浅谈如何正确选用浇注型聚氨酯弹性体设备1浅谈如何正确选用浇注型聚氨酯弹性体设备(1) 中国聚氨酯工业协会弹性体专业委员会,,,,年年会论文集 浅谈如何正确选用浇注型 聚氨酯弹性体设备 陈鑫实 (温州飞龙机电设备工程有限公司，,,,,:,,,,,(,,,,,,,,,(;,,) 摘要简介了生产浇注型聚氨酯弹性体(,,,)的主要工艺和设备，生产出合格的,,,制品的主要要素，优秀,,,浇注机的主要质量发展要求，它的主要组成和结构原理。 关键词浇注型聚氨酯弹性体、,,,浇注机四大要素:“料、机、模、用”。四项质量发展要求:“准、匀、稳、泡”。四部份组成结构:“罐、泵、头...
浅谈如何正确选用浇注型聚氨酯弹性体设备(1) 中国聚氨酯工业协会弹性体专业委员会,,,,年年会论文集 浅谈如何正确选用浇注型 聚氨酯弹性体设备 陈鑫实 (温州飞龙机电设备工程有限公司，,,,,:,,,,,(,,,,,,,,,(;,,) 摘要简介了生产浇注型聚氨酯弹性体(,,,)的主要工艺和设备，生产出合格的,,,制品的主要要素，优秀,,,浇注机的主要质量发展要求，它的主要组成和结构原理。 关键词浇注型聚氨酯弹性体、,,,浇注机四大要素:“料、机、模、用”。四项质量发展要求:“准、匀、稳、泡”。四部份组成结构:“罐、泵、头、控”。 聚氨酯弹性体具有承载能力大，机械性能优异，抗撕裂强度高、耐磨、耐油及硬度可调范围大等优点，已广泛地应用于国民经济各部门。十几年来由于用户的迫切需要，温州飞龙机电设备工程有限公司经过刻苦学习、一直在改进和创新，在广大新老用户和科研单位的协助下，从对国外设备的仿制、消化吸收到具有独立的设计开发能力，目前已接近国际领先水平，除满足国内用户的不一样的需要外，已有部分出口。,聚氨酯弹性体(,,,)的主要生产的基本工艺和设备,(,预聚体法(高温型)聚氨酯弹性体浇注机 ,,,,,,(两组份系列)，及两组或叁组份自动加色(，,)系列。可用于,,，、,,，、,,,，及,,，等预聚体及胺交联或醇交联体系高、中、低硬度的,,,制品的生产(如胶辊、筛板、密封件、滚轮等)。,(,生产各种预聚体或半预聚体的成套设备 反应釜、加热或冷却设备及真空系统等。,(,离心成型机和切割机 生产片材及胶刮等。,(,半预聚体法(中温型)聚氨酯弹性体浇注机 ,, 中国聚氨酯工业协会弹性体专业委员会,,,,年年会论文集 大多数都用在,,，半预聚体体系、可作二组份、三组份或多组份配置，用来生产聚氨酯轮及筛板等制品。,(,一步法(常温型)聚氨酯弹性体浇注机 可用来生产超高硬度(邵,,,,,,)制品，如保龄球外壳等，或制造低硬度、低模量制品，如印刷胶辊等。，,,组合料用来生产滑板车轮等。,(,聚氨酯鼠标垫的生产的基本工艺和设备,(,聚氨酯弹性体配方试验机 能使用户得到满足所提的工艺条件(粘度、压力、温度、混合比及吐出量等)料罐仅,,,,升，小巧实用、操作便捷、调节灵敏、价廉物美，已被广大科研单位选用。,(,热塑性聚氨酯弹性体(,,,)母料浇注工艺及设备,(,聚氨酯或其他树脂用灌胶机和点胶机 能满足多种工艺条件和各种规格要求，如用于环氧树脂、浇注性尼龙(,,)，不饱和树脂(,,)等。,(,,特大型弹性体(,,,)浇注机 产量,,,,,,,,,,,,,，可生产工矿用轮胎等大型制品。,生产出合格的聚氨酯弹性体制品的四大要素:“料、机、模、用”,(,“料一:合格的原料和相适应的工艺,(,(,主要的组成原材料有三类:根据制品的特性和要求，选用正确的配方。,(,(,(,低聚物多元醇 (,)聚酯多元醇(,,,)(,,,,,,,,,,,,)，聚酯分子特征是酯基极性较大，它的制品机械强度高，具备比较好的吸震、耐磨和耐油(耐溶剂)性能。原料来源广泛、成本较低。但耐水和耐低温性能较差。主要使用在于机械性能要求高耐磨、耐油和吸震等领域，如胶辊、筛网等。 (,)聚醚多元醇(,,,)，分丙二醇(,,,)及聚四氢呋喃醚二醇(,,,,) ,,,,型的,,,制品:原料来源广泛、价格实惠公道、釜中寿命长、加工温度下的粘度较低，宜浇注结构较为复杂的零件。水解稳定性佳、低温性能好，但机械性能较差，大多数都用在生产各种物性要求不太高的制品。,, 中国聚氨酯工业协会弹性体专业委员会,,,,年年会论文集 ,,,,,型的,,,制品:具有较高的模量和强度，优异的耐水解性、耐磨性、耐震性、耐油性及动态力学性能，电绝缘性和低温性等均佳，耐冲击摩擦， 且加工温度下粘度较低，釜中寿命较长，具有较好的加工成型性能，是一种高档的,,,，但因价格较贵，使应用受到限制。主要用来生产汽车配件、医疗器械、高性能胶辊、耐油密封及水下、地下、矿井和低温场合。 (,)聚已内酯多元醇(,,,):由于分子结构的特殊性，使它兼备了聚酯型的高强度和高耐油的特性，且有聚醚型的耐水性和低温柔顺性，具有较好的耐热性。但价格较贵限制了它的应用。 (,)聚烯烃多元醇(,,,,):具有优异的耐水解、电绝缘性、气密及水密性能。但价格较贵，大多数都用在密封件、电子元件灌封等，价格不菲。,(,(,(,异氰酸酯 (,)甲苯二异氰酸酯(,,，):,,，按分子中特性基团(一,,,)在苯环上的位置不同，分为,,,,,(纯,，,体,,，)、,一,,(,，,和,，,位异构体为,,:,,)和,一,, (,，,和,，,位异构体比为,,:,,)。性能要求比较高的,,,制品多使用,,,,,，由于位阻效应等因素，处在,位上的,,,比,位上的一,,,反应活性高,,,倍，且温度越高，活性差越小。因此，使用,,,,,制备的预聚体结构分布均匀，粘度较低、加工性及机械性能较好，但,一,,,的价格比,一,,高，故在,,,生产中也常使用价格实惠公道的,一,,。目前广泛采用的预聚体法生产,,,的体系是,,，一多元醇一,,,,，它是技术最成熟、正品率最高、应用得最多的预聚体法生产的基本工艺。 (,)二苯基甲烷二异氰酸酯(,,，):,,，在合成预聚体时反应较快，生成的预聚体粘度大，多用,，,丁二醇(,，,,,,,)扩链，与预聚体的配合量少，使计量较难准确，粘度悬殊大，混合不易均匀，故,,，型,,,常用半预聚体法，即,,，与部分聚醇生成端一,,,基团的半预聚体，然后再与剩余部份的多元醇和扩链剂反应制备,,,制品。 (,)其它异氰酸酯因价格很贵，仅在特别的条件时才选用。如,，,一萘二异氰酸酯 (,,，)，对苯二异氰酸酯(,,,，)，二甲基联苯二异氰酯酯(,,,，)等。,(,(,(,扩链交联剂: ?二胺类:,，,’一二氯一,，,二苯基甲烷二胺(,,,,)，二甲硫基甲苯二胺(,,,,,) (,,,,,或,,,,,)等。 ,, 中国聚氨酯工业协会弹性体专业委员会,,,,年年会论文集 ?