Ako sa vyrába polyuretánová pena? Sprievodca procesmi, chémiou a vybavením

Krátka odpoveď: Dve tekutiny, jedna rýchla reakcia

Polyuretánová pena sa vyrába odmeriavaním, miešaním a dávkovaním dvoch kvapalných chemických prúdov - izokyanátovej a polyolovej zmesi - a potom sa nechá reakčná zmes expandovať do pevného, pórovitého plastu. Viditeľné rozšírenie trvá niekoľko sekúnd; vnútorná chémia udržuje pevnosť budovy celé hodiny. O všetkom, na čom v hotovom diele záleží, vrátane hustoty, bunkovej štruktúry, izolačnej hodnoty a nosnosti, sa do značnej miery rozhoduje v prvých momentoch po zrážke dvoch prúdov v miešacej hlave.

Väčšina ľudí pozná výsledok, nie proces: tuhá izolačná vrstva vo vnútri dverí chladničky, pružná výplň pod sedadlom auta, súvislá doska na streche budovy. Všetky sledujú rovnakú postupnosť: príprava suroviny, presné dávkovanie, vysokotlakové miešanie, dávkovanie do formy alebo na dopravník, expanzia a vytvrdzovanie.

Chémia: izokyanát, polyol a plyn, ktorý vytvára bunky

Polyuretánová pena vzniká, keď izokyanát reaguje s polyolom. Izokyanátová skupina -NCO napáda skupinu -OH polyolu za vzniku uretánovej väzby, spájajúcej krátke tekuté molekuly do dlhého pevného polyméru. Reakcia uvoľňuje teplo a toto exotermické teplo rozširuje plyn, ktorý vytvára bunkovú štruktúru peny.

Vo väčšine formulácií prebiehajú paralelne dva spôsoby tvorby plynu:

• Chemické fúkanie: voda reaguje s izokyanátom a uvoľňuje plynný oxid uhličitý.
• Fyzikálne fúkanie: kvapalina s nízkou teplotou varu - najčastejšie cyklopentán v modernej tuhej pene - sa vyparuje, keď sa zmes zahrieva.

Katalyzátory kontrolujú rovnováhu medzi želatinizačnou reakciou a nadúvacou reakciou, zatiaľ čo silikónové povrchovo aktívne látky stabilizujú rastúce bunky, aby sa nezrútili vlastnou váhou. Zmeňte pomer ktorejkoľvek z týchto zložiek a pena sa zmení z mäkkej a pružnej na tuhú a štrukturálnu.

Suroviny: Čo vlastne ide do zmesi

Typická formulácia tuhej polyuretánovej peny, vyjadrená v dieloch na 100 dielov polyolu, vyzerá takto:

Tabuľka poukazuje na bod, ktorý je dôležitý na úrovni výroby: obsah izokyanátu je iba 40 – 60 percent hmotnostného obsahu polyolov, avšak chyba merania len 1 – 2 percentá v oboch prúdoch mení štruktúru buniek, hustotu a priľnavosť. To je dôvod, prečo sú vysokotlakové dávkovacie čerpadlá, a nie miešacie lopatky, skutočným srdcom penového radu.

Cyklopentán si zasluhuje osobitnú pozornosť pri pene spotrebičov a panelov. Nahradil nadúvadlá freónového typu, pretože má takmer nulový potenciál poškodzovania ozónovej vrstvy, ale je horľavý. Rastliny ho preto primiešavajú do polyolu buď na bezpečnom premixovacom klzisku, alebo kontinuálne cyklopentánový premixový systém . Cesta dodávania nadúvadla je jedným z prvých rozhodnutí, ktorým čelí výrobca peny pre spotrebiče; náš sprievodca ako si vybrať správny injekčný stroj na vstrekovanie cyklopentánového polyuretánu vysvetľuje hlavné možnosti.

cyklopentán Premix System Manufacturers,ODM/OEM Factory Ningbo Xinliang Machinery Co., Ltd. je čínsky výrobca systému Cyclopentan Premix System a továreň ODM / OEM, ktorá vyrába veľkoobchodné Cyc... Zobraziť produkt →

