การผลิตโฟมโพลียูรีเทน: กระบวนการ อุปกรณ์ และคู่มือการเลือกสายการผลิต

โรงงานตู้เย็นที่ตัดสินใจนำโฟมสำหรับตู้มาใช้ในบ้านมักจะเริ่มต้นด้วยคำถามเดียวกัน: จริงๆ แล้วผู้ผลิตโฟมโพลียูรีเทนต้องการอะไร หากเป้าหมายมีความหนาแน่นคงที่ ไม่มีช่องว่าง และใช้เวลาในการถอดออกต่ำกว่าห้านาที คำตอบไม่ค่อยถูกพิมพ์ลงบนแผ่นข้อมูลของเครื่อง โดยอาศัยอัตราส่วนการผสม อุณหภูมิของส่วนประกอบทั้งสอง และวิธีการวางกระสุนเข้าไปในคาวิตี้

เวอร์ชันสั้น: การผลิตโฟมโพลียูรีเทนเป็นกระบวนการสูบจ่ายที่แม่นยำซึ่งติดอยู่กับปฏิกิริยาเคมี ควบคุมอัตราส่วน พลังงานในการผสม และรูปแบบการฉีด และโฟมจะทำงานตามที่คาดเดาได้ สูญเสียการควบคุมสิ่งใดสิ่งหนึ่ง และไม่มีแรงกดจากแม่พิมพ์สักเท่าไรที่จะสามารถช่วยชิ้นส่วนนั้นได้

ส่วนด้านล่างนี้จะติดตามกระบวนการตั้งแต่ถังวัตถุดิบไปจนถึงสถานีสาธิต อธิบายว่าระบบแรงดันสูงและแรงดันต่ำแตกต่างกันตรงไหน และกำหนดว่าการกำหนดค่าอุปกรณ์ใดเหมาะสมกับขนาดการผลิต

เริ่มต้นด้วยเคมี จากนั้นจึงปรับขนาดเครื่องจักร

กระแสของเหลวสองสายมาบรรจบกันที่หัวผสม ด้าน A เป็นส่วนผสมของโพลีออล ได้แก่ โพลีออล ตัวเร่งปฏิกิริยา สารลดแรงตึงผิว สารเป่า และในสูตรผสมแข็งหลายสูตร ได้แก่ น้ำ ด้าน B เป็นไอโซไซยาเนต ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็น MDI แบบโพลีเมอร์สำหรับโฟมแข็ง หรือส่วนผสม MDI/TDI สำหรับเกรดที่ยืดหยุ่น ทุกอย่างที่ปลายน้ำของหัวผสมมีไว้เพื่อส่งกระแสทั้งสองนั้นด้วยอัตราส่วน อุณหภูมิ และความดันที่ถูกต้องในช่วงเวลาที่ถูกต้อง

อัตราส่วนดังกล่าวสมควรได้รับความสนใจมากกว่าปกติระหว่างการซื้อ โดยทั่วไปโฟมแข็งจะทำงานที่ดัชนีระหว่าง 100 ถึง 110 โดยที่ดัชนีจะเปรียบเทียบประจุไอโซไซยาเนตจริงกับข้อกำหนดปริมาณสัมพันธ์ การเบี่ยงเบนเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์จะทำให้โครงสร้างของเซลล์ ความแข็งแรงของแรงอัด และพฤติกรรมการลอกออกเปลี่ยนไป และจะแก้ไขได้ยากมากเมื่อโฟมเพิ่มขึ้น

สี่ขั้นตอนทุกช็อตผ่านไป

• เวลาครีม: เมฆของเหลวและเริ่มขยายตัวเมื่อสารพัดระเหยกลายเป็นไอและปฏิกิริยาเริ่มต้นขึ้น
• เวลาเจล: โครงข่ายโพลีเมอร์สร้างความแข็งแกร่งเพียงพอที่จะยึดฟองก๊าซให้อยู่กับที่
• เวลาที่เพิ่มขึ้น: โฟมจะขยายตัวจนเต็มโพรง โดยขับเคลื่อนด้วยสารเป่าและคาร์บอนไดออกไซด์จากปฏิกิริยาน้ำ-ไอโซไซยาเนต
• รักษาและรื้อ: ชิ้นส่วนได้รับความแรงของสีเขียวเพียงพอที่จะนำออกโดยไม่บิดเบือน

