Influência da variação de temperatura no processamento do Poliuretano

No segmento de Poliuretano, o controle de temperatura tem um impacto significativo no desempenho da produção, assim como na qualidade do produto acabado. Em muitos casos, a falta de um controle de temperatura adequado pode acarretar em prejuízos financeiros e perda de tempo de produção para muitas empresas. Mas, como a Temperatura pode influenciar as […]

No segmento de Poliuretano, o controle de temperatura tem um impacto significativo no desempenho da produção, assim como na qualidade do produto acabado.

Em muitos casos, a falta de um controle de temperatura adequado pode acarretar em prejuízos financeiros e perda de tempo de produção para muitas empresas.

Mas, como a Temperatura pode influenciar as características das Matérias Primas formuladas de PU e, consequentemente, no desempenho da produção?

Confira abaixo o artigo completo e descubra como um bom controle de temperatura ajuda a evitar problemas sérios na hora de processar o Poliuretano.

O que acontece com a matéria prima formulada de PU quando está frio?

As formulações dos Sistemas de PU são compostas por agentes auxiliadores de reações químicas que tem a função de acelerar as reações dos compostos químicos. Um bom controle de temperatura proporciona uma melhora nos comportamentos físicos e químicos destas reações, facilitando formação e secagem do produto final e, consequentemente, uma melhor eficiência na produção.

Quando as temperaturas estão mais baixas, a matéria prima formulada de PU ganha mais viscosidade e fica mais difícil fazer a homogeneização dos componentes no batedor, podendo acarretar problemas de misturas. Ou seja, com o clima mais frio os materiais ficam mais difíceis de se misturar.

Na prática o que acontece é semelhante quando vamos preparar um leite com achocolatado: utilizando leite frio é muito mais trabalhoso se obter uma boa mistura e quando utilizamos o leite quente a mistura tende a ser mais fácil.

Voltando para os produtos de PU, as reações químicas acontecem de uma forma mais lenta quando as matérias primas estão submetidas a ambientes de temperaturas mais baixas. Ou seja, é gerada menos energia nas reações químicas do polímero. Já nas altas temperaturas acontece o inverso.

De maneira geral, cada segmento de transformação do PU exige uma faixa de temperatura adequada de trabalho: é recomendável controlar a temperatura dos componentes, a temperatura dos moldes e, alguns casos, controlar também a temperatura do ambiente onde as peças ficarão em pós cura.

Ponto de atenção:

É importante frisar que o controle térmico precisa ser estendido à condição de estocagem dos componentes formulados para sistemas poliuretânicos, promovendo um melhor acondicionamento da matéria prima. Outra recomendação é armazenar o produto sempre em pallets e não deixar o produto em contato direto com o chão. Isso porque uma gama substancial dessa linha de produto está sujeita à cristalização.

Polióis Formulados

No caso dos polióis formulados (normalmente conhecidos como componente “A” de sistema poliuretânico) existem formulações base “Poliéster” que são passíveis de cristalizar em temperatura ambiente. Esse tipo de matéria prima formulada é destinada à linha calçadista, e normalmente é fundida em banho-maria e processada a quente na faixa de 35ºC à 45ºC.

Quando falamos em sistemas a base de polióis poliéter, não é comum haver problemas de cristalização em temperaturas mais frias. Entretanto, é conveniente lembrar que este tipo de poliol formulado se torna bastante viscoso em temperatura abaixo de 15ºC.

E os Isocianatos?

No caso dos Isocianatos, os produtos mais utilizados são: TDI (tolueno di-isocianato), MDI (di-fenil metileno isocianato), MDI polimérico e MDI modificado (carbodi-imida).

Os pré-polímeros produzidos com esses isocianatos citados acima, ou mesmo a mistura desses isocianatos, estão sujeitos a cristalização em temperaturas abaixo de 15º. Cada mistura específica é mais ou menos resistente ao frio, porém, nenhuma delas escapa da cristalização em temperaturas mais baixas.

Como reverter?

Essa cristalização pode ser revertida submetendo o material cristalizado ao banho-maria, preferivelmente com temperatura acima de 50ºC. Com isso, o material fundido no banho-maria volta à forma líquida e mantém suas propriedades iniciais totalmente preservadas!

Quais são os problemas de produção encontrados no dia a dia?

Os problemas relacionados à falta de proteção térmica aparecem nas mais variadas formas, como por exemplo: perda de altura do bloco, bloco com racho interno, aumento de tempo de desmoldagem, pele soltando (defeito de acabamento), peça com perda de resiliência, cascas mais grossas, aumento no tempo de secagem, entre outros.

