т. 8(863)-298-74-09
e-mail: AvenirLTD@mail.ru

Главная  //  Ответы на вопросы  //  Уретановые эластомеры
Ответы на вопросы

Расскажите о технологии литья полиуретанов.

Обзор процессов переработки литьевых полиуретанов.

Литьевые полиуретаны стали предпочтительными материалами во многих областях  по двум причинам:

  • имеют хорошие физические свойства
  • могут перерабатываться разнообразными способами в жидком состоянии.

«Литьевая способность» полиуретанов означает, что можно получить высокие эксплуатационные характеристики изделий при минимальных капиталовложениях на оборудование и технологическую оснастку. Большинство литьевых операций проводится при относительно низких температурах, например, от 25 до 120 °С и при нормальных или низких давлениях.

Процесс переработки литьевых полиуретанов состоит из смешения двух или более жидкостей, залива смеси в форму, отверждения, извлечение из формы, и окончательное отверждение в процессе поствулканизации. Завершающие операции, такие как шлифовка и обработка на токарном станке схожи с подобными операциями для других эластомеров. Получение партий материала от 300 г до 14 кг и более может осуществляться вручную или автоматически на машинах с измерителями. Эти машины могут выпускать материал постоянно со скоростью от 0,1 до 70 кг и более в минуту.

Преполимер и агент удлинения цепи должны быть приготовлены перед стадиями смешения и литья. Каждый из этих материалов (если они в твердом состоянии) измельчаются и нагреваются до определенной температуры, а затем подвергаются дегазации в вакууме. Дегазация очень важна, поскольку преполимеры могут содержать большие количества растворенного воздуха и углекислого газа, которые, если их не удалить, могут вызвать образование пузырей в изделии. Как правило, для структурирующих агентов не требуется дегазация из-за их вязкости и параметров растворимости в них газов. При использовании ручного дозирования требуется вторичная дегазация для удаления воздуха, который может попасть в преполимер при смешении и с отвердителем (структурообразующим агентом).

Переработка ПУ преполимера

Переработка ПУ преполимера

Поскольку стадия вулканизации или удлинения цепи является стехиометрической химической реакцией, необходим расчет и тщательный контроль за соотношением преполимера и структурирующего агента. То есть, если количество структурирующего агента отличается от необходимого хотя бы на 2%, то это может оказать существенное влияние на физические свойства и характеристики полученного эластомера. Материал может загружаться в форму или наноситься на какую-либо поверхность, пока он не потерял свою жизнеспособность (период времени между смешением компонентов и моментом, когда смесь становится слишком вязкой для литья). В зависимости от конкретной системы это время может колебаться от нескольких секунд до нескольких часов.

Список возможных методов переработки полиуретанов обширен, что позволяет производить и сложные маленькие изделия весом менее 1 г, и массивные образцы, содержащие более 4 кг эластомера.

После того как деталь отверждена до нужного состояния в форме, она извлекается и подвергается окончательной вулканизации («поствулканизации») в печи. Форма возвращается в систему для повторного цикла. Для некоторых изделий, например для роликовых коньков, извлечение из формы занимает всего 3-5 мин. Для других изделий, таких как большие печатные валы, необходима вулканизация в форме в течение целой ночи.

Типичная поствулканизация может занимать 16 ч при 100 °С в печи. В зависимости от нужд предприятия и назначения изделия режим работы может значительно варьироваться. В некоторых случаях для достижения необходимых свойств вместо вулканизации в печи требуется выдержка материала в течение нескольких дней при комнатной температуре.

К завершающим операциям можно отнести как простую зачистку формованной детали, так и тщательную обработку на специальном оборудовании для получения точных размеров изделий. Когда требуется кратковременная зачистка, то ее проводят до или после извлечения детали из формы, пока материал еще «сырой» и хорошо режется.

Методы формования

Так как литьевые полиуретаны перерабатываются как подвижные жидкости, может использоваться много методов формования. Почти любой метод, в котором жидкость может быть выдержана в течение определенного периода времени в форме желаемого конечного изделия, является потенциальным методом формования. Некоторые из наиболее распространенных методов описаны ниже.

  • Открытое литье

Открытое литье — это самый распространенный и обычно наиболее экономичный метод, поскольку для его осуществления требуется несложное оборудование, как, например, термошкаф или горячая станина для поддержания температуры процесса. Кроме того, формование идет без давления. Формы могут быть изготовлены из многих материалов, включая полированную сталь, алюминий, композиты из стекловолокна, смолы, силоксанового каучука, твердых пластиков и самих литьевых полиуретанов. Почти любой материал, который может выдержать умеренную температуру формования от 100 до 120 °С, не является пористым и не удерживает влагу, может считаться материалом для изготовления формы.

