Spuma di poliuretano flessibile:A Primer ((2)

August 1, 2025

Schiuma Produzione

Le proprietà della schiuma possono essere comprese meglio con un po' di background su come viene prodotta la FPF. La schiuma di poliuretano flessibile viene prodotta dalla reazione di due sostanze chimiche chiave, un poliolo e un isocianato con acqua. Questi vengono mescolati in quantità specifiche con altri ingredienti e la reazione della schiuma inizia quasi immediatamente. Si formano bolle,e la miscela si espande. È stato paragonato alla lievitazione del pane. In pochi minuti, la reazione è completa.

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	Processo della schiuma Slabstock Per produrre schiuma per l'imbottitura, vengono utilizzate due procedure di base. In una, la miscela chimica viene versata su un trasportatore in movimento, dove le viene permesso di reagire ed espandersi. I lati sul trasportatore consentono alla schiuma di salire in un panetto o lastra da due a quattro piedi di altezza. La lastra continua viene lasciata indurire per circa 24 ore (più a lungo per i gradi speciali). Questa procedura di produzione è il processo di produzione slabstock. La schiuma indurita viene successivamente fabbricata in forme utili. La maggior parte delle schiume per l'uso in mobili e letti viene prodotta in questo modo.
	Processo della schiuma stampata Un secondo metodo,stampaggio della schiuma, è un processo in cui i singoli articoli vengono prodotti versando sostanze chimiche in stampi di forma speciale e consentendo alla reazione della schiuma di avvenire. Esempi di usi includono sedili automobilistici, mobili contract e cuscini.
	Miscela di materie prime Il processo di produzione della schiuma può essere controllato attraverso modifiche nella miscela di materie prime della schiuma. Oltre al poliolo, all'isocianato e all'acqua utilizzati per produrre la schiuma, è possibile includere una varietà di altre sostanze chimiche e additivi in base alle specifiche del cliente per modificare le proprietà finali della schiuma. Questi includono:Agenti espandenti ausiliari, che aumentano l'agente espandente primario (anidride carbonica), possono essere utilizzati per rendere la schiuma più morbida o più leggera;Catalizzatori, che controllano la velocità della reazione per migliorare la produttività o modificare le proprietà della schiuma;Tensioattivi, che aiutano nella formazione delle celle di schiuma;Ritardanti di fiamma, utilizzati per migliorare la resistenza di una schiuma all'accensione o alla combustione. (Sfortunatamente, questi tendono ad avere un'influenza negativa sul comfort, sul supporto e sulla durata della schiuma.);Riempitivi, che aumentano il peso della schiuma, ma possono possibilmente avere un'influenza negativa sulle proprietà fisiche della schiuma. Regolando la miscela chimica della schiuma, i produttori di schiuma possono produrre letteralmente centinaia di diversi gradi di schiuma, ognuno con le proprie proprietà di prestazione.Proprietà che influenzano le prestazioni della schiuma