醇类:,，,丁二醇(,，,,,,)，乙二醇(,,)，氢醌双羟乙基醚,,,,等。 ?有时为提高弹性体的耐膨润性，常配用少量三元醇，如三羟甲基丙烷(,,,)和三异丙醇胺(,，,,)等。 ?其它助剂:一步法或半预聚体法需加催化剂，如二月桂酸二丁基锡(,一,,)。低硬度,,,常加增塑剂，如邻苯二甲酸二甲氧基乙酯(,,,,)，为了延长预聚体可操作时间而加甲基丙烯酸甲酯(,,,)等。,(,(, ,,,制品的主要生产工艺和方法为预聚体法: 一步法:因聚合加成反应和扩链反应同时进行，在该体系中，主要存在异氰酸酯的,,,,基团与多元醇的一,,间的反应竞争，由于,,,,与一,,。间的反应速度远超过一,,,与一,,间的反应速度，故由前者生成的刚性链段不能在软性链段中很好地分散，(物理交联点过于集中)使制品性能受到一定影响。而预聚体法是首先使用过量的异氰酸酯与多元醇反应，使一,,,和一,,先期反应，分子链增长并生产成端基为一,,,基团的齐聚物，然后再进行扩链反应时，齐聚物端基的,,,,基团与胺扩链剂的一,,:反应，二次反应分别进行，分子结构设计简便，使,,,结构均匀排列规整，其硬段间或硬段和软段问联接合理，物性较佳。所以不但生产高硬度高模量,,,时采用预聚体法，而且生产低硬度,,,时，为了更好的提高正品率亦常采用预聚体法(加增塑剂)。,(,“机船:性能 优良、使用方便、稳定可靠、结构简单的设备,(,(,聚氨酯弹性体(,,,)浇注机:要实现弹性体制品的规模化生产并获得均一稳定的产品，采用机械代替手工已成为发展弹性体的必然趋势。机械比手工的明显优点: (,)提高生产效率、降低生产成本:一般可提高生产效率,,,倍，降低原
消耗,,,,,。 (,)提高制品的正品率:手工生产由于人为因素(操作工的技术水准和责任心)的影响，正品率为,,,左右，采用机械浇注后，在正常的生产条件下，可保证正品率在,,,以上，正品率是获得丰厚利润的关键因素。 (,)对一些关键制品，或重量和尺寸较大的制品，或结构复杂要求较高的制品，为保证产品质量必须采用浇注机才能生产出合格产品。,(,(,机型选择:,(,(,(,一般情况下选用,,,,,,系列二组份预聚体法高温型浇注机，重量混合比:,,, 中国聚氨酯工业协会弹性体专业委员会,,,,年年会论文集 (预聚体):,(扩链剂,,,,等),,,,:,,,?豆ぷ魑露龋粒海叮埃 保埃啊,茫 拢海保埃担 保玻怠,谩?型 号 ，型 ，，型 ，，，型 ?型 ,型 ?型总吐出量,,,,,, ,(,— ,,, ,,, ,,,, ,,,,,可生产制品重量,, ,(,,(, ,,, ,,,, ,(,,,, ,(,,,, ,,,,, ,,,,, ,(。,,,,(,(,(,对生产要求较高者可选用三组份(或多组份)自动加色,,,浇注机。,,,,,,,系列聚氨酯自动加色弹性体浇注机(三组份预聚体法(高温型)): 两种预聚体(配方)相同时，可作为二组份浇注机(使料罐容量及总吐出量倍增)，若使用两种不同的预聚体生产时可以瞬间切换，即能生产不同物性的,,,制品。本机可在浇注头中直接加入色浆，能方便地生产出不同颜色的制品。使用条件: 组份名称 重量混合比 温度(?) 粘度,,, 真空度,,,, ,，(预聚体) ,, ,,，，,,, ,,,,,,,, ,,, ,,(预聚体) ,, ,,,,,, ,,,((,,,, ,,, ,(,,,,等) ,,,, ,,,,,, ,,,, ,,, ,(色浆) ,(,,, ,,,,, ,,,,型号、吐出量及主要参数: ,, 垄号 , 序 , ， ，， ，,, ? , ? 