Bọt polyurethane có khả năng phục hồi cao được xử lý lạnh là một vật liệu đệm ghế tuyệt vời, có ưu điểm là khả năng đàn hồi tốt, chống cháy tốt và chi phí thấp. Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất thực tế của bọt có khả năng đàn hồi cao, một loạt các khuyết tật như co ngót bọt, sụp đổ rỗng bọt, mùi còn sót lại, bề mặt và lỗ chân lông kém, và hiệu suất lão hóa nhiệt độ ẩm kém thường gặp phải. Trong những năm gần đây, tác giả đã thực hiện một số khám phá về các vấn đề thực tế trong sản xuất.
1. Co ngót bọt
Trong sản xuất thực tế, vấn đề phổ biến và khó giải quyết nhất là co rút bọt. Có hai lý do chính cho hiện tượng co ngót, khuôn gia công và nguyên liệu thô, và cả hai bổ sung cho nhau.
1.1 Các khía cạnh dụng cụ và khuôn mẫu
Trong trường hợp niêm phong khuôn kém, rất dễ gây rò rỉ, do đó thân xốp không thể đạt được mật độ thiết kế, dẫn đến co ngót bọt. Trong khi co lại, sản phẩm bọt sẽ tạo ra hiện tượng cạnh cứng gần đường chia tay tương ứng. Nó có thể được giải quyết bằng cách cải thiện độ kín của miệng khuôn hoặc tăng lực kẹp khuôn đúng cách.
1.2 Nguyên liệu thô
Nếu thành màng bong bóng đàn hồi hơn trong quá trình tạo bọt và khi một lượng lớn khí xảy ra và gây ra sự giãn nở thể tích, các tế bào cũng nở ra mà không bị vỡ, và hầu hết các bong bóng thu được là các tế bào kín, nghĩa là tỷ lệ tế bào kín cao, thì khi bọt là Khi cơ thể nguội đi, áp suất khí trong bong bóng giảm xuống, làm cho bọt co lại và biến dạng. Tác giả tin rằng có bốn giải pháp chính cho hiện tượng tế bào kín này.
(1) Kích thước lỗ rỗng và độ xốp mở của bọt có thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh lượng chất xúc tác. Thông thường, các chất xúc tác amin chủ yếu xúc tác phản ứng của isocyanate và nước (tức là phản ứng tạo bọt) và triethylenediamine hoặc chất xúc tác organotin chủ yếu được sử dụng để xúc tác phản ứng giữa isocyanate và polyol (tức là phản ứng gel). Nếu chất xúc tác thúc đẩy quá trình tạo gel quá mức, bọt sẽ gel sớm, và màng thành tế bào có độ dẻo dai tốt và không dễ bị vỡ, tạo thành các tế bào kín. Để kiểm soát kích thước lỗ chân lông và tỷ lệ tế bào mở của bọt, lượng chất xúc tác gel có thể được giảm một cách thích hợp để giảm tốc độ tăng trưởng của chuỗi phân tử, do đó độ đàn hồi của thành màng bong bóng bị giảm ở đỉnh điểm tạo khí và tỷ lệ tế bào kín bị giảm.
2) Sự hình thành các tế bào kín cũng liên quan đến mức độ trùng hợp và phân nhánh của polyether polyols. Điều này là do trong phản ứng NCO / OH, polyether với chức năng cao tạo thành cấu trúc mạng nhanh hơn, nghĩa là màng tế bào hình thành Độ đàn hồi của thành lớn hơn, làm tăng tốc độ tế bào kín. Chức năng trung bình của polyether có thể được hạ xuống để giảm tốc độ tế bào kín bọt.
(3) Lượng chất ổn định bọt quá cao, điều này sẽ làm cho các tế bào quá ổn định và không mở, dẫn đến co ngót. Do đó, lượng chất ổn định bọt trong sản xuất phải phù hợp.
(4) Khi chỉ số isocyanate quá cao, nó có thể khiến hiện tượng các tế bào kín bọt trở nên trầm trọng hơn, dẫn đến co ngót. Chỉ số isocyanate nên được kiểm soát trong quá trình sản xuất.
2. Một phần bọt rỗng và sụp đổ bên trong
Có hai lý do chính cho hiện tượng rỗng một phần và sụp đổ bọt trong quá trình sản xuất bọt polyurethane có khả năng phục hồi cao.
