عیوب رایج تولید و راه حل های اسفنج های با قابلیت ارتجاعی بالا با پخت سرد

فوم پلی یورتان با قابلیت ارتجاعی بالا یک ماده بالشتک صندلی عالی است که دارای مزایای ارتجاعی خوب، مقاوم در برابر شعله خوب و هزینه کم است. با این حال، در فرآیند تولید واقعی فوم با قابلیت ارتجاعی، یک سری عیوب مانند انقباض کف، فروپاشی توخالی کف، بوی باقیمانده، سطح و منافذ ضعیف، و عملکرد ضعیف پیری رطوبت-حرارت اغلب با آن مواجه می‌شویم. در سال‌های اخیر، نویسنده به بررسی مشکلات عملی در تولید پرداخته است.

1. جمع شدگی فوم

در تولید واقعی، رایج ترین و دشوارترین مشکل برای حل، جمع شدگی کف است. دو دلیل اصلی برای پدیده انقباض وجود دارد، قالب های ابزار و مواد اولیه، و این دو مکمل یکدیگر هستند.

1.1 جنبه های ابزار و قالب

در صورت آب بندی ضعیف قالب، به راحتی می توان نشتی ایجاد کرد، به طوری که بدنه فوم نمی تواند به تراکم طراحی شده برسد و در نتیجه فوم جمع می شود. در حین جمع شدن، محصول فوم یک پدیده لبه سخت در نزدیکی خط جداسازی مربوطه ایجاد می کند. با بهبود سفتی دهانه قالب یا افزایش مناسب نیروی گیره قالب قابل حل است.

1.2 مواد اولیه

اگر دیواره فیلم حباب در حین فرآیند کف کشی بیشتری داشته باشد و هنگامی که مقدار زیادی گاز رخ دهد و باعث انبساط حجمی شود، سلول ها نیز بدون شکستگی منبسط می شوند و بیشتر حباب های به دست آمده سلول های بسته هستند، یعنی نسبت سلول بسته است. زیاد است، پس وقتی فوم است وقتی بدن سرد می شود، فشار گاز در حباب کاهش می یابد و باعث جمع شدن و تغییر شکل کف می شود. نویسنده معتقد است که چهار راه حل اصلی برای این پدیده سلول بسته وجود دارد.

(1) اندازه منافذ و تخلخل باز فوم را می توان با تنظیم مقدار کاتالیزور کنترل کرد. معمولاً کاتالیزورهای آمین عمدتاً واکنش ایزوسیانات و آب را کاتالیز می کنند (یعنی واکنش کف کردن) و کاتالیزورهای تری اتیلن دی آمین یا ارگانوتین عمدتاً برای کاتالیز واکنش بین ایزوسیانات و پلی ال (یعنی واکنش ژل) استفاده می شوند. اگر کاتالیزوری که باعث ژل شدن می شود بیش از حد باشد، فوم زودرس ژل می شود و غشای دیواره سلولی چقرمگی خوبی دارد و به راحتی پاره نمی شود و سلول های بسته را تشکیل می دهد. به منظور کنترل اندازه منافذ و نسبت سلول باز فوم، می توان مقدار کاتالیزور ژل را به طور مناسب کاهش داد تا سرعت رشد زنجیره های مولکولی کاهش یابد، به طوری که کشش دیواره فیلم حباب در اوج تولید گاز کاهش یابد. ، و نسبت سلول بسته کاهش می یابد.

2) تشکیل سلول های بسته نیز به درجه پلیمریزاسیون و انشعاب پلی ال های پلی اتر مربوط می شود. این به این دلیل است که در واکنش NCO/OH، پلی‌اتر با عملکرد بالا، ساختار شبکه‌ای را سریع‌تر تشکیل می‌دهد، یعنی غشای سلولی تشکیل‌شده، خاصیت ارتجاعی دیواره بزرگ‌تر است و نرخ سلول بسته را افزایش می‌دهد. میانگین عملکرد پلی اتر را می توان برای کاهش سرعت سلول بسته فوم کاهش داد.

