Unità di nucleazione per linee di produzione di pannelli sandwich continui
Il concetto POFI-Engineering
La schiuma di poliuretano è principalmente una struttura plastica a celle. Le proprietà di questa matrice dipendono principalmente da due fattori,
la struttura
e la composizione. La struttura delle celle è ottenuta attraverso l’azione degli agenti espandenti. Più fine e omogenea è la struttura, migliori sono le caratteristiche meccaniche della schiuma di poliuretano. Anche la composizione chimica contribuisce in gran parte alla sua resistenza meccanica. Una miscela omogenea stechiometrica conferisce alla schiuma di poliuretano le sue migliori caratteristiche meccaniche. La nucleazione (aria, azoto o CO2) rappresenta la parte ancora poco utilizzata dell’espansione meccanica. Quando vengono utilizzati agenti fisici per formare le celle, la fase gassosa del materiale plastico a celle è chimicamente identica a quella dell’agente espandente. Questa tecnica ha avuto difficoltà di implementazione, risolte di recente con l’aggiunta della funzione di miscibilità dei gas in un liquido mediante un insieme di variazioni di pressione associate a un sistema di miscelazione e omogeneizzazione ad alte prestazioni.
Gli effetti diretti della nucleazione:
Effetto sulla composizione chimica:
Il principio della nucleazione è quello di affinare la struttura cellulare della schiuma attraverso una serie di azioni combinate eseguite sul Polymix (miscela di poliolo e additivi). Una migliore miscelazione del poliolo con i suoi additivi e l’integrazione dell’aria in particelle molto fini aumentano la reattività, migliorando notevolmente la qualità della miscelazione isocianato/poliolo e quindi ottimizzando la stechiometria della reazione. Questa funzione consente una migliore reticolazione che migliora le caratteristiche meccaniche della schiuma di poliuretano. È quindi possibile ridurre la quantità di catalizzatore necessaria per la reazione.
Effetto sulla struttura delle celle:
La resistenza della struttura della matrice dipende anche dalla finezza delle bolle e dalla loro distribuzione omogenea. La nucleazione, grazie al suo concetto, combina diverse azioni fisiche che provocano l’esplosione delle bolle in particelle molto piccole e precise, migliorando notevolmente la struttura della matrice.
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Importanza della nucleazione dell’aria nella schiuma rigida:
La produzione di schiuma di poliuretano rigida richiede due componenti liquidi principali, un poliisocianato e un POLYMIX (poliolo e un agente espandente). Di solito l’agente espandente viene aggiunto al poliolo insieme ad altri componenti ausiliari, come attivatori (acceleratori di reazione), stabilizzatori di schiuma e agenti ignifughi.
La reazione avviene quando i due componenti vengono miscelati insieme. Durante la reazione, viene liberata una considerevole quantità di calore che viene utilizzata per evaporare gli agenti espandenti presenti nel poliolo. Questa evaporazione, unita alla reazione chimica, forma la schiuma. Di solito viene aggiunta una quantità variabile di acqua al poliolo. L’acqua reagisce con l’isocianato per formare poliurea e biossido di carbonio, che funge da coagente espandente. Come primo agente espandente, una parte dell’aria è inclusa nel Polymix.
Infatti, la reazione di polimerizzazione produce poliuretano solido, e la schiuma è prodotta formando bolle di gas nella miscela di polimerizzazione, spesso chiamata “espandente”.
Le singole celle nella schiuma sono isolate l’una dall’altra da sottili pareti polimeriche, che impediscono efficacemente il flusso di gas attraverso la schiuma. Questi materiali offrono una buona resistenza della struttura in rapporto al peso, combinata a eccellenti proprietà di isolamento termico. Le celle contengono una miscela di gas e, a seconda della loro natura, delle dimensioni e delle proporzioni delle schiume, hanno diverse conducibilità termiche. Per mantenere le prestazioni a lungo termine, è necessario che i gas a bassa conducibilità termica rimangano nelle celle, pertanto più del 90% delle celle deve essere chiuse.
Ciò dimostra che una buona schiuma è il risultato di due componenti, la struttura e la composizione.
La composizione viene sviluppata dal fornitore di materie prime. Ci concentreremo sulla parte meccanica, la matrice della schiuma.
Esistono diverse teorie sullo sviluppo della schiuma. La maggior parte di esse si basa sulla nucleazione nella fase di sviluppo. Sembra che tutte le celle presenti nella schiuma finita siano già presenti nella
Unità di nucleazione per linee di produzione di pannelli sandwich in continuo
Il concetto di POFI-Engineering
La schiuma di poliuretano è principalmente una struttura plastica a celle. Le proprietà di questa matrice dipendono principalmente da due fattori,
la struttura
e la composizione. La struttura delle celle è ottenuta attraverso l’azione degli agenti espandenti. Più fine e omogenea è la struttura, migliori sono le caratteristiche meccaniche della schiuma di poliuretano. Anche la composizione chimica contribuisce in gran parte alla sua resistenza meccanica. Una miscela omogenea stechiometrica conferisce alla schiuma di poliuretano le sue migliori caratteristiche meccaniche. La nucleazione (aria, azoto o CO2) rappresenta la parte ancora poco utilizzata dell’espansione meccanica. Quando vengono utilizzati agenti fisici per formare le celle, la fase gassosa del materiale plastico a celle è chimicamente identica a quella dell’agente espandente. Questa tecnica ha avuto difficoltà di implementazione, risolte di recente con l’aggiunta della funzione di miscibilità dei gas in un liquido mediante un insieme di variazioni di pressione associate a un sistema di miscelazione e omogeneizzazione ad alte prestazioni.
