냉간 경화 된 고 탄력성 폴리 우레탄 폼은 우수한 시트 쿠션 소재로 우수한 탄력성, 우수한 난연성 및 저렴한 비용의 장점을 가지고 있습니다. 그러나, 고탄성 발포체의 실제 생산 공정에서, 발포체 수축, 발포체 중공 붕괴, 잔류 냄새, 불량한 표면 및 기공, 불량한 수분-열 노화 성능 등과 같은 일련의 결함이 종종 발생한다. 최근 몇 년 동안 저자는 생산의 실질적인 문제에 대한 탐구를 수행했습니다.
1. 거품 수축
실제 생산에서 해결해야 할 가장 일반적이고 어려운 문제는 거품 수축입니다. 수축 현상에는 금형 금형과 원자재의 두 가지 주요 이유가 있으며 두 가지가 서로를 보완합니다.
1.1 공구 및 금형 측면
불량한 금형 밀봉의 경우 누출을 일으키기 쉽기 때문에 발포 몸체가 설계 밀도에 도달 할 수 없으므로 거품 수축이 발생합니다. 수축하는 동안, 폼 제품은 해당 파팅 라인 근처에서 단단한 가장자리 현상을 일으킨다. 금형 입의 견고성을 개선하거나 금형 클램핑력을 적절하게 증가시켜 해결할 수 있습니다.
1.2 원료
거품 필름 벽이 발포 과정에서 더 탄력 있고 많은 양의 가스가 발생하여 부피 팽창을 일으킬 때 셀도 부서지지 않고 팽창하며 얻은 기포의 대부분은 닫힌 셀, 즉 닫힌 셀 비율이 높으면 거품이 몸체가 냉각되면 거품의 가스 압력이 떨어지면 거품이 수축하고 변형됩니다. 저자는이 폐쇄 세포 현상에 대한 네 가지 주요 해결책이 있다고 믿습니다.
(1) 발포체의 기공 크기 및 개방 다공도는 촉매의 양을 조절하여 제어할 수 있다. 보통, 아민 촉매는 주로 이소시아네이트와 물의 반응 (즉, 발포 반응)을 촉매하고, 트리에틸렌디아민 또는 유기 주석 촉매는 주로 이소시아네이트와 폴리올 사이의 반응 (즉, 겔 반응)을 촉매하기 위해 사용된다. 겔화를 촉진하는 촉매가 과도하면 거품이 조기에 겔화되고 세포벽 막은 인성이 좋으며 파열되기 쉽지 않아 닫힌 세포를 형성합니다. 발포체의 기공 크기 및 개방 셀 비율을 제어하기 위해, 겔 촉매의 양은 분자 사슬의 성장 속도를 감소시키기 위해 적절히 감소될 수 있고, 따라서 기포 필름 벽의 탄성이 가스 생성의 피크에서 감소되고, 닫힌 셀 비율이 감소된다.
2) 닫힌 세포의 형성은 또한 폴리에테르 폴리올의 중합 및 분지화의 정도와 관련된다. 이것은 NCO / OH 반응에서 높은 기능성을 가진 폴리 에테르가 네트워크 구조를 더 빨리 형성하기 때문입니다, 즉 형성된 세포막 벽 탄성이 커져서 닫힌 세포 속도가 증가하기 때문입니다. 폴리에테르의 평균 기능성은 발포 폐쇄 셀 속도를 감소시키기 위해 저하될 수 있다.
(3) 거품 안정제의 양이 너무 많으면 세포가 너무 안정되고 열리지 않아 수축이 발생합니다. 따라서, 생산시 발포 안정제의 양은 적절해야 한다.
(4) 이소시아네이트 지수가 너무 높으면 발포 폐쇄 셀의 현상이 악화되어 수축이 발생할 수 있습니다. 이소시아네이트 지수는 생산 중에 제어되어야 합니다.
2. 부분적으로 중공 및 붕괴 된 거품 내부
고탄성 폴리우레탄 폼의 제조 공정에서 발포체의 부분적인 중공 및 붕괴 현상에 대한 두 가지 주된 이유가 있다.
