Студено втвърдената високоеластична полиуретанова пяна е отличен материал за възглавницата на седалката, който има предимствата на добра устойчивост, добро забавяне на горенето и ниска цена. Въпреки това, в действителния производствен процес на високоеластична пяна често се срещат поредица от дефекти, като свиване на пяната, свиване на кухата пяна, остатъчна миризма, лоша повърхност и пори и лошо представяне на стареене при влага и топлина. През последните години авторът прави изследвания върху практически проблеми в производството.
1. Свиване на пяната
При реалното производство най-често срещаният и труден за решаване проблем е свиването на пяната. Има две основни причини за феномена на свиване, формите за инструменти и суровините, и двете се допълват взаимно.
1.1 Аспекти на инструментите и формата
В случай на лошо уплътняване на матрицата е лесно да се причини изтичане, така че тялото от пяна да не може да достигне проектираната плътност, което води до свиване на пяната. Докато се свива, продуктът от пяна ще произведе феномен на твърд ръб близо до съответната разделителна линия. Това може да бъде разрешено чрез подобряване на плътността на отвора на матрицата или правилно увеличаване на силата на затягане на матрицата.
1.2 Суровини
Ако стената на мехурчестия филм е по-еластична по време на процеса на разпенване и когато се появи голямо количество газ и причини разширяване на обема, клетките също се разширяват, без да се счупят, и повечето от получените мехурчета са затворени клетки, тоест коефициентът на затворени клетки е високо, тогава когато пяната е Когато тялото се охлади, налягането на газа в мехурчето пада, което води до свиване и деформиране на пяната. Авторът смята, че има четири основни решения за този феномен на затворена клетка.
(1) Размерът на порите и отворената порьозност на пяната могат да се контролират чрез регулиране на количеството катализатор. Обикновено аминовите катализатори катализират главно реакцията на изоцианат и вода (т.е. реакция на образуване на пяна), а триетилендиамин или органокалаени катализатори се използват главно за катализиране на реакцията между изоцианат и полиол (т.е. реакция на гел). Ако катализаторът, който насърчава желирането, е прекомерен, пяната ще се желира преждевременно, а мембраната на клетъчната стена има добра издръжливост и не е лесно да се разкъса, образувайки затворени клетки. За да се контролира размерът на порите и съотношението на отворените клетки на пяната, количеството гел катализатор може да бъде подходящо намалено, за да се намали скоростта на растеж на молекулните вериги, така че еластичността на стената на мехурчестия филм да бъде намалена в пика на генерирането на газ. и съотношението на затворените клетки е намалено.
2) Образуването на затворени клетки също е свързано със степента на полимеризация и разклоняване на полиетерните полиоли. Това е така, защото при реакцията NCO/OH, полиетерът с висока функционалност образува мрежова структура по-бързо, тоест образуваната клетъчна мембрана. Еластичността на стената е по-голяма, което увеличава скоростта на затворени клетки. Средната функционалност на полиетера може да бъде намалена, за да се намали скоростта на затворените клетки на пяната.
(3) Количеството на стабилизатора на пяната е твърде високо, което ще доведе до твърде стабилни клетки и неотваряне, което ще доведе до свиване. Следователно количеството стабилизатор на пяна в производството трябва да е подходящо.
(4) Когато изоцианатният индекс е твърде висок, това може да доведе до влошаване на феномена на затворени клетки от пяна, което води до свиване. Изоцианатният индекс трябва да се контролира по време на производството.
2. Частично куха и свита пяна отвътре
Има две основни причини за феномена на частично вдлъбване и колапс на пяната в процеса на производство на високоеластична полиуретанова пяна.
