聚氨酯高压发泡技能先容

聚氨酯高压发泡机是将液态的多元醇和异氰酸酯两种质料别离蕴藏在两个料罐中，经由两台扭转式轴向（或径向）柱塞计量泵把质料送到混杂头，当混杂头在液压驱行为用下开启时，两组份以很高的压力和流速打针到一个小的混杂室中，互相碰撞，经由动能变化而抵达混杂的方针，并流出混杂头投入模腔，打针时光收场后，混杂头活塞杆上前促进，全数物料被推出混杂室，同时混杂室内壁被活塞杆干净，不留住任何剩余物料。

聚氨酯高压发泡机用于临盆各式聚氨酯泡沫，普及用于下列行业：

①家电行业：冰箱，冷柜，展现柜，开水器等；

②汽车内饰件行业：汽车座椅，汽车方位盘，仪容板，头枕等；

③保温建材行业：保温板，保温管道等；

④复合材料行业：高强度布局件等。

聚氨酯发泡技能先容

高压发泡机具备下列特征:

（1）混杂室很小且没有任何死板搅拌混杂元件，液体物料仅依赖高压运输经太小口径喷嘴构成高能量攻击，抵达充足混杂的方针。

（2）具备自干净功用，无需应用从前那种有机溶剂洗濯程序，俭朴且环保。

（3）该设置完备高压打针、低压轮回的积极切换功用，能量耗费较少。由于质料是在液体状况下实行计量、混杂、打针行为，与每每热塑性塑料加工比拟，打针压力低良多，模具的合模力小良多。

（4）加工便利，临盆周期短。物料以液体方法计量、混杂、打针，在模具中速即反映，倏地成型，脱模，临盆效率高，且一台高压发泡机可贯串多个混杂头，实用巨额量产物的产业化临盆。

（5）设置劳动压力高（劳动压力每每在4～20MPa之间），节制精度高，职掌请求严厉，设置投资较大。

（6）加工高黏度物料有必然难题，它要紧实用于低黏度质料体制，在劳动温度下黏度普遍在mpas下列，对高黏度质料，也能够经由加热方法使黏度降落来。

高压发泡机按最大总输出流量从小到大分类，型号举例解说下列：

JHF40

聚氨酯高压最大输出量约

发泡机40L/min

聚氨酯高压发泡机的根本构成

高压发泡机要紧由质料罐系统、计量系统、凹凸压切换系统、混杂系统、积极节制系统等构成。图1-1为高压发泡机的根本过程示企图。图中多元醇A和异氰酸酯B两个组分的质料劳动罐，质料由加料管输入和添加。劳动釜上设有搅拌器、三点液位显示器、枯燥空气或氮气运输软管、压力表、泄压阀、放料阀。为保险物料赢得设定的温度前提，设置了温控单位调治温度.质料经由过滤网、计量泵后，可经由凹凸压轮回阀和测试阀返回劳动罐，也能够通太高压管线投入高压混杂头。高压计量泵组有计量泵马达、减压开关、泄压表、泄压开关和超压平安阀构成。在劳动罐的旁路上还设有截至阀、轮回泵、过滤网、以及套管式热互换器和温度节制单位。在打针预备阶段，翻开凹凸压轮回阀，物料以低压方法轮回，在轮回管线上的测试阀，供流量丈量配比之用。打针时，物料切换成高压，物料沿高压管线，投入高压混杂头，实行高压攻击混杂，打针入模。打针行为实行后，系统切换成低压，质料轮回返回至各自的劳动料罐。

质料劳动料罐系统

高压发泡机的随机质料劳动储罐要紧用于蕴藏聚醚和异氰酸酯两种液体质料，并在此将温度调治至设定的劳动请求规模内，在搅拌器的效用下使其平均。目前的劳动储罐多为夹层布局，且外带保温层。材质多为不锈钢，若材质是碳钢，则内表面必需实行防腐责罚，以防备它们和聚醚、异氰酸酯产生不须要的化学反映，依据设置型号、巨细不同，其容积普遍在～L之间。为保险延续供应吻合劳动前提请求的质料，每每每个劳动储罐都设置有响应的搅拌器、加热及温度节制、显示装配。质料液位由液位计积极显示和跟踪，每每设有最高平安液位和最低平安液位报警和联动系统，可实时实行质料小量的、屡屡的添加，以保险质料能在均一的劳动温度前提下延续供应。质料温度精度每每应节制在±1℃。为保险详细的物料温度，除了在外部设置冷水机外，质料储罐中还装配有自力的冷却、加热夹套等装配，其它，大普遍设置还在回流管线上设置了外置式热互换器（见图1-3）。

