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PU鞋底浇注工艺配比问题_影响配比准确性因素

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发表时间:2018-06-12 10:31来源:聚氨酯制品手册

  配比的准确性、可靠性在PU鞋底浇注工艺中是极为重要的一个环节。PU浇设备对双组分液体原料的流量控制包括配比控制与浇注量的控制。软泡、硬泡、弹性体类的配比各不一样。每一制品的配方不一样配比也不一样。有时根据工艺需要也可能进行配比调整。所以配比的变化也较大。不同的浇注设备对配比都有一定的配比调整适应范围。

  配比是指异氰酸酯和聚酯多元醇(聚醚多元醇)混合比例。配比的准确性对制品质量指标有较大影响。

  影响配比准确性及可靠性的因素较多如设备性能、原料温度、循环压力等因素的变化都会引起配比变化。目前的PU浇注设备水平对配比控制还难于达到精度较高、稳定性较好的水平。许多情况下操作经验有很大程度的影响。特别是一台新浇注设备使用一段时间后配比不稳定因素增多配比偏差、误差会增大。此时必须作相应的配比调整。而且在浇注过程中应随时监视配比的变化。否则配比变化会给产品质量带来重大影响与损失。在实际生产中有很多由此而造成重大损失的例子。虽然双组分聚氨酯液体反应成型设备—PU浇注机不像一般机械设备也不像注塑设备那样对产品质量的可控性较高。但是随着配方工艺的不断改进与提高PU制品浇注工艺的可操作性也提高了。

  配比偏差一般的指标是士1%。但是目前的PU浇注设备多数难以控制在这个范围内。配比偏差大除影响制品性能外还将熟化时间延长。这对有些制品的浇注相当不利。PU鞋底一般采用60工位流水线连续作业进行生产5min一个周期。在连续作业过程中一边浇注一边脱模。如果此时配比中心控制不好在这样紧迫的时间中很难脱模(脱模强度不够)。

  在各类PU浇注设备中都有一个配比测量。高压发泡机和软泡连续发泡设备的配比都采用循环管路截流法测量。截流位置一般在喷料阀后至原料罐的循环管路上。严格来讲测量配比应测喷料阀出口处的实际流量。由于高压发泡机和软泡连续发泡设备要测喷料出口处的配比有一定技术难度。另外在循环管路上采用截流测量配比也基本能满足实际生产需要。

  配比失调也就是存在过量的A料或B料进行化学反应会影响PU鞋底的浇注质量。配比误差一般要求控制在1%左右。测试方法:将混合头取下A、B料喷在两个试杯中,时间都是3s称其质量。通过反复几次的质量比基本判断该设备对配比控制的准确性与可靠性。

PU浇注时A、B料的循环压力大小及循环压力的波动都会影响配比的准确性与可靠性。

PU浇注机压力控制系统基本上不能实现自动控制。因为实现自动控制有一定难度:

①技术问题解决较为困难

②成本较高一般用户难以承受。实际上现在的压力控制系统就是一个压力检测系统通过一个压力传感器来检测压力变化量。根据压力的变化人为地做些调整以适应工作条件。

  压力传感器的传感头一般安放在计量泵的出口端如图1所示这个传感头是一个鼓膜当压力变化引起鼓膜变化鼓膜变化引起电感量的变化通过模拟量与数字量转换,变成数字显示的压力值。操作B料计量泵的压力传感头需特别注意:当B料泵使用时间过长局部受冻都会在压力传感鼓膜上粘上很硬的B料冻结物。这时压力传感器会失灵。这种情况下可将传感头放在加热烘箱中温度定在180~200℃烘上几个小时使B料溶化。A料传感头基本不会有多大问题在常温下不会像B料那样冻结。


压力控制系统简图.jpg

图1 压力控制系统简图


  除了压力鼓膜传感方式外还可直接使用普通压力表(弹簧压力表)。采用普通压力表有两点好处:

①普通压力表是指针显示压力变化比数字显示更为清楚可靠

②普通压力表便宜两者相差较大。当然普通压力表也可能堵死。注意将压力表保温使其使用时间延长而更换一支普通压力表的费用也很低。

  压力传感器使用一段时间后容易失灵注意及时更换。PU浇注中压力是一个非常重要的指标因为压力稳定是保证配比准确性的重要条件。这存在一个认识问题:有人认为,计量的准确性主要在于计量泵的精度笔者经过多年对普通泵与所谓高精度泵进行的对比试验发现:高精度泵对排量的稳定性有一定作用对配比的准确性与可靠性不起主要作用。普通泵的排量精度完全满足这类设备的要求。重要的问题仍是原料的循环压力、喷射压力的稳定性。A、B料的循环压偏差太大循环压的波动太大配比就会失调。循环压与喷射压的稳定性与许多因素有关。

  循环压力大小与管路口径、长短有关。现在PU浇注机采用的口径在8~12mm。循环管道越长口径越大。为了使A、B料循环压差不要太大PU设备上设置有一个“背压”调节阀这个“背压”调节阀要放在注射阀上或料罐的回料口上如图2所示。


混合腔反压过大.jpg

图2 混合腔反压过大现象


  循环压力大小对浇注时间有影响。例如一只鞋底浇注量为200g当循环压力为0.2MPa浇注时间为2s。当循环压力为0.4MPa时1s即可浇注完成。循环压力大喷射压力也大可能产生混合腔“反压”过大现象如图3所示。反压会使原料上窜到混合腔上端的轴承位及密封部位这种情况会使密封损坏轴承卡死或发热明显增加对原料混合带来不利影响等。循环压力过大喷射流量大可能造成混合腔出口料阻塞或冲击时产生气泡使鞋底产生烂泡现象。循环压过小喷射时混合腔可能产生“负压”或漏气现象如图3所示。当混合腔上部密封性能较好时就可能产生“负压”现象。当上部密封性能差时就会产生“漏气”现象。此时浇注口出来的料明显有气泡产生。有负压产生会出现残留料明显减少现象因为负压会将少量的残留料收缩回到喷口内。要完全消除PU浇注机的残留料现象不可能只能做到尽量减少残留料。采用“负压”减少残留料的方法有利有弊。因为负压减少残留料流出到出料口外的同时将残留料又留在了料口内这是利弊共存的矛盾。


混合腔负压和漏气现象.jpg

图3 混合腔负压和漏气现象


  循环压力应适合配比要求。一般A料与B料的配比在1:1左右变化。如:A料与B料的配比为1:1.2。理论上讲压力比与转速比都应为1:1.2。此时喷料口的口径应相同1:1。如果喷料口的口径比为1:1.2压力比与转速比应为1:1。在PU浇注量一定的情况下压力与喷料口径可改变但乘积不能变。

  上述喷料情况下的比值如不正确原因有可能是:压力表或转速表失灵配比有偏差。

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