2.1 Небалансирани скорости на реакция на гел и пяна
В процеса на разпенване, в последния етап от генерирането на голямо количество газ, вискозитетът на стената на мехурчестия филм е относително голям, но еластичността е лоша. По този начин, когато газът в мехурчето продължава да се увеличава, той не може да издържи разтягането на стената на филма, което води до спукване на мехурчето. За да може газът да излезе, отворът се отваря. Ако стената на филма от пяна се разкъса, когато се появи голямо количество газ, меридианите и скелетите на клетките нямат достатъчно сила, за да предотвратят това разкъсване и разкъсването ще се разпространи допълнително, което ще доведе до срутване на цялата пяна; ако разкъсването се разпространи до малка част, това ще направи Ако спре, това също ще доведе до частично издълбаване или напукване на пяната. В този случай, ако гел катализаторът в суровината се увеличи или количеството на пенообразуващия катализатор се намали, за да се подобри балансът между желирането и реакцията на пенообразуване, силата на стената на мехурчестия филм може да се увеличи, когато се появи голямо количество газ, и количеството генериран газ може да бъде подходящо намалено, като по този начин се намали или подобри феноменът на куха или свита пяна. Това явление е точно обратното на феномена на свиване на затворени клетки. Когато пенообразуващият катализатор е непроменен и количеството гел катализатор е ниско, лесно е да се предизвика прекомерно отваряне и свиване на пяната.
2.2 Количеството стабилизатор на пяната е ниско
Стабилизаторът на силиконовата пяна е една от незаменимите суровини в процеса на полиуретанова пяна. Може да намали повърхностното напрежение на всеки компонент на суровината в системата от пяна, да стабилизира процеса на разпенване и да направи клетките фини и еднородни. Когато системата е в етап на нисък вискозитет, тя позволява на филма на стената на устицата да нарасне до дебелина, подходяща за отваряне, създавайки условия за окончателното отваряне. Ако количеството на стабилизатора на пяната е твърде малко, стабилността на порите на пяната ще бъде лоша и порите ще се отворят преждевременно, което ще доведе до свита пяна или частично вдлъбнатина.
Подходящите стабилизатори на пяната могат да координират периода от време на отваряне на клетката, което е основен процес в процеса на разпенване на високоеластична пяна, в противен случай ще настъпи свиване на затворени клетки. Отворът обаче трябва да се появи, когато реакцията на разпенване и реакцията на желиране са основно завършени и достигнат равновесие, т.е. когато пяната достигне най-високата точка и силата на пяната може да поддържа собственото си тегло, в противен случай пяната ще се срути или ще стане куха.
3. Пяната има остатъчен мирис
Остатъчната миризма в пяната може да произхожда от три източника.
(1) Когато изоцианатът е прекомерен, в образуваната пяна ще има остатъчен толуен диизоцианат, което ще доведе до остра миризма.
(2) Ако полиетерът, избран във формулата на суровината, съдържа много летливи вещества, може да има "мирис на полиетер" след разпенване.
(3) Миризмата на амин, причинена от остатъчния амин катализатор в пяната, е сравнително голяма. Има два начина за справяне с тази миризма. Първо, пяната може да се съхранява при висока температура за определен период от време, за да се изпари остатъчният катализатор в пяната, но е трудно да се работи на практика. Второ, добавянето на аминен катализатор, който може да участва в химическата реакция на системата от пяна, може да намали миризмата на амини, причинена от конвенционалните аминови катализатори, но в същото време цената на пяната ще се увеличи съответно.
4. На повърхността на продуктите от пяна има пори
Има дупки за въздух на повърхността на продуктите от пяна или тъмни дупки вътре, тези явления може да имат следните пет причини.
(1) Повърхностното покритие на формата не е достатъчно, което се отразява на течливостта на материалната система, което прави повърхността на пяната грапава и пореста. Това зависи главно от подобряването на повърхностното покритие на формата, внимателната работа и използването на по-добър освобождаващ агент.
(2) Ако вискозитетът на материалната система е твърде висок и течливостта е лоша, това ще доведе до остатъчни мехурчета по повърхността на продукта от пяна. Това се решава главно чрез намаляване на вискозитета на комбинирания полиетер. По-подходящият вискозитет на практика е 1500-1800mPa·s.
(3) Ако скоростта на гела е твърде висока и времето е твърде кратко по време на процеса на разпенване, вискозитетът на материалната система ще се увеличи бързо и течливостта ще стане лоша, което може да причини пори на повърхността. Времето за желиране обикновено се контролира на 55-65s. Но времето за гелиране не трябва да е твърде дълго. В противен случай, ако херметичността на матрицата не отговаря на изискванията, това ще доведе до загуба на суровини.