หน้าต่างเหล่านั้นถูกกำหนดโดยสูตร แต่จะทำซ้ำได้ก็ต่อเมื่อเครื่องจักรทำซ้ำน้ำหนักช็อต อัตราส่วน และคุณภาพการผสมซ้ำในทุกรอบ

ลำดับการผลิตทีละขั้นตอน

ในสายการผลิตที่มีการดำเนินงานอย่างดี การผลิตโฟมโพลียูรีเทนมีลำดับคงที่ ไม่ว่าจะเป็นชิ้นส่วนในตู้เย็นหรือเบาะรองนั่งในรถยนต์

1. ปรับสภาพวัตถุดิบ โพลีออลและไอโซไซยาเนตนั่งอยู่ในถังแบบมีแจ็คเก็ต ซึ่งปกติจะอยู่ที่ประมาณ 20 ถึง 25 องศาเซลเซียส โดยมีไนโตรเจนแห้งปกคลุมไอโซไซยาเนตเพื่อกันความชื้น
2. วัดสายน้ำทั้งสองสาย ระบบแรงดันสูงใช้ลูกสูบตามแนวแกนหรือปั๊มเกียร์ และส่วนประกอบแต่ละชิ้นจะถูกสอบเทียบตามน้ำหนักก่อนเริ่มการผลิต
3. สร้างแรงกดดันและหมุนเวียน กระแสน้ำทั้งสองไหลเวียนกลับไปยังถังด้วยแรงดันใช้งานสูงสุด ดังนั้นศีรษะจึงพร้อมสำหรับการยิงทันที
4. ผสมโดยการปะทะ ในหัวที่มีแรงดันสูง กระแสน้ำทั้งสองปะทะกันด้วยความเร็วสูงในห้องขนาดเล็กและผสมกันภายในเสี้ยววินาที
5. ฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์หรือช่อง น้ำหนักช็อต รูปแบบการเท และเวลาในการฉีดจะตัดสินว่าช่องจะเติมเท่ากันหรือกักอากาศไว้หรือไม่
6. ปล่อยให้เพิ่มขึ้นและเจล อุณหภูมิของแม่พิมพ์และการระบายอากาศเป็นตัวกำหนดว่าโฟมไปถึงมุมโดยไม่มีช่องว่างภายในหรือไม่
7. รื้อ รักษา และตรวจสอบ ชิ้นส่วนได้รับการตัดแต่ง ชั่งน้ำหนัก และตรวจสอบความหนาแน่นและคุณภาพพื้นผิว

แผนภาพด้านล่างแสดงให้เห็นว่าขั้นตอนเหล่านั้นสอดคล้องกับการติดตั้งโฟมแรงดันสูงทั่วไปอย่างไร

การเกิดฟองด้วยแรงดันสูงและแรงดันต่ำ: ความแตกต่างระหว่างเส้น

การตัดสินใจเลือกอุปกรณ์ที่ใหญ่ที่สุดเพียงอย่างเดียวคือหลักการผสม เนื่องจากจะกำหนดขั้นตอนการบำรุงรักษา การใช้ตัวทำละลาย และขนาดการฉีดขั้นต่ำที่สายการผลิตสามารถจัดการได้อย่างน่าเชื่อถือ

เครื่องจักรหลัก: การเลือกหน่วยฉีดโฟม

โรงงานส่วนใหญ่เริ่มต้นด้วยเครื่องฉีดแรงดันสูงเครื่องเดียวและเพิ่มระบบอัตโนมัติในภายหลัง การตัดสินใจครั้งแรกคือแบบสององค์ประกอบหรือสามองค์ประกอบ: หน่วยสององค์ประกอบจะสูบโพลิออลและไอโซไซยาเนต ในขณะที่หน่วยที่มีสามองค์ประกอบจะเพิ่มกระแสที่สาม ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นสารเป่า เม็ดสี หรือสารเติมแต่งที่ไม่สามารถผสมล่วงหน้าลงในโพลีออลได้

