Как производится пенополиуретан? Руководство по процессам, химии и оборудованию

Короткий ответ: две жидкости, одна быстрая реакция

Пенополиуретан производится путем дозирования, смешивания и дозирования двух жидких химических потоков — смеси изоцианата и полиола — с последующим расширением реагирующей смеси в твердый ячеистый пластик. Видимое расширение занимает секунды; внутренняя химия продолжает наращивать силу часами. Все, что имеет значение в готовой детали, включая плотность, ячеистую структуру, изоляционную способность и несущую способность, во многом определяется в первые моменты после столкновения двух потоков в смесительной головке.

Большинству людей известен результат, а не процесс: жесткий изоляционный слой внутри дверцы холодильника, гибкая прокладка под автомобильным сиденьем, сплошная доска на крыше здания. Все они следуют одной и той же последовательности: подготовка сырья, точное дозирование, смешивание под высоким давлением, дозирование в форму или на конвейер, вспенивание и отверждение.

Химия: изоцианат, полиол и газ, из которого строятся клетки

Пенополиуретан образуется при реакции изоцианата с полиолом. Группа -NCO изоцианата атакует группу -OH полиола, образуя уретановую связь, соединяя короткие молекулы жидкости в длинный твердый полимер. В результате реакции выделяется тепло, и это экзотермическое тепло расширяет газ, который создает ячеистую структуру пены.

В большинстве составов параллельно проходят два газогенерирующих маршрута:

• Химическая продувка: вода реагирует с изоцианатом с выделением углекислого газа.
• Физическое продувание: низкокипящая жидкость — чаще всего циклопентан в современной жесткой пене — испаряется по мере нагревания смеси.

Катализаторы контролируют баланс между реакцией гелеобразования и реакцией вспенивания, а силиконовые поверхностно-активные вещества стабилизируют растущие клетки, чтобы они не разрушались под собственным весом. Измените соотношение любого из этих компонентов, и пена превратится из мягкой и гибкой в ​​жесткую и структурную.

Сырье: что на самом деле входит в состав смеси

Типичная рецептура жесткого пенополиуретана, выраженная в частях на 100 частей полиола, выглядит следующим образом:

Диаграмма показывает важный момент на производстве: содержание изоцианата составляет всего 40–60 процентов от содержания полиола по массе, однако ошибка дозирования всего в 1–2 процента в любом потоке меняет структуру ячеек, плотность и адгезию. Вот почему настоящим сердцем линии по производству пены являются дозирующие насосы высокого давления, а не смесительные лопасти.

Циклопентан заслуживает особого внимания для пенопласта для бытовой техники и панелей. Он заменил пенообразователи фреонового типа, поскольку он обладает почти нулевой способностью разрушать озоновый слой, но легковоспламеняем. Поэтому заводы смешивают его с полиолом либо на безопасной установке для приготовления премиксов, либо посредством непрерывной установки. система премикса циклопентана . Маршрут доставки пенообразователя является одним из первых решений, которые принимает производитель пены для бытовых приборов; наш путеводитель по как правильно выбрать машину для вспенивания циклопентана и полиуретана объясняет основные возможности.

Циклопентан Premix System Manufacturers,ODM/OEM Factory Ningbo Xinliang Machinery Co., Ltd. является китайским производителем систем премикса циклопентана и заводом ODM/OEM, производящим оптовые циклоп... Посмотреть продукт →

Шаг за шагом: как производится пенополиуретан

1. Кондиционирование сырья

Оба компонента хранятся в резервуарах с контролируемой температурой и постоянно рециркулируются, чтобы поддерживать их однородность. Температура напрямую влияет на вязкость и реакционную способность: большинство систем на основе MDI поддерживаются в диапазоне от 20 до 35 °C. Резервуар для полиола обычно уже содержит поверхностно-активные вещества, катализаторы, воду и, если используется установка для предварительного смешивания, циклопентан.

2. Точное измерение

Насосы высокого давления подают каждый компонент в смесительную головку с контролируемой производительностью и контролируемым соотношением. Современные машины утверждают, что точность соотношения составляет от ±0,5 до 1 процента по объему. Если изоцианатная сторона поднимается высоко, пена становится хрупкой и может подгорать на толстых участках; если он опускается низко, ячейки разрушаются, и деталь теряет структурную прочность.

3. Импинджмент-микширование

Машины высокого давления смешивают без механической мешалки. Два потока входят в небольшую камеру при давлении примерно 120–180 бар и сталкиваются на высокой скорости. Удар осуществляет смешивание, а гидравлический поршень промывает патронник после каждого выстрела, поэтому остатки не могут затвердеть внутри головки.

4. Дозирование в форму или на конвейер.

Реагирующая жидкость впрыскивается в закрытую форму, открытую форму или непосредственно на конвейер. В формованных деталях количество впрыскиваемого материала, называемое весом впрыска или коэффициентом упаковки, определяет конечную плотность. На линиях непрерывного производства слябов жидкость выливается в движущийся желоб, где она поднимается в виде длинного блока.