质料换热器

图1-3外置式板式换热器

计量系统

高压发泡机的计量体制大多采取高速多冲程容积泵，如高压齿轮泵、环形柱塞泵等。最驰名的是德国力士乐（Rexroth）轴向扭转的多级柱塞泵，其根本结议和布局示企图别离列于图1-4、图1-5-1及图1-5-2中。图1-4为轴向扭转柱塞泵安装示企图。有这些图能够看出，轴向柱塞泵由传动轴动员一个圆盘扭转，在圆盘上有多个球形贯串的多个柱塞及与之般配的多个柱塞缸体，调治泵体外手轮，依赖它动员丝杆行动，能够使柱塞缸体组与传动轴之间构成小于的角度，便可改观柱塞组的冲程，完结物流流量的计量和调治，超过量和调治的角度根本是线性相关。依据这类计量泵的表率不同，高压发泡机应用的轴向柱塞泵的劳动压力每每为10～20Mpa，计量精度约为±0.5%。流量调治规模10%～%。计量泵上设置有积极排气装配，排出泵体内积蓄的气体，使其回流至料罐中，无需人为排气。

图1-4轴向柱塞泵

1—斜盘；2—柱塞；3—配料盘；4—传动轴

图1-5-1德国力士乐柱塞泵

图1-5-2德国力士乐A7VK柱塞泵

磁性联轴器

计量泵的端头安装有双层密封圈，在其两层之间可充以DOP做为光滑之用，同时还能反对空气侵略。异氰酸酯的化学性质独特天真，它能与水份产生化学反映并生成不溶性聚脲等结晶，对计量泵的磨损严峻，是以，针对结晶异氰酸酯计量泵的密封题目，业界前后开垦出弹性密封环、死板密封、缓冲室等密封布局，现已推出了磁性联轴器。

磁性联轴器是操纵永磁体构成的磁场，并可穿透必然的空间间隔构成互相效用的性格，实行死板能量的转达。这类磁性联轴器是不需求将原动机与劳动机直接贯串的非来往式联轴器。普遍它是由表里两个磁体以及将它们隔断开的钟形罩构成。外磁体与动力件（如机电）相接接，内磁体与被迫件（如计量泵）相接接，它在积极轴和被迫轴转达力矩的非来往式贯串，不光具备弹性联轴器缓冲、吸震的功用，况且这类崭新的磁耦合旨趣完结了零泄露、零混浊。见图1-6为计量泵组上安设的磁性联轴器。

图1-6安设在计量泵组上的磁性联轴器

当今永磁联轴器械料的要紧成份是钐咕稀土（Sm2Co17）等，其磁力受温度变动影响较小，扭矩转达平稳。最新推出的第三代钕铁硼永磁稀土（NdFeB）是当今功用最强的永磁体，不光具备高磁能积、高剩磁、高矫顽力、高性价比，况且浅显加工，有很高的推行代价。图1-7国产永磁联轴器产物。

图1-7展现的是部份国产永磁联轴器

目前新制做的设置上，特为是在异氰酸酯质料一侧，都装配了磁性联轴器。表1-1列出了德国流体制统有限公司磁性联轴器的部份技能参数。

表1-1德国流体制统有限公司DST—多尔永磁联轴器技能参数

注：采用此系列永磁联轴器，扭力矩的打算：Md=(P×/n)×1.3式中，Md为扭矩（N·m）；P为功率（kw）；n为转速（r/min）；1.3为平安系数。比方：计量泵A7VK28，机电11KW，r/min，则Md=(11×/)×1.3N·m=.5N·m，可选DST/型永磁联轴器。

流量计

为保证计量的详细和牢固，目前，有些先进的高压发泡机的计量体制中还设置了体积式及品质式流量计积极丈量、纪录流体组分的压力、温度、流量计配比。在聚氨酯设置中应用的流量计品种良多，在此对德国克拉赫特（Kracht）公司的榜样产物做浅显先容。

