تجهیزات فوم سازی (تولید فوم) پلی یورتان

تجهیزات فوم سازی (تولید فوم)، بسته به فشار مواد شیمیایی که به محفظه یا سر میکسر وارد می شوند، به دو نوع فشار پایین یا فشار بالا طبقه بندی می شوند.

تجهیزات تولید فوم (فوم سازی) پلی یورتان

تجهیزات فشارهای پایین، معمولاً 50–200 (psi (345-1379kPa هستند و فشارهای بالا، 3500-1000 (psi (6.9-24.1MPa در نظر گرفته می شوند. برخی دستگاه ها به ویژه آن هایی که برای تولید فوم slab مورد استفاده قرار می گیرند، به صورت هیبریدی هستند و از پمپ های فشار پایین روی برخی از جریان ها و پمپ های فشار بالا روی جریان های دیگر بهره می گیرند.

نوع دستگاه انتخابی، به نوع فوم، حجم فوم و مهارت کارکنان بستگی دارد. دستگاه های فشار بالا نیازمند اپراتورها و پرسنل نگهداری با مهارت فنی بالاتر هستند. مستقل از تکنیک مورد استفاده، مولفه های متعددی در تولید فوم موثر مورد نیاز است:

  • منبع مواد خام؛
  • واحدهای اندازه گیری؛
  • سرهای میکسر؛
  • سیستم کنترل دما؛
  • سیستم کنترل فرایند

منبع مواد خام در فوم سازی

منبع مواد خام، مواد تهیه شده از تامین کننده مواد شیمیایی  در برخی موارد دریک یا چند مخزن بارگیری میگردند. انتقال از تامین کننده، با واگن، کامیون مخزنی، ظروف پلاستیکی، سطل های استوانه ای صورت می گیرد. زمانی که انتقال از طریق مخازن عظیم انجام شود، مدیریت این مولفه ها بستگی به الزامات شیمیایی مانند حفظ دما یا همزنی دارد.

ایزوسیانات ها در شرایط بدون رطوبت ذخیره می شوند تا از واکنش های نامطلوب جلوگیری شود. برخی از ایزوسیانات ها نیازمند گرمایش هستند تا سولفیدزایی صورت نگیرد.

در دستگاه های تولید slab stock مواد معمولاً به صورت مستقیم از مکان ذخیره سازی به پمپ های اندازه گیری منتقل می شوند. در دستگاه های دیگر، مواد به مخازن تهویه دار واسط یا مخازن روزانه در دستگاه فوم منتقل می شوند تا شرایط دمایی و تهویه مواد بهتر باشد.

مشخصات مخازن روزانه با توجه به سازنده دستگاه متغیر است و شامل مخازن یک جداره و دو جداره با صفحات یا سیم پیچ های کنترل دمای داخلی، عایق بندی، همزن ها و ابزاری برای چرخش مجدد یا بدون این موارد است. مخازن می توانند تحت فشار یا بدون فشار باشند.

مواد ساخت وساز بستگی به مشخصات آن مولفه دارند اما مخازن معمولاً از فولاد کربنی ساخته می شوند که اگر ماده خورنده باشد، پوشش داخلی فنولیک یا اپوکسی دارند. مخازن فولاد ضدزنگ در کاربردهای خاص به کار گرفته می شوند. سیستم های تمام خودکار معمولاً برای اطمینان از تهویه مناسب اجزاء به کار گرفته می شوند.

واحدهای اندازه گیری

واحدهای اندازه گیری، می توانند فشار بالا یا فشار پایین باشند. مستقل از این طبقه بندی، واحدها باید انتقال و نگهداری را با دقت بالا در محدوده ±1% انجام دهند. دستگاه های فشار پایین می توانند هر تعداد مولفه جداگانه که برای فرمولاسیون موردنیاز است را مدیریت کنند در حالی که واحدهای فشار بالا تنها به دو یا سه مولفه محدود می شوند مگر اینکه اقدامات خاصی انجام شده باشد.

محدوده ظرفیت خروجی از چند اونس یا میلی متر بر ثانیه برای کاربرد هایی مانند واشرهایی که درجا پر می شوند تا 1000lb/min (454kg/min) یا بیشتر برای بخش های قالب گیری بزرگ یا تولید قطعات slab stock هستند. در دستگاه هایی که برای تزریق دوره ای به کار می روند، انتقال دقیق مواد در طول تزریق موردنیاز است. در دستگاه های تزریق پیوسته، توانایی چرخش مجدد یک امر ضروری است.

دستگاه های فشار پایین

دستگاه های فشار پایین معمولاً پمپ های دنده ای دقیقی دارند. اگر پرکننده های خورنده در فرمولاسیون فوم مورد استفاده قرار گیرند، پمپ هایی با طراحی دقیق موردنیاز خواهند بود. برای حذف مشکلاتی مانند نشت از درزها و کنترل  های محیطی، پمپ های ایزوسیانات، سیستم های جفت شده محرکه مغناطیسی دارند. ماشین های پرتوان ممکن است به صورت ترکیبی باشند (با پمپ های فشار بالا و پایین) تا دقت بهتری در اندازه گیری مولفه های خاص حاصل شود.

در دستگاه های تولید قطعات slab، توانایی ایجاد جریان های مختلف وجود دارد اما همه جریان ها نباید به صورت همزمان فعال باشند. این سیستم ها امکان تغییر فرمولاسیون سریع را به وجود می آورند تا زمان تغییر کاهش یابد و زوائد حذف شوند. در دستگاه های تزریق، روند کار به صورت کمینه سازی جریان و در نتیجه حذف مشکلات مربوط به عملیات های روشن و خاموش سازی است.

دستگاه های فشار بالا

دستگاه های فشار بالا، معمولاً دستگاه های قالب گیری تزریقی واکنشی، مخلوط سازی ضرب های (RIM)، یا مخلوط سازی ضرب های فشار بالا (HPIM) نامیده می شوند. این اصطلاحات که در اوایل دهه 1970 ایجاد شده اند به سیستم هایی اطلاق میشوند که مخلوط سازی مولفه های آنها از طریق برخورد جریان مولفه ها با فشار بالا بدون همزن های مکانیکی صورت گیرد.

دستگاه فشار بالای تولید فوم

عبارت دیگر، مخلوط سازی تزریق مایع (LIM) برای یورتان ها به کار برده میشود؛ با این وجود این عبارت توسط جنرال الکتریک برای سیستم های لاستیکی سیلیکونی مایع مورد استفاده قرار گرفته است. در حالی که ماشین های LIM معمولاً به عنوان دستگاه های تزریق شاتی در نظر گرفته می شوند، اما برای کاربردهای تزریق پیوسته مانند تولید پانل فوم سخت (ریجید) ورق های نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

تجهیزات تولید فوم (فوم سازی)

طرحی از یک دستگاه سیلندر نیزه ای در شکل ۱ زیر نشان داده شده است. برای کاهش هزینه، دستگاه تنها یک سیلندر برای اندازه گیری مولفه های خورنده دارد در حالی که پمپ اندازه گیری، مولفه های غیرخورنده را مدیریت می کند. اگرچه فشارهای عملیاتی برای دستگاه های سیلندری معمولاً از همان مرتبه پمپ های اندازه گیری هستند، واحدهای خاص می توانند برای سیستم هایی که مخلوط سازی آنها پیچیده است فشارهای ضرب های تا 15000psi (103MPa) را ایجاد کنند.

در حالی که واحدهای سیلندری معمولاً برای یک توانایی تزریق لحظه ای معین ساخته می شوند، واحدهای خاص مانند سیلندرهای تاندونی هستند که به دقت کنترل می شوند و ضربه های هم پوشان دارند و دریچه های سوئیچ کننده دقیقی دارند که خروجی پیوسته را ممکن می سازند.

شماتیک سیلندر نیزه ای

شکل ۱: شماتیک سیلندر نیزه ای دستگاه فشار بالا

سیستم سیلندر دوکاره که در شکل ۲ نشان داده شده است، به علت درزگیری پیستون داخلی، یک سیلندر نیزه ای نیست. واحدهای اندازه گیری سیلندری دقیق دیگری برای اهداف خاص مانند افزودن رنگ یا خروجی های بسیار کم مورد استفاده قرار می گیرند زیرا در این شرایط با پمپ های دوار یا چرخشی نمیتوان به دقت دلخواه دست یافت. ملاحظات مربوط به خوردگی درز پیستون سبب میشوند که به کار گیری این پمپها به مواد غیرخورنده محدود شود.

دستگاه های اسپری فوم نیز واحدهای اندازه گیری سیلندری هستند. این دستگاه ها معمولاً به صورت پنوماتیک حرکت می کنند و ضربه هر سیلندر معین است تا نسبت مواد ثابت باشد. نسبت ها با تغییر سیلندر تغییر می کند. واحدهای افشانه ای معمولاً خودتمیزشوندگی، مخلوط سازی خارجی، تفنگهای دستی دارند و فشارهای ضربه ای در آنها به 3500psi (24MPa) میرسد.

سیستم پمپاژ CDC

شکل ۲: سیستم پمپاژ CDC

آرایه دریچه ها برای اطمینان از جریان پیوسته در این دستگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد. اغلب دستگاه های اسپری فوم توانایی بازچرخش ندارند و مولفه ها با شلنگهای گرمایی گرم می شوند تا واکنش سریع یکنواخت اسپری فوم تضمین شود؛ این امر سبب ایجاد یک سطح هموار میشوند. یک واحد اسپری پنوماتیکی نوعی در شکل ۳ نشان داده شده است.

شماتیک دستگاه اسپری فوم

شکل ۳: شماتیک دستگاه اسپری فوم

سر (هد) میکسر تجهیزات فوم سازی

سرهای میکسر به دو روش دسته بندی می شوند: چرخشی و غیرچرخشی؛ و فشار بالا و فشار پایین.

در سر چرخشی، مولفه ها از مخازن روزانه از طریق پورت هایی به سر چرخشی رفته و از آن جا به مخزن برمی گردند. اگر پخش فوم به صورت دوره ای صورت گیرد، نوع چرخشی با کنترل دمایی مناسب برای عملکرد خوب سیستم الزامی است. در زمان چرخش، فشار برگشتی از سر میکسر کنترل می شود.

شیرهای قرقره ای در زمان تزریق لحظه ای باز می شوند. سرهای میکسر تغذیه پیوسته نیز امکان چرخش دارند؛ با این وجود اغلب آنها غیرچرخشی هستند. در سرهای غیرچرخشی، پمپ ها به صورت متوالی آغاز به کار کرده یا دریچه ها باز می شوند تا اطمینان حاصل شود که شروع کار به صورت هموار است و اتلاف ها کمینه شوند.

در شروع، جریان های کوچک (کاتالیزورها، سورفکتانت ها و افزودنی های مایع) ابتدا وارد می شوند و سپس پلی اول و ایزوسیانات به کار گرفته می شوند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

Fill out this field
Fill out this field
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.

فهرست