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Espumas: aplicaciones y métodos de producción

Las espumas de poliuretano flexibles tienen células abiertas, permeables al aire, son reversibles a la deformación y se pueden producir en una amplia gama de propiedades que incluyen suavidad, firmeza y elasticidad, ofreciendo comodidad a los consumidores, que ningún otro material proporciona, lo que las convierte en el material preferido para tapicería en la industria del mueble y colchón. Entre las numerosas áreas de aplicación de las espumas flexibles, destacan las siguientes: colchones, muebles, almohadas, componentes de automoción, componentes para calzado, embalajes, ropa, etc.

Los procesos utilizados para la producción de espumas flexibles de poliuretano pueden ser en bloques o moldeados, sin embargo los bloques representan el segmento más grande del mercado y generalmente se fabrican por proceso continuo o por lotes (batch). En cuanto a las propiedades de las espumas, se pueden clasificar en: convencionales, de alta resiliencia, semiflexibles y full skin. La siguiente tabla diferencia estos tipos de espumas.

Tipo

Descripción

Comentarios

Convencional

Colchones y tapizados. Densidad: 14-50 kg / m³

Bloque y moldeado (curado en caliente)

Alta resiliencia

Soporte para cargas elevadas. Densidad: 25-60 kg / m³

Bloque y moldeado (curado en frío)

Mejor soporte de carga

Semi flexibles

Menor flexibilidad.

Densidad: 40-80 kg / m³

Moldeado / revestido con ABS / PVC.
Piel integral Semi-Fléxivel.

Densidad: 100-700 kg / m³

Moldeados, componentes de automóviles, reposabrazos, volantes de automóviles, etc.

También podemos intentar comprender mejor la diferencia entre los dos procesos de fabricación de espumas. Podemos ver en la siguiente tabla algunas diferencias entre el proceso continuo y discontinuo.

Proceso

Discontinua (caja)

Continuo convencional

Beneficios

Bajo costo;

Posibilidad de producir pequeñas cantidades de diferentes espumas;

Baja necesidad de mano de obra especializada;

Fabricación de bloques rectangulares y cilíndricos.

Producción de espumas de alta calidad;

Alta producción, superior a 1000 t / año;

Mayor eficiencia en el proceso productivo;

Producción de diferentes tipos de espumas sin interrumpir el proceso.

Desventajas

Capacidad de producción limitada;

Mayores tasas de pérdida durante la producción;

Estructura y estandarización de espuma de menor calidad;

Variaciones en las propiedades físicas a lo largo del bloque.

Alto costo para implementar el proceso;

Necesidad de grandes instalaciones y mano de obra calificada.

En el proceso de producción de espumas flexibles de poliuretano se utilizan diferentes materias primas, tales como: polioles, isocianatos, agua, catalizadores, tensioactivos, agentes espumantes, retardadores de llama, pigmentos, aditivos antimicrobianos, entre otros.

Proceso discontinuo convencional – Caja

Neste processo, exemplificado na figura abaixo, normalmente é feita a mistura da massa reagente em um misturador dotado de agitação mecânica eficiente. Em seguida, é feita a transferência rápida para um recipiente maior (caixote), antes de ocorrer aumento significativo da viscosidade da mistura. É importante evitar a formação de bolhas de ar, durante o vazamento da mistura, pois poderá acarretar falhas na estrutura da espuma. O crescimento da espuma é normalmente feito em um caixote de madeira ou metal, com superfícies planas laterais articuladas, e coberto por um sistema de tampa móvel. O efeito da tampa móvel e o movimento viscoso, nas paredes do caixote levam à obtenção de espumas com densidades maiores do que as que seriam obtidas pelo processo contínuo. Este fenômeno é contornado pelo ajuste da formulação utilizada.

 

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a) tanque de materia prima; b) Sistema de dosificación; c) Mezclador; d) Panel de control; e) caja; f) Cubierta flotante; g) Bloque de espuma.

Procedimiento de fabricación típico: 1) Las cantidades calculadas de: poliol; cargo; agente de expansión auxiliar; y los tintes se mezclan en un recipiente (mezclador), con agitación vigorosa (800 a 1200 rpm), durante aproximadamente 1 minuto; 2) Se agrega la mezcla de agua, silicona y amina y se continúa agitando durante 20 a 40 segundos; 3) Luego se agrega el catalizador de octoato de estaño II y, después de 15 a 30 segundos, se agrega TDI; 4) Después de aproximadamente 5 segundos después de la adición del TDI, se detiene la agitación y se vierte la masa en la caja recubierta con agente de desmoldeo; 5) Se quita la batidora y se baja la tapa de la caja; 6) Una vez que ha crecido la espuma (aproximadamente 3 minutos), se abre la caja y se retira el bloque de espuma.

Proceso continuo

Existen varios procesos para la fabricación continua de bloques de diferentes tipos de espumas flexibles, cada uno con sus ventajas y diferencias en términos de conversión y eficiencia. Por tanto, no forma parte de este artículo describir cada uno de los procesos para cada tipo de espuma. Podemos comprender mejor cómo funciona el proceso de producción continuo a través del diagrama de flujo genérico a continuación.

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1) Materias primas; 2) Tanques diarios; 3) Cabezal mezclador; 4) Bloque de espuma; 5) Corte vertical; 6) Curado final.

La producción continua de bloques de espuma flexible consta de los siguientes pasos: 1) Almacenamiento y acondicionamiento térmico de materias primas; 2) Medición y mezcla; 3) Formación de bloques; 4) Cuidado; 5) Terminando y 6) Almacenamiento.

Oportunidad de innovación y tendencias del mercado

Como se ve en el artículo, la industria de las espumas tiene varios mercados a los que puede atender. Hoy podemos ver que es una tendencia del mercado buscar diferenciales en los productos y no solo la alta calidad. Algunos diferenciales como: protección UV, esencias encapsuladas para la odorización de espumas y antimicrobianos.

En este mercado, los aditivos químicos antimicrobianos se utilizan para combatir bacterias y hongos, agentes a menudo responsables de causar: problemas respiratorios, mal olor y degradación del producto. Invertir en la implementación de estos aditivos es invertir en la salud, el bienestar y la durabilidad de los productos que utilizan espumas como componente. La inserción de estos aditivos se puede hacer directamente en la reacción para obtener la espuma, mezclándose directamente en el tanque de Poliol, lo que garantiza la protección antimicrobiana en cada bloque producido.

En otras palabras, podemos ver que el mercado se está volviendo cada vez más exigente y propicio para invertir en innovación de productos que brinde mayores beneficios a sus consumidores. Por lo tanto, no pierda tiempo y comuníquese con TNS, contamos con consultores técnicos capacitados para atender su negocio.

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