  • Центрифужное формование

Этот метод состоит в использовании центрифугирующей силы для перемещения материала в определенное место и удерживания его там до завершения вулканизации. Это отличный метод для изготовления облицовочного металла, стекловолокна и других типов твердых трубчатых изделий с внутренней поверхностью из абразивостойкого полиуретана. Процесс состоит в введении жидкого материала в трубку, которая была предварительно обработана подходящим адгезивом, и центрифугировании его при скорости, достаточной для однородного распределения материала по стенкам. Центрифугирование продолжается обычно от 30 до 60 мин, пока материал не отвердится до состояния, когда он сможет удерживаться на поверхности.

  • Вакуумное литье

Вакуумное литье используется, когда возникают трудности при контакте материала с воздухом, особенно когда деталь имеет сложную конструкцию или форма имеет внутренние надрезы, что делает удаление воздуха сложным. Другой важной областью применения этого метода является тот случай, когда материал содержит усиливающие волокна или тонкую проволочную обмотку. Целая форма помещается в камеру, где происходит вакуумирование. Материал подается извне напрямую из дозирующего устройства или из питающего сосуда, содержащего предварительно изготовленную смесь. Дегазация происходит в течение всего цикла формования.

  • Компрессионное формование

Компрессионное формование используется для производства деталей с закрытыми допусками, которые должны иметь замкнутую поверхность со всех сторон. Иногда подобные детали или небольшие партии продукции делают из уретановых эластомеров с использованием существующих форм для резиновых смесей. Метод состоит в заливке материала в форму, где он застудневает до высоковязкого состояния, так что когда закрывается пресс, возникает внутреннее давление в массе. Даже оператор с небольшим опытом работы может понять, когда закрывать пресс, чтобы всегда получать изделия высокого качества. Недостатками этого метода является то, что он требует наличия пресса с обогреваемыми плитами; он не позволяет проводить непрерывный процесс из-за цикличности времени прессования; формы должны иметь тяжелую металлическую конструкцию, чтобы противостоять образующемуся давлению.

  • Трансферное литье

Трансферное литье может быть использовано для массового производства маленьких деталей точной формы. Это разновидность компрессионного формования, где вместо того чтобы материал непосредственно помещался в полость формы, он подается в цилиндрическую трансферную полость и может там утолщается. Затем с помощью поршня на формующую полость оказывается давление, и вязкий материал нагнетается через распределительные литниковые отверстия в индивидуальную форму или ряд формовочных полостей. Многие из отмеченных закономерностей приложимы здесь как в компрессионном формовании.

  • Жидкое литьевое формование (ЖЛФ)

В этом методе жидкий материал нагнетается под средним давлением в форму напрямую из дозирующего устройства или из сосуда под давлением. Форма обычно заполняется из нижней части, и промежутки, когда смесь течет, зависят от жизнеспособности материала и скорости заполнения. Этот метод особенно полезен в производстве тонкостенных трубок, валиков и схожих деталей, так как воздух в форме оказывается над жидкостью. В этом методе используются те же материалы и достигаются такие же свойства, как и в других литьевых методах. Реакционное литьевое формование (РЛФ), напротив, проводится при высоком давлении и высокой скорости процесса, основанного только на быстрой химии. РЛФ нашел широкое применение в производстве автомобильных валиков и других объемных изделий со средними эксплуатационными характеристиками.

  • Распыление

Высокое качество уретановых эластомеров может быть использовано для получения поверхностей с требуемой абразивостойкостью, которые не могут быть просто нанесены другими литьевыми методами. Это могут быть накопители, бункеры, желоба, которые используются в горной промышленности, и большие морские буи.

  • Ротационное литье без формы

Одним из самых новых методов для производства валиков или схожих изделий является ротационное литье, или Ленточное Течение. Этот метод представляет собой комбинацию специальных полиуретановых систем и механической переработки для производства полиуретановых валиков или других цилиндрических образцов с высокими эксплуатационными характеристиками без применения форм. В этом методе уретановые системы с малой жизнеспособностью (от 15 до 60 с) подаются из дозирующего устройства прямо на вращающееся тело валка или другой цилиндрический объект. Все операции проводятся при близких к нормальным температурах, что позволяет избежать необходимости разогревать материал или металлический сердечник. Вал может иметь покрытие с твердостью от 50 А до 70 D по дюрометру.

Преимущество данного метода заключается в том, что можно быстро подстроиться под требования потребителя. Он является малоотходным и неэнергоемким, а также позволяет сократить время производства больших валов. Для его осуществления необходимо дозирующее устройство и токарный станок или схожий вращающийся прибор. Кроме того, процессом обычно управляет компьютер, что позволяет контролировать различные ключевые параметры, включая скорость вращения, скорость подачи материала через выпускное отверстие, высоту и угол подачи, а также производительность процесса.