lý thuyết polyurethane, công nghệ, ứng dụng - Page 5

tanyenxao · 09-30-2009

Các qúa trình sản xuất polyurethane đàn hồi (Elastomer).

Polyurethane đàn hồi có thể sản xuất bằng cách đúc trong khuôn, nghiền, cán như trong công nghiệp cao su hoặc bằng những kỹ thuật chuẩn như đối với nhựa nhiệt dẻo (ép phun, đùn)

1. Hệ polyurethane đúc trong khuôn (Cast polyurethane system)

Cả hệ một pha lẫn hệ hai pha đều có thể đúc trong khuôn. Dạng đàn hồi hai pha được tạo ra từ những thành phần có phân tử lượng thấp (prepolymer và chất tăng mạch hay polyol, isocyanate và chất tăng mạch) có mặt hoặc không có mặt chất xúc tác. Thành phần có trộn bằng tay hoặc bằng thiết bị trộn và đổ vào trong khuôn. Công nghệ RIM (Reaction Injection Molding – phản ứng trong khuôn) có thể được sử dụng để tăng tốc quá trình phản ứng và để thu được những hợp phần lớn. Ưu điển của polyurethane đúc khuôn là cấu trúc và tính chất phù hợp với mong muốn. Ngay cả chất tạo liên kết ngang hóa học cũng được cho thêm vào với nhóm chức thường lớn hơn 3. Thiết bị đơn giản và khuôn sử dụng cũng không quá đắt.

2. Polyurethane lưu hóa (Vulcanizing polyurethanes)

Công nghiệp cao su sử dụng những thiết bị sản xuất đặc biệt, và do đó sự chuyển qua công nghệ chuẩn cho polyurethane sẽ tốn kém như thế. Do vậy, một họ các urethane được phát triển để có thể thực hiện trong các thiết bị theo chuẩn cao su. Các polyurethane khối lượng phân tử cao tạo liên kết ngang bằng cách sử dụng lưu huỳnh (sulfur), pe o xit (peroxide) hay các polyisocyanate. Tạo liên kết ngang cho các polymer phân tử lượng cao được gọi là quá trình lưu hóa (vulcanization). Lưu hóa bằng lưu huỳnh hay peôxit đòi hỏi polymer phải có các liên kết đôi, trong khi tạo liên kết ngang bằng isocyanate tiến hành được nhờ các nhóm OH hoạt động hay nhóm urea (-NHCONH-), urethane (-NHCO-O-) hoặc amit (amide) (-NHCO-).

tanyenxao · 10-01-2009

3. Gia công TPU (Thermoplastic Polyurethane Elastomer)

TPU là dạng polyurethane đàn hồi chứa các phân đoạn có liên kết ngang vật lý mạnh. Qúa trình polymer hóa đã được thực hiện hoàn toàn trong nhà máy và người sử dụng mua lại dưới dạng hạt nhựa. Qúa trình polymer hóa thường được tiến hành trong lò phản ứng và dạng chảy được đổ lên băng tải để cho vào lò xấy cho đến khi quá trình polyme diễn ra hoàn toàn. Polymer sau đó được nghiền, đùn, tạo viên và đóng gói. TPU nói chung tan trong dung môi phân cực như là dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMA) hay dimethylsulfoxide (DMSO). Độ bền kéo của polyurethane MDI/polyester diol/butanediol có thể đạt đến 40 Mpa, và độ cứng biến đổi trong khoảng 60 đến 75 D, tùy thuộc vào phân đoạn cứng. Polyurethane hút ẩm mạnh, do đó vật liệu này cần được bảo quản lạnh, ở khu vực khô ráo và phải làm khô trước khi đem ép phun hay ép đùn. Đặc biệt, máy ép phun có thiết kế trục vít phun có ba phần: phần nạp, nén và định lượng. Chú ý khoảng tỷ lệ của độ dài và đường kính vòng xoắn (L/D) nên ở khoảng giữa 16/1 và 20/1. Tỷ số nén thường khoảng 2:1 và 3:1. Polyurethane nhạy với ứng suất cắt, cần phải giảm tối thiểu giá trị ứng suất này. Kích cỡ lượng phun cần nằm trong khoảng 25% đến 75% kích cỡ nòng phun và áp suất khoảng 0.45 – 0.60 tấn/cm2 vì polyurethane dạng chảy có độ nhớt cao.
TPU đùn đòi hỏi máy đùn có mô men xoắn mạnh tương đương với các máy nhiệt dẻo khác. Chú ý tỷ số nén trục vít là 2.5:1 và tối thiểu tỷ lệ L/D là 24:1 cho các loại polyurethane.
TPU cũng có thể phun vào khuôn và yêu cầu thiết kế trục vít giống như máy đùn. Cả dạng ép phun và phun vào khuôn đều cần được làm nóng ở 100 độ C trong 24 giờ để cấu trúc đạt cân bằng, giảm tối đa sự gião nhiệt và sự nén không đồng đều. Lĩnh vực ứng dụng chính của TPU là để tạo ra các sản phẩm đúc, con lăn (roller – ru lô) bánh xe, khớp nối, gioăng (seal), miếng lót (đệm-gasket) kỹ thuật cho các máy thủy lực, đế dày (shoe soles), con lăn máy in và các chi tiết máy khác.

