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中国聚氨酯设备和工艺发展_聚氨酯浇注设备基本结构

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发表时间:2018-05-21 14:41来源:聚氨酯制品手册

  多年前,聚氨酯手工制品在我国就出现了。这种受用制作方式俗称“手泡”,即手工发泡。把各种原料准确称量后,置于一个容器中,然后经人工搅拌或简单机械搅拌混合后,迅速倒入模具或需要填充的空间中去,进行化学反应成型。这种手工发泡的缺点是:混合均匀度差,发泡出来的制品质量差;原料浪费大,因在发泡桶上黏糊的残料较多;工人劳动强度大;生产效率极低。


  我国的聚氨酯双组分液体反应成型设备的制造生产发展十分迅速。以规格、品种不同区分,这类设备数目繁多,局部结构上的差别也很大。设备的系统化、标准化目前我国还未提到议事日程。不过,国内也有单位在尝试这类设备的标准化、统一化、多功能性等,都处于试制工作阶段,要想成熟并非易事。


  目前,聚氨酯浇注设备整体设计上以及一些结构设计上都存在仁者见仁,智者见智的不同设计方案。比如,对高压浇注机与低压浇注机而言,不少的聚氨酯制品的生产都能使用这两种浇注机。高压浇注机的特点是双组分原料以高压喷射方式进入到混合腔,进行撞击式混合,均匀度较高。而且,混合腔可采用机械清洗,无需清洗剂的清洗方式。但是,造价明显高。另外,高压浇注机目前对弹性体浇注还存在一定困难。低压浇注机造价明显低,对弹性体与硬泡浇注都不困难。但混合的均匀度相对高压机要差一些。也有人对混合的均匀度问题,提出以低压喷射、高速搅拌的方式,来达到较高的均匀度要求。对混合腔的清洗也有采用低压机械清洗(无清洁剂)的结构。从性价比来看,低压浇注机目前比较占优势。而在低压浇注机上,也存在结构配置上的差别,比如,喷射混合头,有转阀式喷射混合头与拉动阀式喷射混合头的区分。


  双组分液体反应成型是聚氨酯制品成型的主要特点。


  在双组分液体原料进入模具型腔以前,虽然双组分液体原料再混合腔中使以高压喷射、撞击混合和低压喷射、高速搅拌两种不同的混合方式,但其实都是使双组分液体原料及助剂混合均匀度达到一定要求。


  另外,从混合腔到模具型腔是采用开模浇注方式还是闭模浇注方式,这也是两种不同的工艺方案。目前,聚氨酯双组分液体反应成型设备的名称较多,有浇注机、灌注机、发泡机、注射机等。在这些设备前面又有高压与低压的区分。另外,还有专门对某一用途的称呼。这样,双组分液体反应成型设备的称呼就会不计其数。但是,聚氨酯双组分液体反应成型设备应是其总称。目前,仍以发泡机和浇注机的习惯称呼为多。


  聚氨酯浇注设备属化工机械设备,技术含量也较高,它涉及机械、电器、计算机、高分子化学等方面的内容。从自动控制的角度来看,聚氨酯浇注设备的自动控制链结构图如下。


  各种不同聚氨酯浇注机,受控对象有所不同。但可用12个基本受控对象来反映各类浇注设备的较为重要的共性,如下图所示。下图为聚氨酯浇注设备时序逻辑图。聚氨酯设备的浇注工艺、基本结构、控制逻辑均可从中反映出来。


聚氨酯浇注设备的自动控制链结构.png


  下图首先表明了聚氨酯浇注设备的基本结构:计量泵系统(2)(3);加热系统(4)(5);混料系统(6);测试系统(7);喷料系统(10);清洗系统(11);模具流水线(8)(9)以及电器元件和PLC等。


聚氨酯浇注设备时序逻辑图.png


  图片也反映了聚氨酯浇注设备的一些常见结构。(2)(3)计量泵系统,目前有两种结构:定量泵+变速电机和变量泵+电机定速。加热系统采用温控仪自动控制。混料电机采用变频器变速,以控制混料转速。PLC对喷料进程起主要监控作用等。


  在图中还可以看到聚氨酯浇注工艺的基本工作流程。在浇注工作开始前有一个准备工作时间。在这个时间段要做电源启动、双组分料泵启动、加热启动。稍后,待这些工作正常后,测试配比和流量。测试完成后,接下来浇注工作开始。


  此外,在什么时间、什么时刻做什么事,哪些机构参与,哪些电器动作,聚氨酯浇注设备中使用什么电器元件以及PLC的工作控制情况,上图均反映出来。


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