德国克拉赫特公司VC系列齿轮替量计和SVC系列螺杆式流量计的布局见图1-8和图1-9，其技能参数别离见表1-2和表1-3。

（1）VC系列齿轮替量计由丈量室和传感室构成，处于丈量室的齿轮油液体流启动，它们应用低冲突球轴承或滑动轴承，在丈量室中做无来往运转。在丈量室和传感器室之间安设有一伙非磁性抗压隔板。液体起伏将启动丈量行动，当齿轮每动弹一个齿时，由盖板内的两个非来往的的传感器发出一个记号，对应一个齿的Vgz（即一个好多齿积），经由前置强调器将记号变换为方波记号。其双通道探测，能够赢得更高的分辩率并断定流向。丈量的精度规模±0.1%，丈量值反复过失0.1%见图1-8-1。

（2）SVC系列螺杆式流量计属容积式流量计系列。两个螺杆状的丈量心轴互相齿合，液体的起伏动员轴扭转，并沿轴向经由该装配；与此同时构成自力容腔并延续充填和排空，两个非来往式传感器对连到丈量心轴上的传感轮实行扫描。丈量无压力脉冲或流量脉冲，在划定规模内不受黏度束缚，高精度丈量的反复性好。丈量的精度规模±0.1%，丈量值反复过失0.1%见图1-9-1。

表1-8VC系列齿轮替量计布局简图

1—壳体；2—盖板；3—齿轮：4—前强调器;

5—贯串器：6—传感器；7—轴承配件

表1-8-1VC系列齿轮替量计线性弧线图

表1-9SVC系列螺杆式流量计布局简图

1—壳体；2—丈量系统；3—动弹来往轴承;

4—传感轮和传感器；5—O形密封圈：6—贯串杆;

表1-9-1SVC系列螺杆式流量计线性弧线图

表1-2VC系列齿轮替量计技能参数

注：介质温度-15～+80℃，1bar=0.1MPa。

表1-3SVC系列螺杆式流量计技能参数

①分辩率对丈量通道实行4倍评价。

②准许处境温度-15～80℃；介质温度(准则型)-15～℃。

流量闭环节制

对配比变动一再姑且动化水准请求较高的场面，计量单位可设置变频节制系统（普遍用于多硬度产物临盆），能够提升计量精度。

该系统的计量泵启动机电为变频机电，响应的变频节制器则安设在电气节制柜内。

对变频系统的内部参数设置和变频请求在变频节制器长实行设定；其它，变频节制器还与设置的PLC系统相接接，在设置的OP职掌器上，可依据需求当时设定在某一打针程序下组份的输出比率（即请求输出流量与最大输出流量之比），当起动该打针程序时，变频系统积极调换机电的转速，节制计量泵抵达所请求的输出流量。

流量闭环调治：

①流量计

②机电变频节制

凹凸压切换装配

为了增加能量耗费，高压发泡机特地打算了高、低压切换装配——切换阀，国内有的公司又称它为KK阀。设置每每在凹凸压切换状况下瓜代运转，物料经由凹凸压轮回阀和管线返回劳动储罐，而当设置采纳打针职掌程序指令后，积极节制系统会积极阻塞低压俭朴阀，使物料投入高压轮回状况，物料经由混杂头返回劳动储罐，调治混杂头物料管线上针型阀的地位，使物料在管线中构成的阻力，使高压状况与打针所需的压力一致并抵达平衡时，便可实行打针功课。打针实行后低压轮回阀积极启动，进而使物料的全数轮回投入低压状况。

海外很多创造高压发泡机的公司都设置本人的凹凸压切换装配。我国在年业曾由上海液压气动协商所研发了凹凸压积极切换阀及阀配流轴向柱塞。跟着聚氨酯产业的速即进展，国内很多公司或研产临盆，或代办出售这类部件。图1-10是韩国DUT公司临盆的凹凸压切换阀。

图1-10韩国DUT公司临盆的凹凸压切换阀

混杂打针系统

高压发泡机的要紧中枢部件有两部份：一是计量系统，它必需保证质料组分输入、计量的高度正确性；第二个即是混杂头，它是保证物料赢得优良混杂成绩的关键，也即是说，产物品质近乎一半是直接遭到混杂头品质的影响。

