La schiuma di poliuretano ad alta resilienza indurita a freddo è un materiale eccellente per il cuscino del sedile, che presenta i vantaggi di buona resilienza, buona resistenza alla fiamma e basso costo. Tuttavia, nell'effettivo processo di produzione di schiuma ad alta resilienza, si riscontrano spesso una serie di difetti come ritiro della schiuma, collasso cavo della schiuma, odore residuo, superficie e pori scadenti e scarse prestazioni di invecchiamento da umidità e calore. Negli ultimi anni l'autore ha svolto alcune esplorazioni su problemi pratici nella produzione.
1. Ritiro della schiuma
Nella produzione attuale, il problema più comune e difficile da risolvere è il ritiro della schiuma. Ci sono due ragioni principali per il fenomeno del ritiro, stampi per utensili e materie prime, e le due si completano a vicenda.
1.1 Aspetti di attrezzaggio e stampo
In caso di scarsa sigillatura dello stampo, è facile causare perdite, in modo che il corpo in schiuma non possa raggiungere la densità progettata, con conseguente restringimento della schiuma. Durante il restringimento, il prodotto in schiuma produrrà un fenomeno di bordo duro vicino alla linea di separazione corrispondente. Può essere risolto migliorando la tenuta della bocca dello stampo o aumentando adeguatamente la forza di bloccaggio dello stampo.
1.2 Materie prime
Se la parete del film a bolle è più elastica durante il processo di schiumatura e quando si verifica una grande quantità di gas e provoca espansione di volume, anche le celle si espandono senza rompersi e la maggior parte delle bolle ottenute sono celle chiuse, ovvero il rapporto di celle chiuse è alta, quindi quando la schiuma è Quando il corpo si raffredda, la pressione del gas nella bolla diminuisce, provocando il restringimento e la deformazione della schiuma. L'autore ritiene che ci siano quattro soluzioni principali per questo fenomeno a cellule chiuse.
(1) La dimensione dei pori e la porosità aperta della schiuma possono essere controllate regolando la quantità di catalizzatore. Di solito, i catalizzatori amminici catalizzano principalmente la reazione di isocianato e acqua (cioè, reazione di formazione di schiuma), e catalizzatori di trietilendiammina o organostagno sono principalmente usati per catalizzare la reazione tra isocianato e poliolo (cioè, reazione di gel). Se il catalizzatore che promuove la gelificazione è eccessivo, la schiuma gelificherà prematuramente e la membrana della parete cellulare ha una buona tenacità e non è facile da rompere, formando cellule chiuse. Per controllare la dimensione dei pori e il rapporto a celle aperte della schiuma, la quantità di gel catalizzatore può essere opportunamente ridotta per ridurre il tasso di crescita delle catene molecolari, in modo che l'elasticità della parete del film a bolle sia ridotta al picco della generazione di gas , e il rapporto di celle chiuse viene ridotto.
2) La formazione di cellule chiuse è anche correlata al grado di polimerizzazione e ramificazione dei polioli polietere. Questo perché nella reazione NCO/OH, il polietere ad alta funzionalità forma una struttura a rete più veloce, cioè la membrana cellulare formata. L'elasticità della parete è maggiore, aumentando la velocità delle cellule chiuse. La funzionalità media del polietere può essere ridotta per ridurre il tasso di schiuma a cellule chiuse.
(3) La quantità di stabilizzatore di schiuma è troppo elevata, il che renderà le celle troppo stabili e non si apriranno, con conseguente restringimento. Pertanto, la quantità di stabilizzante per schiuma in produzione dovrebbe essere appropriata.
(4) Quando l'indice di isocianato è troppo alto, può aggravare il fenomeno della schiuma a cellule chiuse, con conseguente ritiro. L'indice di isocianato deve essere controllato durante la produzione.
2. Schiuma interna parzialmente cava e collassata
Due sono le cause principali del fenomeno del parziale svuotamento e del collasso della schiuma nel processo di produzione della schiuma poliuretanica ad alta resilienza.
