Sản xuất bọt Polyurethane: Hướng dẫn lựa chọn quy trình, thiết bị và dây chuyền

Một nhà máy sản xuất tủ lạnh quyết định đưa sản phẩm tạo bọt vào tủ thường bắt đầu với cùng một câu hỏi: sản xuất bọt polyurethane thực sự cần những gì nếu mục tiêu là mật độ ổn định, không có khoảng trống và thời gian bán ra khuôn dưới 5 phút? Câu trả lời hiếm khi được in trên bảng dữ liệu máy. Nó tồn tại ở tỷ lệ pha trộn, nhiệt độ của hai thành phần và cách đưa viên đạn vào khoang.

Phiên bản ngắn: sản xuất bọt polyurethane là một quá trình đo lường chính xác gắn liền với phản ứng hóa học. Kiểm soát tỷ lệ, năng lượng trộn và kiểu phun để bọt hoạt động có thể dự đoán được. Mất quyền kiểm soát bất kỳ một trong số chúng và không có áp lực khuôn nào có thể cứu được bộ phận đó.

Các phần bên dưới tuân theo quy trình từ thùng chứa nguyên liệu thô đến trạm bán khuôn, giải thích sự khác biệt giữa hệ thống áp suất cao và áp suất thấp và đưa ra cấu hình thiết bị nào phù hợp với quy mô sản xuất.

Bắt đầu với hóa học, sau đó định cỡ máy

Hai dòng chất lỏng gặp nhau ở đầu trộn. Mặt A là hỗn hợp polyol: polyol, chất xúc tác, chất hoạt động bề mặt, chất tạo xốp và trong nhiều công thức cứng, nước. Mặt B là isocyanate, thường là MDI polyme cho bọt cứng hoặc hỗn hợp MDI/TDI cho các loại linh hoạt. Mọi thứ ở phía sau đầu trộn tồn tại để cung cấp hai dòng đó với tỷ lệ, nhiệt độ và áp suất chính xác vào đúng thời điểm.

Tỷ lệ này đáng được chú ý nhiều hơn mức thường nhận được khi mua hàng. Bọt cứng thường được chạy ở chỉ số từ khoảng 100 đến 110, trong đó chỉ số này so sánh lượng isocyanate thực tế với yêu cầu cân bằng hóa học. Sự chênh lệch một vài điểm phần trăm sẽ làm thay đổi cấu trúc tế bào, cường độ nén và hành vi bán khuôn và rất khó khắc phục khi bọt đã nổi lên.

Bốn giai đoạn mỗi cảnh quay đều phải trải qua

• Thời gian kem: các đám chất lỏng và bắt đầu giãn nở khi chất thổi bay hơi và phản ứng bắt đầu.
• Thời gian gel: mạng lưới polymer tạo ra đủ sức mạnh để giữ các bong bóng khí tại chỗ.
• Thời gian tăng: bọt nở ra để lấp đầy khoang, được điều khiển bởi chất tạo bọt và bởi carbon dioxide từ phản ứng nước-isocyanate.
• Chữa bệnh và demod: bộ phận này có đủ cường độ xanh để có thể loại bỏ mà không bị biến dạng.

Các cửa sổ đó được thiết lập theo công thức nhưng chúng chỉ có thể được tái tạo khi máy lặp lại cùng trọng lượng, tỷ lệ và chất lượng trộn trong mỗi chu kỳ.

Trình tự sản xuất, từng bước

Trên dây chuyền vận hành tốt, quá trình sản xuất bọt polyurethane tuân theo một trình tự cố định cho dù bộ phận đó là tủ lạnh hay đệm ghế ô tô.