做为高压发泡机的混杂头，必需餍足下列请求：

（1）混杂效率要高。物料输入要有充分的起伏压力，在特定喷嘴的效用下构成较高的攻击能量，赢得优良的混杂成绩。

（2）混杂头必需具备自干净功用，无需溶剂荡涤，内部密封优良，无任何内、外泄露。

（3）不同质料组分投入混杂室的时光必需同步，开启、阻塞的切换行为必需灵活，决不能涌现任一组分的超前或滞后，同时请求在切换时无压力尖峰脉冲。

（4）混杂头的布局应与临盆产物的工艺前提相般配，应用寿命长，易于职掌，易于修理调养。

每每，设置劳动时，首先质料都处于低压轮回状况，当发出浇注指令时，设置的凹凸压切换阀行为，使质料由低压轮回切换成高压轮回，正式浇注时，大活塞在液压的效用下速即撤退，在零点几秒的时光内退至顶端，同时输入组分物料的小活塞撤退，物料经喷嘴喷入混杂室。当浇注实行后，巨细活塞同时阻塞，质料由高压变换为低压轮回，大活塞将处在混杂室内的残留物料推出混杂室。图1-11为混杂头布局示企图，该图为混杂头的尺寸图。

图1-11显示了榜样的L型混杂头的根本布局。在浇注行为实行后，大活塞缸采纳指令，活塞向下行动，将残留物料推出浇注口，起到自干净功用。小活塞（混杂室活塞）要紧节制物料起伏的门路是回流仍旧浇注。寻常小活塞处于行进地位，物料操纵活塞杆上的回流沟槽使物料回流轮回；当它接到浇注指令时，小活塞会速即撤退，使回流沟槽阻塞，并腾出一个小得空间，即混杂区，物料经喷嘴高速喷出，撞击混杂，并经倒L门路投入直径较大的出料通道，延缓后流出。大、小活塞的行为都是在可编程序逻辑节制器的指令下，由液压系统履行。

混杂头布局

图1-11混杂头布局示企图

混杂头喷嘴

物料经太小口径喷嘴时，因阻力添加而赢得更大的攻击能量投入混杂室，得到很好的混杂成绩。在高压发泡机的混杂头中，喷嘴是相当精湛的元件之一，它节制着物料组分投入混杂室的时光和行为的调和，防备涌现组分间的超前或滞后。喷嘴根本有两种表率：稳固式和自调试。前者的孔径不能改观，在流量产生变动时，喷发压力也将构成摇动。在喷针体的后部装配有调治螺丝，用以调治噴针可挪移规模。依据噴针形态，又可分为圆柱形和圆锥形两种。由于圆柱形噴针挪移时会对混杂压力构成较大的摇动，现多改成圆锥形噴针和喷嘴，其根本布局见图1-12。当今，有些喷嘴已改成积极调治式圆锥形噴针和喷嘴，在噴针后部的压力调治装配上安装有弹簧，操纵弹簧的伸缩、收缩性格对压力实行积极调治。当物料流量添加时，噴针会积极撤退，使喷嘴截面积添加，进而使物料喷发压力维持平稳。图1-12为韩国DUT公司打算的稳固式喷嘴，1-13为韩国DUT公司打算的积极调治式液压喷嘴示企图。

图1-12稳固式喷嘴示企图

图1-13积极调治式液压喷嘴示企图

聚氨酯高压发泡机选型的几个中心

四项品质请求：“准、匀、稳、泡”

“准”计量精确

（1）混杂比的计质变动直接影响成品的物性和品质；

（2）总吐出量的巨细，影响浇注时光和成品密度。

“匀”浇注头吐出料应混杂平均，设置一致，反映全部，无个别不同；

“稳”质料温度、流量的平稳，抵达设定请求；

“泡”餍足成品对泡孔的请求。

四个关键构成“罐、泵、头、控”。

“罐”为原液蕴藏，恒定料温，平衡供料及正确计量所必需；

“泵”计量泵总成及泵前、泵后的系统工程；

“头”保证餍足所请求的浇注量，混杂比，组份质料在极短时光内混杂平均，混杂比平稳平稳，密封牢固；

“控”能对温度，流量和混杂比，压力和吐出量等实行积极节制和显示。

聚氨酯高压发泡机在复合材料畛域的运用

长玻纤巩固型发泡机

在商场运用的带领下，聚氨酯成品的各式加工工艺继续革新。在反映打针成型（RIM）加工工艺以后，接踵开垦了巩固反映打针成型（RRIM）和布局反映打针成型（SPIM）。年，德国某公司开垦出长纤维巩固的RIM技能，简称LFI，当今该公司仍占有其运用的大部份专利。其它。意大利某公司也开垦出近似的专利技能，定名为“Interwet”。