เครื่องฉีดโฟมแรงดันสูงโพลียูรีเทนสององค์ประกอบ เครื่องฉีดโฟมแรงดันสูงโพลียูรีเทนทั่วไปใช้แขนโยกสำหรับการฉีดแบบหมุน 180° ความยาวของแขนโยกสามารถปรับแต่งได้ ฉัน... ดูผลิตภัณฑ์ →

ตัวเลือกการทำงานอัตโนมัติและการเปลี่ยนแปลงที่แท้จริง

• หัวคงที่: การจัดเตรียมต้นทุนที่ต่ำที่สุด เหมาะกับตำแหน่งแม่พิมพ์เดี่ยวหรืออุปกรณ์ติดตั้งแบบอยู่กับที่
• หัวติดราง: ส่วนหัวเคลื่อนที่ไปตามแนวแม่พิมพ์ ดังนั้นเครื่องจักรหนึ่งเครื่องจึงสามารถให้บริการได้หลายสถานีตามลำดับ
• เครื่องมือจัดการแกน XY: เส้นทางเทบนแม่พิมพ์แบนที่ตั้งโปรแกรมไว้ ซึ่งมีประโยชน์สำหรับแผงและรูปทรงช่องตื้น
• หุ่นยนต์หกแกน: รูปแบบการเทสามมิติที่ทำซ้ำได้ ซึ่งปกติจะเลือกเมื่อรูปทรงของชิ้นส่วนเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้ง

การคืนทุนมักมาจากความสามารถในการทำซ้ำมากกว่าความเร็วดิบ เครื่องจักรที่รับน้ำหนักช็อตไว้ภายในแถบรัดที่แน่นหนาจะช่วยลดเศษซากและการบรรจุเกินได้อย่างน่าเชื่อถือมากกว่าเครื่องจักรที่หมุนเวียนเร็วขึ้น

เค้าโครงเส้น: เมื่อปริมาณเอาต์พุตเปลี่ยนการกำหนดค่า

เครื่องจักรเพียงเครื่องเดียวและแม่พิมพ์แบบตายตัวทำงานได้ดีจนถึงจุดหนึ่ง เมื่อเวลาในการถอดแม่พิมพ์สั้นกว่าเวลาที่ต้องใช้ในการโหลด ปิด โฟม บ่ม และขนแม่พิมพ์หนึ่งชิ้นออก แม่พิมพ์นั้นจะไม่สามารถทำให้เครื่องยุ่งอีกต่อไป นี่คือช่องว่างที่เค้าโครงเส้นได้รับการออกแบบให้ปิด และนี่คือสาเหตุที่ทำให้ อุปกรณ์ทำฟองโพลียูรีเทน ช่วงแบ่งออกเป็นหลายสถาปัตยกรรม

สายการผลิตเครื่องฉีดโฟมแผ่นเสียง สายการผลิตเครื่องฉีดโฟมแบบจานหมุนมีโต๊ะหมุนและมอเตอร์ลดขนาดเป็นส่วนประกอบหลัก และมีสถานีแม่พิมพ์หลายสถานีบนจานหมุน... ดูผลิตภัณฑ์ →

• เส้นแผ่นเสียง: ดัชนีแม่พิมพ์ผ่านตำแหน่งการบรรทุก โฟม การบ่มและการขนถ่าย ซึ่งเหมาะสมกับเวลาการทำงานคงที่และชิ้นส่วนที่เหมือนกันจำนวนเล็กน้อย
• เส้นประเภท H: ตัวพาแม่พิมพ์เคลื่อนที่ไปตามรางคู่ขนาน 2 ราง ทำให้มีเส้นทางการบ่มที่ยาวขึ้นและมีสถานีมากขึ้นโดยไม่มีพื้นที่ขนาดใหญ่
• เส้นวงแหวน: วงจรต่อเนื่องสำหรับการผลิตปริมาณมากโดยที่ชิ้นส่วนเดียวกันจะทำงานครั้งละหลายเดือน

เลือกเวลาแทคและส่วนผสมของชิ้นส่วน โรงงานที่ใช้ชิ้นส่วนต่างๆ จำนวนมากมักจะได้กำไรจากการเปลี่ยนแม่พิมพ์อย่างรวดเร็วมากกว่าจากการบ่มแบบวนซ้ำที่นานขึ้น

