Polyurethanskumfremstilling: Vejledning til proces, udstyr og linjevalg

Et køleskabsanlæg, der beslutter sig for at bringe kabinetskumning internt, starter normalt med det samme spørgsmål: hvad kræver fremstillingen af polyurethanskum egentlig, hvis målet er stabil tæthed, ingen hulrum og en afformningstid på under fem minutter? Svaret udskrives sjældent på et maskindatablad. Det lever i blandingsforholdet, temperaturen på de to komponenter og måden, haglerne lægges ind i hulrummet.

Den korte version: fremstilling af polyurethanskum er en præcisionsmålingsproces knyttet til en kemisk reaktion. Kontroller forholdet, blandingsenergien og injektionsmønsteret, og skummet opfører sig forudsigeligt. Mister kontrollen over nogen af ​​dem, og intet formtryk vil redde delen.

Nedenstående afsnit følger processen fra råvaretanke til udstøbningsstationen, forklarer, hvor højtryks- og lavtrykssystemer adskiller sig, og angiver, hvilken udstyrskonfiguration der passer til hvilken produktionsskala.

Start med kemien, og dimensjoner derefter maskinen

To væskestrømme mødes ved blandehovedet. A-siden er en polyolblanding: polyol, katalysator, overfladeaktivt middel, blæsemiddel og, i mange stive formuleringer, vand. B-siden er en isocyanat, oftest polymer MDI til stift skum eller en MDI/TDI blanding til fleksible kvaliteter. Alt nedstrøms for blandehovedet eksisterer for at levere disse to strømme i det korrekte forhold, temperatur og tryk på det rigtige tidspunkt.

Forholdet fortjener mere opmærksomhed, end det normalt får under et køb. Stivt skum køres almindeligvis ved et indeks mellem ca. 100 og 110, hvor indekset sammenligner den faktiske isocyanatladning med det støkiometriske krav. En afdrift på nogle få procentpoint ændrer cellestruktur, kompressionsstyrke og afformningsadfærd, og det er meget svært at rette op, når først skummet er hævet.

De fire stadier hvert skud passerer igennem

• Flødetid: væsken skyer og begynder at udvide sig, efterhånden som blæsemidlet fordamper, og reaktionen starter.
• Gel tid: polymernetværket opbygger tilstrækkelig styrke til at holde gasboblerne på plads.
• Stigningstid: skummet udvider sig til at fylde hulrummet, drevet af blæsemidlet og af kuldioxiden fra vand-isocyanatreaktionen.
• Hærdning og afformning: delen får nok grøn styrke til at blive fjernet uden forvrængning.

Disse vinduer er indstillet af formuleringen, men de er kun reproducerbare, når maskinen gentager den samme skudvægt, -forhold og blandingskvalitet på hver cyklus.

Fremstillingssekvensen, trin for trin

På en veldrevet linje følger fremstillingen af polyurethanskum en fast sekvens, uanset om delen er et køleskabsskab eller en autostolspude.

1. Konditioner råvarerne. Polyol og isocyanat sidder i kappede tanke, normalt holdt omkring 20 til 25 grader Celsius, med tør nitrogen dækker isocyanatet for at holde fugt ude.
2. Mål de to vandløb. Højtrykssystemer bruger aksiale stempel- eller tandhjulspumper, og hver komponent kalibreres efter vægt, før produktionen starter.
3. Byg tryk og recirkuler. Begge strømme cirkulerer tilbage til tankene ved fuldt arbejdstryk, så hovedet er klar til et øjeblikkeligt skud.
4. Bland ved stød. I et højtrykshoved støder de to strømme sammen med høj hastighed i et lille kammer og blandes inden for millisekunder.
5. Sprøjt ind i formen eller hulrummet. Skudvægt, hældemønster og indsprøjtningstid afgør, om hulrummet fyldes jævnt eller fanger luft.
6. Lad hæve og gelere. Skimmeltemperatur og udluftning afgør, om skum når hjørnerne uden indvendige hulrum.
7. Afforme, helbrede og inspicere. Dele trimmes, vejes og kontrolleres for tæthed og overfladekvalitet.

Diagrammet nedenfor viser, hvordan disse trin knytter sig til en typisk højtryksskumningsinstallation.

Højtryks- vs lavtrykskummende: Hvor linjen adskiller sig

Den største enkeltstående udstyrsbeslutning er blandingsprincippet, fordi det former vedligeholdelsesrutiner, brug af opløsningsmidler og den mindste skudstørrelse, linjen kan håndtere pålideligt.

Kernemaskinen: Valg af en skummende injektionsenhed

De fleste anlæg starter med en enkelt højtryks-injektionsmaskine og tilføjer automatisering senere. Den første beslutning er to-komponent eller tre-komponent: en to-komponent enhed måler polyol og isocyanat, mens en tre-komponent enhed tilføjer en tredje strøm, typisk et blæsemiddel, pigment eller additiv, der ikke kan forblandes i polyolen.