此处仅就LFI加工设置做一简介。

依据科学家们的协商觉察，在会合物中的纤维在起到贯串的功用外，它们还存在一个临界长度题目。由于会合物和纤维之间存在模量上的不同，即不同的剪切应力，当材料在外力负荷效用下会构成裂纹，并跟着外力效用的贯串，裂纹将向方圆增添，当碰到纤维时会涌现两种境况：当纤维长度小于临界长度时，且剪切应力超出基材的极限剪切强度时，纤维方圆的会合物首先被毁坏，纤维被拔出；当纤维长度超出临界长度时，裂纹将会被抵挡，剪切力将会从会合物转达给纤维，此时，若纤维具备较高的强度，纤维不会被拔出，裂纹也会被结束。

长玻纤巩固型发泡机

RRIM工艺应用的纤维主借使经由碾磨加工的，长度小于μm的短纤维；SRIM应用的是进裁剪，长度为50mm的纤维预制成的纤维垫；LFI则是应用长度50～mm的纤维，并于聚氨酯混杂物一同注入模具、成型。它的设置设置与保守的发泡机有一些差别，特为是在混杂头部份。图1-21为德国某公司专为LFI工艺创造的LFI专用混杂头MK30/36-12-2KV，该混杂头上部安装有一个纤维切割装配。纤维切割机的动力启动是电气伺服机电，它有较大的启动转矩，是以，可在浇注起头时，在极短的时光内加快到设定速率；安设在机电节制器中的转速节制器，在高负荷的境况下，也能够保证运转的平稳性，其传感器则测定现实转数，并将数据反映至中央术算机，和设定值对比并实行调治。纤维束被引入后，经装有纤维张紧气缸、切割纤维是非的调治气缸，投入用于切割纤维的导轮和切割压轮之间，刀轮的刀片紧靠橡胶品质的压轮上，在其动弹中奖纤维堵截。按划定长度堵截的纤维经由刀轮下放的文杜利喷嘴被吸入混杂头的中央管，共事聚氨酯反映组分也被输入至混杂头，在此纤维和聚氨酯浸渍、混归并一同吐出至模具中。切割纤维的长度能够经由刀轮中的数目来实行调治，它至多可安放8片刀片，刀轮直径为mm时，切割纤维最短为12.5mm，最长为mm。刀轮分两部份，每个部份可安放不同数方针刀片，如此，假使在浇注的进程中，唯有将刀轮按水准方位挪移，就能够在两种不同长度的纤维之间实行在线切换。为进一步改正纤维在模腔中的散布，在混杂头上还安装了散射器，使纤维分开愈加平均，浇注的成品厚度也能够增加（见图1-22）。

LFI专用混杂头

图1-21为德国某公司专为LFI工艺创造的LFI专用混杂头MK30/36-12-2KV

图1-22安装了散射器的LFI职掌混杂头

LFI-PU的上风

LFI所应用的纤维可于是当然纤维（剑麻、亚麻等）、人工的有机或无机纤维（如碳纤维、玻璃纤维等），当今应用至多的是玻璃纤维。为了协做LFI工艺的开垦和运用，一些玻纤临盆企业也接踵开垦了适应LFI工艺的玻纤无捻纱。

与RRIM、SRIM比拟，LFI具备更大的上风：

①可直接应用玻纤无捻粗纱束，而无须应用玻纤毡，不必预成型，不光可俭朴临盆成本，况且还没有玻纤边角废物，有益处境掩护；

②经由微机节制，可在线随时调换玻纤的长度和输入量，如此能够依据成品的受力负荷状况实时实行变动；

③玻纤与聚氨酯在混杂头内浸渍、混归并一同注入模具，保证它们彼此险些详细的胶结成品更轻、更强，萎缩率极低，有极好的尺寸平稳性和详细性；

④经由夹心材料，模内涂覆，表面喷涂工艺（PSM）或SkinForm工艺的采取，将能临盆出A级表面的汽车大型外部件，给打算者供应更大的设想空间。

LFI-PU要紧用于创造大型高强度布个别件，如汽车表里部件（车顶棚、门板）、拖沓机罩、冲浪船身、修筑大型构件等，个中汽车部件时其倏地进展的中心畛域。应用LFI-PU临盆的汽车部件见图1-23。

LFI-PU临盆的高强度布个别件

图1-23应用LFI-PU临盆的汽车部件

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