(3) مقدار تثبیت کننده فوم بسیار زیاد است، که باعث می شود سلول ها بیش از حد پایدار و باز نشوند و در نتیجه جمع شوند. بنابراین میزان تثبیت کننده کف در تولید باید مناسب باشد.

(4) هنگامی که شاخص ایزوسیانات بیش از حد بالا باشد، ممکن است باعث تشدید پدیده سلول های بسته کف شده و در نتیجه انقباض شود. شاخص ایزوسیانات باید در طول تولید کنترل شود.

2. کف تا حدی توخالی و فرو ریخته در داخل

دو دلیل اصلی برای پدیده توخالی و فروپاشی جزئی فوم در فرآیند تولید فوم پلی یورتان با مقاومت بالا وجود دارد.

2.1 نرخ واکنش نامتعادل ژل و فوم

در فرآیند کف کردن، در مرحله نهایی تولید مقدار زیادی گاز، ویسکوزیته دیواره فیلم حباب نسبتاً زیاد است، اما خاصیت ارتجاعی ضعیفی دارد. به این ترتیب وقتی گاز موجود در حباب همچنان افزایش می‌یابد، نمی‌تواند در برابر کشیدگی دیواره فیلم مقاومت کند و در نتیجه حباب پاره می‌شود. برای خروج گاز، سوراخ باز می شود. اگر دیواره فیلم فوم در هنگام وقوع مقدار زیادی گاز پاره شود، مریدین ها و اسکلت سلول ها استحکام کافی برای جلوگیری از این پارگی را ندارند و پارگی بیشتر گسترش می یابد که باعث فروپاشی کل کف می شود. اگر پارگی به قسمت کوچکی گسترش یابد، اگر متوقف شود، کف نیز تا حدی توخالی یا ترک می‌خورد. در این حالت، اگر کاتالیزور ژل در ماده خام افزایش یابد یا مقدار کاتالیزور کف کننده کاهش یابد تا تعادل بین واکنش ژل شدن و فوم شدن بهبود یابد، می توان استحکام دیواره فیلم حباب را در هنگام وقوع مقدار زیادی گاز افزایش داد. و مقدار گاز تولید شده را می توان به طور مناسب کاهش داد و در نتیجه باعث کاهش یا بهبود پدیده فوم توخالی یا فرو ریخته شد. این پدیده دقیقا برعکس پدیده انقباض سلول بسته است. زمانی که کاتالیزور کف کننده بدون تغییر باشد و مقدار کاتالیزور ژل کم باشد، به راحتی می توان باعث باز شدن بیش از حد و فرو ریختن فوم شد.

2.2 مقدار تثبیت کننده فوم کم است

تثبیت کننده فوم سیلیکونی یکی از مواد اولیه ضروری در فرآیند کف سازی پلی یورتان است. این می تواند کشش سطحی هر جزء مواد خام را در سیستم فوم کاهش دهد، فرآیند کف کردن را تثبیت کند و سلول ها را ریز و یکنواخت کند. هنگامی که سیستم در مرحله ویسکوزیته کم است، فیلم دیوار روزنه را قادر می سازد تا به ضخامت مناسب برای باز شدن رشد کند و شرایطی را برای باز شدن نهایی ایجاد کند. اگر مقدار تثبیت کننده فوم خیلی کم باشد، پایداری منافذ فوم ضعیف می شود و منافذ زودرس باز می شوند و منجر به فرو ریختن فوم یا توخالی جزئی می شود.

تثبیت کننده های فوم مناسب می توانند دوره زمانی باز شدن سلول را که یک فرآیند اصلی در فرآیند کف سازی فوم با قابلیت ارتجاعی بالا است، هماهنگ کنند، در غیر این صورت انقباض سلول بسته رخ می دهد. با این حال، باز شدن باید زمانی ظاهر شود که واکنش کف کردن و واکنش ژل شدن اساساً کامل شده و به تعادل برسد، یعنی زمانی که فوم به بالاترین نقطه برسد و قدرت کف بتواند وزن خود را تحمل کند، در غیر این صورت فوم فرو می ریزد یا توخالی می شود.