Krok za krokom: Ako sa vyrába polyuretánová pena

1. Úprava surovín

Obidve zložky sú uložené v nádržiach s regulovanou teplotou a nepretržite recirkulujú, aby boli jednotné. Teplota priamo ovplyvňuje viskozitu a reaktivitu: väčšina systémov založených na MDI sa udržiava medzi 20 a 35 °C. Nádrž na polyol zvyčajne už obsahuje povrchovo aktívne látky, katalyzátory, vodu a, ak sa použije predzmesová šmykľavka, cyklopentán.

2. Presné meranie

Vysokotlakové čerpadlá dodávajú každú zložku do miešacej hlavy s riadeným výkonom a riadeným pomerom. Moderné stroje uvádzajú presnosť pomeru približne ±0,5 až 1 objemové percento. Ak sa izokyanátová strana posunie vysoko, pena sa stane krehkou a môže sa v hrubých častiach pripáliť; ak klesne nízko, bunky sa zrútia a časť postráda štrukturálnu pevnosť.

3. Miešanie nárazov

Vysokotlakové stroje miešajú bez mechanického miešadla. Tieto dva prúdy vstupujú do malej komory pri približne 120 – 180 baroch a čelne sa zrážajú vysokou rýchlosťou. Náraz premiešava a hydraulický piest prepláchne komoru po každom výstrele, takže zvyšky nemôžu vytvrdnúť vo vnútri hlavy.

4. Dávkovanie do formy alebo na dopravník

Reagujúca kvapalina sa vstrekuje do uzavretej formy, otvorenej formy alebo priamo na dopravník. V lisovaných dieloch určuje konečnú hustotu vstrekované množstvo – nazývané hmotnosť strely alebo faktor balenia. Na kontinuálnych linkách doskového materiálu sa kvapalina naleje do pohyblivého žľabu, kde stúpa do dlhého bloku.

5. Vzostup, gél a vyliečenie

Akonáhle je kvapalina v pokoji, chémia preberá kontrolu. Zmes krémuje, stúpa, géluje a stáva sa nelepivou. Krivka vzostupu nižšie je typická pre tuhú voľne stúpajúcu penu: rýchly štart, rýchly lineárny rast, potom plató, keď bunky zapadnú na miesto.

Po plató je pena chemicky pevná, ale stále teplá a mäkká. Lisované tuhé diely sa zvyčajne demontujú v priebehu 5 až 15 minút a časť dosiahne svoju konečnú pevnosť po približne 24 hodinách pri izbovej teplote.

6. Dokončovanie a následné spracovanie

Lisované časti sú orezané a skontrolované, či neobsahujú medzery; doskové bloky sa rozrežú na listy; pevné panely sú narezané na požadovanú veľkosť, orezané a laminované v prípade potreby. Tu záleží na dobrej údržbe, pretože polyuretánový prach a čiastočne vytvrdené zvyšky sú hlavnými zdrojmi kontaminácie na penovej linke.

Flexibilné, pevné, ploché a lisované: Procesné varianty

Chémia je rovnaká, ale receptúra a vybavenie sa menia s konečným produktom. Štyri varianty pokrývajú väčšinu odvetvia:

• Flexibilná dosková pena: bloková pena s otvorenými bunkami s nízkou hustotou pre matrace a čalúnenie. Zmes sa naleje na široký dopravník, vykysne na súvislú buchtu a nakrája sa na pláty.
• Flexibilná tvarovaná pena: používa sa pre automobilové sedadlá. Zmes sa vstrekuje do tvarovaných foriem a štruktúra s otvorenými bunkami umožňuje priechod vzduchu cez vankúš.
• Pevná tvarovaná pena: rozmerovo stabilná pena s uzavretými bunkami pre chladiace skrine a izolačné dosky. Dúchanie cyklopentánu a vysoký vstrekovací tlak udržujú články malé a izolačnú hodnotu vysokú.
• Pevná striekaná pena: rovnaká chémia aplikovaná na mieste s prenosným zariadením na izoláciu budov.

