Литые полиуретановые (ПУ) эластомеры используются для изготовления колес, роликов, шахтных сит, уплотнений, втулок и герметика, поскольку они сочетают в себе высокую стойкость к истиранию, несущую способность и регулируемую твердость. Постоянное получение этих свойств зависит не столько от химического состава сырья, сколько от машины, которая дозирует, смешивает и заливает реактивную систему. Эта машина — машина для литья эластомера.
В этом руководстве объясняется, как работают машины для литья эластомера, разница между дозированием под низким и высоким давлением, характеристики, которые действительно важны для заказа на поставку, а также вопросы, которые следует задать поставщику, прежде чем вкладывать средства. Руководство предназначено для инженеров-технологов и групп по закупкам, оценивающих оборудование для производства полиуретановых эластомеров методом горячего или холодного литья.
TL;DR
- Машины для литья эластомеров дозируют поток полиола (или форполимера) и поток вулканизующего вещества/изоцианата в точном соотношении, смешивают их и дозируют реагирующую смесь в форму.
- Системы горячего литья (преполимер MDI/TDI + диол или диамин) лечебные) доминируют над высокоэффективными эластомерами; контроль температуры до ±1°C является самым важным рычагом качества.
- Машины низкого давления используют механическое или динамическое смешивание и подходят для небольших и средних порций; машины под высоким давлением используют ударное смешивание для быстрых циклов и более чистой замены.
- Точность соотношения (цель ±1 % или выше), дегазация и постоянный вес дроби определяют процент брака в большей степени, чем пропускную способность.
- Сопоставьте вместимость резервуара, диапазон производительности (от г/с до кг/мин) и количество компонентов в смеси, прежде чем сравнивать основные цены.
Что на самом деле делает машина для литья эластомера
Отливка Машина последовательно выполняет четыре операции: кондиционирование, дозирование, смешивание и дозирование. Кондиционирование поддерживает заданную температуру каждого компонента, а в случае форполимеров, полученных горячим литьем, материал удерживается в вакууме или в сухом азоте, чтобы предотвратить накопление влаги и образование пузырьков CO². Затем дозирующие насосы всасывают каждый компонент в фиксированном объемном соотношении. Потоки встречаются в смесительной головке, и реагирующая масса выливается в открытую или закрытую форму, где она образует гель и затвердевает.
Поскольку химический состав полиуретана экзотермичен и чувствителен ко времени, машина должна производить повторяемый выстрел в каждом цикле. Небольшое отклонение соотношения, температуры или веса дроби меняет твердость, прочность на разрыв и профиль отверждения. Химический состав этих двухкомпонентных систем хорошо документирован Центром полиуретановой промышленности Американского химического совета, а последовательная обработка превращает этот химический состав в полезную деталь.
Горячее и холодное литье Эластомеры
Эластомеры, полученные горячим литьем, состоят из форполимера, нагретого примерно до 60–100°C, смешанного с нагретым отвердителем, таким как MOCA, диол или ароматический диамин. Они обеспечивают высочайшие механические характеристики и являются стандартом для требовательных колес, роликов и изнашиваемых деталей для горнодобывающей промышленности. Системы холодного литья (или литья при температуре окружающей среды) обменивают некоторую производительность на более простое обращение и обычно используются для герметизированных деталей и деталей с меньшей нагрузкой.
Машины соответственно отличаются. Линии горячего литья требуют надежных резервуаров с рубашкой, подогреваемых шлангов и подогреваемых смесительных головок; Холодное литье может работать с более легким терморегулированием. Прежде чем приступать к выбору оборудования, подтвердите, какое химическое семейство вы используете, поскольку дооснащение системы обогрева для холодной машины обходится дорого.
Измерение при низком давлении и при высоком давлении
Метод дозирования и смешивания является основным архитектурным выбором.
| Атрибут | Низкое давление (механическое смешивание) | Высокое давление (соударение) смешивание) |
|---|---|---|
| Метод смешивания | Вращающийся смеситель в камере | Потоки сталкиваются при 100-200 бар |
| Типичная производительность | От грамм/шот до нескольких кг/мин | Кг/мин, быстро циклов |
| Переключение/очистка | Промывка растворителем смесительной головки | Самоочищающийся, мало растворителя/без растворителя |
| Гибкость при дозировании | Отлично подходит для различных небольших порций | Лучший вариант для повторяющихся порций большего размера |
| Наполненные системы | Справляется с наполнителями, увеличивает срок годности | Чувствителен к абразиву наполнители |
| Капитальные затраты | Ниже | Выше |
Большинство производителей эластомеров, использующих горячие системы отверждения MOCA, выбирают машины с динамическим смешиванием низкого давления, поскольку срок годности достаточно длительный, а размеры порций различаются. Удар под высоким давлением встречается чаще, когда время цикла и замена без растворителя оправдывают дополнительные затраты. Если ваш набор деталей включает в себя небольшие уплотнения и большие ролики, гибкость при низком давлении обычно выигрывает.
Спецификации, которые определяют качество
Производительность — это цифра, на которой зацикливаются покупатели, но процент брака определяется четырьмя менее гламурными характеристиками:
- Точность соотношения: стремитесь к ±1 % или меньше для объемного соотношения во всем диапазоне производительности, а не только на одном заданное значение.
