Poliuretāna caurules kā augstas veiktspējas -polimēru materiāls tiek plaši izmantotas naftas ķīmijas, automobiļu, ēku ūdens apgādes un kanalizācijas, kā arī medicīnas ierīču rūpniecībā, jo tām ir lieliska nodilumizturība, izturība pret eļļu, ķīmiskā korozija un laba elastība. To formēšanas procesa kvalitāte tieši ietekmē izstrādājuma mehāniskās īpašības, izmēru precizitāti un kalpošanas laiku. Tāpēc padziļinātai poliuretāna cauruļu liešanas procesa-izpētei ir nozīmīga inženiertehniskā praktiskā nozīme.
Poliuretāna cauruļu pamatīpašības un liešanas prasības
Poliuretāns (PU) ir polimēru materiāls, ko iegūst poliolu un izocianātu polimerizācijas reakcijā. Pamatojoties uz mīksto un cieto segmentu attiecību, to var iedalīt termoplastiskajā poliuretānā (TPU) un lietajā poliuretānā (CPU). Poliuretāna caurules parasti ražo, izmantojot liešanas procesu. Formēšanas procesā ir nepieciešama stingra izejvielu attiecību, reakcijas temperatūras, veidņu konstrukcijas un pēcapstrādes apstākļu kontrole, lai nodrošinātu caurules blīvumu, izturību un virsmas apdari.
Galvenās poliuretāna cauruļu formēšanas prasības ietver:
1. Izejvielu pirmapstrāde: polioli un izocianāti ir rūpīgi jāsamaisa noteiktā temperatūrā, lai izvairītos no atlikušajiem gaisa burbuļiem;
2. Reakcijas kontrole: poliuretāna sacietēšanas reakcija atbrīvo lielu daudzumu siltuma, kas prasa optimizēt pelējuma temperatūru un liešanas ātrumu, lai novērstu lokālu pārkaršanu un plaisāšanu;
3. Demontāža un pēc-apstrāde. Veidotajām caurulēm ir nepieciešama atbilstoša pēc-vulkanizācija vai dzesēšana, lai uzlabotu izmēru stabilitāti.
Galvenie poliuretāna cauruļu liešanas procesi
1. Liešanas formēšanas process
Liešanas formēšana ir visbiežāk izmantotais poliuretāna cauruļu ražošanas process. Tās galvenie soļi ietver:
• Izejvielu sajaukšana: prepolimērs (izocianāta komponents) un ķēdes pagarinātājs (poliola komponents) tiek sajaukti noteiktā proporcijā, un gaisa burbuļi tiek noņemti maisīšanas procesā, izmantojot vakuuma degazēšanu.
• Veidnes sagatavošana: veidne ir iepriekš jāuzsilda līdz piemērotai temperatūrai (parasti 60–80 grādi), un, lai samazinātu pielipšanu, tiek uzklāts atdalīšanas līdzeklis.
• Liešana un konservēšana: jauktās izejvielas tiek ievadītas veidnē un sacietē noteiktā spiedienā (parasti atmosfēras vai zemā spiedienā). Sacietēšanas laiks ir atkarīgs no caurules diametra un sieniņu biezuma, parasti tas svārstās no vairākām minūtēm līdz desmitiem minūšu.
• Demontāža: pēc tam, kad caurule ir pilnībā sacietējusi, tā tiek demontēta un apgriezta.
Šis process ir piemērots mazu{0}}partiju, daudzveidīgu-veidu ražošanai, jo īpaši poliuretāna cauruļu ar sarežģītām konstrukcijām ražošanai.
2. Ekstrūzijas formēšanas process
Taisnu cauruļu vai vienkāršu -struktūras poliuretāna cauruļu masveida ražošanai var izmantot ekstrūzijas formēšanu. Process ietver:
• Izejvielu kausēšana: Termoplastiskā poliuretāna (TPU) granulas karsē un izkausē, izmantojot skrūvju ekstrūderi;
• Ekstrūzijas formēšana: izkausētais materiāls tiek izspiests caur īpašu presformu, veidojot nepārtrauktu cauruļveida struktūru;
• Dzesēšana un formēšana: ekstrudēto cauruli ātri atdzesē ar ūdens vai gaisa dzesēšanu, pēc tam izstiepj un sagriež vajadzīgajā garumā ar vilces mašīnu.
Ekstrūzija ir ļoti efektīva un piemērota standartizētu poliuretāna cauruļu ražošanai, taču tā piedāvā mazāku produkta struktūras elastību.
3. Reakcijas iesmidzināšanas formēšanas (RIM) process
Lielām vai augstas{0}}izturības poliuretāna caurulēm var izmantot reakcijas iesmidzināšanu. Šis process ietver poliolu un izocianātu uzglabāšanu atsevišķi augstspiediena balonos, tos lielā ātrumā sajaucot zem augsta spiediena un pēc tam maisījuma ievadīšanu veidnē. Maisījums reaģē un sacietē, veidojot galīgo formu. RIM ir piemērots biezu{5}}sienu caurulēm, un tam ir īss formēšanas cikls un augsta izstrādājuma izturība.
Galvenie faktori, kas ietekmē liešanas procesu
1. Izejvielu attiecība: izocianāta indekss (NCO/OH attiecība) tieši ietekmē poliuretāna šķērssavienojuma blīvumu, tādējādi ietekmējot caurules cietību un elastību.
2. Temperatūras kontrole: Pārāk augsta pelējuma temperatūra var radīt atlikušos burbuļus vai virsmas defektus, savukārt pārāk zema temperatūra pagarina sacietēšanas laiku.
3. Pelējuma dizains: saprātīgs skrējēja dizains un ventilācijas sistēma var samazināt defektus un uzlabot produkta konsistenci.
4. Pēc-apstrāde: dažām poliuretāna caurulēm ir nepieciešama pēc-vulkanizācija (piemēram, CPU caurulēm), lai uzlabotu karstumizturību un mehāniskās īpašības.
Izvēloties poliuretāna cauruļu formēšanas procesu, ir rūpīgi jāapsver produkta veiktspējas prasības, ražošanas apjoms un izmaksu faktori. Liešana ir piemērota augstas-precizitātes, sarežģītas-struktūras caurulēm, ekstrūzija ir piemērota liela mēroga-standartizētai ražošanai, savukārt RIM (Reverse Molding Injection) ir priekšrocības liela-apjoma, augstas veiktspējas{5}}cauruļu ražošanā. Nākotnē, attīstot poliuretāna materiālu modifikācijas tehnoloģiju, formēšanas procesi tiks vēl vairāk optimizēti, lai atbilstu stingrākām rūpnieciskā lietojuma prasībām.