1. Điều hòa nguyên liệu thô. Polyol và isocyanate được đặt trong các bể có vỏ bọc, thường được giữ ở nhiệt độ khoảng 20 đến 25 độ C, với nitơ khô phủ lên isocyanate để giữ hơi ẩm.
2. Đo hai luồng. Hệ thống áp suất cao sử dụng bơm piston hướng trục hoặc bơm bánh răng và mỗi bộ phận được hiệu chỉnh theo trọng lượng trước khi bắt đầu sản xuất.
3. Tạo áp lực và tuần hoàn. Cả hai luồng đều tuần hoàn trở lại bể chứa ở áp suất làm việc tối đa để đầu phun sẵn sàng cho cú bắn tức thì.
4. Trộn bằng cách va chạm. Ở đầu áp suất cao, hai dòng va chạm với tốc độ cao trong một buồng nhỏ và trộn lẫn trong vòng một phần nghìn giây.
5. Tiêm vào khuôn hoặc khoang. Trọng lượng phun, kiểu đổ và thời gian phun quyết định liệu khoang có lấp đầy đều hay giữ lại không khí.
6. Cho phép tăng và gel. Nhiệt độ khuôn và độ thông hơi quyết định xem bọt có chạm tới các góc mà không có lỗ rỗng bên trong hay không.
7. Demold, chữa bệnh và kiểm tra. Các bộ phận được cắt tỉa, cân và kiểm tra mật độ cũng như chất lượng bề mặt.

Sơ đồ bên dưới cho thấy các bước đó ánh xạ như thế nào đến quá trình lắp đặt tạo bọt áp suất cao điển hình.

Tạo bọt áp suất cao và áp suất thấp: Nơi khác nhau của dòng

Quyết định lớn nhất về thiết bị là nguyên tắc trộn, bởi vì nó định hình các quy trình bảo trì, sử dụng dung môi và kích thước phun tối thiểu mà dây chuyền có thể xử lý một cách đáng tin cậy.

Máy lõi: Chọn thiết bị phun tạo bọt

Hầu hết các nhà máy đều bắt đầu với một máy phun áp suất cao duy nhất và sau đó sẽ tự động hóa thêm. Quyết định đầu tiên là hai thành phần hoặc ba thành phần: đơn vị hai thành phần đo polyol và isocyanate, trong khi đơn vị ba thành phần thêm dòng thứ ba, điển hình là chất thổi, chất màu hoặc chất phụ gia không thể trộn trước vào polyol.

Máy phun tạo bọt áp suất cao Polyurethane hai thành phần Máy phun tạo bọt áp suất cao polyurethane thông thường sử dụng cánh tay đòn để phun xoay 180°. Chiều dài của cánh tay rocker có thể được tùy chỉnh. Nó tôi... Xem sản phẩm →

Các tùy chọn tự động hóa và những gì chúng thực sự thay đổi

• Đầu cố định: sự sắp xếp với chi phí thấp nhất, phù hợp với một vị trí khuôn duy nhất hoặc một vật cố định cố định.
• Đầu gắn trên đường ray: đầu di chuyển dọc theo đường khuôn nên một máy có thể phục vụ nhiều trạm theo trình tự.
• Bộ điều khiển trục XY: một đường dẫn đổ được lập trình trên khuôn phẳng, hữu ích cho các tấm và hình dạng khoang nông.
• Robot sáu trục: các mẫu đổ ba chiều có thể lặp lại, thường được chọn khi hình dạng bộ phận thay đổi thường xuyên.

Hoàn vốn thường đến từ khả năng lặp lại hơn là tốc độ thô. Một chiếc máy giữ trọng lượng bắn bên trong một dây buộc chặt giúp giảm phế liệu và đóng gói quá mức đáng tin cậy hơn nhiều so với một chiếc máy chỉ quay vòng nhanh hơn.

Bố cục dòng: Khi âm lượng đầu ra thay đổi cấu hình

Một máy duy nhất và một khuôn cố định hoạt động tốt ở một mức độ nào đó. Khi thời gian tháo khuôn ngắn hơn thời gian cần thiết để tải, đóng, tạo bọt, xử lý và dỡ một khuôn, khuôn đó không thể khiến máy bận rộn được nữa. Đây là khoảng trống mà bố cục đường nét được thiết kế để thu hẹp và đó là lý do thiết bị tạo bọt polyurethane phạm vi chia thành nhiều kiến trúc.