3. فوم دارای بوی باقی مانده است

بوی باقیمانده در فوم ممکن است از سه منبع نشات بگیرد.

(1) هنگامی که ایزوسیانات بیش از حد باشد، تولوئن دی ایزوسیانات باقیمانده در فوم تشکیل شده وجود خواهد داشت که منجر به بوی تند می شود.

(2) اگر پلی اتر انتخاب شده در فرمول مواد خام حاوی مقدار زیادی مواد فرار باشد، ممکن است پس از کف کردن "بوی پلی اتر" وجود داشته باشد.

(3) بوی آمین ناشی از کاتالیزور آمین باقیمانده در فوم نسبتاً زیاد است. دو راه برای رفع این بو وجود دارد. اول، فوم را می توان در دمای بالا برای مدت زمان ذخیره کرد تا کاتالیزور باقیمانده در فوم تبخیر شود، اما در عمل کار کردن با آن دشوار است. دوم، افزودن یک کاتالیزور آمین که می تواند در واکنش شیمیایی سیستم فوم شرکت کند، می تواند بوی آمین ناشی از کاتالیزورهای آمین معمولی را کاهش دهد، اما در عین حال، هزینه فوم نیز متناسب با آن افزایش می یابد.

4. روی سطح محصولات فوم منافذ وجود دارد

سوراخ های هوا روی سطح محصولات فوم یا سوراخ های تیره داخل آن وجود دارد، این پدیده ها ممکن است پنج دلیل زیر داشته باشند.

(1) پرداخت سطح قالب کافی نیست، که بر سیالیت سیستم مواد تأثیر می گذارد و سطح فوم را خشن و متخلخل می کند. این عمدتا به بهبود سطح قالب، عملیات دقیق و استفاده از یک عامل آزاد کننده بهتر بستگی دارد.

(2) اگر ویسکوزیته سیستم مواد خیلی زیاد باشد و سیالیت ضعیف باشد، باعث ایجاد حباب های باقی مانده در سطح محصول فوم می شود. این عمدتا با کاهش ویسکوزیته پلی اتر ترکیبی حل می شود. ویسکوزیته مناسب تر در عمل 1500-1800mPa·s است.

(3) اگر سرعت ژل خیلی سریع باشد و زمان در طول فرآیند کف کردن خیلی کوتاه باشد، ویسکوزیته سیستم مواد به سرعت افزایش می یابد و سیالیت ضعیف می شود، که ممکن است باعث ایجاد منافذ روی سطح شود. زمان ژل معمولاً در 55-65 ثانیه کنترل می شود. اما زمان ژل نباید خیلی طولانی باشد. در غیر این صورت اگر سفتی قالب مطابق با الزامات نباشد باعث هدر رفتن مواد اولیه می شود.

(4) سرعت کف اولیه خیلی سریع است. به طور کلی، پس از اینکه مواد خام به طور یکنواخت روی سطح داخلی کف قالب پوشانده شد و سپس به سرعت بالا آمد، کف کیفیت سطح بهتری خواهد داشت. اگر مواد خام به طور طبیعی به سطح قالب جریان نداشته باشد و سپس کف کند، لیفتینگ ماده خام را تا این نقطه منبسط می کند، جایی که احتمال ایجاد حباب یا سوراخ های تیره بیشتر است. بنابراین، زمان بلند کردن باید به طور مناسب افزایش یابد. به طور کلی در 10-15s کنترل می شود. با این حال، این زمان تا حد زیادی تحت تاثیر مقدار کاتالیزور و دمای مواد و دمای قالب در تولید واقعی است. بنابراین، دمای مواد و دمای قالب در طول تولید باید به شدت کنترل شود. به طور کلی، دمای مواد باید در 22-24 درجه کنترل شود.

