Hvordan fremstilles polyurethanskum? Vejledning om proces, kemi og udstyr

Det korte svar: To væsker, én hurtig reaktion

Polyurethanskum fremstilles ved at måle, blande og dispensere to flydende kemiske strømme - en isocyanat- og en polyolblanding - og derefter lade den reagerende blanding udvide sig til en fast, cellulær plast. Den synlige udvidelse tager sekunder; den indre kemi holder opbygningen af ​​styrke i timevis. Alt, hvad der betyder noget i den færdige del, herunder tæthed, cellestruktur, isoleringsværdi og bæreevne, afgøres i høj grad i de første øjeblikke efter, at de to vandløb støder sammen i blandehovedet.

De fleste kender resultatet, ikke processen: det stive isoleringslag inde i en køleskabsdør, den fleksible polstring under en autostol, det gennemgående bræt på et bygningstag. Alle følger den samme rækkefølge: forberedelse af råmateriale, nøjagtig måling, højtryksblanding, dispensering i en form eller på en transportør, ekspansion og hærdning.

Kemien: Isocyanat, polyol og gassen, der bygger celler

Polyurethanskum dannes, når et isocyanat reagerer med en polyol. Isocyanatts -NCO-gruppe angriber polyolens -OH-gruppe for at danne en urethanbinding, der forbinder korte flydende molekyler til en lang fast polymer. Reaktionen frigiver varme, og den eksoterme varme udvider gassen, der skaber skummets cellulære struktur.

To gasgenererende ruter løber parallelt i de fleste formuleringer:

• Kemisk blæsning: vand reagerer med isocyanat for at frigive kuldioxidgas.
• Fysisk blæsning: en lavtkogende væske - oftest cyclopentan i moderne stift skum - fordamper, når blandingen varmes op.

Katalysatorer styrer balancen mellem geleringsreaktionen og blæsereaktionen, mens silikoneoverfladeaktive stoffer stabiliserer celler i vækst, så de ikke kollapser under deres egen vægt. Skift forholdet mellem nogen af ​​disse komponenter, og skummet skifter fra blødt og fleksibelt til stift og strukturelt.

Råvarer: Hvad der faktisk indgår i blandingen

En typisk stift polyurethanskumformulering, udtrykt i dele pr. 100 dele polyol, ser sådan ud:

Diagrammet fremhæver en pointe, der betyder noget på produktionsgulvet: Isocyanatindholdet er kun 40-60 vægtprocent af polyolindholdet, men alligevel ændrer en målefejl på kun 1-2 procent i begge strømme cellestruktur, tæthed og vedhæftning. Det er grunden til, at højtryksdoseringspumper, snarere end blandeskovlen, er det rigtige hjerte i en skumlinje.

Cyclopentan fortjener særlig opmærksomhed for apparat- og panelskum. Det erstattede opblæsningsmidler af freon-typen, fordi det har et ozonnedbrydende potentiale på næsten nul, men det er brandfarligt. Planter blander det derfor ind i polyolen enten på en sikker forblanding eller gennem en kontinuerlig cyclopentan forblandingssystem . Leveringsvejen for blæsemidlet er en af ​​de første beslutninger, som en producent af apparatskum står over for; vores guide til hvordan man vælger den rigtige cyclopentan polyurethan skummende injektionsmaskine forklarer de vigtigste muligheder.

Cyclopentan Premix System Manufacturers,ODM/OEM Factory Ningbo Xinliang Machinery Co., Ltd. er Kinas Cyclopentane Premix System-producenter og ODM/OEM-fabrik, der fremstiller engroscykler... Se produkt →

Trin for trin: Sådan fremstilles polyurethanskum

1. Råvarekonditionering

Begge komponenter opbevares i temperaturkontrollerede tanke og recirkuleres kontinuerligt for at holde dem ensartede. Temperaturen påvirker direkte viskositeten og reaktiviteten: De fleste MDI-baserede systemer holdes mellem 20 og 35 °C. Polyoltanken indeholder sædvanligvis allerede de overfladeaktive stoffer, katalysatorer, vand og, når der anvendes en forblandingsslæde, cyclopentanen.

2. Nøjagtig måling

Højtrykspumper leverer hver komponent til blandehovedet med en kontrolleret ydelse og et kontrolleret forhold. Moderne maskiner angiver forholdsnøjagtighed på omkring ±0,5 til 1 volumenprocent. Hvis isocyanatsiden driver højt, bliver skummet skørt og kan svide sig i tykke sektioner; hvis det driver lavt, kollapser cellerne, og delen mangler strukturel styrke.

3. Impingement-blanding

Højtryksmaskiner blandes uden en mekanisk omrører. De to vandløb kommer ind i et lille kammer ved ca. 120-180 bar og støder frontalt sammen med høj hastighed. Slaget blander sig, og et hydraulisk stempel skyller kammeret efter hvert skud, så rester ikke kan hærde inde i hovedet.

4. Dispensering i en form eller på en transportør

Den reagerende væske sprøjtes ind i en lukket form, en åben form eller direkte på en transportør. I støbte dele bestemmer den indsprøjtede mængde - kaldet skudvægten eller pakningsfaktoren - den endelige tæthed. På kontinuerlige pladelinjer hældes væsken i et bevægeligt trug, hvor det stiger til en lang blok.