tanyenxao · 10-05-2009

Sơ đồ quy trình sản xuất PU đàn hồi bằng tay

Chi tiết quá trình
- Chuẩn bị khuôn

Khuôn phải được kiểm tra trước khi sử dụng và được làm nóng đến nhiệt độ cực đại mà phản ứng giữa prepolymer và chất lưu hóa phát ra. Nếu cần thiết, quét một lớp chất tháo khuôn để việc tháo sản phẩm ra khỏi khuôn được dễ dàng.

- Làm chảy prepolymer

Prepolymer cần được làm chảy để chuyển từ dạng rắn sang dạng lỏng. (Đôi khi rất khó làm chảy phần prepolymer ở giữa thùng phuy) Khi phuy hóa chất đã chảy, giữ ổn định nó trong bồn được làm ấm trong nhà máy. Prepolymer đem đi cân theo lượng dùng và làm nóng trong lò vi sóng hoặc băng tải để đạt nhiệt độ cần thiết. Vật liệu cầu được loại khí bằng cách hút chân không trước khi đem sử dụng. Điều này giúp loại các khí và hơi ẩm. Nếu vậy liệu sủi bọt, việc hút chân không giúp giải quyết vấn đề đó. Các nhà sản xuất thường cung cấp vật liệu vừa khô và không lẫn khí.

- Thêm màu (Pigment) và các phụ gia khác

Nếu cần thiết, bột màu và các phụ gia khác có thể thêm vào và phân tán trước. Bột màu sử dụng phải khô, độ hoạt động hóa học thấp. Nếu bột màu phân tán trong polyol, hỗ hợp có thể hấp thụ hơi ẩm và sẽ phản ứng với một số nhóm isocyanate tạo ra bọt. Một số bột màu vàng cần được cho vào prepolymer trước khi gia nhiệt ủ lần cuối vì chúng có độ phân tán yếu.

- Phụ gia lưu hóa

Chất lưu hóa có thể ở dạng rắn hoặc lỏng tại nhiệt độ thực hiện quá trình lưu hóa. Chất lưu hóa dạng rắn như là MOCA hay MCEDA thường được làm chảy trước khi sử dụng. Cần lưu ý thực hiện gia nhiệt vật liệu trong khoảng cho phép vì nếu làm nóng quá cao có thể sẽ khiến vật liệu bị hư, đồng thời nguy hiểm cho sức khỏe và sản phẩm cuối cùng không có đặc tính kỹ thuật tốt. MOCA, nếu làm nóng đến 140 độ C sẽ bắt đầu phân hủy và tạo ra mùi độc hại. Chất lưu hóa ở dạng chảy có thể là nguyên nhân gây cháy da và có thể bị hấp thu vào trong đường máu. Chất lưu hóa dạng rắn có thể được hòa tan vào dung môi lỏng để tránh phải sử dụng ở dạng nóng chảy. Các dung môi đó có thể là các chất kém phản ứng với nhựa như là phthalate (ví dụ DIOP) hay là ester như là benzoate (ví dụ, Benzoflex 9 – 88). Chúng có thể làm mềm sản phẩm nhưng không tham gia vào phản ứng hóa học. Khối lượng đương lượng của hệ phải được tính toán để cân lượng chất lưu hóa thích hợp đem sử dụng. Trong cả hai trường hợp, độ cứng cũng như tính chất vật lý sẽ bị thay đổi
Chất lưu hóa dạng lỏng đôi khi rất hút ẩm, và cần rất cẩn thận để tránh sự hấp thụ hơi ẩm từ không khí. Vật liệu cần được bảo quản trong nitơ (nitrogen) và nếu cần thiết sử dụng các chất hút ẩm để giữ vật liệu ở trạng thái khô.

