoliola. To je zato što u NCO/OH reakciji polieter sa visokom funkcionalnošću brže formira mrežnu strukturu, odnosno formiranu ćelijsku membranu. Elastičnost zida je veća, što povećava brzinu zatvaranja ćelija. Prosječna funkcionalnost polietera može se smanjiti kako bi se smanjila stopa zatvorenih ćelija pjene.
(3) Količina stabilizatora pjene je previsoka, što će uzrokovati da ćelije budu previše stabilne i neotvorene, što će rezultirati skupljanjem. Stoga bi količina stabilizatora pjene u proizvodnji trebala biti odgovarajuća.
(4) Kada je indeks izocijanata previsok, to može uzrokovati pogoršanje fenomena pjenastih zatvorenih ćelija, što rezultira skupljanjem. Indeks izocijanata treba kontrolisati tokom proizvodnje.
2. Djelomično šuplja i srušena pjena iznutra
Dva su glavna razloga za pojavu djelomičnog udubljenja i kolapsa pjene u procesu proizvodnje poliuretanske pjene visoke elastičnosti.
2.1 Neuravnotežene brzine reakcije gela i pjene
U procesu pjene, u završnoj fazi stvaranja velike količine plina, viskoznost stijenke filma mehurića je relativno velika, ali je elastičnost slaba. Na taj način, kada plin u mjehuru nastavi da raste, on ne može izdržati rastezanje stijenke filma, što rezultira pucanjem mjehura. Da bi se omogućilo da gas izađe, rupa se otvara. Ako zid pjenastog filma pukne kada se pojavi velika količina plina, meridijani i skeleti ćelija nemaju dovoljno snage da spriječe ovo pucanje, a puknuće će se dalje širiti, što će uzrokovati kolaps cijele pjene; ako se ruptura proširi na mali dio, to će učiniti. Ako se zaustavi, to će također uzrokovati da se pjena djelomično izdubi ili napukne. U ovom slučaju, ako se poveća gel katalizator u sirovom materijalu ili smanji količina katalizatora za pjenjenje kako bi se poboljšala ravnoteža između geliranja i reakcije pjene, čvrstoća stijenke filma s mjehurićima može se povećati kada se pojavi velika količina plina, a količina proizvedenog plina može se na odgovarajući način smanjiti, čime se smanjuje ili poboljšava fenomen šuplje ili kolapsirane pjene. Ovaj fenomen je upravo suprotan fenomenu skupljanja zatvorenih ćelija. Kada je katalizator pjene nepromijenjen, a količina gel katalizatora niska, lako je uzrokovati pretjerano otvaranje i kolaps pjene.
2.2 Količina stabilizatora pjene je mala
Stabilizator silikonske pjene jedna je od nezamjenjivih sirovina u procesu poliuretanske pjene. Može smanjiti površinsku napetost svake komponente sirovine u sistemu pjene, stabilizirati proces pjene i učiniti ćelije finim i ujednačenim. Kada je sistem u fazi niske viskoznosti, on omogućava da film na zidu stomata naraste do debljine pogodne za otvaranje, stvarajući uslove za konačno otvaranje. Ako je količina stabilizatora pjene preniska, stabilnost pora pjene će biti loša, a pore će se prerano otvoriti, što će rezultirati kolapsom pjene ili djelomičnim udubljenjem.
Odgovarajući stabilizatori pjene mogu koordinirati vremenski period otvaranja ćelija, što je glavni proces u procesu pjene pjene visoke elastičnosti, inače će doći do skupljanja zatvorenih ćelija. Međutim, otvor se mora pojaviti kada se reakcija pjene i reakcija želiranja u osnovi završi i postigne ravnotežu, odnosno kada pjena dostigne najvišu tačku i čvrstoća pjene može izdržati vlastitu težinu, inače će se pjena srušiti ili postati šuplja.
3. Pena ima zaostali miris
Preostali miris u pjeni može poticati iz tri izvora.
(1) Kada je izocijanat prekomjeran, u formiranoj pjeni će biti rezidualnog toluen diizocijanata, što će rezultirati oštar miris.
(2) Ako polieter odabran u formuli sirovine sadrži mnogo isparljivih materija, nakon pjene može postojati "smrad polietera".
(3) Miris amina uzrokovan rezidualnim aminskim katalizatorom u pjeni je relativno velik. Postoje dva načina za rješavanje ovog mirisa. Prvo, pjena se može skladištiti na visokoj temperaturi neko vrijeme da bi isparila zaostali katalizator u pjeni, ali je teško raditi u praksi. Drugo, dodavanje aminskog katalizatora koji može sudjelovati u kemijskoj reakciji pjenastog sistema može smanjiti miris amina uzrokovan konvencionalnim aminskim katalizatorima, ali će u isto vrijeme cijena pjene biti povećana u skladu s tim.
4. Na površini pjenastih proizvoda postoje pore
Na površini pjenastih proizvoda postoje rupe za zrak ili tamne rupe unutra, ove pojave mogu imati sljedećih pet razloga.
(1) Površinska obrada kalupa nije dovoljna, što utiče na fluidnost sistema materijala, čineći površinu pjene grubom i poroznom. To uglavnom ovisi o poboljšanju završne obrade kalupa, pažljivom radu i korištenju boljeg sredstva za odvajanje.