5. Подъем, гель и лечение

Как только жидкость находится в состоянии покоя, химия вступает во владение. Смесь образует крем, поднимается, гелеобразует и становится нелипкой. Кривая подъема ниже типична для жесткого свободно поднимающегося пенопласта: быстрый старт, быстрый линейный рост, затем плато, когда ячейки фиксируются на месте.

После плато пена становится химически твердой, но все еще теплой и мягкой. Формованные жесткие детали обычно извлекают из формы в течение 5–15 минут, а окончательную прочность деталь достигает примерно через 24 часа при комнатной температуре.

6. Завершение и постобработка

Формованные детали обрезаются от заусенцев и проверяются на наличие пустот; плитные блоки разрезаются на листы; Жесткие панели разрезаются по размеру, окантовываются и ламинируются при необходимости. Здесь важна хорошая уборка, поскольку полиуретановая пыль и частично затвердевшие остатки являются основными источниками загрязнения линии подачи пены.

Гибкие, жесткие, плитовые и литые: варианты процесса

Химия та же, но рецепт и оборудование меняются вместе с конечным продуктом. Четыре варианта охватывают большую часть отрасли:

• Гибкий плиточный пенопласт: пенопласт с открытыми порами низкой плотности для матрасов и обивки. Смесь высыпается на широкий конвейер, поднимается в сплошной колобок и разрезается на листы.
• Гибкая формованная пена: используется для автомобильных сидений. Смесь впрыскивается в формованные формы, а структура с открытыми порами позволяет воздуху проходить через подушку.
• Жесткий формованный пенопласт: пенопласт с закрытыми порами, стабильный по размерам, для холодильных шкафов и изоляционных плит. Продувка циклопентаном и высокое давление впрыска обеспечивают малый размер ячеек и высокую изоляционную ценность.
• Жесткая распыляемая пена: тот же химический состав, который применяется на месте с помощью портативного оборудования для изоляции зданий.

Производственная установка следует за продуктом. Для формованных деталей большого объема, таких как изоляционные плиты, Линия по производству машин для литья пенопласта с поворотным столом индексирует формы на станциях наполнения, отверждения и расформовки, поэтому литьевая головка никогда не ждет формы. Для непрерывных жестких панелей лучше подходит Н-образная или кольцевая линия. Работа на одном станке остается экономичной для небольших партий и нестандартных деталей.

Производители производственных линий для литья пены с поворотным столом,завод ODM/OEM Ningbo Xinliang Machinery Co., Ltd. - это китайский производитель производственной линии по производству машин для литья пены с поворотным столом и завод ODM / OEM, производитель ... Посмотреть продукт →

Оборудование, производящее пену

Завод по производству пенополиуретана состоит из трех единиц оборудования: литьевой машины, системы премикса или смешивания и производственной линии.

Инъекционная машина дозирует и смешивает химикаты под высоким давлением. Двухкомпонентные машины справляются с подавляющим большинством задач; Трехкомпонентные машины добавляют третий поток для антипиренов, красителей или специальных смесей полиолов. Нинбо Синьлян Машинери машина для вспенивания двухкомпонентного полиуретана под высоким давлением является типичным примером этого класса, точность дозирования и давление смешивания контролируются при каждом впрыске. Если вы новичок в этой категории, начните с нашего объяснения что такое машина для вспенивания полиуретана под высоким давлением .

Производители машин для вспенивания двухкомпонентного полиуретана под высоким давлением Компания Ningbo Xinliang Machinery Co., Ltd. является китайским производителем машин для вспенивания двухкомпонентного полиуретана под высоким давлением и ODM/OEM... Посмотреть продукт →

Система предварительного смешивания принимает вспенивающий агент и безопасно смешивает его с полиолом, поэтому литьевая машина всегда получает однородную партию. Производственная линия организует цикл формования: поворотный стол для вращающихся множества небольших форм, линия Н-типа для больших жестких панелей или кольцевая линия для непрерывных ламинированных плит. Правильная комбинация зависит от размера детали, объема производства и почасовой производительности, которую вам необходимо поддерживать.

От чего зависит, соответствует ли пена спецификациям

Пять переменных отделяют чистую, равномерно поднявшуюся пену от бракованной партии: точность соотношения, температура компонента, давление смешивания, температура формы и консистенция сырья.

Температура — это переменная, в которой легче всего ошибиться, поскольку она меняет время кремации — интервал между инъекцией и началом расширения. Типичная тенденция для системы MDI показана ниже: по мере повышения температуры компонента время кремирования сокращается почти линейно. Поставщики пеноматериалов обычно указывают время взбивания в диапазоне 4–12 секунд для шкафных систем, в зависимости от рецептуры и температуры процесса.

Давление смешивания является системой раннего оповещения оператора: падение давления в смесительной головке обычно означает изношенное сопло, загрязненную камеру или потерю хода насоса. Дрейф соотношения, загрязненное сырье и влажная партия полиола — все это проявляется в клеточной структуре еще до завершения лабораторных испытаний. Чтобы более подробно рассмотреть каждую переменную, прочтите нашу разбивку по какие факторы влияют на качество инъектирования пенополиуретана .

Часто задаваемые вопросы о производстве пенополиуретана