硬質聚氨酯結構泡沫的主要加工設備是發泡機和模具,此外尚有模具開啟和閉合裝置、模具支撐和通風設備等。這里敘述一下發泡機和模具問題。
(1)發泡機 低壓型和高壓型發泡機均能制造硬質聚氨酯結構泡沫。
低壓發泡機設備雖然比較簡單,但是原料在混合頭內攪拌時間較長。射出后,必須用溶劑清洗混合頭,操作不便。最近幾年的發展趨勢是以高壓發泡機生產硬質聚氨酯結構泡沫。這種發泡機適合RIM成型。
高壓發泡機內,原料進入混合頭前是不斷循環著,以確保溫度的恒定。原料注入模具時,壓力為10—20MPa。高壓發泡機的混合頭體積很小,原料自身的高壓能充分把各種原料混合均勻,然后,射人密閉的模具中去。注射完畢,混合頭不必用溶劑清洗。人們稱這種混合頭為自清潔混合頭。
高壓發泡機中,原料的溫度恒定在20一40℃范圍,具體溫度應根據需要而定,但應精確到士1℃。計量精確到士1%。中小型發泡機的一次射出量是0.5一12kg,大型發泡機的一次射出量是10一100kg。
(2)模具 模具設計的合理與否將直接影響制品的質量。設計與加工模具時,應考慮以下幾個因素:
①模具的材質與光潔度 鋼、鋁合金等材料適用于制造模具。模具表面光潔度高的,制品表面光潔度也高。因此,根據制品的應用情況,模具表面應有足夠的光潔度。發泡過程中,一般情況下,最高壓力為392kPa左右。考慮安全因素,常常按980kPa計算沒計模具。
②脫模斜度和圓角 考慮到制品脫模時的方便,應設計脫膜斜度。一般情況采用1.5°,如果可能的話,可采用3°。
設計模具時制品的彎角絕對不能用尖角,應當設計成圓角。圓角的最小半徑是3mm,可能的話,還應適當加以放大。圖7—18表示脫模斜度與彎角的正確與不正確兩種情況。
③制品的厚度 根據生產實踐經驗,制品厚度過厚或太薄都不容易加工。大體上可以認為,最薄不要小于4mm,最厚不要超過30mm,一般制品的厚度都在10mm左右。同一件制品中,各部分厚度不要相差過大。
④加強肋 欲增高制品的強度與剛性,可增加制品的厚度。但是,這種方法必然導致制品重量加大,成本提高。實際上,不加大制件厚度,而加設加強肋是很有效的方法。加強肋的厚度不要超過制件的厚度。加強肋的位置應在泡沫上升方向,這樣,不至于影響泡沫膨脹過程中氣體的排出。圖7—19中表示三種加強肋位置設計的正確與否。
⑤避免死角 原料進入模具后,不能發生亂流倒流現象,否則,不易得到高質量的制品。因此,模具中不能有死角,死角的存在將使原料返回,發生亂流現象。
圖7—20中,正確的模具設計,原料不發生倒流現象,不正確的設計,導致倒流現象的發生。
⑥其它 欲制得高質量的產品,模具溫度的控制是極為重要的。模具內,可埋設溫水管道。管道排列要均勻,不能過于稀少,否則,制品表皮不易平整。
此外,模具的注入孔和排氣孔的位置與大小都是很重要的。這些,都要根據制品形狀加以選擇。排氣孔可在模具的最高點或在模具的分開線上。另外,應注意選擇合適的注入角度。
RIM技術是20世紀70年代初開發并工業化的。它主要用于制造聚氨酯彈性體、微孔泡沫塑料和半硬質泡沫塑料,也用于制造硬質聚氨酯泡沫塑料制品。隨后在RIM技術的基礎上,開發了增強反應性注射模塑技術。在原料中,加入固體填料作增強劑,來提高制品的強度。這種第二代RIM技術和設備的開發,大大促進了硬質聚氨酯結構泡沫的發展。