Gli effetti diretti della nucleazione:
Effetto sulla composizione chimica:
Il principio della nucleazione è quello di affinare la struttura cellulare della schiuma attraverso una serie di azioni combinate eseguite sul Polymix (miscela di poliolo e additivi). Una migliore miscelazione del poliolo con i suoi additivi e l’integrazione dell’aria in particelle molto fini aumentano la reattività, migliorando notevolmente la qualità della miscelazione isocianato/poliolo e quindi ottimizzando la stechiometria della reazione. Questa funzione consente una migliore reticolazione che migliora le caratteristiche meccaniche della schiuma di poliuretano. È quindi possibile ridurre la quantità di catalizzatore necessaria per la reazione.
Effetto sulla struttura delle celle:
La resistenza della struttura della matrice dipende anche dalla finezza delle bolle e dalla loro distribuzione omogenea. La nucleazione, grazie al suo concetto, combina diverse azioni fisiche che provocano l’esplosione delle bolle in particelle molto piccole e precise, migliorando notevolmente la struttura della matrice.
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Importanza della nucleazione dell’aria nella schiuma rigida:
La produzione di schiuma di poliuretano rigida richiede due principali componenti liquidi, un poliisocianato e un POLYMIX (poliolo e un agente espandente). Di solito, l’agente espandente viene aggiunto al poliolo insieme ad altri componenti ausiliari, come attivatori (acceleratori di reazione), stabilizzatori di schiuma e agenti ignifughi.
La reazione avviene quando i due componenti vengono miscelati insieme. Durante la reazione, viene liberata una considerevole quantità di calore che viene utilizzata per evaporare gli agenti espandenti presenti nel poliolo. Questa evaporazione, unita alla reazione chimica, forma la schiuma. Di solito viene aggiunta una quantità variabile di acqua al poliolo. L’acqua reagisce con l’isocianato per formare poliurea e biossido di carbonio, che funge da coagente espandente. Come primo agente espandente, una parte dell’aria è inclusa nel Polymix.
In effetti, la reazione di polimerizzazione produce poliuretano solido, e la schiuma è prodotta formando bolle di gas nella miscela di polimerizzazione, spesso chiamata “espandente”.
Le singole celle nella schiuma sono isolate l’una dall’altra da sottili pareti polimeriche, che impediscono efficacemente il flusso di gas attraverso la schiuma. Questi materiali offrono una buona resistenza della struttura in rapporto al peso, combinata a eccellenti proprietà di isolamento termico. Le celle contengono una miscela di gas e, a seconda della loro natura, delle dimensioni e delle proporzioni delle schiume, hanno diverse conducibilità termiche. Per mantenere le prestazioni a lungo termine, è necessario che i gas a bassa conducibilità termica rimangano nelle celle, pertanto più del 90% delle celle deve essere chiuse.
Ciò dimostra che una buona schiuma è il risultato di due componenti, la struttura e la composizione.
La composizione è sviluppata dal fornitore di materie prime. Ci concentreremo sulla parte meccanica, la matrice della schiuma.
Esistono diverse teorie sullo sviluppo della schiuma. La maggior parte di esse si basa sulla nucleazione nella fase di sviluppo. Sembra che tutte le celle presenti nella schiuma finita siano
già presenti nella fase iniziale dello sviluppo, quando le materie prime vengono mescolate nella testa di miscelazione; la reazione fa sì che compaiano le bolle di nucleazione dell’aria presenti nel Polymix.
Le bolle di gas disperso crescono a causa dell’espansione del gas di espansione. Questo processo continua finché le celle sferiche non vengono più compatte nella matrice liquida. Quando le celle sferiche sono a contatto tra loro, si trasformano in celle poliedriche. La schiuma raggiunge la sua struttura finale e una buona distribuzione di massa alla fine del tempo di filatura.
Più omogenea e fine è la struttura, migliori sono le caratteristiche meccaniche e isolanti della schiuma di poliuretano.
Oggi, i vantaggi della nucleazione dell’aria sono ancora poco utilizzati per l’espansione meccanica, circa il 8-12% di aria nel Polymix.
Quando vengono utilizzati agenti fisici per formare le celle, la fase gassosa del materiale plastico a celle è chimicamente identica a quella dell’agente espandente. Questa tecnica ha avuto difficoltà di implementazione, risolte di recente con l’aggiunta della funzione di miscibilità dei gas in un liquido mediante un insieme di variazioni di pressione associate a un sistema di miscelazione e omogeneizzazione ad alte prestazioni. Con questo sistema possiamo aggiungere una quantità di nucleazione dell’aria intorno al 65% senza cavitazione della pompa ad alta pressione; il risultato è una matrice più regolare e una schiuma più omogenea.
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