2.1 Tốc độ phản ứng không cân bằng của gel và bọt
Trong quá trình tạo bọt, trong giai đoạn cuối của việc tạo ra một lượng lớn khí, độ nhớt của thành màng bong bóng tương đối lớn, nhưng độ đàn hồi kém. Bằng cách này, khi khí trong bong bóng tiếp tục tăng, nó không thể chịu được sự kéo dài của thành phim, dẫn đến vỡ bong bóng. Để cho phép khí thoát ra ngoài, lỗ được mở ra. Nếu thành của màng bọt bị vỡ khi một lượng lớn khí xảy ra, kinh tuyến và bộ xương của các tế bào không có đủ sức mạnh để ngăn chặn sự vỡ này, và vỡ sẽ lan rộng hơn nữa, điều này sẽ làm cho toàn bộ bọt sụp đổ; nếu vỡ lan ra một phần nhỏ, nó sẽ làm Nếu nó dừng lại, nó cũng sẽ làm cho bọt bị rỗng một phần hoặc nứt. Trong trường hợp này, nếu chất xúc tác gel trong nguyên liệu thô tăng lên hoặc lượng chất xúc tác tạo bọt bị giảm để cải thiện sự cân bằng giữa phản ứng tạo gel và tạo bọt, cường độ của thành màng bong bóng có thể tăng lên khi một lượng lớn khí xảy ra và lượng khí được tạo ra có thể được giảm một cách thích hợp, từ đó làm giảm hoặc cải thiện hiện tượng bọt rỗng hoặc sụp đổ. Hiện tượng này hoàn toàn trái ngược với hiện tượng co rút tế bào kín. Khi chất xúc tác tạo bọt không thay đổi và lượng chất xúc tác gel thấp, rất dễ gây ra sự mở và sụp đổ quá mức của bọt.
2.2 Lượng chất ổn định bọt thấp
Chất ổn định bọt silicon là một trong những nguyên liệu thô không thể thiếu trong quá trình tạo bọt polyurethane. Nó có thể làm giảm sức căng bề mặt của từng thành phần nguyên liệu thô trong hệ thống bọt, ổn định quá trình tạo bọt và làm cho các tế bào mịn và đồng đều. Khi hệ thống ở giai đoạn có độ nhớt thấp, nó cho phép màng khí khổng phát triển đến độ dày phù hợp để mở, tạo điều kiện cho lần mở cuối cùng. Nếu lượng chất ổn định bọt quá thấp, độ ổn định của lỗ xốp sẽ kém, và lỗ chân lông sẽ được mở ra sớm, dẫn đến sụp đổ bọt hoặc rỗng một phần.
Chất ổn định bọt thích hợp có thể phối hợp khoảng thời gian mở tế bào, đây là một quá trình chính trong quá trình tạo bọt của bọt có khả năng đàn hồi cao, nếu không sẽ xảy ra co ngót tế bào kín. Tuy nhiên, lỗ mở phải xuất hiện khi phản ứng tạo bọt và phản ứng tạo gel về cơ bản đã hoàn thành và đạt đến trạng thái cân bằng, nghĩa là khi bọt đạt đến điểm cao nhất và cường độ bọt có thể hỗ trợ trọng lượng của chính nó, nếu không bọt sẽ sụp đổ hoặc trở nên rỗng.
3. Bọt có mùi còn sót lại
Mùi còn sót lại trong bọt có thể bắt nguồn từ ba nguồn.
(1) Khi isocyanate quá mức, sẽ có toluene diisocyanate còn sót lại trong bọt hình thành, dẫn đến mùi hăng.
(2) Nếu polyether được chọn trong công thức nguyên liệu thô chứa nhiều chất dễ bay hơi, có thể có "mùi polyether" sau khi tạo bọt.
(3) Mùi amin do chất xúc tác amin dư thừa trong bọt gây ra tương đối lớn. Có hai cách để giải quyết mùi này. Đầu tiên, bọt có thể được lưu trữ ở nhiệt độ cao trong một khoảng thời gian để bay hơi chất xúc tác còn lại trong bọt, nhưng rất khó để hoạt động trong thực tế. Thứ hai, thêm một chất xúc tác amin có thể tham gia vào phản ứng hóa học của hệ thống bọt có thể làm giảm mùi amin do các chất xúc tác amin thông thường gây ra, nhưng đồng thời, chi phí bọt sẽ được tăng lên tương ứng.
4. Có lỗ chân lông trên bề mặt sản phẩm bọt
Có những lỗ khí trên bề mặt của các sản phẩm bọt, hoặc các lỗ tối bên trong, những hiện tượng này có thể có năm lý do sau.
(1) Bề mặt hoàn thiện của khuôn là không đủ, ảnh hưởng đến tính lưu động của hệ thống vật liệu, làm cho bề mặt bọt gồ ghề và xốp. Điều này chủ yếu phụ thuộc vào việc cải thiện độ hoàn thiện bề mặt của khuôn, hoạt động cẩn thận và sử dụng chất giải phóng tốt hơn.
(2) Nếu độ nhớt của hệ thống vật liệu quá cao và tính lưu động kém, nó sẽ gây ra bong bóng dư trên bề mặt sản phẩm bọt. Điều này chủ yếu được giải quyết bằng cách giảm độ nhớt của polyether kết hợp. Độ nhớt phù hợp hơn trong thực tế là 1500-1800mPa · s.
(3) Nếu tốc độ gel quá nhanh và thời gian quá ngắn trong quá trình tạo bọt, độ nhớt của hệ thống vật liệu sẽ tăng lên nhanh chóng, và tính lưu động sẽ trở nên kém, có thể gây ra lỗ chân lông trên bề mặt. Thời gian gel thường được kiểm soát ở 55-65 giây. Nhưng thời gian gel không nên quá dài. Nếu không, nếu độ kín của khuôn không đáp ứng yêu cầu, nó sẽ gây lãng phí nguyên liệu thô.