To-komponent polyurethan højtryksskummende injektionsmaskine Konventionel polyurethan højtryksskummende injektionsmaskine bruger en vippearm til 180° rotationsindsprøjtning. Længden på vippearmen kan tilpasses. Det jeg... Se produkt →

Automatiseringsmuligheder og hvad de faktisk ændrer

• Fast hoved: det laveste omkostningsarrangement, velegnet til en enkelt formposition eller et stationært armatur.
• Spormonteret hoved: hovedet bevæger sig langs formlinjen, så én maskine kan betjene flere stationer i rækkefølge.
• XY-akse manipulator: en programmeret hældesti over en flad form, nyttig til paneler og lavvandede hulrumsformer.
• Seksakset robot: repeterbare tredimensionelle hældemønstre, der normalt vælges, hvor delens geometri ofte ændres.

Tilbagebetaling kommer normalt fra repeterbarhed snarere end rå hastighed. En maskine, der holder skudvægten inde i et stramt bånd, reducerer skrot og overpakning langt mere pålideligt end en, der blot cykler hurtigere.

Linjelayout: Når outputvolumen ændrer konfigurationen

En enkelt maskine og en fast støbeform fungerer godt op til et punkt. Når først afformningstiden er kortere end den tid, der er nødvendig for at indlæse, lukke, skumme, hærde og tømme én form, kan denne form ikke længere holde maskinen beskæftiget. Dette er det hul, som linjelayouts er designet til at lukke, og det er grunden til polyurethanskumningsudstyr rækken opdeles i flere arkitekturer.

Pladespiller Foam Injection Machine Production Line Produktionslinjen til pladespillerens skummende indsprøjtningsmaskine har en drejeskive og en reduktionsmotor som kernekomponenter, og der er flere formstationer på pladespilleren... Se produkt →

• Pladespiller linjer: forme indekserer gennem belastnings-, skum-, hærde- og aflæsningspositioner, hvilket passer til en fast takttid og et lille antal identiske dele.
• H-type linjer: formholdere bevæger sig langs to parallelle skinner, hvilket giver en længere hærdningsvej og flere stationer uden et stort gulvaftryk.
• Ringformede linjer: en kontinuerlig sløjfe til højvolumen produktion, hvor den samme del kører i måneder ad gangen.

Vælg på takttid og delblanding. Et anlæg, der kører mange forskellige dele, får normalt mere ud af et hurtigt skift af skimmelsvamp end ved en længere hærdningsløkke.

Valg af cyclopentan og blæsemiddel

Udvælgelse af blæsemiddel driver både isoleringsydelsen og sikkerhedsudstyret rundt i linjen. Cyclopentan er blevet det almindelige valg til køleskabe og stive isoleringspaneler på grund af dets lave globale opvarmningspotentiale, men det er brandfarligt, hvilket ændrer ventilation, elektrisk klassificering og materialehåndteringsprocedurer på stedet.

Et cyclopentan premix-system blander blæsemidlet ind i polyolen under kontrolleret temperatur og tryk, så den blandede polyol når ind i injektionsmaskinen, der allerede bærer blæsemidlet. Sammenlignet med indsprøjtning af flydende cyclopentan separat ved blandehovedet, giver forblanding en mere ensartet cellestruktur og holder den koncentrerede brændbare væske inde i et lukket kredsløb.

Cyclopentan Premix System Funktionsprincip for cyclopentan-forblandingssystem Mål og bland præcist forskellige polyurethan-råmaterialer, såsom isocyanat, polyetherpolyol, katalysator, skum... Se produkt →

For anlæg, der konverterer væk fra ældre fluorcarbonsystemer, er forblandingsruten ofte den mere overskuelige vej, fordi den eksisterende injektionsmaskine ofte kan bibeholdes med opdaterede forseglinger og reviderede kontrolparametre.

Procesvariabler, der bestemmer skumkvaliteten

Når udstyret er installeret og kalibreret, tegner en håndfuld variable sig for de fleste kvalitetsproblemer:

• Blandingsforholdsdrift forårsaget af slidte pumpetætninger, viskositetsændringer eller forkert kalibrering.
• Komponent temperatur der falder uden for formuleringsvinduet og skifter reaktivitet.
• Indsprøjtningstryk det er for lavt til fuld impingement-blanding, hvilket giver striber eller grove celler.
• Hæld mønster og skudvægt der efterlader luftlommer eller overpakker hulrummet.
• Skimmeltemperatur og udluftning der bestemmer overfladekvalitet og cyklustid.

De fleste defekter, fra hulrum og korte skud til tæthedsvariationer og overfladeblærer, kan spores tilbage til en af ​​disse fem. At arbejde igennem dem i rækkefølge er hurtigere end at justere parametre tilfældigt, og almindelige PU-skumdefekter og deres rettelser er en nyttig tjekliste, når der først opstår en fejl.

Ofte stillede spørgsmål om fremstilling af polyurethanskum