- Регулирование температуры: ±1°C на каждом баке компонента и линиях обогрева; проверяйте с помощью независимого датчика, а не только показания ПЛК.
- Дегазация: вакуумная или тонкопленочная дегазация со стороны полиола/форполимера для устранения растворенного газа и пузырьков, вызванных влагой.
- Повторяемость веса впрыска: практическое подтверждение качества насоса и контроля; запросите гравиметрические данные о весе дроби для 50–100 последовательных выстрелов.
Здесь важна прослеживаемая калибровка. Тензодатчики, расходомеры и датчики температуры должны быть откалиброваны по эталонам национального метрологического института, такого как NIST, чтобы ваши заявления о соотношении и температуре выдержали проверку клиента. Проверка механических свойств готового эластомера обычно проводится с использованием ASTM методов испытаний на твердость, растяжение и разрыв.
Безопасность и вентиляция
Изоцианаты и аминные вулканизирующие вещества требуют защиты органов дыхания, местной вытяжной вентиляции и контролируемого обращения. MOCA, в частности, является регулируемым веществом во многих юрисдикциях. Спроектируйте рабочий участок вокруг станка с помощью этих элементов управления с самого начала; руководство по контролю воздействия изоцианатов опубликовано OSHA. Хорошо спроектированная машина включает в себя закрытую транспортировку материала, герметичные резервуары и азотную подушку, которые снижают воздействие на оператора, что является побочным продуктом хорошего управления процессом.
Соответствие машины вашему набору деталей
Прежде чем сравнивать поставщиков, оцените три вещи: диапазон веса заливаемой вами дроби, количество различных рецептур, которые вы используете, и требуемую ежедневную производительность. Машина, рассчитанная на вашу самую большую деталь, но работающая в основном с небольшими порциями, приведет к потере материала при промывке и запуске; Один размер только для небольших партий будет узким местом для больших катков.
Для заводов, которые также производят детали из вспененного полиуретана наряду с литыми эластомерами, стоит просмотреть полный ассортимент оборудования поставщика, а не одну модель. На сайте Machinepu.com вы можете сравнить полную линию по производству полиуретана с автономными машинами для вспенивания полиуретана под высоким давлением, в которых используется та же технология дозирования, что и в установках для литья эластомеров. Инструменты — это вторая половина уравнения: качество деталей также зависит от хорошо изготовленных форм из полиуретана, соответствующих размеру вашей порции и циклу извлечения из формы.
Общая стоимость владения
Цена покупки представляет собой часть стоимости всего срока службы. Взвешивайте расходные материалы (уплотнения смесительной головки, растворитель для переключения при низком давлении), интервалы технического обслуживания дозирующих насосов, энергию для нагрева и создания вакуума, а также лом во время запуска и изменения рецептуры. Машина с более строгим контролем соотношения и самоочищающимся смешиванием часто стоит дороже, но окупается за счет меньшего количества отходов и меньшего количества растворителя. Перед подписанием контракта запросите у поставщиков график технического обслуживания и список запасных частей и убедитесь, что критически изнашиваемые детали имеются на региональном складе. Ожидания серьезного промышленного поставщика в области управления качеством определяются ISO 9001, и вопрос о сертификации — это справедливый фильтр.
Часто задаваемые вопросы
В чем разница между разливочной машиной и вспенивающей машиной для ПУ?
Как дозирующие, так и смешанные двухкомпонентные ПУ-системы. Вспенивающая машина подает систему, которая расширяется с помощью вспенивающего агента для заполнения полости с низкой плотностью, в то время как машина для литья эластомера заливает твердую, не вспененную реактивную массу в форму, чтобы сформировать плотную изнашиваемую деталь. Аппаратное обеспечение для дозирования и смешивания перекрывается, поэтому многие производители используют оба.
Какая точность соотношения мне требуется?
Целевой уровень ±1 % или выше для объемного соотношения во всем диапазоне выходной мощности. Твердость и отверждение эластомера зависят от коэффициента вулканизации, поэтому проверяйте точность как при минимальном, так и при максимальном размере порций, а не только при одной заданной средней точке.
Нужно ли мне ударное смешивание под высоким давлением?
Обычно для эластомеров это не так. Удар под высоким давлением незаменим, когда вам нужны очень быстрые циклы и смена без растворителей. Большая часть работ с эластомерами горячего литья, особенно с порциями переменного размера и вулканизирующими веществами типа MOCA, имеющими достаточную жизнеспособность, хорошо выполняется на машинах динамического смешивания низкого давления с меньшими капитальными затратами.
Как обеспечить безопасность MOCA и изоцианата?
Используйте герметичную обработку материалов, азотную подушку, местную вытяжную вентиляцию и соответствующую защиту органов дыхания, а также следуйте инструкциям по контролю воздействия, опубликованным органами по охране труда. Выбирайте машину с закрытой системой транспортировки и дегазации, чтобы контакт оператора с реактивными компонентами был сведен к минимуму за счет конструкции.
Если вы подбираете линию для литья эластомеров или сравниваете варианты низкого и высокого давления со своим набором деталей, свяжитесь с командой инженеров Pioneer/Yongjia через сайт Machinepu.com. Отправьте нам свой диапазон веса впрыска, составы и целевую производительность, и мы порекомендуем конфигурацию, размер резервуара и подход к форме, подходящие для вашего производства, а не общую модель из каталога.