Dây chuyền sản xuất máy phun bọt bàn xoay Dây chuyền sản xuất máy phun tạo bọt bàn xoay có bàn xoay và động cơ giảm tốc là bộ phận cốt lõi, đồng thời có nhiều trạm khuôn trên bàn xoay... Xem sản phẩm →

• Các dòng bàn xoay: chỉ số khuôn thông qua các vị trí tải, tạo bọt, xử lý và dỡ tải, phù hợp với thời gian cố định và một số lượng nhỏ các bộ phận giống hệt nhau.
• Đường loại H: Các giá đỡ khuôn di chuyển dọc theo hai đường ray song song, tạo ra đường bảo dưỡng dài hơn và nhiều trạm hơn mà không cần diện tích sàn lớn.
• Đường hình khuyên: một vòng lặp liên tục để sản xuất số lượng lớn, trong đó cùng một bộ phận được thực hiện trong nhiều tháng.

Chọn thời gian và phần trộn. Một nhà máy sử dụng nhiều bộ phận khác nhau thường thu được nhiều lợi ích hơn từ việc thay đổi khuôn nhanh hơn là từ vòng xử lý dài hơn.

Lựa chọn Cyclopentane và Chất thổi

Việc lựa chọn chất thổi sẽ thúc đẩy cả hiệu suất cách nhiệt và thiết bị an toàn xung quanh đường dây. Cyclopentane đã trở thành lựa chọn phổ biến cho tủ lạnh và tấm cách nhiệt cứng vì khả năng làm nóng lên toàn cầu thấp nhưng lại dễ cháy, làm thay đổi quy trình thông gió, phân loại điện và xử lý vật liệu tại chỗ.

Hệ thống trộn sẵn cyclopentane trộn chất tạo xốp vào polyol dưới nhiệt độ và áp suất được kiểm soát, do đó polyol hỗn hợp được đưa đến máy phun đã mang theo chất tạo xốp. So với việc bơm cyclopentane lỏng riêng biệt vào đầu trộn, việc trộn trước mang lại cấu trúc tế bào đồng nhất hơn và giữ chất lỏng dễ cháy đậm đặc bên trong một vòng khép kín.

Hệ thống trộn sẵn Cyclopentane Nguyên lý làm việc của hệ thống trộn trước cyclopentane Đo và trộn chính xác các nguyên liệu thô polyurethane khác nhau, chẳng hạn như isocyanate, polyether polyol, chất xúc tác, chất tạo bọt... Xem sản phẩm →

Đối với các nhà máy chuyển đổi khỏi hệ thống fluorocarbon cũ, quy trình trộn trước thường là quy trình dễ quản lý hơn vì máy phun hiện tại có thể thường xuyên được giữ lại với các vòng đệm được cập nhật và các thông số kiểm soát được sửa đổi.

Các biến quy trình quyết định chất lượng bọt

Sau khi thiết bị được lắp đặt và hiệu chỉnh, một số biến số có thể gây ra hầu hết các vấn đề về chất lượng:

• Trộn tỷ lệ trôi do phớt bơm bị mòn, thay đổi độ nhớt hoặc hiệu chuẩn không chính xác.
• Nhiệt độ thành phần nằm ngoài cửa sổ công thức và làm thay đổi khả năng phản ứng.
• Áp suất phun mức đó quá thấp để có thể trộn hoàn toàn, tạo ra các vệt hoặc tế bào thô.
• Đổ mẫu và trọng lượng bắn để lại các túi khí hoặc làm khoang chứa quá tải.
• Nhiệt độ khuôn và thông gió quyết định chất lượng bề mặt và thời gian chu kỳ.

Hầu hết các khuyết tật, từ các khoảng trống và các vết ngắn đến sự thay đổi mật độ và các vết phồng rộp trên bề mặt, đều có nguồn gốc từ một trong năm khuyết tật đó. Làm việc theo thứ tự sẽ nhanh hơn việc điều chỉnh các tham số một cách ngẫu nhiên và Các lỗi xốp PU thường gặp và cách khắc phục là một danh sách kiểm tra hữu ích khi lỗi xuất hiện lần đầu tiên.

Câu hỏi thường gặp về sản xuất bọt Polyurethane