PU鞋底澆注工藝配比問(wèn)題_影響配比準(zhǔn)確性因素

　　配比的準(zhǔn)確性、可靠性在PU鞋底澆注工藝中是極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。PU澆設(shè)備對(duì)雙組分液體原料的流量控制包括配比控制與澆注量的控制。軟泡、硬泡、彈性體類的配比各不一樣。每一制品的配方不一樣，配比也不一樣。有時(shí)，根據(jù)工藝需要也可能進(jìn)行配比調(diào)整。所以，配比的變化也較大。不同的澆注設(shè)備對(duì)配比都有一定的配比調(diào)整適應(yīng)范圍。

　　配比是指異氰酸酯和聚酯多元醇(聚醚多元醇)混合比例。配比的準(zhǔn)確性對(duì)制品質(zhì)量指標(biāo)有較大影響。

　　影響配比準(zhǔn)確性及可靠性的因素較多，如設(shè)備性能、原料溫度、循環(huán)壓力等因素的變化都會(huì)引起配比變化。目前的PU澆注設(shè)備水平對(duì)配比控制還難于達(dá)到精度較高、穩(wěn)定性較好的水平。許多情況下，操作經(jīng)驗(yàn)有很大程度的影響。特別是一臺(tái)新澆注設(shè)備使用一段時(shí)間后，配比不穩(wěn)定因素增多，配比偏差、誤差會(huì)增大。此時(shí)，必須作相應(yīng)的配比調(diào)整。而且，在澆注過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)監(jiān)視配比的變化。否則，配比變化會(huì)給產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)重大影響與損失。在實(shí)際生產(chǎn)中，有很多由此而造成重大損失的例子。雖然，雙組分聚氨酯液體反應(yīng)成型設(shè)備—PU澆注機(jī)不像一般機(jī)械設(shè)備，也不像注塑設(shè)備那樣對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的可控性較高。但是隨著配方工藝的不斷改進(jìn)與提高，PU制品澆注工藝的可操作性也提高了。

　　配比偏差一般的指標(biāo)是士1%。但是，目前的PU澆注設(shè)備多數(shù)難以控制在這個(gè)范圍內(nèi)。配比偏差大，除影響制品性能外，還將熟化時(shí)間延長(zhǎng)。這對(duì)有些制品的澆注相當(dāng)不利。PU鞋底一般采用60工位流水線連續(xù)作業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)，5min一個(gè)周期。在連續(xù)作業(yè)過(guò)程中，一邊澆注，一邊脫模。如果此時(shí)配比中心控制不好，在這樣緊迫的時(shí)間中，很難脫模(脫模強(qiáng)度不夠)。

　　在各類PU澆注設(shè)備中都有一個(gè)配比測(cè)量。高壓發(fā)泡機(jī)和軟泡連續(xù)發(fā)泡設(shè)備的配比都采用循環(huán)管路截流法測(cè)量。截流位置一般在噴料閥后至原料罐的循環(huán)管路上。嚴(yán)格來(lái)講，測(cè)量配比應(yīng)測(cè)噴料閥出口處的實(shí)際流量。由于高壓發(fā)泡機(jī)和軟泡連續(xù)發(fā)泡設(shè)備要測(cè)噴料出口處的配比，有一定技術(shù)難度。另外，在循環(huán)管路上采用截流測(cè)量配比，也基本能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。

　　配比失調(diào)，也就是存在過(guò)量的A料或B料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，會(huì)影響PU鞋底的澆注質(zhì)量。配比誤差一般要求控制在1%左右。測(cè)試方法:將混合頭取下，A、B料噴在兩個(gè)試杯中，時(shí)間都是3s，稱其質(zhì)量。通過(guò)反復(fù)幾次的質(zhì)量比，基本判斷該設(shè)備對(duì)配比控制的準(zhǔn)確性與可靠性。

PU澆注時(shí)，A、B料的循環(huán)壓力大小及循環(huán)壓力的波動(dòng)都會(huì)影響配比的準(zhǔn)確性與可靠性。

PU澆注機(jī)壓力控制系統(tǒng)基本上不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。因?yàn)閷?shí)現(xiàn)自動(dòng)控制有一定難度:

①技術(shù)問(wèn)題解決較為困難；

②成本較高，一般用戶難以承受。實(shí)際上，現(xiàn)在的壓力控制系統(tǒng)就是一個(gè)壓力檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)一個(gè)壓力傳感器來(lái)檢測(cè)壓力變化量。根據(jù)壓力的變化，人為地做些調(diào)整以適應(yīng)工作條件。

　　壓力傳感器的傳感頭一般安放在計(jì)量泵的出口端，如圖1所示，這個(gè)傳感頭是一個(gè)鼓膜，當(dāng)壓力變化，引起鼓膜變化，鼓膜變化引起電感量的變化，通過(guò)模擬量與數(shù)字量轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字顯示的壓力值。操作B料計(jì)量泵的壓力傳感頭需特別注意:當(dāng)B料泵使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，局部受凍，都會(huì)在壓力傳感鼓膜上粘上很硬的B料凍結(jié)物。這時(shí)，壓力傳感器會(huì)失靈。這種情況下，可將傳感頭放在加熱烘箱中，溫度定在180~200℃，烘上幾個(gè)小時(shí)，使B料溶化。A料傳感頭基本不會(huì)有多大問(wèn)題，在常溫下不會(huì)像B料那樣凍結(jié)。