Outras soluções para evitar problemas relacionados à temperatura

Além do controle térmico já mencionado anteriormente, outro detalhe bastante particular não pode ser esquecido: os equipamentos (tubulações, tanques e bombas). Dependendo da injetora de PU, do tipo de peça, do sistema de abastecimento e do sistema de tancagem, toda a linha precisa ter uma proteção térmica adequada para evitar que o isocianato venha a cristalizar dentro da linha de abastecimento ou mesmo dentro de qualquer bomba.

Portanto, a proteção térmica dos componentes químicos, ambientes e equipamentos, são de extrema importância para que não haja perda de tempo e/ou perda de produtividade e gere altos custos.

O que acontece no dia a dia

Devido à falta de controle térmico, o que muitas vezes acontece no dia a dia das empresas e que representa um impacto negativo na produção é: deixar de produzir em horários mais frios do dia, concentrando a produção apenas nos horários em que a temperatura está mais elevada. Este tipo de ação faz com que as empresas tenham uma perda de produtividade e de tempo, deixando as linhas de produção paradas em períodos mais frios.

E você, já teve algum problema em que o controle de temperatura foi crucial para o bom desempenho da produção?

Fale com a nossa equipe de Suporte Técnico e receba todo auxílio que necessitar na hora de processar e manusear o Poliuretano.


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Papel da amina na produção de poliuretano

As aminas desenvolvem importante papel na fabricação do poliuretano. Conheça um pouco mais sobre esta importante matéria-prima e confira a linha completa disponibilizada pela AMINO Entre os diversos produtos químicos utilizados na formulação de espumas flexíveis de poliuretano, as aminas, catalisadores necessários na reação do isocianato com a água principalmente, são fundamentais. Para fazer uma […]

As aminas desenvolvem importante papel na fabricação do poliuretano. Conheça um pouco mais sobre esta importante matéria-prima e confira a linha completa disponibilizada pela AMINO

Entre os diversos produtos químicos utilizados na formulação de espumas flexíveis de poliuretano, as aminas, catalisadores necessários na reação do isocianato com a água principalmente, são fundamentais.

Para fazer uma espuma, o polímero de poliuretano deve ser expandido pela introdução de bolhas de gás. Uma fonte conveniente de gás é o dióxido de carbono, produzido a partir da reação de um grupo isocianato com água.

Figura I – Reação química da amina e isocianato gerando CO2 para expansão de espuma

Figura I – Reação química da amina e isocianato gerando CO2 para expansão de espuma

O produto intermediário desta reação é um ácido carbâmico termicamente instável, que se decompõe espontaneamente em uma amina e um dióxido de carbono. A difusão do dióxido de carbono em bolhas previamente nucleadas no meio reagente causa a expansão do meio para produzir uma espuma. A reação adicional da amina com isocianato adicional gera uma ureia dissubstituída.

As aminas são bases orgânicas, obtidas a partir da substituição de um, dois ou três átomos de hidrogênio da amônia (NH3) por cadeias carbônicas. Portanto, o grupo funcional das aminas pode ser um dos três abaixo:

Figura II – Grupos funcionais de aminas

Figura II – Grupos funcionais de aminas

 

Leia também: Scorching: Amarelamento interno de blocos de espuma flexível

 

De acordo com a quantidade de hidrogênios substituídos, as aminas podem ser classificadas em:

  • Aminas primárias:1 hidrogênio substituído
  • Aminas secundárias:2 hidrogênios substituídos
  • Aminas terciárias:3 hidrogênios substituídos.

As aminas terciárias são os catalisadores mais utilizados na produção em espumas flexíveis de poliuretanos. Algumas das aminas terciárias mais utilizadas são mostradas na Tabela I. Estas aminas podem ser divididas em quatro classes de acordo com seu efeito na processabilidade e propriedades finais das espumas. Podem ser classificadas segundo a sua estrutura como catalisador de: gelificação ou polimerização, expansão, ação retardada, cura da pele e reativos.

Tabela I – Tipos de aminas terciárias.

                                       CATALISADOR        CARACTERÍSTICAS/APLICAÇÃO
 N,N-dimetiletanolamina (DMEA) Catalisador reativo de expansão, líquido de baixo custo, pouco odor, empregado em espumas flexíveis e rígidas
Diaminobiciclooctano (DABCO) ou trietileno diamina (TEDA) Catalisador de gelificação, sólido solúvel em água, glicóis e poliéteres, usado em todos os tipos de poliuretano
N,N-dimetilciclohexilamina (DMCHA) Líquido de odor intenso e baixo custo usado em espumas rígidas, levando a um balanço adequado das reações de gelificação e expansão
bis-(2-dimetilaminoetil) éter (BDMAEE) Excelente catalisador de expansão, líquido de pouco odor, utilizado em espumas flexíveis em bloco e moldadas
bis-(2-dimetilaminoetil) éter etoxilada (BDMAEEE) Amina reativa de expansão usada em espumas flexíveis moldadas
2-(2-dimetilaminoetoxi)-etanol (DMAEE) Amina reativa de expansão usada em espumas flexíveis de baixa densidade
N-etilmorfolina Catalisador de cura da pele. Líquido volátil de odor característico com baixa viscosidade usado em espumas flexíveis moldadas
N’N’-dimetilpiperazina

