Koud uitgehard polyurethaanschuim met hoge veerkracht is een uitstekend materiaal voor zitkussens, dat de voordelen heeft van een goede veerkracht, goede vlamvertraging en lage kosten. In het eigenlijke productieproces van schuim met hoge veerkracht wordt echter vaak een reeks defecten aangetroffen, zoals schuimkrimp, hol instorten van schuim, restgeur, slecht oppervlak en poriën en slechte prestaties bij veroudering door vocht en warmte. De auteur heeft de afgelopen jaren enkele verkenningen gedaan naar praktische problemen bij de productie.
1. Schuimkrimp:
Bij de daadwerkelijke productie is schuimkrimp het meest voorkomende en moeilijk op te lossen probleem. Er zijn twee hoofdredenen voor het krimpfenomeen, gereedschapsmallen en grondstoffen, en de twee vullen elkaar aan.
1.1 Bewerkings- en matrijsaspecten
In het geval van slechte malafdichting is het gemakkelijk om lekkage te veroorzaken, zodat het schuimlichaam de ontworpen dichtheid niet kan bereiken, wat resulteert in schuimkrimp. Tijdens het krimpen zal het schuimproduct een hard randfenomeen produceren in de buurt van de corresponderende scheidingslijn. Het kan worden opgelost door de dichtheid van de matrijsmond te verbeteren of de matrijsklemkracht op de juiste manier te vergroten.
1.2 Grondstoffen
Als de bellenfilmwand elastischer is tijdens het schuimproces, en wanneer een grote hoeveelheid gas optreedt en volume-expansie veroorzaakt, zetten de cellen ook uit zonder te breken, en de meeste van de verkregen bellen zijn gesloten cellen, dat wil zeggen de gesloten celverhouding hoog is, dan wanneer het schuim is Wanneer het lichaam afkoelt, daalt de gasdruk in de bel, waardoor het schuim krimpt en vervormt. De auteur is van mening dat er vier hoofdoplossingen zijn voor dit fenomeen met gesloten cellen.
(1) De poriegrootte en open porositeit van het schuim kunnen worden geregeld door de hoeveelheid katalysator aan te passen. Gewoonlijk katalyseren aminekatalysatoren voornamelijk de reactie van isocyanaat en water (dwz schuimreactie), en triethyleendiamine- of organotinkatalysatoren worden voornamelijk gebruikt om de reactie tussen isocyanaat en polyol (dwz gelreactie) te katalyseren. Als de katalysator die gelering bevordert overmatig is, zal het schuim voortijdig geleren en heeft het celwandmembraan een goede taaiheid en is het niet gemakkelijk te scheuren, waardoor gesloten cellen worden gevormd. Om de poriegrootte en de open celverhouding van het schuim te regelen, kan de hoeveelheid gelkatalysator op de juiste manier worden verminderd om de groeisnelheid van moleculaire ketens te verminderen, zodat de elasticiteit van de bellenfilmwand wordt verminderd op het hoogtepunt van de gasvorming , en de gesloten celverhouding wordt verminderd.
2) De vorming van gesloten cellen hangt ook samen met de mate van polymerisatie en vertakking van polyetherpolyolen. Dit komt omdat in de NCO/OH-reactie de polyether met hoge functionaliteit sneller een netwerkstructuur vormt, dat wil zeggen het gevormde celmembraan. De wandelasticiteit is groter, waardoor de gesloten celsnelheid toeneemt. De gemiddelde functionaliteit van de polyether kan worden verlaagd om de schuimgesloten celsnelheid te verminderen.
(3) De hoeveelheid schuimstabilisator is te hoog, waardoor de cellen te stabiel en niet open zullen zijn, wat resulteert in krimp. Daarom moet de hoeveelheid schuimstabilisator in productie geschikt zijn.
(4) Wanneer de isocyanaatindex te hoog is, kan dit het fenomeen van schuimgesloten cellen verergeren, wat resulteert in krimp. De isocyanaatindex moet tijdens de productie worden gecontroleerd.
2. Gedeeltelijk hol en ingeklapt schuim aan de binnenkant
Er zijn twee hoofdredenen voor het fenomeen van gedeeltelijk uithollen en bezwijken van het schuim in het productieproces van polyurethaanschuim met hoge veerkracht.