2.1 젤과 거품의 불균형 한 반응 속도
발포 공정에서, 다량의 가스를 발생시키는 최종 단계에서, 기포 필름 벽의 점도는 상대적으로 크지 만 탄성은 열악하다. 이런 식으로, 기포 내의 가스가 계속 증가할 때, 그것은 필름 벽의 연신을 견딜 수 없어, 기포의 파열을 초래한다. 가스가 빠져 나갈 수 있도록 구멍이 열립니다. 다량의 가스가 발생할 때 발포 필름의 벽이 파열되면 세포의 자오선과 골격이이 파열을 방지하기에 충분한 강도를 갖지 못하고 파열이 더 확산되어 전체 거품이 붕괴됩니다. 파열이 작은 부분으로 퍼지면 멈추면 거품이 부분적으로 비어있거나 금이 갈 수 있습니다. 이 경우, 원료 중의 겔 촉매가 증가하거나 발포 촉매의 양이 감소하여 겔화와 발포 반응 사이의 균형을 개선하면, 다량의 가스가 발생했을 때 기포막 벽의 강도가 증가될 수 있고, 발생하는 가스의 양이 적절히 감소될 수 있고, 또는 중공 또는 붕괴된 발포체의 현상을 감소시키거나 개선시킨다. 이 현상은 폐쇄 셀 수축 현상과 정반대입니다. 발포 촉매가 변하지 않고 겔 촉매의 양이 적은 경우, 발포체의 과도한 개방 및 붕괴를 일으키기 쉽다.
2.2 거품 안정제의 양이 적다.
실리콘 폼 안정제는 폴리우레탄 발포 공정에서 없어서는 안될 원료 중 하나입니다. 그것은 거품 체계에 있는 각 원료 성분의 표면 장력을 감소시키고, 거품 과정을 안정시키고, 세포를 미세하고 균일하게 만들 수 있습니다. 시스템이 저점도 단계에있을 때, 구내막 벽 필름이 개구부에 적합한 두께로 성장하여 최종 개구를위한 조건을 만듭니다. 폼 안정제의 양이 너무 적으면 거품 기공의 안정성이 떨어지고 기공이 조기에 열리 며 거품이 붕괴되거나 부분적으로 중공이 생깁니다.
적절한 발포 안정제는 높은 탄성 발포체의 발포 공정에서 주요 공정인 세포 개방의 기간을 조정할 수 있으며, 그렇지 않으면 닫힌 세포 수축이 발생할 것이다. 그러나 발포 반응과 겔화 반응이 기본적으로 완료되고 평형에 도달 할 때, 즉 발포체가 가장 높은 지점에 도달하고 발포 강도가 자체 중량을 지탱할 수있을 때 개구부가 나타나야하며, 그렇지 않으면 발포체가 붕괴되거나 중공이됩니다.
3. 거품에는 잔류 냄새가 있습니다
거품의 잔류 냄새는 세 가지 원인에서 비롯될 수 있습니다.
(1) 이소시아네이트가 과도하면 형성된 발포체에 톨루엔 디이소시아네이트가 잔류하여 매운 냄새가 난다.
(2) 원료식에서 선택된 폴리에테르에 휘발성 물질이 많이 포함되어 있는 경우, 발포 후 "폴리에테르 냄새"가 있을 수 있다.
(3) 발포체 내의 잔류 아민 촉매에 의해 야기되는 아민 냄새는 상대적으로 크다. 이 냄새를 해결하는 방법에는 두 가지가 있습니다. 첫째, 발포체는 발포체 내의 잔류 촉매를 휘발시키기 위해 일정 기간 동안 고온에서 저장될 수 있지만, 실제로 작동하기가 어렵다. 둘째, 발포 시스템의 화학반응에 참여할 수 있는 아민 촉매를 첨가하면 기존의 아민 촉매로 인한 아민 냄새를 줄일 수 있지만, 동시에 그에 따라 발포 비용이 증가할 것이다.
4. 거품 제품의 표면에 기공이 있다
거품 제품의 표면에 공기 구멍이 있거나 내부에 어두운 구멍이 있으며, 이러한 현상에는 다음과 같은 다섯 가지 이유가있을 수 있습니다.
(1) 금형의 표면 마무리가 충분하지 않아 재료 시스템의 유동성에 영향을 미쳐 발포 표면이 거칠고 다공성이됩니다. 이것은 주로 금형의 표면 마무리 개선, 신중한 작동 및 더 나은 이형제의 사용에 달려 있습니다.
(2) 재료 시스템의 점도가 너무 높고 유동성이 좋지 않으면 발포 제품 표면에 잔류 기포가 발생합니다. 이것은 주로 결합된 폴리에테르의 점도를 감소시킴으로써 해결된다. 실제로 더 적합한 점도는 1500-1800mPa·s입니다.