口 可 项目 , , 总吐出量,,,,,, ,(,,,(, ,,, ,,, ,,, ,,,, ,,,,, , 可生产制品重量 ,(,,,,, ,(,,,, ,(,,,, ,,,,, ,,,,, ,—。,,, , ,,、,,料罐容积, ,×,,, ,×,,, ,×,,, ,×,,, ,×,,, ,×,,, , ,组料罐容积, ,, ,, ,, ,, ,, ,,, , 浇注头搅拌功率(,,) ,(, ,(, ,(, , , ,(, , 总功率(,,) ,, ,, ,, ,, ,, ,, , 总重量(,,) ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,,,(,“模”:和生产的基本工艺及制品物性相适应的模具,(,(,材料:应具有足够的强度和刚性及耐热性和尺寸稳定性，批量生产或大型制品常用金属模具，以保证经久耐用;试制样品时可用非金属模具，使之制造迅速、造价较低，若采取了压力合模浇注应采用金属模具。 ,, 中国聚氨酯,,、,,协会弹性体专业委员会,,,,年年会论文集,(,(,结构:在保证制品的几何形状和内外观尺寸的基础上，应注意制品的收缩率和浇注位置，分型面和排气，以利于制品的浇注、排气和脱模，以保证产品质量，且便于加工制造，以降低模具成本。,。,“用”:能达到,,,浇注机操作和维护的基础要求,(,(,了解预聚体及有关原材料(交联剂、清洗剂、封泵剂等)的基本性质，如密度、熔点、反应性、挥发性、易燃性、粘度及毒性等。,(,(,进一步探索工艺条件(温 度、压力、配比、真空度等)，了解工艺条件变化时对制品物性或质量有何影响，如温度(原料温度和混合礼(， ,奠)过低或过高，配比(重量混合比)太多或太少，浇注压力及回流压力过大或过小，各可能会产生什么影响。,(,(,了解操作要求:每个模具的浇注量,如何浇注可保证不会产生机械冲击气泡,每批浇多少个,模具的温度控制及后熟化处理(时问和温度等)，物料凝胶时间和清洗浇注头时间,,(,(,要了解设备的组成和原理，各个系统(如原液、加热、真空、导热及清洗等)流程如何，正确掌握并了解各关键部位怎么来控制和调节,正常状态时主要指标如何,,(,(,正确掌握如何开、停车,短时停车及长期停车时各要注重的是什么,,(,(,能按浇注机的总吐出量和混合比要求，正确选用混合头组件(混合头、漏斗及节流孔),弹性体浇注机的四项质量发展要求:“准、匀、稳、泡即,(,“准” 要求计量准确。存各种参数不变的条件下，其计量误差,?,,，最好能达到?,(,,。,(,(,浇注机有两个计量要求: (,)混合比例之间的计量要求:混合比的变化将直接影响制品的质量和物性; (,)总吐出量的计量要求:浇注机总吐出量变动，仅影响浇注时间的长短，对一般,,,制品质量基本无影响。但当生产片材时往离心成型滚筒中浇注胶料时应精确计量，以保证片材达到一定的要求的厚度。,(,(,影响计量精度的因素: (,)系统流程的设计:高精度计量要求的浇注机应采用“全浇注一全回流”流程。,, 中国聚氨酯工业协会弹性体专业委员会,,,,年年会论文集 (,)计量泵总成的精度:各组份计量泵的计量精度、泵转速调节精度及其稳定性。 (,)供料系统应供料充分、平稳、流畅。(如泵前过滤器的型式和阻力) (,)混合、浇注及回流系统的结构符合常理，阻力和压力稳定可靠。浇注头各组分切换同步。 (,)操作人员能按工艺技术要求进行熟练地操作和调节。,(,“匀” 要求浇注头吐出的混合料应混合均匀(不含气泡)，制品切开时应均匀一致，无局部差异，其主要影响因素: (,)浇注头各组份的启闭切换机构应加热有效(恒温)、灵活同步。 (,)各组份原液进入混合腔的进料方式(轴向或径向)和其流速压力调节方法(节流元件及精密回流调节阀)结构符合常理、稳定可靠。 (,)混合头的结构及型式(混合均匀且不产生气泡)搅拌转速及电机功率要适应。 (,)混合料在混合腔中的停留时间(可由浇注头吐出口大小及计量泵的浇注流量来调节和控制),(,“稳” 原液温度稳定，达到设定要求，误差,?,?。,料(预聚体)的料温变化则使其粘度变化而影响计量精度及混合时的反应速度和釜中寿命。,料(,,,,)对料温高低要求更为严格，,,,,的熔点为,,,,,,?，料温过低会固化而使,计量泵无法工作;料温过高则会变色、变质。 影响控温精度的因素: (,)系统配置合理及流程安排科学。 (,)加热方法及电加热器的容量和布置方式。 (,)温控方法及仪
精度和探头位置。 (,)导热油循环方式及输送量。 (,)操作人员能否按原料及工艺条件进行熟练地操作和调节。,(,“泡” 宏观无气泡是,,,制品的重要质量指标之一:,(,(,可能在,,,制品中产生气泡的原因: ,, 中国聚氨酯工业协会弹性体专业委员会,,,,年年会论文集 (,)原料中带入的吸附气体;原料中含有发泡成分:如原料中的水分和异氰酸酯反应后产生的气体。 (,)各组份原液在混合时产生气体，这与混合头结构型式及浇注头密封性等有关。 (,)胶液在注模时卷入或裹挟机械冲击气泡，模具设计不合理、排气不畅，模温过低或模具表面太脏，脱模剂过多。采用加压浇注时，合模和加压时机掌握不妥，表面气泡未能挤压排除。,(,(,消除气泡的注意要点: (,)要做到预聚体严格脱泡后无气泡(测定流量及混合比时，流到玻璃杯的,料中能够正常的看到是否含有气泡)。 (,)各组份原液在浇注头的混合过程中不产生气泡(由浇注口的透明软管可以看清)，它由混合头的结构型式及浇注系统的密封情况所决定。 (,)混合料浇到模具时不产生机械冲击气泡，它由浇注方法(常压浇注、压力合模浇注、真空浇注及离心浇注等)、模具结构(浇口和冒口设计合理)、注料方式(沿边进料，吐出量大小适当)等因素决定。,了解,,,浇注机的四个?丶 槌桑ü蕖?谩?贰?兀? 费?米龅叫闹杏惺 矗 薄肮蕖 ?料罐及附属装置:为原液贮存，恒定料温，均衡供料及准确计量所必须。 (,),料(预聚体)罐:做真空脱泡之用，要求耐蚀气密、清洗方便、出料流畅、回流无泡，搅拌可促进脱气及反应更为完全，以利均匀加热，使料温更为平衡。 (,),料(,,,,或其它)罐:作用和,罐基本相同，根据工艺技术要求可以设或不设机械搅拌。 (,),、,油箱:各组份设置独立的油箱是防止导热油循环时油泵向机外面漏油，它的小功率电加热管可调节油温、以求原液料温更为准确恒定。 (,)清洗液罐:贮存或用压缩空气往浇注头输送清洗液。 (,)真空缓冲罐:均衡真空度，防止原液吸入真空泵或真空油倒入料罐。