Polyurethane聚氨酯的浇注工艺.docx

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Polyurethane聚氨酯的浇注工艺

Chapter3

第三篇

MixingandCastingPolyurethane

搅拌与聚氨酯的浇注

Thischapterisdividedintotwoparts:

Basicmixingandcasting

Backgroundtomixingandcasting

这一篇分为两部分:

搅拌与浇注的基本知识;搅拌与浇注的背景。

Thefirstpartcoversthestepsandequipmentrequiredformakingapolyurethanepart;thesecondcoversmoredetailedaspectsoftheprocess、

第一部分涵盖了制造聚氨酯件的步骤与设备要求,第二部分涵盖了聚氨酯工艺的更多的细节方面的内容。

3、1BasicMixingandCasting

搅拌与浇注的基本知识

Therearetwobasicwaystomixpolyurethane:

Machineprocessing

Manually

这里有两个基本的搅拌聚氨酯的方法:

机器搅拌工艺与人工操作。

Note:

Beforeanyhandlingofpolyurethanechemicalsorequipment,allstaffandmakersmustbefamiliarwiththeoccupationalHealthandSafetyrequirementsfortheuseofchemicalsandmachineryaswellasalllocalrulesandregulations、CopiesoftherelevantMaterialSafetyDataSheets（MSDSs）mustbestudiedandadheredto、Chapter14discussesthesubjectofhealthandsafetyinmoredetail、

注意:

在进行聚氨酯的化学试剂或设备的使用前,所有的员工及生产商必须对使用这些化学制品及设备像了解本地政策及习俗一样的熟悉。

相关的材料的安全成分表的复印件必须拿来学习并坚持遵守。

第14篇就就是对健康与安全这一课题的详细讨论。

3、1、1MachiningProcessing

机械制造工艺

Machineprocessingshouldbecarriedoutusingtheinitialsettinggivenbytherawmaterialandthemachinemanufacturers、Boththemachineandthemachinesystemmustbecompatiblewitheachotherandcapableofallowingfineadjustments、

机械的制造工艺应该通过采用聚氨酯原材料商与设备制造商提供的最初设置来进行实施。

这些设备与设备系统必须彼此互相兼容且有很周密的调整适应功能。

Themachinemustbelargeenoughfortheproductiontobecompletedwithoutafullshutdownandrechargeofthesystem、

这个机器设备必须足够大,使得产品在生产过程中不能没有一个完整的断电再充电系统。

Machinecastingisidealforone-shotprocesseswherealltheingredientsaremixedinamulti-inputmachine、Someoftheingredientsmaybepreblended,suchasthepolyols,catalysts,andextenders、