- Trộn Prepolymer và chất lưu hóa

- Đúc vào khuôn

- Lưu hóa hoàn thiện

Continuos!

tanyenxao · 11-30-2009

Một số hình ảnh sản xuất polyurethane khiêng từ trên mạng.
(Do các hình ảnh mình có dung lương lớn nên lấy trên mạng cho bà con coi đỡ!)

Sản xuất Sandwich Panel polyurethane trên máy của TQ:

TEST thử 1 cái co sao

tanyenxao · 12-29-2009

Hóa chất tổng hợp Polyurethane

Monomer chính để tổng hợp Polyurethane:
Polyurethane hình thanh do phản ứng giữa isocyanates và polyol.
Isocyanate: Trong thương mại có những loại isocyanates phổ biến sau:

TDI: toluenediisocyanate
MDI: diphenylmethane diisocyanate
NDI: naphthalene diisocyanate
HDI : aliphatic isocyanate is hexamethylene diisocyanate
IPDI: isophorone diisocyanate
HMDI : hydrogenated MDI
Một số loại triisocyanates, như là triphenylmethane triisocyanate, dùng trong sơn và keo.

Trên thị trường dùng phổ biến nhất là TDI và MDI:
TDI trên thị trường sử dụng là hỗn hợp của hai đồng phân: 2,4-TDI và 2,6-TDI với tỷ lệ 80:20 (gọi là TDI 80) hay 65:35 (TDI 65).

TDI là dạng lỏng ở nhiệt độ phòng, chủ yếu sử dụng cho mút mềm (flexible foam: làm nệm, ghế..)

MDI tinh khiết là dạng rắn ở nhiệt độ phòng (điểm chảy 39,5oC).

Trong quá trình sản xuất MDI thường hình thành hỗn hợp đồng phân, các trimer hay các isocyanate khác có độ polymer hóa cao hơn. Hỗn hợp như vậy là chất lỏng có mầu nâu thẫm ở nhiệt độ phòng, còn gọi là MDI thô, hay MDI polymer hóa. Đặc biệt chiếm ưu thế là triisocyanate có cấu trúc cơ bản như sau.
```

MDI thô sử dụng chủ yếu để tạo mút cứng (rigid foam) và một phần cho mút mềm. Trong khi MDI tinh khiết dùng tạo những vật liệu đàn hồi (thermoplastic elastomer: bánh xe, gioăng phớt…)

Vật liệu PU đàn hồi còn được làm từ paraphenylene diisocyanates rất hoàn hảo. Tuy nhiên nguyên liệu này được sử dụng khá hạn chế do giá thành rất cao.

para

Polyol: Là các oligomer hay các polymer chứa ít nhất hai nhóm hydroxyl (-OH).
Các loại polyol được dùng phổ biến:
PPO: polypropylene oxide, hay còn gọi là PPG (polypropylene glycols, polyethylene glycols)
PTHF: polytetrahydrofurane
………

Xúc tác: Xúc tác thường là các loại amin, muối thiếc… Có loại xúc tác làm nhanh, cũng có loại dùng để điều chỉnh chậm phản ứng đối với mút đổ khuôn.

tanyenxao · 12-29-2009

Qúa trình tạo Polyurethane
Mút và dạng pu đàn hồi (elastomer) được làm từ những thành phần lỏng. Do đó phần quan trọng trong quá trình tạo polyurethane đó là thiết bị khuấy trộn. Thiết bị này gồm có các thùng chứa, bộ chỉnh lưu lượng và đầu trộn.
Qúa trình của mút đổ khuôn hay elastomer bao gồm bơm các thành phần ở tỷ lệ cho trước (metering) lên đầu trộn, ở đây chúng sẽ được trộn đều với nhau và đổ vào khuôn hoặc băng tải (sản xuất mút khối mềm). Chất lỏng polyol có độ nhớt cao hơn, có thể lên đến 20 000mPas (cP). Trái tim của hệ thống là đầu trộn. Cơ bản hiện nay có hai loại đầu trộn: đầu trộn áp suất cao và đầu trộn áp suất thấp. Đầu trộn áp thấp khuấy các thành phần hóa chất bằng cơ học (dùng cánh khuấy). Ưu điểm của thiết bị này là giá thành thấp hơn. Thiết bị thường được dùng cho những sản phẩm nhỏ, ngoài ra thiết bị còn cho phép khoảng độ nhớt của hóa chất khá rộng. Kết thúc quá trình phun, cần phải sử dụng dung môi để rửa đầu trộn. Nếu độ nhớt của polyol sử dụng không lớn hơn 2000mPas khi đó có thể sử dụng thiết bị áp suất cao với công nghệ “khuấy trộn va chạm” (impingement mixing). Tất nhiên độ nhớt có thể điều chỉnh được bằng nhiệt độ. Với thiết bị áp suất cao này, hai hay nhiều thành phần được bơm vào buồng trộn ở tốc độ cao, ở đó chúng va chạm hỗn loạn vào nhau. Ưu điểm của thiết bị này là chúng cho phép định chuẩn (tỷ lệ phối trộn) chính xác, quá trình thực hiện rất nhanh, giảm thiểu hao phí và không cần dùng dung môi rửa sau khi phun. Hiên nay thiết bị áp suất cao đang thống lĩnh thị trường.

Tùy theo ứng dụng mà các loại phụ gia thêm vào phù hợp.
Về nguyên lý làm đế dày, sản xuất mút mềm hay mút cứng cơ bản giống nhau. Sự khác nhau là ở phụ gia, tỷ lệ Isocyanate/polyol, loại iso, pol...

tanyenxao · 12-29-2009

Các công nghệ khuấy trộn polyurethane và so sánh (đổ mút polyurethane như thế nào!)

Cách trộn Polyurethane bằng tay:

Về nguyên tắc hoàn toàn có thể khuấy trộn tạo polyurethanes bằng tay (dùng một mô tơ nhỏ (máy khoan) gắn thêm cánh khuấy vừa phải trên đầu để trộn cho đều). Cách làm rất đơn giản, cân chính xác hai hóa chất, polyol (màu trắng sữa) và isocyanate (màu đỏ) vào hai cái ca nhỏ theo đúng tỷ lệ mong muốn (ví dụ mút cứng tỷ lệ I:/P 1:1 hay 1,2:1; mút mềm I:P khoảng 50:100 – 80/100 tùy vào hóa chất cho phép). Dùng mô tơ nhúng khuấy vào ca đựng polyol sau đó đổ isocyanate vào. Khuấy đều khoảng 3-4 giây rồi đổ vào khuôn, dùng cái muỗng lớn để vét nhanh lượng hóa chất dính trong ca vào khuôn, đóng nhanh nắp khuôn trước khi quá trình nở mút xảy ra (đóng nắp khi hóa chất còn lỏng, sệt)

Tùy hóa chất mà có thể mở khuôn nhanh hay chậm, thông thường cho mút mềm khoảng 8 – 10 phút.

Trên đây là cách đổ tay cho vào khuôn kín. Trường hợp đổ mút khối cách làm cũng tương tự, nhưng do lượng hóa chất nhiều hơn nên thay vì dùng ca phải dùng xô lớn để trộn hóa chất, chất xúc tác, chất trợ nở (Blow agent) và đôi khi trộn thêm cả bột đá. Sau khi trộn đều polyurethane được đổ vào khuôn hở (không có nắp, đôi khi dùng tấp gỗ ép đặt lên mặt để khối mút đều), cho nở tự do.

Ưu nhược điểm của cách làm này:

Khuấy tay phù hợp cho quy mô sản xuất nhỏ lẻ, ko chú ý đến thương hiệu và chất lượng do chất lượng mút không cao, và chấp nhận thất thoát hóa chất lớn do bị dính, do trộn không đều và khả năng sản phẩm bị hư lớn do mút co rút, mút bị kéo không có khả năng cách nhiệt (mút cứng) không có khả năng đàn hồi (mút mềm).

Với quy mô sản xuất hàng loạt thì đầu tư một máy khuấy trộn là tốt nhất, vừa đảm bảo chất lượng sản phẩm, vừa tiết kiệm nguyên liệu và đảm bảo ít xảy ra sản phẩm lỗi. Đôi khi hóa chất tiết kiệm 1 năm bằng giá trị đầu tư vài cái máy, chưa tính tới sản phẩm chất lượng được ưa chuộng nhờ trộn bằng máy, đem lại nhiều hợp đồng giá trị kinh tế lớn, cạnh tranh với các đối thủ.

Khuấy trộn PU bằng máy:

- Máy áp thấp:

Máy áp suất thấp, bơm hóa chất polyol và isocyanate ở áp suất thấp lên đầu trộn, dùng cánh khuấy để khuấy trộn hóa chất. Sau khi phun xong phải dùng nước rửa (MC-Methylclorua) để rửa cánh khuấy. Tất cả những thao tác đó, đối với một máy tốt chỉ là những nút bấm và bạn chỉ phải nhẹ nhàng bấm một vài nút trên bảng điều khiển để máy tự làm tất cả.

Một thiết bị phun xốp áp thấp tốt phải đáp ứng những yêu cầu tối quan trọng sau:

- Đầu trộn tốt, giúp khuấy trộn đều hóa chất cho ra mút (foam) tốt, các tế bào mút đều trên toàn bộ sản phẩm mút.

- Hệ thống bơm tốt, giúp đảm bảo bơm định lượng đúng tỷ lệ hóa chất I:P đã đặt, ngoài ra nó còn giúp bơm đúng lượng hóa chất cần cho sản phẩm sau cùng. Bơm ít bị hỏng hóc, bảo trì.

- Hệ thống điều khiển dễ dàng, giúp thao tác vận hành nhanh chóng, cài đặt các thông số đơn giản.

Ngoài các yếu tố trên thì một máy phun ấp thấp cao cấp thường dùng bộ điều khiển cảm ứng, máy có thể điều chỉnh nhiệt độ hóa chất tùy theo mỗi loại hóa chất yêu cầu. Có khả năng thông báo các lỗi hay gặp phải (ví dụ hết hóa chất, hết nước rửa hay các lỗi khác mà một máy bình thường không thể báo) giúp quá trình sản xuất an toàn, hiệu quả.

Máy áp thấp tốt cho phép đặt nhiều tỷ lệ hóa chất khác nhau, cho ra loại mút cứng (rigid) hay mềm (flexible) hay bán cứng (semirigid) hoặc dạng đàn hồi (elastomer) tùy theo ứng dụng.

Ưu nhược điểm:

Ưu điểm của thiết bị áp thấp là cho phép đặt được nhiều tỷ lệ hóa chất khác nhau cho nhiều ứng khác nhau. Đổ đúng lượng hóa chất cần dùng cho từng sản phẩm (ví dụ cần đổ 8 kg hóa chất cho sản phẩm nào đó thì chỉ cần đặt và nhấn nút máy sẽ đổ ra đúng số kg đó, rất nhanh chóng, đảm bảo mút nở đều)…

Mút đều tốt do khuấy trộn tốt.

Nhược điểm là phải dùng nước rửa MC sau khi phun xốp.

Máy phun xốp polyurethane áp cao (loại chỉ phun tỷ lệ 1:1 cho ra mút cứng):

Loại máy này còn gọi là máy spray (giống kiểu phun sơn), là dòng máy di động, có thể kéo đến các công trình xa. Máy phun bằng áp suất cao, tức là hóa chất được bơm ở áp suất cao lên đầu trộn, tại đó chúng va chạm với nhau ở áp suất cao (trộn kiểu va chạm) rồi phun thẳng vào sản phẩm cần đổ xốp.

Ưu nhược điểm:

Máy khuấy trộn đều, cho sản phẩm mút tốt. không cần dùng nước rửa MC sau khi phun.

Máy không cho phép đặt nhiều tỷ lệ mà chỉ chuyên cho sản xuất mút cứng cách âm cách nhiệt.

Không cho phép đặt định lượng cho từng sản phẩm mà dựa trên lưu lượng ra, người sử dụng tính toán thời gian để ngưng phun khi thấy đã đủ xốp cho sản phẩm (ví dụ máy lưu lượng 9kg/phút, nếu phun sản phẩm bao nhiêu kg thì theo đó mà tính thời gian phun).

Công suất của máy thường giới hạn, phù hợp cho phun vách tàu, container lạnh hay phun các sản phẩm nhỏ.

Máy phun xốp PU áp cao (cao cấp) (khuấy trộn bằng áp suất cao):

Dòng máy áp cao, bơm hóa chất polyol và isocyanate ở áp suất cao lên buồng trộn, tại đó hóa chất khuấy trộn va chạm và phun thẳng vào sản phẩm. Tùy theo ứng dụng mà đầu trộn có dạng thiết kế phù hợp để hóa chất phun ra mạnh hay nhẹ nhàng (Ví dụ phun panel cần đầu trộn phun mạnh, nhưng phun những sản phẩm nhỏ như yên xe thì cần đầu phun nhẹ.)

Dòng máy này cho phép đặt tỷ lệ hóa chất theo ý muốn để cho ra mút cứng hay mềm, dạng đàn hồi hay bán cứng tùy ứng dụng.

Ưu nhược điểm:

Đây là dòng máy khuấy trộn hoàn hảo nhất, cho phép định lượng chính xác gần như tuyệt đối. Phù hợp cho sản xuất các sản phẩm đòi hỏi độ hoàn hảo, chính xác cao. Tiết kiệm hóa chất.

Sau khi phun, máy không cần dùng nước rửa nên rất thân thiện môi trường.

Nhược điểm duy nhất đó là giá thành đầu tư cao hơn so với các loại máy khác.

tanyenxao · 12-29-2009

Cơ chế hình thành mút PU

Các polyol và isocyanate ban đầu có khối lượng, độ nhớt thấp, dịch chuyển qua lại trên các thành bóng yếu hình thành trong quá trình tạo foam. Những thành bóng như vậy dễ bị vỡ và khí thoát ra. Vì thế cần tăng tính đàn hồi và độ mạnh của thành bóng, nhờ sự tăng khối lượng phân tử polymer. Cơ chế hình thành bóng khí là khoa học “phần giây”, và nó là bản chất để hiểu quá trình. Qúa trình này giống như tạo khí trong khi đun sôi chất lỏng. Khí hình thành trong quá trình phản ứng, hoặc quá trình bay hơi nhờ thêm tác nhân tạo mút, tan một phần trong khối polymer. Khi đạt đến giới hạn độ tan, tức là khi khí tạo ra vượt quá khả năng tan (bão hòa), khí thừa sẽ hình thành bóng khí. Trạng thái ban đầu khi hình thành bóng khí gọi là hình thành nhân. Số bóng khí sẽ tùy thuộc vào số nhân có mặt trong hệ. Sự hình thành nhân có thể là đồng nhất hoặc không đồng nhất (trong trường hợp có các nhân khác). Nhân bóng thường là một lượng nhỏ khí trong các kẽ nứt hoặc chỗ gồ ghề trên bề mặt chất rắn hoặc hạt chất lỏng, trong trường hợp nhân không đồng nhất. Bắt đầu quá trình hình thành mút đặc trưng bằng sự hình thành một lượng lớn nhân. Chúng gây nên hiện tượng phản xạ ánh sáng tạo cho khối chất có màu trắng (tạo kem-cream formation) mà chưa tăng thể tích đáng kể. Trạng thái tiếp theo là bóng khí tăng lên nhờ thu được khí thoát ra, làm tăng thể tích của hỗn hợp mút. Trạng thái này gọi là nở mút (foam rise). Độ bền của quá trình bong bóng lớn lên phụ thuộc vào sức căng bề mặt. Nếu sức căng bề mặt quá lớn làm cho không hình thành các nhân, chỉ một lượng nhỏ các bong bóng lớn lên, và hình dạng sẽ thon ra theo chiều lớn của bóng. Người ta không mong muốn những mút như vậy vì chúng có tính chất cơ lý bất đẳng hướng. Điều chỉnh bong bóng lớn lên bằng cách thêm chất hoạt động bề mặt (thường dùng copolymer silicone). Chúng làm giảm sức căng bề mặt và có thể chia các bóng khí ra nhỏ hơn, đều hơn. Qúa trình này được trợ giúp bằng việc trộn mạnh. Mút nở (phụ thuộc vào sự phân tán khí vào các bóng) hoàn thành khi quá trình polymer hóa quá điểm gel, mạng lưới polymer mở rộng từ đầu này tới đầu kia. Nồng độ khí trong khối biến đổi theo thời gian. Hình 1 mô tả 3 vùng đặc trưng của ba trạng thái hình thành mút; vùng I tạo nhân (phản ứng làm trắng khối nhưng không tăng thể tích, đặc trưng cho thời gian tạo kem-Cream time); vùng 2 và 3 tương ứng với sự nở mút.

Hình trên có thể giải thích như sau: khí tạo ra trong quá trình tạo mút hòa tan vào trong polymer cho đến khi đạt giới hạn bão hòa S. Tốc độ hình thành nhân Vn = 0. Sự hình thành nhân không xảy ra ở trạng thái quá bão hòa thấp (Vn à 0) nhưng sẽ bắt đầu ở trạng thái quá bão hòa cao hơn và sẽ tăng tốc cho đến khi đạt tốc độ cực đại (Vn à µ). Khi quá trình tạo nhân hoàn thành, nồng độ khí trong polymer sẽ giảm do sự khuếch tán khí vào các bóng tăng lên. Nồng độ khí trong polymer sẽ giảm theo thời gian cho tới khi đạt giới hạn bão hòa S.

Các thông số kỹ thuật đặc trưng cho quá trình tạo mút là thời gian tạo kem (Cream time), thời gian nở (rise time) và thời gian gel (gel time). Thời gian tạo kem biến đổi trong khoảng 0,001 đến 30 giây, thời gian nở trong khoảng 20 đến 120 giây. Thời gian tạo gel được đo bằng cách nhúng đũa thủy tinh vào trong khối mút. Trước khi polymer gel hóa, nó nhầy và dễ dàng kéo thành sợi dài

tanyenxao · 12-29-2009

Sản xuất Panel polyurethane cách âm cách nhiệt:
Kiểu:

* Panel cách nhiệt- Sản xuất không liên tục
* Panel cách nhiệt- Sản xuất liên tục

Panel Polyurethane ứng dụng cho cấu trúc và cách âm cách nhiệt được sản xuất theo quy trình liên tục hoặc không liên tục. Thiết kế phù hợp theo yêu cầu và ngân sách của từng khách hàng, tất cả đều có hiệu suất cao và phân bố mút tối ưu.

Cho lĩnh vực nội thất hiện có nhiều công nghệ khác nhau cho phép đáp ứng những nhu cầu phức tạp, kết hợp giữa quá trình tạo mút, thay đổi bề mặt kim loại bên ngoài, lập trình sản xuất và điều khiển chất lượng tự động. Nhiều giải pháp thay thế sử dụng CFC làm tác nhân thổi vật lý bằng việc dùng Carbon Dioxide tự nhiên, một loại hóa chất rẻ tiền và không độc hại được chấp nhận rộng rãi trong công nghiệp và đối với môi trường.

Hai phương pháp sản xuất panel cách âm cách nhiệt thông dụng trong công nghiệp:

Sản xuất panel không liên tục

có nhiều giải pháp công nghệ khác nhau - chi phí đầu tư thấp, cho phép kết hợp linh hoạt trong sản xuất, giúp thay đổi bề mặt ngoài của panel dễ dàng theo ý muốn.

Sản xuất panel liên tục

đáp ứng hiệu suất sản xuất cao, ít tốn nhân công, chất lượng mút rất đồng đều.

Việc lựa chọn công nghệ này so với công nghệ khác chủ yếu phụ thuộc vào nhu cầu sản xuất cũng như độ phức tạp của panel và lượng vốn đầu tư.

Các yếu tố chính trong sản xuất panel liên tục:

1. tạo ra panel đáp ứng tốt nhất nhu cầu sử dụng và có tính thẩm mỹ cao
2. hiệu suất sản xuất cao
3. hạn chế tồn kho, nhờ việc có thể sản xuất panel nhanh chóng ngay khi có yêu cầu
4. dễ thay đổi bề mặt khác nhau cho panel (kiểu mặt và màu sắc), dễ thay đổi độ dày và kiểu mút
5. tiết kiệm (hóa chất, tốc độ cắt, nhân công)

tanyenxao · 01-06-2010

Polyurthane, các thuộc tính vượt trội để lựa chọn cho cách nhiệt
Polyurethane cách nhiệt (Mút polyurethane cứng - rigid foam) được sử dụng trong nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau nhờ có các tính chất vật lý, cơ học tối ưu. Phổ biến sử dụng trong sản xuất panel (dùng trong kho lạnh), sản xuất mút cách nhiệt tủ lạnh, bình nóng lạnh chạy điện, bình nóng lạnh năng lượng mặt trời, dùng để phủ hầm tàu đánh cá, cách nhiệt đường ống hay các thiết bị trữ lạnh khác nói chung...

Tính chất cách nhiệt:PU foam cứng (mút PU cứng) có độ dẫn nhiệt thấp so với hầu hết các vật liệu cách nhiệt khác hiện có, (xem bảng so sánh bên dưới) nhờ đó được sử dụng làm vật liệu giữ nhiệt hoặc cách nhiệt trong môi trường làm lạnh hay trữ lạnh...