(4) Първоначалната скорост на разпенване е твърде висока. Най-общо казано, след като суровината е по-равномерно покрита върху вътрешната повърхност на дъното на формата и след това се издига бързо, пяната ще има по-добро качество на повърхността; ако суровината не тече естествено към повърхността на матрицата и след това се разпени, повдигането разширява суровината до тази точка, където е по-вероятно да се генерират мехурчета или тъмни дупки. Следователно времето за повдигане трябва да бъде подходящо удължено. Обикновено се контролира след 10-15s. Това време обаче е силно повлияно от количеството катализатор и температурата на материала и температурата на матрицата в действителното производство. Следователно температурата на материала и температурата на матрицата трябва да се контролират стриктно по време на производството. Обикновено температурата на материала трябва да се контролира на 22-24 градуса.
(5) Дизайнът на изпускателния отвор на формата не е подходящ. Най-общо казано, вентилационните отвори на матрицата трябва да бъдат възможно най-малки и големи, а позициите трябва да бъдат разпределени в най-високата точка на формата за разпенване и линията на затягане. Вентилационният отвор може да направлява материалната система. Разумното разпределение на вентилационните отвори може да сведе до минимум въздушните мехурчета или тъмните дупки. В същото време, при действителното производство, дизайнът на пътя за изливане трябва също да съответства на разпределението на изпускателните отвори. При производството на големи възглавници за седалки, ако суровините се изсипват на две места едновременно, вентилационните отвори трябва да бъдат поставени над сливането на двете суровини колкото е възможно повече, за да се избегне генерирането на тъмни дупки.
5. Лоша производителност при стареене при влажна топлина
Ефективността на стареене при влажна топлина на пяната за възглавници на седалките е по-взискателен тест, изискван от стандарта VW50180 на Volkswagen. Използван преди това основно за изпитване на пяна за седалки BORA A4, този тест сега се въвежда върху пяна за седалки JETTA. Този тест е да съхранявате пяната при относителна влажност от 95 процента -100 процента и 90 градуса за 200 часа, след това да компресирате пяната с 50 процента в 70-градусова фурна, да я съхранявате за 22 часа и след това да я вземете извадете и го измерете, след като го поставите за 0,5 часа. по-голяма от 15 процента.
Причината, която влияе на производителността на влажно-топлинно стареене, е свързана главно с изоцианатния индекс.
(1) При действително производство, когато изоцианатният индекс е нисък, характеристиките на пяната при влага и топлина могат да се влошат.
При нормални обстоятелства общото количество изоцианат трябва да бъде малко по-високо от това в теоретичната обща реакция, а изоцианатният индекс е 1,05, така че крайната група на крайния продукт от реакцията на удължаване на веригата трябва да бъде NCO.
Тоест, nOCN-R-NCO плюс (n-1)HO-R'-OH→OCN-R-NHCOO-R'-OCONH-R-NCO
Когато количеството изоцианат е по-ниско от теоретичното количество, краят на макромолекулата, който трябва да се получи чрез реакцията на удължаване на веригата, е хидроксилна група. Хидроксилните групи имат силна хидрофилност, което води до намаляване на устойчивостта на пяната при влажно-топлинно състояние, тоест до намаляване на характеристиките на влажно-топлинно стареене. Това е и причината пяната да омекне и да се деформира през дъждовното лято или в райони с висока влажност и висока температура на юг.
(2) Ако индексът на изоцианат е по-висок от нормалните 5 процента или повече, поради прекомерен NCO, NCO може да реагира с водата във въздуха и има твърде много групи урея в пяната, което води до усещане за твърда пяна и намалено устойчивост, което също може да доведе до влошаване на свойствата на пяната при стареене при влажна топлина.
6. Заключение
Генерирането на дефекти в пяната се влияе главно от фактори като формула на суровината, инструментална екипировка и състояние на формата и контрол на параметрите на производствения процес. Необходимо е да се разгледат цялостно различни фактори за ефективно намаляване на дефектите на пяната.