Výrobné nastavenie sa riadi produktom. Pre veľkoobjemové lisované diely, ako sú izolačné dosky, a otočná linka na výrobu penového vstrekovacieho lisu indexuje formy cez plniace, vytvrdzovacie a vyberacie stanice, takže vstrekovacia hlava nikdy nečaká na formu. Pre súvislé pevné panely je vhodnejšia línia typu H alebo prstencová. Prevádzka na jednom stroji zostáva ekonomická pre malé série a zákazkové diely.

Výrobcovia výrobnej linky na výrobu penových vstrekovacích strojov na gramofóny, továreň ODM / OEM Ningbo Xinliang Machinery Co., Ltd. je čínsky výrobca rotačných penových vstrekovacích strojov a továreň ODM / OEM, vyrába ... Zobraziť produkt →

Zariadenie, ktoré vytvára penu

Tri časti vybavenia definujú závod na výrobu polyuretánovej peny: vstrekovací stroj, systém premixu alebo miešania a výrobná linka.

Vstrekovací stroj dávkuje a mieša chemikálie pod vysokým tlakom. Dvojzložkové stroje zvládajú veľkú väčšinu aplikácií; trojzložkové stroje pridávajú tretí prúd pre retardéry horenia, farbivá alebo špeciálne polyolové zmesi. Ningbo Xinliang Machinery's dvojzložkový polyuretánový vysokotlakový vstrekovací stroj na penenie je typickým príkladom tejto triedy, s presnosťou dávkovania a miešacím tlakom monitorovaným pri každom zábere. Ak ste v tejto kategórii noví, začnite s naším vysvetlením čo je polyuretánový vysokotlakový vstrekovací stroj na penenie .

Výrobcovia dvojzložkových polyuretánových vysokotlakových penových vstrekovacích strojov Ningbo Xinliang Machinery Co., Ltd. je čínsky výrobca dvojzložkového polyuretánového vysokotlakového penového vstrekovacieho stroja a ODM / OEM ... Zobraziť produkt →

Systém premixu odoberie nadúvadlo a bezpečne ho vmieša do polyolu, takže vstrekovacie zariadenie dostane vždy jednotnú dávku. Výrobná linka organizuje cyklus foriem: otočný stôl pre mnoho malých foriem v rotácii, linka typu H pre veľké pevné panely alebo prstencová linka pre súvislé laminované dosky. Správna kombinácia závisí od veľkosti dielu, objemu výroby a hodinovej produkcie, ktorú potrebujete držať.

Čo rozhoduje o tom, či pena spĺňa špecifikácie

Päť premenných oddeľuje čistú, rovnomerne stúpajúcu penu od odmietnutej šarže: presnosť pomeru, teplota komponentov, miešací tlak, teplota formy a konzistencia suroviny.

Teplota je najľahšie chybná premenná, pretože mení čas krému – interval medzi vstrekovaním a začiatkom expanzie. Typický trend pre systém MDI je znázornený nižšie: so stúpajúcou teplotou komponentu sa čas krémovania skracuje takmer lineárne. Dodávatelia penových chemikálií zvyčajne uvádzajú časy krémovania v rozsahu 4–12 sekúnd pre skrinkové systémy, v závislosti od zloženia a teploty procesu.

Miešací tlak je systém včasného varovania operátora: pokles tlaku na miešacej hlave zvyčajne znamená opotrebovanú trysku, zanesenú komoru alebo výpadok čerpadla. Pomerový posun, kontaminovaná surovina a vlhká polyolová šarža, to všetko sa prejaví v bunkovej štruktúre pred dokončením akéhokoľvek laboratórneho testu. Ak sa chcete bližšie pozrieť na každú premennú, prečítajte si náš rozpis aké faktory ovplyvňujú kvalitu vstrekovania polyuretánovej peny .

Často kladené otázky o výrobe polyuretánovej peny