Jak se vyrábí polyuretanová pěna? Průvodce procesem, chemií a vybavením

Krátká odpověď: Dvě kapaliny, jedna rychlá reakce

Polyuretanová pěna se vyrábí odměřováním, mícháním a dávkováním dvou kapalných chemických proudů – směsi isokyanátu a polyolu – a poté se nechá reakční směs expandovat do pevného, lehčeného plastu. Viditelné rozšíření trvá několik sekund; vnitřní chemie udržuje pevnost budovy po celé hodiny. Vše, na čem v hotovém dílu záleží, včetně hustoty, buněčné struktury, izolační hodnoty a nosnosti, se z velké části rozhoduje v prvních okamžicích poté, co se oba proudy střetnou v směšovací hlavě.

Většina lidí zná výsledek, ne proces: tuhá izolační vrstva uvnitř dveří chladničky, flexibilní čalounění pod sedadlem auta, souvislá deska na střeše budovy. Všechny mají stejný sled: příprava suroviny, přesné dávkování, vysokotlaké míchání, dávkování do formy nebo na dopravník, expanze a vytvrzování.

Chemie: Isokyanát, polyol a plyn, který staví buňky

Polyuretanová pěna vzniká, když isokyanát reaguje s polyolem. Skupina -NCO isokyanátu napadá skupinu -OH polyolu za vzniku uretanové vazby spojující krátké kapalné molekuly do dlouhého pevného polymeru. Reakce uvolňuje teplo a toto exotermické teplo rozpíná plyn, který vytváří buněčnou strukturu pěny.

Dvě cesty generování plynu probíhají ve většině formulací paralelně:

• Chemické foukání: voda reaguje s isokyanátem a uvolňuje plynný oxid uhličitý.
• Fyzikální foukání: kapalina s nízkou teplotou varu – nejčastěji cyklopentan v moderní tuhé pěně – se odpařuje, jak se směs zahřívá.

Katalyzátory řídí rovnováhu mezi želatinační reakcí a nadouvací reakcí, zatímco silikonové povrchově aktivní látky stabilizují rostoucí buňky, takže se nehroutí vlastní vahou. Změňte poměr kterékoli z těchto složek a pěna se posune z měkké a pružné na tuhou a strukturální.

Suroviny: Co vlastně jde do směsi

Typické složení tuhé polyuretanové pěny, vyjádřené v dílech na 100 dílů polyolu, vypadá takto:

Tabulka uvádí bod, na kterém záleží na úrovni výroby: obsah isokyanátu je pouze 40–60 procent hmotnostních obsahu polyolů, přesto chyba měření pouze 1–2 procenta v obou proudech mění strukturu buněk, hustotu a adhezi. To je důvod, proč jsou vysokotlaká dávkovací čerpadla, spíše než míchací lopatka, skutečným srdcem pěnové řady.

Cyklopentan si zaslouží zvláštní pozornost u pěny spotřebičů a panelů. Nahradil nadouvadla freonového typu, protože má téměř nulový potenciál poškozování ozónové vrstvy, ale je hořlavý. Rostliny jej proto přimíchají do polyolu buď na bezpečné předmísené smyčce nebo kontinuálně systém předsměsi cyklopentanu . Cesta dodávky nadouvadla je jedním z prvních rozhodnutí, kterým výrobce pěny pro spotřebiče čelí; náš průvodce jak vybrat správný vstřikovací stroj na cyklopentan polyuretanovou pěnu vysvětluje hlavní možnosti.

cyklopentan Premix System Manufacturers,ODM/OEM Factory Ningbo Xinliang Machinery Co., Ltd. je čínský výrobce Cyclopentan Premix System a továrna ODM / OEM, která vyrábí velkoobchodní Cyc... Zobrazit produkt →

Krok za krokem: Jak se vyrábí polyuretanová pěna

1. Kondicionování surovin

Obě složky jsou uloženy v nádržích s řízenou teplotou a nepřetržitě recirkulují, aby zůstaly jednotné. Teplota přímo ovlivňuje viskozitu a reaktivitu: většina systémů na bázi MDI se udržuje mezi 20 a 35 °C. Nádrž na polyol obvykle již obsahuje povrchově aktivní látky, katalyzátory, vodu a, když se použije předsměs, cyklopentan.

2. Přesné měření

Vysokotlaká čerpadla dodávají každou složku do směšovací hlavy s řízeným výkonem a řízeným poměrem. Moderní stroje uvádějí přesnost poměru asi ±0,5 až 1 objemové procento. Pokud se izokyanátová strana posune vysoko, pěna zkřehne a může se v silných částech spálit; pokud se pohybuje nízko, buňky se zhroutí a díl postrádá strukturální pevnost.

3. Míchání nárazů

Vysokotlaké stroje míchají bez mechanického míchadla. Tyto dva proudy vstupují do malé komory při zhruba 120–180 barech a čelně se srážejí vysokou rychlostí. Náraz provede míchání a hydraulický píst propláchne komoru po každém výstřelu, takže zbytky nemohou v hlavě vytvrdit.

4. Dávkování do formy nebo na dopravník

Reagující kapalina je vstřikována do uzavřené formy, otevřené formy nebo přímo na dopravník. U lisovaných dílů určuje konečnou hustotu vstřikované množství – nazývané hmotnost broku nebo faktor balení. Na kontinuálních linkách pro deskové materiály se kapalina nalévá do pohyblivého žlabu, kde stoupá do dlouhého bloku.