(2) Ako je viskoznost sistema materijala previsoka, a fluidnost slaba, to će uzrokovati zaostale mjehuriće na površini pjenastog proizvoda. To se uglavnom rješava smanjenjem viskoznosti kombinovanog polietera. Prikladniji viskozitet u praksi je 1500-1800mPa·s.
(3) Ako je brzina gela prebrza, a vrijeme prekratko tokom procesa pjene, viskoznost sistema materijala će se brzo povećati, a fluidnost će postati loša, što može uzrokovati pore na površini. Vrijeme geliranja se općenito kontrolira u 55-65s. Ali vrijeme geliranja ne smije biti predugo. U suprotnom, ako nepropusnost kalupa ne zadovoljava zahtjeve, to će uzrokovati rasipanje sirovina.
(4) Početna brzina pjene je prebrza. Općenito govoreći, nakon što se sirovina ravnomjernije prekrije na unutrašnjoj površini dna kalupa, a zatim se brzo diže, pjena će imati bolji kvalitet površine; ako sirovina ne teče prirodno na površinu kalupa, a zatim se zapjeni, Lifting proširuje sirovinu do ove tačke, gdje je vjerojatnije da će se stvoriti mjehurići ili tamne rupe. Stoga vrijeme dizanja treba na odgovarajući način produžiti. Općenito kontrolirano za 10-15 s. Međutim, na ovo vrijeme uvelike utječe količina katalizatora i temperatura materijala i temperatura kalupa u stvarnoj proizvodnji. Stoga, temperaturu materijala i temperaturu kalupa treba strogo kontrolirati tijekom proizvodnje. Općenito, temperaturu materijala treba kontrolisati na 22-24 stepen.
(5) Dizajn ispušne rupe kalupa nije prikladan. Uopšteno govoreći, otvori za ventilaciju kalupa trebaju biti što je moguće manji i veći, a položaji trebaju biti raspoređeni na najvišoj tački pjenastog kalupa i steznoj liniji. Otvor za ventilaciju može voditi sistem materijala. Razumna distribucija otvora za ventilaciju može minimizirati mjehuriće zraka ili tamne rupe. Istovremeno, u stvarnoj proizvodnji, dizajn puta za izlivanje takođe treba da odgovara distribuciji izduvnih otvora. U proizvodnji velikih jastuka za sjedenje, ako se sirovine sipaju na dva mjesta u isto vrijeme, otvori za ventilaciju treba postaviti što je više moguće iznad spoja dva sirovina kako bi se izbjeglo stvaranje tamnih rupa.
5. Loše performanse starenja na vlažnoj toploti
Performanse starenja pjene za jastuke sjedišta na vlažnoj toplini je zahtjevniji test koji zahtijeva Volkswagenov VW50180 standard. Ranije se uglavnom koristio za testiranje BORA A4 pjene za sjedišta, a sada se ovaj test primjenjuje na JETTA pjeni za sjedišta. Ovaj test je da se pjena skladišti na relativnoj vlažnosti od 95 posto -100 posto i 90 stepeni 200 sati, zatim stisne pjenu za 50 posto u pećnici na 70 stepeni, čuva se 22 sata, a zatim uzme izvadite i izmjerite nakon 0,5 sati. više od 15 procenata.
Razlog koji utiče na performanse starenja od vlage i topline uglavnom se odnosi na indeks izocijanata.
(1) U stvarnoj proizvodnji, kada je indeks izocijanata nizak, učinak pjene na vlažnoj toplini može se pogoršati.
U normalnim okolnostima, opća količina izocijanata bi trebala biti nešto veća od one u teorijskoj ukupnoj reakciji, a indeks izocijanata je 1,05, tako da bi krajnja grupa konačnog proizvoda reakcije produženja lanca trebala biti NCO.
To jest, nOCN-R-NCO plus (n-1)HO-R'-OH→OCN-R-NHCOO-R'-OCONH-R-NCO
Kada je količina izocijanata manja od teorijske količine, kraj makromolekule koji treba dobiti reakcijom produžetka lanca je hidroksilna grupa. Hidroksilne grupe imaju jaku hidrofilnost, što dovodi do smanjenja otpornosti pjene u stanju vlažne topline, odnosno do smanjenja performansi starenja na vlažnoj toplini. To je i razlog zašto pjena ima tendenciju da postane mekana i deformisana tokom kišnog ljeta, ili u područjima sa visokom vlažnošću i visokom temperaturom na jugu.
(2) Ako je indeks izocijanata veći od normalnih 5 posto ili više, zbog prekomjerne količine NCO, NCO može reagirati s vodom u zraku, a u pjeni ima previše grupa uree, što rezultira osjećajem krute pjene i smanjenim elastičnost, što takođe može dovesti do pogoršanja svojstva starenja pjene od vlažne toplote.
6. Zaključak
Na stvaranje defekata pjene uglavnom utječu faktori kao što su formula sirovine, stanje alata i kalupa, te kontrola parametara proizvodnog procesa. Potrebno je sveobuhvatno razmotriti različite faktore kako bi se efikasno smanjili defekti pjene.