圖1 壓力控制系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

　　除了壓力鼓膜傳感方式外，還可直接使用普通壓力表(彈簧壓力表)。采用普通壓力表有兩點(diǎn)好處:

①普通壓力表是指針顯示壓力變化，比數(shù)字顯示更為清楚可靠；

②普通壓力表便宜，兩者相差較大。當(dāng)然，普通壓力表也可能堵死。注意將壓力表保溫，使其使用時(shí)間延長(zhǎng)，而更換一支普通壓力表的費(fèi)用也很低。

　　壓力傳感器使用一段時(shí)間后容易失靈，注意及時(shí)更換。PU澆注中，壓力是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，因?yàn)閴毫Ψ€(wěn)定是保證配比準(zhǔn)確性的重要條件。這存在一個(gè)認(rèn)識(shí)問(wèn)題:有人認(rèn)為，計(jì)量的準(zhǔn)確性主要在于計(jì)量泵的精度，筆者經(jīng)過(guò)多年對(duì)普通泵與所謂高精度泵進(jìn)行的對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):高精度泵對(duì)排量的穩(wěn)定性有一定作用，對(duì)配比的準(zhǔn)確性與可靠性不起主要作用。普通泵的排量精度完全滿足這類設(shè)備的要求。重要的問(wèn)題仍是原料的循環(huán)壓力、噴射壓力的穩(wěn)定性。A、B料的循環(huán)壓偏差太大，循環(huán)壓的波動(dòng)太大，配比就會(huì)失調(diào)。循環(huán)壓與噴射壓的穩(wěn)定性與許多因素有關(guān)。

　　循環(huán)壓力大小與管路口徑、長(zhǎng)短有關(guān)?，F(xiàn)在PU澆注機(jī)采用的口徑在8~12mm。循環(huán)管道越長(zhǎng)，口徑越大。為了使A、B料循環(huán)壓差不要太大，在PU設(shè)備上設(shè)置有一個(gè)“背壓”調(diào)節(jié)閥，這個(gè)“背壓”調(diào)節(jié)閥要放在注射閥上或料罐的回料口上，如圖2所示。

圖2 混合腔反壓過(guò)大現(xiàn)象

　　循環(huán)壓力大小對(duì)澆注時(shí)間有影響。例如，一只鞋底澆注量為200g，當(dāng)循環(huán)壓力為0.2MPa，澆注時(shí)間為2s。當(dāng)循環(huán)壓力為0.4MPa時(shí)，1s即可澆注完成。循環(huán)壓力大，噴射壓力也大，可能產(chǎn)生混合腔“反壓”過(guò)大現(xiàn)象，如圖3所示。反壓會(huì)使原料上竄到混合腔上端的軸承位及密封部位，這種情況會(huì)使密封損壞，軸承卡死，或發(fā)熱明顯增加，對(duì)原料混合帶來(lái)不利影響等。循環(huán)壓力過(guò)大，噴射流量大，可能造成混合腔出口料阻塞或沖擊時(shí)產(chǎn)生氣泡，使鞋底產(chǎn)生爛泡現(xiàn)象。循環(huán)壓過(guò)小，噴射時(shí)混合腔可能產(chǎn)生“負(fù)壓”或漏氣現(xiàn)象，如圖3所示。當(dāng)混合腔上部密封性能較好時(shí)，就可能產(chǎn)生“負(fù)壓”現(xiàn)象。當(dāng)上部密封性能差時(shí)就會(huì)產(chǎn)生“漏氣”現(xiàn)象。此時(shí)，澆注口出來(lái)的料明顯有氣泡產(chǎn)生。有負(fù)壓產(chǎn)生會(huì)出現(xiàn)殘留料明顯減少現(xiàn)象，因?yàn)樨?fù)壓會(huì)將少量的殘留料收縮回到噴口內(nèi)。要完全消除PU澆注機(jī)的殘留料現(xiàn)象不可能，只能做到盡量減少殘留料。采用“負(fù)壓”減少殘留料的方法，有利有弊。因?yàn)樨?fù)壓減少殘留料流出到出料口外的同時(shí)，將殘留料又留在了料口內(nèi)，這是利弊共存的矛盾。

圖3 混合腔負(fù)壓和漏氣現(xiàn)象

　　循環(huán)壓力應(yīng)適合配比要求。一般A料與B料的配比在1:1左右變化。如:A料與B料的配比為1:1.2。理論上講，壓力比與轉(zhuǎn)速比都應(yīng)為1:1.2。此時(shí)，噴料口的口徑應(yīng)相同，即1:1。如果噴料口的口徑比為1:1.2，壓力比與轉(zhuǎn)速比應(yīng)為1:1。在PU澆注量一定的情況下，壓力與噴料口徑可改變，但乘積不能變。

　　上述噴料情況下的比值如不正確，原因有可能是:壓力表或轉(zhuǎn)速表失靈；配比有偏差。