机械浇注对于一次浇注成型的工艺来说就是可行的,所有的配料都被混合在一个多端输入的机器中。

有些配料需要被预混合,像聚氨酯,催化剂以及填充剂。

3、1、2Manually人工操作

Basicequipment基础设施

-Safetygloves,mask,andgoggles安全手套,防毒面具以及护目镜

-Molds模具

-Ovens烤箱

-Microwaveoven微波炉

-Scales电子称

-Devacuumingsystem抽真空系统

-Drynitrogensupply干氮气供应

-Mixingcontainer搅拌锅

-Stirringpaddles搅拌桨

-Meltingpotsforsolidcuratives（ifrequired）加热固体激活剂的加热罐

-Bondingagents粘结力测试工具

-Butaneburner丁烷燃烧炉

-Trimmingknives修整用的刀具

-Machiningequipment（ifrequired）机器设备（如果需要）

-Measuringandtestequipment（asrequired）测量及检测设备（如果需要）

BasicMaterials基本原料

-Prepolymers预聚物

-Curatives激活剂

-Alternativequasiprepolymersystem可供选择的预聚化物系统

-Moldrelease脱模剂

-Pigments颜料

-Fillers填充剂

-Plasticizers增塑剂（塑料桶？

）

-Cleaningsolvents干净的清洁试剂

3、1、2、1Method方法

Themoldingprocedureisamultistepprocesswithseveralstepsrunninginparallel、

这个注模过程就是一个有多种步骤同时进行的复合工艺。

1.Preparation准备

a.Cleanandbringmoldstotemperature清理模具并预热模具到一定温度

Makeanyrepairs修理完毕

Cleansurfacedirt清理掉表面的灰尘

Removeoldmoldbuildupifnecessary

Heattocuringtemperature加热到固化温度

b.Thawprepolymers已溶解的聚氨酯

Keepinwarmpartsofshop在工厂中保持它的温度

Underoven置于烤箱中

Polytetramethyleneglycol（PTMEG）basedpronetosolidify聚丁二醇倾向于固化

Nocentermilkiness中心没有乳状浑浊

Rollmixtoeliminatetemperaturevariations摇晃搅拌时减少温度变化

c.Meltcurativeifnecessary加热激活剂使融化如果需要的话

Donotoverheat不要过热

Onlysufficientforday仅够1天足量的即可

d.Weighoutprepolymerandcurative称量预聚物与激活剂

Intocleandrycontainer彻底清理干净装的容器

Maximumdepth25%ofheight最大深度就是总深度的25%

Canweusemorethanonecontainerforlargepours大的浇注可以使用1个以上的容器

e.Bringtocorrecttemperature调到合适的温度

Bringtosupplier’srecommendedtemperature调到供应商建议的温度

Usemicrowaveforsmalleramount可使用微波炉来加热较小的量

f.Degas脱气

Usevacuumpot使用真空罐

Approximately6KPa（28”Hg）vacuum真空压强在6Kpa（28”Hg）

Breakvacuumiftoofoamy如果太多的气泡需要停止抽真空

2.Mixing搅拌

a.Addpigmenttoprepolymer将颜料添加到聚氨酯中

Somepigmentsneedtobepredispersedintotheprepolymer有些颜料需要提前加到聚氨酯中分散开

b.Addcurativetoprepolymeringentlestream将激活剂缓缓加入到聚氨酯中

Addtomixingcontainerinastream连续不断的将激活剂加到搅拌的容器

Pouralongoneedge沿着一个边倾倒

c.Mixusingzigzagmotionorcross-blending使用曲折的动作曲线来交错双向搅拌

Donotwhipinair不要在空气中搅拌

Cleanprepolymerfromedgesandcornersintomix聚氨酯的边边角角都要进行搅拌

Clearmixesmustbestreakfree搅拌器要清理干净

Pigmentsmustbecompletelydispersed颜料必须完全地在聚氨酯中扩散开

d.Degasagain再次脱气

Ifrequireddegasagainprovidedthereissufficientpotlife倘若在有效的适用期内要求再次脱气

3.Pouring浇注

a.Addtomoldinthinstream将原料成细股状浇入模具中

Rateofpouringmustnotblockinletinmold浇注时不能大股地注入到模具中

Increaseheighttopreventblockageduringpouring在浇注过程中逐渐地增加高度来防止浇注过程中的中断

b.Polyurethanemustflowdownmoldanddisplaceairupward聚氨酯必须流入模具中并使得空气往上排出

Moldfillshouldbefrombottomup、模具的浇注需从底部往上面来浇满

Allsurfacesmustbewettedwithnoadheringairbubbles、所有的覆膜面都不能有气泡附着在表面。

c.Airmustnotbetrappedinmold空气绝对不能残留在模具中

Moldmustbetitledand/orrotatedforundercutstobecompletelyfilled

d.Polyurethaneshouldnotfoldonitself聚氨酯不能靠自己来混合

Polyurethanethatisgellingcanfoldoveronitselfandcausefaultlines

e.Pouringmustbecompletedintimeforairbubblestoescapebeforematerialgels浇注要及时完成,因为要在材料固化之前使材料中的气泡跑出

Gelpointcanbedeterminedbydrawingathreadfromsurface,usingpieceofwirewithdiameterofapaperclip

Usea”soft”butaneflametopopsurfacebubbles用较柔的丁烷火焰将件表面的气泡燃烧掉

Alwayskeepflamemoving要一直让火焰不断移动

4.Curing固化

a.Placefilledmoldinoven将注满的模具放入烤箱

Ovensettoapproximately10°Chigherthaninitialmixmaterialtemperature烤箱设置到比原料混合搅拌时的温度高10°C

Polyurethanemustbenotheatuporcoolmold聚氨酯不能温度太高或模具的温度太低

b.Demoldwhenparthavesufficientstrength当零件有足够的强度时可以进行脱模

Normally1to2hours（Seesupplier’srecommendation）通常就是1到2小时（详见供应商的建议）

MDI-basedsystemsmaybehardbutstillbrittle

c.Removeanymajorflashandsprues除去任何主要的浇注飞溅与浇注口结渣

Usesharpknife使用锋利的刀子

Materialnotastoughaswhenfullycured材料不如充分固化后坚硬

d.Preparemoldfornextpour为下一次的浇注准备模具

Recoatmoldwithmoldrelease重新在模具上涂上脱模剂

Thisisnotalwaysnecessaryasoftenmorethanonecastingcanbemade这个操作不需要经常进行因为不止进行一次浇注

Keephotfornextrun为下一轮的浇注保持温度

5.Postcuring后固化

a.Returnparttoovenfor8to18hoursforfull将件重新放入烤箱进行8~18小时的充分固化

Followsupplierrecommendationsfortimeandtemperature根据供应商的要求来设定时间及温度

Cycleisnormallyovernight一个循环一般就是一整晚

Veryhardmaterialsneedextrapostcuretoovercomebrittleness很硬的件需要额外的后固化来克服脆性

b.Finalcleaningofflashlinesandsprues最后的飞溅的清理与浇注熔渣

Removeextraflashwithknifeorbygrinding用刀子将飞溅割掉或通过打磨

Cleanitem清理项

c.Anypostmoldingmachining脱模后的机加工

Machinedimensiontosize机加工到要求尺寸

Rememberthermalexpansion注意受热膨胀

3、2BackgroundtoMixingandCasting

搅拌与浇注的基础

3、2、1Introduction说明

Themixingofpolyurethanecomponentsistocompletechemicalreactionsthatconvertthevariousingredientstoviableproductswithknownproperties、Therearefourmainpointsthatmustbeadheredto:

聚氨酯成分的搅拌就是完成将化学反应转化成各种我们需要的性能的产品材料。

这里有必须坚持的四点内容:

Everythingdryandkeepdryafteruse（see3、2、1、1）

在完成使用后所有的东西要保持干燥（详见3、2、1、1）

Correctweightsofallingredients

所有的配料称量要准确

Correcttemperaturesofingredients,moldsandcuringtemperaturesandtimes

配料温度,模具温度以及固化温度与时间要正确

Correctmixingandcastingtechniques

正确的搅拌与浇注技巧

Thesearethebasicrequirementstoproducesatisfactoryproducts

这些就是工厂生产出合格产品的基本要求。

3、2、1、1DrynessofSystem系统的干燥

Rawmaterialsarenormallysuppliedwithmoisturecontentoflessthan0、05%、Thepresenceofmoistureinthesystemwillresultinfinebubblesthroughouttheentirepour、Thesebubblesareverysmallandevenlydispersed、Includedairbubblesarelargerandmorerandomlydispersed、

原材料通常提供时含水量低于0、05%、含水量的多少在整个浇注系统中会导致气泡的产生。

这些通常气泡比较小且均匀分布。

也不包含比较大而且不均匀分布的气泡。

Allcontainersmustbeflushedwithdrynitrogengaspriortoresealingafteruse、Normalcommercialcompressednitrogenisdryenoughwithadewpointofatleast-40°C、

在使用过后这些的容器要提前用干氮填平进行再次密封。

通常商业用的压缩氮气就是足够干燥的且露点至少在-40°C。

SomecurativessuchasBDOareveryhygroscopicandmustbehandledwithcaretopreventtheabsorptionofanymoisture、

有些激活剂像丁二醇容易吸湿并且必须要很小心地保护防止吸收到任何的水分。

3、2、2BasicRequirements基本要求

3、2、2、1Molds模具

Moldsforcastingpolyurethanepartscanbemadefromawiderangeofmaterials、Themostimportantfactoristhattheymustbeimpervioustomoistureandnotcontainanymoisture、Theothermaincriterionisthattheymustnotbethermoplasticattheprocessingtemperature、Someofthemainmaterialsusedtomakemoldsincludethefollowing:

浇注聚氨酯的模具可以由多种的材料做成。

最重要的表现就是它们不受潮湿的影响不会吸收水分。

另一个主要的标准就是在工艺过程的升温中不能就是热塑性的。

制作模具的主要原料一般包括以下的几种:

Polyurethane聚氨酯

Aluminum铝

Epoxy（filledandunfilled）环氧树脂（填充的或未填充的）

Silicones（eitherencasedorbacked）硅胶

Steel钢

Hardthermoplastics硬的热性塑料

Polyesterresins聚酯树脂

Polyurethanes,silicones,andepoxiesareveryusefulformakingmoldsofobjectsthatneedtobereproduced、聚氨酯,硅胶与环氧树脂对于需要重新制作产品模具的就是非常有用的材料。

Moldsmustbecosteffective、Amoldmaybemadeinasinglepieceorinanynumberofpartswithorwithoutinserts、Thefollowingaresomemainfactorstobeconsideredinmakingamold:

模具的成本要非常划算。

一个模具可以就是单独的一件整体或者就是由若干数量的带金属或不带金属的零件构成。

下面就是制作模具应该要考虑到的主要方面:

Valueofpartbeingmade被制作的件的价值

Numberofpartstobeproduced要生产的产品的数量

Finishofpart产品的完成数量

Accuracyofsizeoffinishedcasting完成的铸件的尺寸的精确度

Positionsandnatureofanyundercuts任何的咬边的位置与特点

Sizeandshapeofinserts金属件的尺寸与形状

Anyholesinmolding模具中的任何孔

Positionsallowableforpourholesandvents浇注允许的浇注孔或排气孔的位置

Availablepotlifeofpolyurethane聚氨酯的有效使用期

Polyurethaneshrinksanywherebetween0%and2%oncuringdependingonthegradeandthecurecircle、Roomtemperaturecurecanhavezeroshrinkage、Thenormalrangeofshrinkageis1%to1、5%、聚氨酯在固化过程中,任何地方的收缩率根据级别与固化周期的不同在0%到2%之间。

在室温情况下固化收缩率为0、正常的收缩范围就是1%到1、5%。

Shrinkageisthreedimensional、Theamountinthinsectionsmaynotalwaysbenoticeable、

收缩就是立体的。

在比较薄的件上收缩并不就是很明显。

3、2、2、2DesignFactors设计因素

Thefollowingaresomepointsthatshouldbetakenintoaccountwhendesignamold:

下面就是在设计模具时应该考虑在内的几点:

Allowaslightdrawonlongpartsto