2.1 Velocità di reazione sbilanciate di gel e schiuma
Nel processo di schiumatura, nella fase finale della generazione di una grande quantità di gas, la viscosità della parete del film a bolle è relativamente grande, ma l'elasticità è scarsa. In questo modo, quando il gas nella bolla continua ad aumentare, non può resistere all'allungamento della parete del film, con conseguente rottura della bolla. Per consentire la fuoriuscita del gas, il foro viene aperto. Se la parete del film di schiuma si rompe quando si verifica una grande quantità di gas, i meridiani e gli scheletri delle celle non hanno abbastanza forza per prevenire questa rottura e la rottura si diffonderà ulteriormente, causando il collasso dell'intera schiuma; se la rottura si diffonde in una piccola parte, lo farà. Se si ferma, la schiuma sarà parzialmente svuotata o incrinata. In questo caso, se il catalizzatore in gel nella materia prima viene aumentato o la quantità di catalizzatore schiumogeno viene ridotta per migliorare l'equilibrio tra gelificazione e reazione di formazione di schiuma, la resistenza della parete del film a bolle può essere aumentata quando si verifica una grande quantità di gas, e la quantità di gas generata può essere opportunamente ridotta, riducendo così il O migliorare il fenomeno della schiuma cava o collassata. Questo fenomeno è esattamente l'opposto del fenomeno della contrazione a cellule chiuse. Quando il catalizzatore schiumogeno è invariato e la quantità di catalizzatore in gel è bassa, è facile causare un'apertura e un collasso eccessivi della schiuma.
2.2 La quantità di stabilizzatore di schiuma è bassa
Lo stabilizzatore di schiuma di silicone è una delle materie prime indispensabili nel processo di schiumatura del poliuretano. Può ridurre la tensione superficiale di ogni componente della materia prima nel sistema di schiuma, stabilizzare il processo di schiumatura e rendere le cellule fini e uniformi. Quando il sistema è nella fase di bassa viscosità, consente alla pellicola della parete degli stomi di crescere fino a uno spessore adatto all'apertura, creando le condizioni per l'apertura finale. Se la quantità di stabilizzante della schiuma è troppo bassa, la stabilità dei pori della schiuma sarà scarsa e i pori verranno aperti prematuramente, con conseguente formazione di schiuma collassata o svuotamento parziale.
Appropriati stabilizzatori di schiuma possono coordinare il periodo di apertura delle celle, che è un processo importante nel processo di schiumatura di schiuma ad alta resilienza, altrimenti si verificherà un restringimento delle cellule chiuse. Tuttavia, l'apertura deve apparire quando la reazione di schiumatura e la reazione di gelificazione sono sostanzialmente completate e raggiungono l'equilibrio, cioè quando la schiuma raggiunge il punto più alto e la resistenza della schiuma può sostenere il proprio peso, altrimenti la schiuma collasserà o diventerà vuota.
3. La schiuma ha un odore residuo
L'odore residuo nella schiuma può provenire da tre fonti.
(1) Quando l'isocianato è eccessivo, ci sarà un residuo di diisocianato di toluene nella schiuma formata, con conseguente odore pungente.
(2) Se il polietere selezionato nella formula della materia prima contiene molte sostanze volatili, potrebbe esserci un "odore di polietere" dopo la formazione di schiuma.
(3) L'odore di ammina causato dal catalizzatore amminico residuo nella schiuma è relativamente grande. Ci sono due modi per risolvere questo odore. In primo luogo, la schiuma può essere conservata ad una temperatura elevata per un periodo di tempo per volatilizzare il catalizzatore residuo nella schiuma, ma in pratica è difficile da operare. In secondo luogo, l'aggiunta di un catalizzatore amminico che può partecipare alla reazione chimica del sistema a schiuma può ridurre l'odore di ammina causato dai catalizzatori amminici convenzionali, ma allo stesso tempo, il costo della schiuma aumenterà di conseguenza.
4. Sono presenti pori sulla superficie dei prodotti in schiuma
Ci sono fori d'aria sulla superficie dei prodotti in schiuma o fori scuri all'interno, questi fenomeni possono avere i seguenti cinque motivi.
(1) La finitura superficiale dello stampo non è sufficiente, il che influisce sulla fluidità del sistema materiale, rendendo la superficie della schiuma ruvida e porosa. Ciò dipende principalmente dal miglioramento della finitura superficiale dello stampo, da un'operazione attenta e dall'uso di un agente distaccante migliore.
(2) Se la viscosità del sistema di materiale è troppo alta e la fluidità è scarsa, si formeranno bolle residue sulla superficie del prodotto in schiuma. Ciò si risolve principalmente riducendo la viscosità del polietere combinato. La viscosità più adatta in pratica è 1500-1800mPa·s.
(3) Se la velocità del gel è troppo elevata e il tempo è troppo breve durante il processo di schiumatura, la viscosità del sistema di materiale aumenterà rapidamente e la fluidità diventerà scarsa, causando la formazione di pori sulla superficie. Il tempo di gelificazione è generalmente controllato a 55-65s. Ma il tempo di gelificazione non dovrebbe essere troppo lungo. In caso contrario, se la tenuta dello stampo non soddisfa i requisiti, si verificherà uno spreco di materie prime.