5. Vzestup, gel a vytvrzení

Jakmile je kapalina v klidu, přebírá vládu chemie. Směs krémuje, kyne, geluje a stává se nelepkavou. Níže uvedená vzestupná křivka je typická pro tuhou volně stoupající pěnu: rychlý start, rychlý lineární růst, poté plošina, jak se buňky zablokují na místě.

Po plató je pěna chemicky pevná, ale stále teplá a měkká. Lisované tuhé díly jsou obvykle vyjmuty z formy během 5–15 minut a díl dosáhne své konečné pevnosti přibližně po 24 hodinách při pokojové teplotě.

6. Dokončování a následné zpracování

Lisované díly jsou oříznuty a zkontrolovány na prázdnost; deskové bloky jsou nařezány na listy; tuhé panely jsou v případě potřeby nařezány na požadovanou velikost, olemovány a laminovány. Zde záleží na dobrém úklidu, protože polyuretanový prach a částečně vytvrzené zbytky jsou hlavními zdroji kontaminace na pěnové lince.

Flexibilní, tuhé, deskové a lisované: Procesní varianty

Chemie je stejná, ale receptura a zařízení se mění s konečným produktem. Čtyři varianty pokrývají většinu odvětví:

• Flexibilní desková pěna: nízkohustotní bloková pěna s otevřenými buňkami pro matrace a čalounění. Směs se nalije na široký dopravník, vykyne do souvislého bochánku a nakrájí se na pláty.
• Flexibilní tvarovaná pěna: používá se pro automobilová sedadla. Směs se vstřikuje do tvarovaných forem a struktura s otevřenými buňkami umožňuje průchod vzduchu přes polštář.
• Pevná tvarovaná pěna: rozměrově stálá pěna s uzavřenými buňkami pro chladničky a izolační desky. Vhánění cyklopentanu a vysoký vstřikovací tlak udržují články malé a izolační hodnotu vysokou.
• Tuhá stříkaná pěna: stejná chemie aplikovaná na místě s přenosným zařízením pro izolaci budov.

Nastavení výroby se řídí produktem. Pro velkoobjemové lisované díly, jako jsou izolační desky, a výrobní linka vstřikovacích lisů na pěnový talíř indexuje formy prostřednictvím plnicích, vytvrzovacích a vykládacích stanic, takže vstřikovací hlava nikdy nečeká na formu. U souvislých pevných panelů se lépe hodí linie typu H nebo prstencová. Provoz na jednom stroji zůstává ekonomický pro malé série a zakázkové díly.

Výrobci výrobních linek vstřikovacích strojů na gramofony, továrna ODM / OEM Ningbo Xinliang Machinery Co., Ltd. je čínský výrobce výrobních linek vstřikovacích strojů na gramofon a továrna ODM / OEM, vyrábí ... Zobrazit produkt →

Zařízení, které vyrábí pěnu

Tři části zařízení definují závod na výrobu polyuretanové pěny: vstřikovací stroj, premix nebo míchací systém a výrobní linka.

Vstřikovací stroj dávkuje a míchá chemikálie pod vysokým tlakem. Dvousložkové stroje zvládají velkou většinu aplikací; třísložkové stroje přidávají třetí proud pro zpomalovače hoření, barviva nebo speciální polyolové směsi. Ningbo Xinliang Machinery's dvousložkový polyuretanový vysokotlaký vstřikovací stroj na pěnění je typickým příkladem této třídy s přesností dávkování a směšovacím tlakem monitorovaným při každém výstřelu. Pokud jste v této kategorii noví, začněte naším vysvětlením co je polyuretanový vysokotlaký vstřikovací stroj na pěnění .

Výrobci dvousložkových polyuretanových vysokotlakých pěnových vstřikovacích strojů Ningbo Xinliang Machinery Co., Ltd. je čínský dvousložkový polyuretanový vysokotlaký pěnový vstřikovací stroj a výrobci ODM / OEM ... Zobrazit produkt →

Systém premixu přebírá nadouvadlo a bezpečně jej vmíchá do polyolu, takže vstřikovací stroj vždy obdrží jednotnou dávku. Výrobní linka organizuje cyklus forem: otočný stůl pro mnoho malých forem v rotaci, linka typu H pro velké tuhé panely nebo prstencová linka pro spojité laminované desky. Správná kombinace závisí na velikosti dílu, objemu výroby a hodinovém výkonu, který potřebujete držet.

Co rozhoduje o tom, zda pěna splňuje specifikace

Pět proměnných odděluje čistou, stejnoměrně vzlínající pěnu od vyřazené šarže: přesnost poměru, teplota komponent, míchací tlak, teplota formy a konzistence suroviny.

Teplota je nejsnáze chybná proměnná, protože mění dobu krémování — interval mezi injekcí a začátkem expanze. Typický trend pro MDI systém je ukázán níže: jak teplota komponentu stoupá, doba krémování se zkracuje téměř lineárně. Dodavatelé pěnových chemikálií obvykle uvádějí časy krémování v rozmezí 4–12 sekund pro skříňové systémy v závislosti na složení a teplotě procesu.

Míchací tlak je systém včasného varování operátora: pokles tlaku na směšovací hlavě obvykle znamená opotřebovanou trysku, znečištěnou komoru nebo ztrátu zdvihu čerpadla. Poměrový posun, kontaminovaná surovina a vlhká šarže polyolu, to vše se objeví ve struktuře buňky před dokončením jakéhokoli laboratorního testu. Pro bližší pohled na každou proměnnou si přečtěte náš rozpis jaké faktory ovlivňují kvalitu vstřikování polyuretanové pěny .

Často kladené otázky o výrobě polyuretanové pěny