附有与,, 中国聚氨酯工业协会弹性体专业委员会,,,,年年会论文集之匹配的双级旋片式真空泵。,(,“泵” 计量泵及其传动、调节和显示装置: 计量泵是保证计量精度的关键，要求耐温不变形、耐压不漏料、精密长寿、简单实用、调节灵敏、传动可靠、操作便捷、维修简单。目前主要是采用由机械无级变速或变频调速传动的低速高精度齿轮泵(机械无级变速手动调速简单可靠，变频调速的变速范围较大，可和电气联动调速)。由于,,,,常温为固体，故,泵要格外的注意加温和控温。计量泵排量和转速呈线性关系，正确调节其转速，即能达到一定的要求的各计量泵的排量、配比及总吐出量。为确保计量精度还需要注意供料稳定，减少料温(粘度)和压力的波动。,(,“头” 浇注头(两组份或多组份原液的动态混合装置)基本要求如下: (,)要求极短时间内将各组份原液(或色浆)充分混合均匀，并不得在混合料中夹带气泡; (,)各组份的循环(回流)——浇注(进入混合腔)的切换动作要求灵活、同步; (,)可按不同的浇注量、混合比及原料粘度，方便地更换和其匹配的混合头、节流孔、混合套及漏斗; (,)搅拌轴旋转密封可靠，高速运行时不倒料、不结死(保证润滑正常和轴承不过热) (,)浇注后按操作需要能自动洗净、吹干混合头及混合腔，保证下一周期顺利生 ——一 严。,(,“控” 电气及控制:要求技术先进、动作可靠、操作便捷、维修简单。,(,(,基本要求:温度控制:对,原液、,导热油、,原液、,导热油及,计量泵进行温度自控和显示，对浇注头进行温度显示; 计量泵转速:显示各计量泵的转速即可确定其排量、混合比及总吐出量;显示混合头转速则可监测混合头搅拌情况(转速变化); 原液压力显示(计量泵出口压力)显示各组份原液流动时压力变动情况; ,, 中国聚氨酯工业协会弹性体专业委员会,,,,年年会论文集 电脑程控装置:可自动控制浇注时间(浇注量)及自动清洁洗涤时的程序控制。,(,(,配置方式: (,)分列元件:由面板上各仪表分别控制及显示，简单易操作、维修方便。 (,)集中控制及显示，由,,,及触摸屏集中控制及显示，面板设计简便明了，系统程序控制精确美观，具有现代化的人机对话功能，但造价较贵，操作和修东西的人均需经过较好的专业
。 本文承蒙国家级专家徐培林先生及赵雨花女士和贾林才同志的热情审核，提了很多宝贵意见，特此致谢～ 参考文献〔,〕(英),?海普本聚氨酯弹 性体阎家宾译沈阳:辽宁科学技术出版社,,,,年,,月〔,〕陈双飞等(英)帝国化学工业公司 聚氨酯
江苏省化工研究所情报室,,,,年,,月〔,〕(德),。厄特尔聚氨酯手册 阎家宾、吕槊贤译北京:中国石油化工出版社,,,,年,月〔,〕山西省化工研究所聚氨酯弹性体手册北京:化学工业出版社,,,,年,月〔,〕李绍雄、刘益军聚氨酯树脂及其应用北京:化学工业出版社,,,,年,月〔,〕徐培林、张淑琴聚氨酯材料手册北京:化学工业出版社,,,,年,月 作者介绍 陈鑫实早年在化工部北京设计院从事化工机械设计，,,,,年开始从事聚氨酯设备的设计、开发与研制。曾在全国或国际会议及有关刊物上发表过上百篇论文，现为《聚氨酯工业》及《聚氨酯及其弹性体》等专业刊物的编委，《环球聚氨酯网》和《贝茨聚氨酯快讯》技术顾问。,,.
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