5. Rise, Gel og Cure

Når væsken er i ro, tager kemien over. Blandingen cremer, hæver, gelerer og bliver klæbefri. Stigningskurven nedenfor er typisk for et stift fritstående skum: hurtig start, hurtig lineær vækst, derefter et plateau, når cellerne låses på plads.

Efter plateauet er skummet kemisk fast, men stadig varmt og blødt. Støbte stive dele fjernes normalt inden for 5-15 minutter, og delen når tæt på sin endelige styrke efter ca. 24 timer ved stuetemperatur.

6. Efterbehandling og efterbehandling

Støbte dele trimmes af flash og kontrolleres for hulrum; pladeblokke skæres i plader; stive paneler skæres til, kantes og lamineres efter behov. God husholdning betyder noget her, fordi polyurethan-støv og delvist hærdede rester er de vigtigste forureningskilder på en skumlinje.

Fleksibel, stiv, plade og støbt: Procesvarianter

Kemien er den samme, men opskriften og udstyret ændres med slutproduktet. Fire varianter dækker det meste af branchen:

• Fleksibelt pladeskum: et blokskum med lav densitet med åbne celler til madrasser og polstring. Blandingen hældes på en bred transportør, hæver sig til en kontinuerlig bolle og skæres i plader.
• Fleksibelt støbt skum: bruges til bilsæder. Blandingen sprøjtes ind i formede forme, og den åbne cellestruktur lader luft passere gennem puden.
• Stivt støbt skum: et lukket celle, formstabilt skum til køleskabe og isoleringsplader. Cyklopentanblæsning og højt indsprøjtningstryk holder cellerne små og isoleringsværdien høj.
• Hårdt sprayskum: den samme kemi anvendt på stedet med bærbart udstyr til bygningsisolering.

Produktionsopsætningen følger produktet. Til højvolumen støbte dele såsom isoleringsplader, en pladespiller skum sprøjtestøbning maskine produktionslinje indekserer forme gennem påfyldnings-, hærdnings- og udtagningsstationer, så injektionshovedet aldrig venter på en form. For kontinuerlige stive paneler er en H-type eller ringformet linje en bedre pasform. Enkeltmaskinedrift forbliver økonomisk for små batcher og specialdele.

Pladespiller skuminjektionsmaskine produktionslinjeproducenter, ODM/OEM-fabrik Ningbo Xinliang Machinery Co., Ltd. er Kinas produktionslinjeproducenter af pladespillerskuminjektionsmaskine og ODM/OEM-fabrik, fremstiller... Se produkt →

Udstyret, der laver skummet

Tre stykker udstyr definerer et polyurethanskumanlæg: injektionsmaskinen, forblandingen eller blandingssystemet og produktionslinjen.

Injektionsmaskinen måler og blander kemikalierne ved højt tryk. To-komponent maskiner håndterer det store flertal af applikationer; tre-komponent maskiner tilføjer en tredje strøm til flammehæmmere, farvestoffer eller specielle polyolblandinger. Ningbo Xinliang Maskiner to-komponent polyurethan højtryksskummende injektionsmaskine er et typisk eksempel på denne klasse, med doseringsnøjagtighed og blandingstryk overvåget ved hvert skud. Hvis du er ny i kategorien, så start med vores forklaring på hvad en polyurethan højtryksskummende injektionsmaskine er .

Producenter af to-komponent polyurethan højtryksskummende injektionsmaskine Ningbo Xinliang Machinery Co., Ltd. er Kinas to-komponent polyurethan højtryksskummende injektionsmaskineproducenter og ODM/OEM... Se produkt →

Premix-systemet tager blæsemidlet og blander det sikkert ind i polyolen, så injektionsmaskinen altid modtager en ensartet batch. Produktionslinjen organiserer formcyklussen: en drejeskive til mange små støbeforme i rotation, en H-type linje til store stive paneler eller en ringformet linje til kontinuerlige laminerede plader. Den rigtige kombination afhænger af delstørrelse, produktionsvolumen og den timeproduktion, du skal have.

Hvad afgør, om skummet opfylder specifikationerne

Fem variabler adskiller et rent, ensartet hævet skum fra en afvist batch: forholdsnøjagtighed, komponenttemperatur, blandingstryk, formtemperatur og råvarekonsistens.

Temperaturen er den nemmeste variabel at tage fejl af, fordi den ændrer cremetiden - intervallet mellem injektion og starten af ​​ekspansion. Den typiske tendens for et MDI-system er vist nedenfor: Når komponenttemperaturen stiger, forkortes cremetiden næsten lineært. Leverandører af skumkemikalier angiver typisk cremetider i intervallet 4-12 sekunder for kabinetsystemer, afhængigt af formulering og procestemperatur.

Blandetryk er operatørens tidlige advarselssystem: et trykfald ved blandehovedet betyder normalt en slidt dyse, et forurenet kammer eller en pumpe, der mister slag. Forholdsdrift, forurenet råmateriale og en fugtig polyol-batch dukker alle op i cellestrukturen, før enhver laboratorietest er færdig. For et nærmere kig på hver variabel, læs vores opdeling af hvilke faktorer påvirker polyurethanskum injektionskvalitet .

Ofte stillede spørgsmål om fremstilling af polyurethanskum