(4) La velocità di schiumatura iniziale è troppo elevata. In generale, dopo che la materia prima è stata ricoperta in modo più uniforme sulla superficie interna del fondo dello stampo, e quindi si è alzata rapidamente, la schiuma avrà una migliore qualità superficiale; se la materia prima non scorre naturalmente sulla superficie dello stampo e quindi schiuma, il sollevamento espande la materia prima fino a questo punto, dove è più probabile che si generino bolle o buchi scuri. Pertanto, il tempo di sollevamento dovrebbe essere opportunamente esteso. Generalmente controllato in 10-15s. Tuttavia, questo tempo è fortemente influenzato dalla quantità di catalizzatore e dalla temperatura del materiale e dalla temperatura dello stampo nella produzione effettiva. Pertanto, la temperatura del materiale e la temperatura dello stampo devono essere rigorosamente controllate durante la produzione. In genere, la temperatura del materiale deve essere controllata a 22-24 gradi .
(5) Il design del foro di scarico dello stampo non è adatto. In generale, i fori di sfiato dello stampo dovrebbero essere il più piccoli e grandi possibile e le posizioni dovrebbero essere distribuite sul punto più alto dello stampo di schiumatura e della linea di serraggio. Il foro di sfiato può guidare il sistema del materiale. Una distribuzione ragionevole dei fori di sfiato può ridurre al minimo le bolle d'aria o i buchi scuri. Allo stesso tempo, nella produzione effettiva, anche il design del percorso di colata dovrebbe corrispondere alla distribuzione dei fori di scarico. Nella produzione di cuscini di seduta di grandi dimensioni, se le materie prime vengono versate in due punti contemporaneamente, i fori di sfiato dovrebbero essere posizionati il più possibile sopra la confluenza delle due materie prime per evitare la generazione di buchi neri.
5. Scarse prestazioni di invecchiamento con calore umido
Le prestazioni di invecchiamento a caldo umido della schiuma del cuscino del sedile sono un test più impegnativo richiesto dallo standard VW50180 di Volkswagen. Precedentemente utilizzato principalmente per i test della schiuma del sedile BORA A4, questo test è ora in fase di implementazione sulla schiuma del sedile JETTA. Questo test consiste nel conservare la schiuma a un'umidità relativa del 95 percento -100 percento e 90 gradi per 200 ore, quindi comprimere la schiuma del 50 percento in un forno a 70 gradi, conservarla per 22 ore e quindi prenderla fuori e misuralo dopo averlo posizionato per 0,5 ore. superiore al 15 per cento.
Il motivo che influenza le prestazioni di invecchiamento umido-calore è principalmente correlato all'indice di isocianato.
(1) Nella produzione effettiva, quando l'indice di isocianato è basso, le prestazioni di calore umido della schiuma possono essere deteriorate.
In circostanze normali, la quantità generale di isocianato dovrebbe essere leggermente superiore a quella della reazione totale teorica e l'indice di isocianato è 1,05, quindi il gruppo finale del prodotto finale della reazione di estensione della catena dovrebbe essere NCO.
Cioè, nOCN-R-NCO più (n-1)HO-R'-OH→OCN-R-NHCOO-R'-OCONH-R-NCO
Quando la quantità di isocianato è inferiore alla quantità teorica, l'estremità della macromolecola che dovrebbe essere ottenuta dalla reazione di estensione della catena è un gruppo ossidrile. I gruppi idrossilici hanno una forte idrofilia, che porta a una diminuzione della resilienza della schiuma allo stato di calore umido, ovvero una diminuzione delle prestazioni di invecchiamento a caldo umido. Questo è anche il motivo per cui la schiuma tende a diventare morbida e deformata nelle estati piovose, o nelle zone con elevata umidità e temperatura elevata al sud.
(2) Se l'indice di isocianato è superiore al normale 5% o più, a causa di un NCO eccessivo, NCO può reagire con l'acqua nell'aria e ci sono troppi gruppi di urea nella schiuma, con conseguente sensazione di schiuma rigida e riduzione resilienza, che può anche portare a deterioramento delle proprietà di invecchiamento del calore umido della schiuma.
6. Conclusione
La generazione di difetti della schiuma è influenzata principalmente da fattori quali la formula della materia prima, lo stato degli utensili e dello stampo e il controllo dei parametri del processo di produzione. È necessario considerare in modo completo vari fattori per ridurre efficacemente i difetti della schiuma.