ทางเลือกของไซโคลเพนเทนและสารพัด

การเลือกสารเป่าลมช่วยขับเคลื่อนทั้งประสิทธิภาพของฉนวนและอุปกรณ์ความปลอดภัยรอบสายการผลิต ไซโคลเพนเทนกลายเป็นตัวเลือกทั่วไปสำหรับตู้แช่เย็นและแผงฉนวนแข็ง เนื่องจากมีศักยภาพในการทำให้เกิดภาวะโลกร้อนต่ำ แต่เป็นสารไวไฟ ซึ่งทำให้การระบายอากาศ การจำแนกประเภททางไฟฟ้า และขั้นตอนการจัดการวัสดุในสถานที่เปลี่ยนแปลงไป

ระบบพรีมิกซ์ไซโคลเพนเทนจะผสมสารเป่าลงในโพลิออลภายใต้อุณหภูมิและความดันที่ควบคุม ดังนั้นโพลีออลผสมจึงไปถึงเครื่องฉีดที่บรรทุกสารเป่าลมอยู่แล้ว เมื่อเปรียบเทียบกับการฉีดไซโคลเพนเทนเหลวแยกกันที่หัวผสม การผสมล่วงหน้าจะทำให้โครงสร้างเซลล์มีความสม่ำเสมอมากกว่า และเก็บของเหลวไวไฟเข้มข้นไว้ในวงปิด

ระบบไซโคลเพนเทนพรีมิกซ์ หลักการทำงานของระบบผสมล่วงหน้าไซโคลเพนเทน วัดและผสมวัตถุดิบโพลียูรีเทนหลายชนิด เช่น ไอโซไซยาเนต โพลิออลโพลีออล ตัวเร่งปฏิกิริยา โฟม... ดูผลิตภัณฑ์ →

สำหรับโรงงานที่เปลี่ยนจากระบบฟลูออโรคาร์บอนแบบเก่า เส้นทางพรีมิกซ์มักจะเป็นเส้นทางที่สามารถจัดการได้ง่ายกว่า เนื่องจากเครื่องฉีดที่มีอยู่สามารถรักษาไว้ได้บ่อยครั้งด้วยซีลที่ได้รับการปรับปรุงและพารามิเตอร์การควบคุมที่ได้รับการแก้ไข

ตัวแปรกระบวนการที่กำหนดคุณภาพของโฟม

เมื่อติดตั้งและสอบเทียบอุปกรณ์แล้ว ตัวแปรจำนวนหนึ่งจะอธิบายถึงปัญหาด้านคุณภาพส่วนใหญ่:

• อัตราส่วนผสมดริฟท์ เกิดจากซีลปั๊มสึกหรอ การเปลี่ยนแปลงความหนืด หรือการสอบเทียบที่ไม่ถูกต้อง
• อุณหภูมิส่วนประกอบ ที่อยู่นอกหน้าต่างการกำหนดสูตรและเปลี่ยนปฏิกิริยา
• แรงดันในการฉีด ซึ่งต่ำเกินไปสำหรับการผสมการปะทะแบบเต็ม ทำให้เกิดริ้วหรือเซลล์หยาบ
• เทลายและตุ้มน้ำหนัก ที่ทิ้งช่องอากาศหรือบรรจุหีบห่อมากเกินไป
• อุณหภูมิแม่พิมพ์และการระบายอากาศ ที่กำหนดคุณภาพพื้นผิวและรอบเวลา

ข้อบกพร่องส่วนใหญ่ ตั้งแต่ช่องว่างและช็อตสั้นๆ ไปจนถึงการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นและตุ่มที่พื้นผิว ย้อนกลับไปที่หนึ่งในห้าข้อบกพร่องดังกล่าว การทำงานตามลำดับนั้นเร็วกว่าการปรับพารามิเตอร์แบบสุ่มและ ข้อบกพร่องโฟม PU ทั่วไปและการแก้ไข เป็นรายการตรวจสอบที่มีประโยชน์เมื่อเกิดข้อผิดพลาดครั้งแรก

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการผลิตโฟมโพลียูรีเทน