PU鞋底澆注工藝配比問題_影響配比準確性因素

　　配比的準確性、可靠性在PU鞋底澆注工藝中是極為重要的一個環(huán)節(jié)。PU澆設備對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，根據(jù)工藝需要也可能進行配比調整。所以，配比的變化也較大。不同的澆注設備對配比都有一定的配比調整適應范圍。

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

　　影響配比準確性及可靠性的因素較多，如設備性能、原料溫度、循環(huán)壓力等因素的變化都會引起配比變化。目前的PU澆注設備水平對配比控制還難于達到精度較高、穩(wěn)定性較好的水平。許多情況下，操作經(jīng)驗有很大程度的影響。特別是一臺新澆注設備使用一段時間后，配比不穩(wěn)定因素增多，配比偏差、誤差會增大。此時，必須作相應的配比調整。而且，在澆注過程中應隨時監(jiān)視配比的變化。否則，配比變化會給產(chǎn)品質量帶來重大影響與損失。在實際生產(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成型設備—PU澆注機不像一般機械設備，也不像注塑設備那樣對產(chǎn)品質量的可控性較高。但是隨著配方工藝的不斷改進與提高，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是士1%。但是，目前的PU澆注設備多數(shù)難以控制在這個范圍內。配比偏差大，除影響制品性能外，還將熟化時間延長。這對有些制品的澆注相當不利。PU鞋底一般采用60工位流水線連續(xù)作業(yè)進行生產(chǎn)，5min一個周期。在連續(xù)作業(yè)過程中，一邊澆注，一邊脫模。如果此時配比中心控制不好，在這樣緊迫的時間中，很難脫模(脫模強度不夠)。

　　在各類PU澆注設備中都有一個配比測量。高壓發(fā)泡機和軟泡連續(xù)發(fā)泡設備的配比都采用循環(huán)管路截流法測量。截流位置一般在噴料閥后至原料罐的循環(huán)管路上。嚴格來講，測量配比應測噴料閥出口處的實際流量。由于高壓發(fā)泡機和軟泡連續(xù)發(fā)泡設備要測噴料出口處的配比，有一定技術難度。另外，在循環(huán)管路上采用截流測量配比，也基本能滿足實際生產(chǎn)需要。

　　配比失調，也就是存在過量的A料或B料進行化學反應，會影響PU鞋底的澆注質量。配比誤差一般要求控制在1%左右。測試方法:將混合頭取下，A、B料噴在兩個試杯中，時間都是3s，稱其質量。通過反復幾次的質量比，基本判斷該設備對配比控制的準確性與可靠性。

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

PU澆注機壓力控制系統(tǒng)基本上不能實現(xiàn)自動控制。因為實現(xiàn)自動控制有一定難度:

①技術問題解決較為困難；

②成本較高，一般用戶難以承受。實際上，現(xiàn)在的壓力控制系統(tǒng)就是一個壓力檢測系統(tǒng)，通過一個壓力傳感器來檢測壓力變化量。根據(jù)壓力的變化，人為地做些調整以適應工作條件。

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

圖1 壓力控制系統(tǒng)簡圖

　　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。當然，普通壓力表也可能堵死。注意將壓力表保溫，使其使用時間延長，而更換一支普通壓力表的費用也很低。

　　壓力傳感器使用一段時間后容易失靈，注意及時更換。PU澆注中，壓力是一個非常重要的指標，因為壓力穩(wěn)定是保證配比準確性的重要條件。這存在一個認識問題:有人認為，計量的準確性主要在于計量泵的精度，筆者經(jīng)過多年對普通泵與所謂高精度泵進行的對比試驗發(fā)現(xiàn):高精度泵對排量的穩(wěn)定性有一定作用，對配比的準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備的要求。重要的問題仍是原料的循環(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)壓的波動太大，配比就會失調。循環(huán)壓與噴射壓的穩(wěn)定性與許多因素有關。

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

圖2 混合腔反壓過大現(xiàn)象

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

圖3 混合腔負壓和漏氣現(xiàn)象

　　循環(huán)壓力應適合配比要求。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，壓力比與轉速比都應為1:1.2。此時，噴料口的口徑應相同，即1:1。如果噴料口的口徑比為1:1.2，壓力比與轉速比應為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:壓力表或轉速表失靈；配比有偏差。