2.1 Onevenwichtige reactiesnelheden van gel en schuim
In het schuimproces, in de laatste fase van het genereren van een grote hoeveelheid gas, is de viscositeit van de bellenfilmwand relatief groot, maar de elasticiteit is slecht. Op deze manier, wanneer het gas in de bel blijft toenemen, kan het het uitrekken van de filmwand niet weerstaan, wat resulteert in het scheuren van de bel. Om het gas te laten ontsnappen, wordt het gat geopend. Als de wand van de schuimfilm scheurt wanneer er een grote hoeveelheid gas optreedt, hebben de meridianen en skeletten van de cellen niet genoeg kracht om deze breuk te voorkomen, en de breuk zal zich verder uitbreiden, waardoor het hele schuim zal instorten; als de breuk zich uitbreidt naar een klein deel, zal het voldoende zijn. Als het stopt, zal het er ook voor zorgen dat het schuim gedeeltelijk wordt uitgehold of gebarsten. In dit geval, als de gelkatalysator in de grondstof wordt verhoogd of de hoeveelheid schuimkatalysator wordt verminderd om de balans tussen gelering en schuimreactie te verbeteren, kan de sterkte van de bellenfilmwand worden verhoogd wanneer een grote hoeveelheid gas optreedt, en de hoeveelheid gegenereerd gas kan op passende wijze worden verminderd, waardoor het fenomeen van hol of ingeklapt schuim wordt verminderd. Dit fenomeen is precies het tegenovergestelde van het fenomeen van krimp met gesloten cellen. Wanneer de schuimkatalysator onveranderd is en de hoeveelheid gelkatalysator laag is, is het gemakkelijk om overmatige opening en ineenstorting van het schuim te veroorzaken.
2.2 De hoeveelheid schuimstabilisator is laag
Siliconenschuimstabilisator is een van de onmisbare grondstoffen in het polyurethaanschuimproces. Het kan de oppervlaktespanning van elke grondstofcomponent in het schuimsysteem verminderen, het schuimproces stabiliseren en de cellen fijn en uniform maken. Wanneer het systeem zich in de fase van lage viscositeit bevindt, kan de huidmondjeswandfilm groeien tot een dikte die geschikt is voor opening, waardoor voorwaarden worden geschapen voor de uiteindelijke opening. Als de hoeveelheid schuimstabilisator te laag is, zal de stabiliteit van de schuimporiën slecht zijn en zullen de poriën voortijdig worden geopend, wat resulteert in ingezakt schuim of gedeeltelijke uitholling.
Geschikte schuimstabilisatoren kunnen de tijdsperiode van celopening coördineren, wat een belangrijk proces is in het schuimproces van schuim met hoge veerkracht, anders zal er krimp van gesloten cellen optreden. De opening moet echter verschijnen wanneer de schuimreactie en de geleringsreactie in principe zijn voltooid en een evenwicht bereiken, dat wil zeggen wanneer het schuim het hoogste punt bereikt en de schuimsterkte zijn eigen gewicht kan dragen, anders zal het schuim instorten of hol worden.
3. Schuim heeft een restgeur
Restgeur in schuim kan afkomstig zijn van drie bronnen.
(1) Wanneer het isocyanaat overmatig is, blijft er tolueendiisocyanaat achter in het gevormde schuim, wat resulteert in een penetrante geur.
(2) Als de in de grondstofformule gekozen polyether veel vluchtige stoffen bevat, kan er na het schuimen een "polyethergeur" ontstaan.
(3) De aminegeur die wordt veroorzaakt door de resterende aminekatalysator in het schuim is relatief groot. Er zijn twee manieren om deze geur op te lossen. Ten eerste kan het schuim gedurende een bepaalde tijd bij hoge temperatuur worden bewaard om de achtergebleven katalysator in het schuim te vervluchtigen, maar het is in de praktijk moeilijk te gebruiken. Ten tweede kan het toevoegen van een aminekatalysator die kan deelnemen aan de chemische reactie van het schuimsysteem de aminegeur verminderen die wordt veroorzaakt door conventionele aminekatalysatoren, maar tegelijkertijd zullen de schuimkosten dienovereenkomstig worden verhoogd.
4. Er zijn poriën op het oppervlak van schuimproducten;
Er zijn luchtgaten op het oppervlak van schuimproducten of donkere gaten binnenin, deze verschijnselen kunnen de volgende vijf redenen hebben.
(1) De oppervlakteafwerking van de mal is niet voldoende, wat de vloeibaarheid van het materiaalsysteem beïnvloedt, waardoor het schuimoppervlak ruw en poreus wordt. Dit hangt vooral af van het verbeteren van de oppervlakteafwerking van de mal, zorgvuldige bediening en het gebruik van een beter lossingsmiddel.
(2) Als de viscositeit van het materiaalsysteem te hoog is en de vloeibaarheid slecht, zal dit resterende bellen op het oppervlak van het schuimproduct veroorzaken. Dit wordt voornamelijk opgelost door de viscositeit van de gecombineerde polyether te verlagen. De meer geschikte viscositeit in de praktijk is 1500-1800mPa·s.
(3) Als de gelsnelheid te snel is en de tijd te kort is tijdens het schuimproces, zal de viscositeit van het materiaalsysteem snel toenemen en zal de vloeibaarheid slecht worden, wat poriën op het oppervlak kan veroorzaken. De geleringstijd wordt over het algemeen geregeld op 55-65s. Maar de geltijd mag niet te lang zijn. Anders, als de dichtheid van de mal niet aan de vereisten voldoet, zal dit leiden tot verspilling van grondstoffen.