(5) طراحی سوراخ اگزوز قالب مناسب نیست. به طور کلی، سوراخ های هواکش قالب باید تا حد امکان کوچک و بزرگ باشد و موقعیت ها باید در بالاترین نقطه قالب فوم و خط گیره توزیع شوند. سوراخ دریچه می تواند سیستم مواد را هدایت کند. توزیع معقول سوراخ های هواکش می تواند حباب های هوا یا سوراخ های تیره را به حداقل برساند. در عین حال، در تولید واقعی، طراحی مسیر ریختن باید با توزیع سوراخ های اگزوز مطابقت داشته باشد. در تولید بالشتک های بزرگ صندلی، اگر مواد اولیه به طور همزمان در دو مکان ریخته شود، باید حفره های هواکش را تا حد امکان بالای محل تلاقی دو ماده اولیه قرار داد تا از ایجاد سوراخ های تیره جلوگیری شود.

5. عملکرد ضعیف پیری حرارت مرطوب

عملکرد گرمای مرطوب فوم بالشتک صندلی تست سخت تری است که طبق استاندارد VW5{9}}180 فولکس واگن مورد نیاز است. قبلاً عمدتاً برای آزمایش فوم صندلی BORA A4 استفاده می شد، این آزمایش اکنون بر روی فوم صندلی JETTA انجام می شود. این آزمایش به این صورت است که فوم را در رطوبت نسبی 95 درصد -100 درصد و 90 درجه به مدت 200 ساعت نگهداری می کنیم و سپس کف را 50 درصد در فر 70 درجه فشرده می کنیم و به مدت 22 ساعت نگهداری می کنیم و سپس می گیریم. بعد از قرار دادن 0.5 ساعت آن را اندازه بگیرید. بیشتر از 15 درصد

دلیلی که بر عملکرد پیری گرما و رطوبت تأثیر می گذارد، عمدتاً به شاخص ایزوسیانات مربوط می شود.

(1) در تولید واقعی، هنگامی که شاخص ایزوسیانات کم است، عملکرد گرمای مرطوب فوم می تواند بدتر شود.

در شرایط عادی، مقدار کلی ایزوسیانات باید کمی بیشتر از مقدار در واکنش کل نظری باشد و شاخص ایزوسیانات 1.05 است، بنابراین گروه نهایی محصول نهایی واکنش گسترش زنجیره باید NCO باشد.

یعنی nOCN-R-NCO به اضافه (n-1)HO-R'-OH→OCN-R-NHCOO-R'-OCONH-R-NCO

زمانی که مقدار ایزوسیانات کمتر از مقدار نظری باشد، انتهای ماکرومولکولی که باید با واکنش گسترش زنجیره به دست آید یک گروه هیدروکسیل است. گروه های هیدروکسیل دارای آب دوستی قوی هستند، که منجر به کاهش انعطاف پذیری کف در حالت رطوبت-گرمایی می شود، یعنی کاهش عملکرد پیری رطوبت-گرما. همچنین به همین دلیل است که کف در تابستان بارانی یا در مناطق با رطوبت بالا و دمای بالا در جنوب نرم و تغییر شکل می دهد.

(2) اگر شاخص ایزوسیانات بالاتر از 5 درصد طبیعی یا بیشتر باشد، به دلیل NCO بیش از حد، NCO می تواند با آب موجود در هوا واکنش دهد، و گروه های اوره بیش از حد در فوم وجود دارد، و در نتیجه احساس کف سفت و کاهش می یابد. ارتجاعی، که همچنین می تواند منجر به خواص پیری حرارت مرطوب از فوم بدتر شود.

6. نتیجه گیری

تولید عیوب فوم عمدتاً تحت تأثیر عواملی مانند فرمول مواد اولیه، حالت ابزار و قالب و کنترل پارامترهای فرآیند تولید است. برای کاهش موثر عیوب کف باید به طور جامع عوامل مختلفی را در نظر گرفت.