Esistono una serie di proprietà fisiche della schiuma di poliuretano flessibile che guidano la selezione della FPF per diverse applicazioni. Di seguito è riportata una breve descrizione delle proprietà fisiche chiave della schiuma e l'importanza di ciascuna. Le proprietà fisiche della schiuma vengono misurate in laboratorio in condizioni di umidità e temperatura strettamente controllate. È necessario prestare attenzione per riprodurre tali condizioni quando si testano campioni per proprietà fisiche. Densità La densità è una misura della massa per unità di volume. Misurata ed espressa in libbre per piede cubo (pcf) o chilogrammi per metro cubo (kg/
m3), la densità è una delle proprietà più importanti di tutte le schiume. La densità è una funzione della chimica utilizzata per produrre la schiuma e degli additivi inclusi con la chimica della schiuma. (Gli additivi vengono talvolta utilizzati per conferire alla schiuma proprietà specializzate. Ad esempio, additivi gel per schiume viscoelastiche, o "memory" utilizzate nei materassi possono essere utilizzati per aiutare gli utenti a dormire più freschi.) La densità influisce sulla durata e sul supporto della schiuma. In genere, maggiore è la densità,migliore sarà la schiuma nel mantenere le sue proprietà originali e fornire il supporto e il comfort per cui è stata originariamente progettata.IFDIndentation Force Deflection (IFD) è una misura della fermezza della schiuma. La fermezza è indipendente dalla densità della schiuma, sebbene si pensi spesso che le schiume a densità più elevata siano più ferme. È possibile avere schiume ad alta densità che sono morbide, o schiume a bassa densità che sono ferme, a seconda dell'IFD. La specifica IFD si riferisce al comfort. È una misura della sensazione superficiale della schiuma. Viene misurata indentando la schiuma del 25% della sua altezza originale. Le schiume sono tipicamente offerte in intervalli IFD di ±10%.Fattore di supporto
Una seconda misurazione IFD viene talvolta eseguita indentando la schiuma del 65 percento della sua altezza originale. Questa seconda misurazione IFD viene utilizzata per aiutare a determinare la capacità della schiuma di fornire un supporto profondo.In genere, maggiore è la differenza tra l'IFD del 25 percento e l'IFD del 65percento, maggiore è la capacità della schiuma di supportare il peso. Il rapportodell'IFD del 65 percento diviso per l'IFD del 25 percento è chiamato fattore di supporto della schiuma. I fattori di supporto per la schiuma variano da circa 1,5 a 2,6. Maggiore è il numero, migliore è la capacità della schiuma di fornire supporto.
Le schiume con fattori di supporto elevati offrono una serie di vantaggi. Un basso IFD del 25 percento su una schiuma con un elevato fattore di supporto per creare un'extra morbidezza superficiale senza far "toccare il fondo" alla schiuma quando viene applicato il peso. In genere, maggiore è la densità della schiuma, migliore è il fattore di supporto. Fatica dinamicaEsistono diversi test che vengono utilizzati per determinare la durata della schiuma, o quanto bene la schiuma mantiene le sue proprietà di fermezza e altezza originali. Alcuni sono test di laboratorio standard; altri sono test personalizzati sviluppati da diversi produttori. Ma praticamente tutti si basano sulla flessione o sulla compressione della schiuma un numero specifico di volte a una determinata deflessione o carico di peso, e sulla misurazione della fermezza e dell'altezza della schiuma prima e dopo il test.Le differenze sono chiamate affaticamento.Nei test di affaticamento, i campioni di schiuma possono essere compressi alcune migliaia di volte, o molte migliaia di volte. La percentuale di perdita di IFD viene quindi misurata. Test più brevi forniscono un'idea di quanta fermezza una schiuma può perdere attraverso l'uso iniziale, mentre test più lunghi forniscono dati sulla durata complessiva della schiuma. Taglio a rullo
Un test di affaticamento alla flessione particolarmente severo è il taglio a rullo, in cui un peso rotante viene fatto scorrere su un campione di schiuma da due direzioni, tipicamente per circa 25.000 cicli. Questo test di taglio a rullo fornisce una combinazione di compressione e abrasione e aiuta a identificare come la schiuma resisterebbe ad applicazioni particolarmente difficili, come arredi commerciali o come imbottitura per tappeti. Anche in questo caso, viene misurata la perdita di IFD e possono essere eseguite misurazioni multiple, in diversi periodi di tempo dopo che la schiuma ha avuto la possibilità di "recuperare". Resistenza allo strappoLe schiume di poliuretano flessibili vengono anche misurate per la loro capacità di resistere allo strappo, alla rottura o all'allungamento. Questo è importante in applicazioni in cui le schiume devono essere maneggiate frequentemente, come nell'imbottitura. I test per
determinare queste proprietà sono la resistenza alla trazione, la resistenza allo strappo e l'allungamento. Determinano la capacità della schiuma di essere allungata o flessa senza strappi. Queste misurazioni di durata sono particolarmente importanti per le schiume che contengono grandi quantità di riempitivi (come le schiume modificate dalla combustione), perché questi additivi possono aumentare la tendenza delle schiume a strapparsi o sfilacciarsi. Quando si specificano schiume che contengono additivi, è necessario rivedere i test di resistenza alla trazione, allo strappo e all'allungamento per vedere se la schiuma potrebbe richiedere una manipolazione speciale Resilienza (rimbalzo della palla)
La resilienza è un indicatore dell'elasticità superficiale o "elasticità" della schiuma. La resilienza può essere correlata al comfort. La resilienza viene tipicamente misurata facendo cadere una pallina d'acciaio sul cuscino di schiuma e misurando quanto in alto rimbalza la pallina. La resilienza della schiuma varia da circa il 20 percento di rimbalzo della palla fino all'80 percento di rimbalzo. Una maggiore resilienza in una schiuma spesso significa che i cuscini dei sedili del divano, ad esempio, hanno una migliore "mano" o sensazione superficiale. Le schiume possono anche essere realizzate per avere una resilienza molto bassa per determinate applicazioni. Ad esempio, i prodotti viscoelastici (schiuma memory) mostrano tipicamente una resilienza molto bassa. Isteresi L'isteresi è un altro test di laboratorio utilizzato per determinare la capacità di una schiuma di mantenere le sue proprietà di fermezza originali. L'isteresi viene misurata indentando prima il campione di schiuma del 25 percento e misurando la fermezza, quindi indentandolo del 65 percento e misurando di nuovo la fermezza, e infine rilasciando l'indentazione al livello del 25 percento senza consentire alla schiuma di rilassarsi completamente. Senza rilasciare completamente l'indentazione, la schiuma non recupererà immediatamente tutta la sua fermezza originale del 25 percento, ma la percentuale di fermezza che recupera si ritiene sia un buon indicatore della durata complessiva del cuscino. A differenza di altri test di durata, l'isteresi può essere eseguita rapidamente su una varietà di campioni di schiuma. Metodi di prova
Per saperne di più sui test della schiuma di poliuretano flessibile, fare riferimento al metodo di prova ASTM International, D3574, Metodi di prova standard per materiali cellulari flessibili - Lastre, legati e schiume di uretano stampate, che descrive in dettaglio le procedure di prova e la terminologia. Flusso d'aria Il flusso d'aria è un importante test diagnostico. Le prestazioni della schiuma sono ottimizzate quando il flusso d'aria è massimizzato. Ciò indica che le celle sono aperte e flessibili come dovrebbero essere. Una buona regola empirica per il flusso d'aria nelle schiume di poliuretano flessibili è un minimo di 2,0 piedi cubi al minuto (cfm). (Nota: le schiume viscoelastiche o memory hanno un flusso d'aria inferiore a causa della loro chimica, ma funzionano comunque come previsto.)

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