(4) De aanvankelijke schuimsnelheid is te hoog. Over het algemeen gesproken, nadat de grondstof gelijkmatiger is bedekt op het binnenoppervlak van de bodem van de mal en vervolgens snel stijgt, zal het schuim een betere oppervlaktekwaliteit hebben; als de grondstof niet op natuurlijke wijze naar het oppervlak van de mal stroomt en vervolgens gaat schuimen, breidt Lifting de grondstof uit tot dit punt, waar de kans groter is dat bellen of donkere gaten worden gegenereerd. Daarom moet de heftijd op passende wijze worden verlengd. Over het algemeen beheerd in 10-15s. Deze tijd wordt echter sterk beïnvloed door de hoeveelheid katalysator en materiaaltemperatuur en vormtemperatuur in de werkelijke productie. Daarom moeten de materiaaltemperatuur en de vormtemperatuur tijdens de productie strikt worden gecontroleerd. Over het algemeen moet de materiaaltemperatuur op 22-24 graden worden gehouden.
(5) Het ontwerp van het uitlaatgat van de mal is niet geschikt. Over het algemeen moeten de ontluchtingsgaten van de mal zo klein en groot mogelijk zijn, en de posities moeten worden verdeeld over het hoogste punt van de schuimvorm en de klemlijn. Het ontluchtingsgat kan het materiaalsysteem geleiden. Een redelijke verdeling van ventilatiegaten kan luchtbellen of donkere gaten minimaliseren. Tegelijkertijd moet bij de daadwerkelijke productie het ontwerp van de gietroute ook aansluiten bij de verdeling van de uitlaatgaten. Bij de productie van grote zitkussens moeten, als grondstoffen op twee plaatsen tegelijk worden gegoten, ventilatiegaten zo veel mogelijk boven de samenvloeiing van de twee grondstoffen worden geplaatst om het ontstaan van donkere gaten te voorkomen.
5. Slechte prestaties bij het verouderen door vochtige hitte;
De vochtverouderingsprestaties van schuim van zitkussens zijn een veeleisendere test die wordt vereist door de VW50180-norm van Volkswagen. Voorheen voornamelijk gebruikt voor het testen van BORA A4 zitschuim, wordt deze test nu uitgerold op JETTA zitschuim. Deze test is om het schuim gedurende 200 uur op te slaan bij een relatieve vochtigheid van 95 procent -100 procent en 90 graden, het schuim vervolgens met 50 procent samen te drukken in een oven van 70 graden, het 22 uur op te slaan en vervolgens te nemen uit en meet het na 0,5 uur te hebben geplaatst. groter dan 15 procent.
De reden die de verouderingsprestaties door vocht en warmte beïnvloedt, heeft voornamelijk te maken met de isocyanaatindex.
(1) Bij daadwerkelijke productie, wanneer de isocyanaatindex laag is, kan de vochtige warmteprestatie van het schuim verslechteren.
Onder normale omstandigheden zou de algemene hoeveelheid isocyanaat iets hoger moeten zijn dan die in de theoretische totale reactie, en de isocyanaatindex is 1,05, dus de eindgroep van het eindproduct van de kettingverlengingsreactie moet NCO zijn.
Dat wil zeggen, nOCN-R-NCO plus (n-1)HO-R'-OH→OCN-R-NHCOO-R'-OCONH-R-NCO
Wanneer de hoeveelheid isocyanaat lager is dan de theoretische hoeveelheid, is het uiteinde van het macromolecuul dat door de kettingverlengingsreactie moet worden verkregen, een hydroxylgroep. Hydroxylgroepen hebben een sterke hydrofiliciteit, wat leidt tot een afname van de veerkracht van schuim in vochtige hittetoestand, dat wil zeggen een afname van de prestatie van vocht-warmteveroudering. Dit is ook de reden waarom het schuim de neiging heeft zacht te worden en te vervormen in de regenachtige zomer, of in gebieden met een hoge luchtvochtigheid en hoge temperatuur in het zuiden.
(2) Als de isocyanaatindex hoger is dan de normale 5 procent of meer, kan NCO vanwege overmatige NCO reageren met water in de lucht en zijn er te veel ureumgroepen in het schuim, wat resulteert in een stijf schuimgevoel en verminderde veerkracht, die ook kan leiden tot de vochtige warmte verouderingseigenschappen van het schuim verslechteren.
6. Conclusie
Het ontstaan van schuimdefecten wordt voornamelijk beïnvloed door factoren zoals de grondstofformule, de gereedschaps- en vormtoestand en de parametercontrole van het productieproces. Het is noodzakelijk om verschillende factoren uitgebreid in overweging te nemen om schuimdefecten effectief te verminderen.