 

Catalisador de cura da pele utilizado em espumas flexíveis, semirrígidas e moldagem por injeção e reação (RIM)
N,N,N’,N’,N’’-pentametildietilenotriamina (PMDETA) Catalisador de expansão usado em espumas flexíveis, semirrígidas e rígidas. Devido à preferência pela reação isocianato/água, proporciona excelente fluidez no início da reação
N,N-dimetilbenzilamina (DMBA)

 

Líquido com odor característico empregado em espumas (flexíveis, semirrígidas e pele integral) de poliol poliéster, e na fabricação de espumas rígidas
 N,N,N’,N”,N”-Pentametildipropilenotriamina (PMDPTA)

 

Líquido com forte odor amoniacal usado em espuma em bloco de poliol poliéter, semirrígida, e rígida com melhor fluidez que outros catalisadores de gelificação.
N,N,N’-Trimetilaminoetiletanolamina (TMAEEA)

 

Catalisador reativo de expansão empregado em espumas flexíveis de alta resiliência e microcelulares.
1-(2-hidroxipropil) imidazol (HPI)

 

Catalisador reativo de gelificação usado em espuma rígida de baixa densidade à base de poliol poliéter

Algumas aminas transmitem um odor residual à espuma, o que pode limitar seu uso em aplicações como colchões e móveis estofados. O uso de aminas mais voláteis pode reduzir o odor no produto final, mas também pode reduzir a cura devido à rápida perda do catalisador. A alta volatilidade geralmente resulta em baixos pontos de fulgor, altas pressões de vapor e problemas de manuseio. Muitos fornecedores de catalisadores introduziram catalisadores contendo um grupo reativo de isocianato para ajudar a ligar a molécula à rede polimérica. Embora desejável, em algumas aplicações, este processo geralmente diminui a atividade catalítica da molécula.

Alguns fornecedores de amina para esse setor têm ofertado no mercado aminas reativas em soluções orgânicas para a produção de espumas flexíveis. Estas aminas reagem com o polímero, evitando a formação e, consequentemente, a emissão de dimetilformamida (DMF). A emissão desses voláteis, como o DMF, representa uma grande deficiência para certas aplicações como, por exemplo, na indústria automotiva. No caso de móveis e colchões, essas emissões representam uma deficiência ao ultrapassar limites máximos, representando até mesmo risco à saúde. Por isso, na Europa principalmente, há uma crescente demanda por espumas de baixa emissão.

A AMINO tem, em seu portifólio, uma ampla gama de aminas para atender todos os tipos de demanda. Catalisadores para gelificação, polimerização, controle de tempo de creme, sólidos (cristal) e expansão estão disponíveis e atendem plenamente a maioria das necessidades dos produtores de poliuretano. Produtos como AMICAT CMR 333, AMICAT CLR 312, AMICAT CRH 300, AMICAT AWS 337 e AMICAT CRH 351, entre outros, têm fichas técnicas disponíveis para consulta e, certamente, podem orientar o fabricante sobre a escolha da melhor amina para sua aplicação. Confira a linha Amicat de aminas:

  • CLR 312, CRH 351, AWS 337 e CMR 333 – para espuma flexível (processo contínuo)
  • CMR 333, AWS 337 e CMR 355 – para espuma flexível (processo descontínuo)
  • CLR 312, CMR 333 e AWS 337 – para espuma flexível (em bloco cilíndrico)
  • CMR 333 – para espuma hypersoft (processo moldado ou bloco)
  • CLR 312 e CMR 333 – para espuma de alta resiliência (em bloco)
  • CLR 312, CMR 333 e CRH 351 – para espuma de alta resiliência (processo moldado)
  • CLR 312, CMR 333 e CRH 351 – para espuma viscoelástica pneumática – base MDI (processo moldado/bloco)
  • CLR 312, CMR 333 e CRH 351 – para espuma viscoelástica pneumática – base TDI (em bloco)
  • CMR 343 e BC 331-MG – para espuma microcelular (processo microcelular)
  • CMR 333, CRH 351, CRH 315 e COM 388 – para espuma rígida (processo moldado/ bloco/ spray)
  • AWS 337 e CMR 333 – para esponja mar (em bloco).

 

A AMINO conta, ainda, com técnicos especializados nos diversos setores de poliuretano que podem também orientar e indicar os catalisadores mais adequados.

 

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