(3) 젤 속도가 너무 빠르고 발포 과정에서 시간이 너무 짧으면 재료 시스템의 점도가 급격히 증가하고 유동성이 불량하여 표면에 기공이 발생할 수 있습니다. 겔 시간은 일반적으로 55-65s에서 조절된다. 그러나 젤 시간이 너무 길어서는 안됩니다. 그렇지 않으면 금형의 견고성이 요구 사항을 충족시키지 못하면 원료 낭비가 발생합니다.
(4) 초기 발포 속도가 너무 빠릅니다. 일반적으로 원료가 금형 바닥의 내부 표면에보다 고르게 덮인 후 빠르게 상승하면 폼이 더 나은 표면 품질을 갖게됩니다. 원료가 금형의 표면으로 자연스럽게 흐르지 않고 거품이 생기지 않으면 리프팅은 원료를 거품이나 어두운 구멍이 생성 될 가능성이있는이 지점까지 확장시킵니다. 따라서 리프팅 시간을 적절하게 연장해야합니다. 일반적으로 10-15 초에 제어됩니다. 그러나이 시간은 실제 생산에서 촉매 및 재료 온도 및 금형 온도의 양에 크게 영향을받습니다. 따라서 재료 온도와 금형 온도는 생산 중에 엄격하게 제어되어야합니다. 일반적으로, 재료 온도는 22-24°C에서 제어되어야 한다.
(5) 금형 배기 구멍의 설계는 적합하지 않습니다. 일반적으로 금형의 통풍구 구멍은 가능한 한 작고 커야하며 위치는 발포 금형 및 클램핑 라인의 가장 높은 지점에 분산되어야합니다. 통풍구 구멍은 재료 시스템을 안내 할 수 있습니다. 통풍구의 합리적인 분포는 기포 또는 어두운 구멍을 최소화 할 수 있습니다. 동시에, 실제 생산에서 쏟아지는 경로의 설계는 배기 구멍의 분포와 일치해야합니다. 대형 시트 쿠션을 생산할 때 원료를 동시에 두 곳에 부으면 어두운 구멍이 생기지 않도록 가능한 한 두 원료의 합류점 위에 통풍구를 설치해야합니다.
5. 불쌍한 축축한 열 노화 성과
시트 쿠션 폼의 축축한 열 노화 성능은 폭스바겐의 VW50180 표준에 의해 요구되는 더 까다로운 테스트입니다. 이전에는 BORA A4 시트 폼 테스트에 주로 사용되던 이 테스트는 현재 JETTA 시트 폼에서 출시되고 있습니다. 이 테스트는 200 시간 동안 95 % -100 % 및 90 ° C의 상대 습도에서 거품을 저장 한 다음 70 ° C 오븐에서 폼을 50 % 압축하고 22 시간 동안 보관 한 다음 꺼내어 0.5 시간 동안 넣은 후 측정합니다. 15% 초과.
축열 노화 성능에 영향을 미치는 이유는 주로 이소시아네이트 지수와 관련이 있다.
(1) 실제 생산에서 이소시아네이트 지수가 낮 으면 발포체의 축축한 열 성능이 악화 될 수 있습니다.
정상적인 상황에서, 이소시아네이트의 일반적인 양은 이론적 인 총 반응에서보다 약간 높아야하며, 이소시아네이트 지수는 1.05이므로 사슬 연장 반응의 최종 생성물의 최종 그룹은 NCO가되어야합니다.
즉, nOCN-R-NCO+(n-1)HO-R'-OH→OCN-R-NHCOO-R'-OCONH-R-NCO
이소시아네이트의 양이 이론량보다 낮을 때, 사슬 연장 반응에 의해 얻어져야 하는 거대분자의 말단은 히드록실기이다. 히드록실 그룹은 강한 친수성을 가지며, 이는 습기 찬 열 상태에서 거품 탄력성의 감소, 즉 습기 찬 열 노화 성능의 감소로 이어진다. 이것은 또한 비오는 여름이나 남쪽의 습도가 높고 온도가 높은 지역에서 거품이 부드럽고 변형되는 경향이있는 이유이기도합니다.
(2) 이소시아네이트 지수가 정상 5% 이상일 경우, 과도한 NCO로 인해 NCO는 공기 중의 물과 반응할 수 있고, 발포체 내에 요소기가 너무 많아 거품이 뻣뻣하게 느껴지고 복원력이 저하되며, 이로 인해 폼의 축축한 열 노화 특성이 악화될 수 있습니다.
6. 결론
폼 결함의 생성은 주로 원료 공식, 금형 및 금형 상태 및 생산 공정 매개 변수 제어와 같은 요인의 영향을받습니다. 거품 결함을 효과적으로 줄이기 위해 다양한 요소를 종합적으로 고려해야합니다.