(4) Tốc độ tạo bọt ban đầu quá nhanh. Nói chung, sau khi nguyên liệu thô được phủ đều hơn trên bề mặt bên trong của đáy khuôn, và sau đó nổi lên nhanh chóng, bọt sẽ có chất lượng bề mặt tốt hơn; nếu nguyên liệu thô không chảy tự nhiên lên bề mặt khuôn và sau đó tạo bọt, Nâng sẽ mở rộng nguyên liệu thô đến thời điểm này, nơi bong bóng hoặc lỗ tối có nhiều khả năng được tạo ra. Do đó, thời gian nâng nên được kéo dài một cách thích hợp. Thường được kiểm soát trong 10-15 giây. Tuy nhiên, thời gian này bị ảnh hưởng rất nhiều bởi lượng chất xúc tác và nhiệt độ vật liệu và nhiệt độ nấm mốc trong sản xuất thực tế. Do đó, nhiệt độ vật liệu và nhiệt độ khuôn cần được kiểm soát chặt chẽ trong quá trình sản xuất. Nói chung, nhiệt độ vật liệu nên được kiểm soát ở 22-24 ° C.
(5) Thiết kế của lỗ xả khuôn không phù hợp. Nói chung, các lỗ thông hơi của khuôn phải càng nhỏ và lớn càng tốt, và các vị trí nên được phân phối trên điểm cao nhất của khuôn tạo bọt và dây chuyền kẹp. Lỗ thông hơi có thể hướng dẫn hệ thống vật liệu. Sự phân bố hợp lý các lỗ thông hơi có thể giảm thiểu bọt khí hoặc lỗ tối. Đồng thời, trong sản xuất thực tế, thiết kế của tuyến đường đổ cũng phải phù hợp với sự phân bố của các lỗ xả. Trong quá trình sản xuất đệm ghế lớn, nếu nguyên liệu thô được đổ ở hai nơi cùng một lúc, các lỗ thông hơi nên được đặt phía trên hợp lưu của hai nguyên liệu thô càng nhiều càng tốt để tránh tạo ra các lỗ tối.
5. Hiệu suất lão hóa nhiệt ẩm kém
Hiệu suất lão hóa nhiệt ẩm ướt của bọt đệm ghế là một thử nghiệm đòi hỏi khắt khe hơn theo yêu cầu của tiêu chuẩn VW50180 của Volkswagen. Trước đây chủ yếu được sử dụng để thử nghiệm bọt ghế BORA A4, thử nghiệm này hiện đang được triển khai trên bọt ghế JETTA. Thử nghiệm này là để lưu trữ bọt ở độ ẩm tương đối 95% -100% và 90 ° C trong 200 giờ, sau đó nén bọt 50% trong lò nướng 70 ° C, bảo quản trong 22 giờ, sau đó lấy nó ra và đo sau khi đặt nó trong 0,5 giờ. lớn hơn 15%.
Lý do ảnh hưởng đến hiệu suất lão hóa nhiệt ẩm ướt chủ yếu liên quan đến chỉ số isocyanate.
(1) Trong sản xuất thực tế, khi chỉ số isocyanate thấp, hiệu suất nhiệt ẩm ướt của bọt có thể bị suy giảm.
Trong trường hợp bình thường, lượng isocyanate nói chung phải cao hơn một chút so với tổng phản ứng lý thuyết và chỉ số isocyanate là 1, 05, vì vậy nhóm cuối cùng của sản phẩm cuối cùng của phản ứng mở rộng chuỗi phải là NCO.
Đó là, nOCN-R-NCO + (n-1) HO-R'-OH→OCN-R-NHCOO-R'-OCONH-R-NCO
Khi lượng isocyanate thấp hơn lượng lý thuyết, phần cuối của đại phân tử cần thu được bằng phản ứng mở rộng chuỗi là một nhóm hydroxyl. Các nhóm hydroxyl có tính ưa nước mạnh, dẫn đến giảm khả năng phục hồi bọt ở trạng thái nhiệt ẩm, nghĩa là giảm hiệu suất lão hóa nhiệt ẩm. Đây cũng là lý do tại sao bọt có xu hướng trở nên mềm và biến dạng vào mùa hè mưa, hoặc ở những khu vực có độ ẩm cao và nhiệt độ cao ở phía nam.
(2) Nếu chỉ số isocyanate cao hơn bình thường 5% trở lên, do NCO quá mức, NCO có thể phản ứng với nước trong không khí và có quá nhiều nhóm urê trong bọt, dẫn đến cảm giác bọt cứng và giảm khả năng phục hồi, điều này cũng có thể dẫn đến Các đặc tính lão hóa nhiệt ẩm ướt của bọt bị suy giảm.
6. Kết luận
Việc tạo ra các khuyết tật bọt chủ yếu bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như công thức nguyên liệu thô, dụng cụ và trạng thái khuôn, và kiểm soát thông số quy trình sản xuất. Cần xem xét toàn diện các yếu tố khác nhau để giảm hiệu quả các khuyết tật bọt.