Cách nhiệt hiệu quả cho hầu hết các công trình xây dựng, cả trong lĩnh vực xây dựng dân dụng (nhà cửa, nhà container..) cũng như trong các công trình ứng dụng đặc biệt.

Độ bền: Foam PU cứng có độ bền nén và độ bền biến dạng cao, kết hợp với vật liệu phủ lên bề mặt (mặt nhựa, thép...) sẽ cho độ bền lớn hơn gấp nhiều lần, phù hợp cho từng ứng dụng.

Khả năng gia công:Mút Polyurethane cứng có thể sản xuất liên tục hoặc không liên tục trong nhà máy, cũng có thể khuấy trộn thủ công hoặc phun bằng máy phun tay hoặc bơm trực tiếp vào ứng dụng mong muốn. Thực tế không có vật liệu cách nhiệt nào có các đặc tính sản xuất linh hoạt đến như vậy!

Độ kết dính: Trong khoảng thời gian giữa quá trình trộn và lưu hóa sau cùng, mút cứng polyurethane có độ kết dính vô cùng lớn, nhờ đó cho phép gắn kết hiệu quả với nhiều loại bề mặt của công trình xây dựng (mặt xi măng, gỗ, composite, nhựa, kim loại...).
Độ kết dính thường mạnh hơn cả độ bền kéo và độ bền biến dạng của mút.

Tính tương hợp: Rigid PU foam (mút PU foam) kết hợp được với hầu hết các vật liệu làm bề mặt thông thường như giấy, lá kim loại, sợi thủy tinh, thép, nhôm, tấm vữa, gỗ ép và cả nhựa đường. Điều này giúp cho dễ dàng sản xuất các loại panel có các kiểu bề mặt khác nhau (ví dụ tấm lợp cách nhiệt - tôn xốp: một mặt tôn, một mặt tấm nhựa PVC). Điều đó cũng cho phép mút pu sử dụng được trong khâu hoàn thiện các công trình xây dựng giống như là vữa và sơn để làm hàng rào ngăn ẩm, ngăn ồn và cách nhiệt trong điều kiện môi trường ẩm ướt, có tiếng ồn và môi trường chịu nhiệt.

Độ bền trong điều kiện sử dụng: Mút PU cứng có thể sử dụng trong các điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt từ - 200 độ C đến + 100 độ C.

Sự lão hóa:Có sự tăng giá trị dẫn nhiệt theo thời gian của mút PU không được phủ bề mặt (tức khả năng cách nhiệt giảm đi theo thời gian - độ truyền nhiệt tăng lên). Sự tăng giá trị độ dẫn nhiệt này giảm đi nếu như mút cứng được phủ lên bề mặt bằng vật liệu phù hợp như là thép, nhôm hay các loại bề mặt nhựa và các loại bề mặt khác. Sự phủ bề mặt giúp hạn chế sự khuếch tán không khí vào trong các tế bào mút gây ra sự tăng độ truyền nhiệt.

Khả năng hấp thụ nước:Mút polyurethane cứng có độ thấm khí thấp, ngoài ra trong các công trình xây dựng còn được kết hợp thêm với các vật liệu giúp ngăn sự xâm nhập của hơi ẩm như là màng phim (film) polyethylene hay màng phim nhôm, vừa có tác dụng bảo vệ bề mặt, vừa có chức năng trang trí.

Tính chống cháy: giống như tất cả các vật liệu xây dựng gốc hữu cơ khác-gỗ, giấy, nhựa, sơn- mút PU cứng cũng dễ cháy, tuy nhiên khả năng và tốc độ cháy có thể điều chỉnh để phù hợp cho từng ứng dụng trong xây dựng. Khả năng cháy của panel có thể giảm đáng kể bằng các vật liệu phủ bề mặt, ví dụ bề mặt bằng tôn thép..

Hiệu quả chống cháy tốt nhất có thể thực hiện được bằng cách sử dụng mút PU cứng hay mút polyisocyanurate (PIR) có gia cường bằng sợi thủy tinh hay những kết cấu mạng lưới có tính chất nóng chảy ở nhiệt độ cao. Mút PU cứng thường dùng có độ dày thấp hơn các vật liệu cách nhiệt khác, do đó nhiệt độ hay năng lượng cần cho sự cháy cũng thấp hơn so với vật liệu khác dày hơn.

Tính nhẹ: tại tỷ trọng 30kg/m3, thể tích của polyurethane trong mút PU cứng là khoảng 3%. 97 phần trăm còn lại của khối mút là khí bị giữ trong các tế bào mút giúp cho nó có tính truyền nhiệt thấp.

Tính nhẹ của mút là một khía cạnh quan trọng trong vấn đề vận chuyển, thao tác và lắp đặt dễ dàng.

Tính chịu hóa chất: Mút PU cứng chịu hóa chất rất xuất sắc đối với nhiều loại hóa chất, dung môi và dầu.