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无模聚氨酯胶辊的生产工艺和设备


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无模聚氨酯胶辊的生产工艺和设备
陈鑫实
(温州飞龙机电设备工程有限公司,浙江温州 325003) 摘  要: 比较了无模和浇注法生产聚氨酯胶辊的特点, 介绍了生产旋转浇注型聚氨酯胶辊的工艺、 原 料及设备。 关键词: 浇注型聚氨酯弹性体; 胶辊; 半预聚体法 中图分类号: TQ320.662     文献标识码: A    文章编号: 1672-2191(2005)05-0044-03

通常聚氨酯弹性体胶辊都采用浇注法生产,即 将符合技术要求的浇注胶注入模具,经过一定时间 的熟化、脱模及后处理而制成浇注型聚氨酯弹性体 (CPU)胶辊。由于胶辊规格繁多,不同尺寸的胶辊 需备有不同尺寸的模具(有时为了增加产量,还要 准备几套相同尺寸的模具) ,使得模具众多而繁 杂,不但增加生产成本,也给生产管理带来困难, 尤其是大规格胶辊,模具投资大,利用率低。同 时由于生产过程较长,且不能直接观察到生产时的 质量情况,若发生气孔等缺陷,很难修理,造成 次品和废品。能否采用一种不需模具,即能生产各 种规格和尺寸胶辊的工艺和设备,可直接观察到浇 注和凝胶过程,以监督和保证胶辊质量,万一发生 质量故障也能及时补救。聚氨酯胶辊的旋转式浇注

工艺和设备,完全可达到上述要求。 旋转浇注工艺和传统浇注工艺相比有如下优 点:不用模具,不需要存放、保养模具的费用; 节省能源(传统浇注工艺模具必须预热到90℃才可浇 注),浇注过程发现缺陷可及时弥补;节省原料(可 将厚度定得较小) ,且省去磨削加工;反应速度 快,加工时间短,占用场地小,生产效率高等。

1   生产工艺 将已预处理的金属辊芯装于胶辊旋转浇注床 上,除胶辊以一定转速旋转外,还能使浇注机的浇 注头以一定速度沿轴向进给一定距离,使得快速固 化的浇注料在旋转的辊芯(或胶辊)上一面浇注一面绕 轴向前进,从而保证在胶辊上浇注 1 层均匀的聚氨 酯弹性体。胶料制备及浇注工艺流程如下:

原料 控制料温 浇 注 机

→ 抽真空← ↑ 半预聚体5136← →交联剂K3/65A ↓ ↓
60 ̄80℃ 20 ̄30℃  A 回 流  B 回 流

→交联剂K3/95A ↓
20 ̄30℃  C 回 流


过滤


过滤


过滤

辊芯准备 辊芯


计量泵A


计量泵B


计量泵C


除锈

↓ →
混合(浇注头)

↓ ←
脱脂


浇注


涂黏合剂


胶辊旋转浇注床←


加热、 熟化

磨) → 成品 → 表面再加工(车、

收稿日期: 2005-06-10 作者简介: 陈鑫实(1936- ), 男, 浙江温州人, 高级工程师, 从事 PU 设备生产和研究工作。

陈鑫实 ·无模聚氨酯胶辊的生产工艺和设备

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要保证旋转浇注正常进行并生产出性能优良的 聚氨酯胶辊,需有合格的原料和优良的设备。 ①合格的原料和成熟的工艺    传统聚氨酯弹性 体胶辊常采用预聚体法生产,即先由聚酯多元醇和 T D I 合成预聚体,再与 M O C A 等交联剂生成浇注 胶,浇注到模具中,经高温熟化后成为成品,缺 点是反应速度慢,工作温度高。而不需模具的旋转 浇注法生产胶辊,要求浇注胶反应速度快,工作温 度较低,故常采用半预聚体法生产,即在合成预聚 体时先加部分低聚物多元醇,生成黏度较低的半预 聚体,在第二步扩链反应时再加入部分低聚物多元 醇、醇扩链剂及催化剂等与半预聚体反应,优点是 综合性能很好,尤其是物理机械性能、屈挠寿命、 耐磨性、动态性能均优于 T D I 系列,缺点是 M D I 预聚体黏度高,混合比相差大。原料可采用上海凯 众聚氨酯公司提供的快速固化三组分旋转浇注料。 ②优良的设备  由 2 部分组合而成:温州飞龙 机电设备工程有限公司提供的中温型三组分聚 氨酯弹性体浇注机( C P U 3 0 F M - A ) ,质量稳定, 流量准确,调节方便,操作可靠;济南强力胶辊 有限公司提供的胶辊缠绕机(PTM-6046/02),可按 胶辊转速调节浇注机的轴向同步移动和进给,能确 保不同规格的胶辊均能按要求平稳地浇注上 C P U 浇注胶。

表 2  旋转式 CPU 胶辊性能 Tab.2  The properties of rotational CPU rollers
    项目 邵 A 硬度 拉伸强度 /MPa 断裂延伸率 /% 直角撕裂/(N. mm-1) D I N 磨耗 / m m 3 回弹率 /% 密度/(g. cm-3) 65 10.0 410 33 98 80 1.06 70 11.5 400 43 50 70 1.06 性能指标 75 80 85 90 95 13.5 16.0 18.0 24.0 25.0 395 390 385 375 320 47 55 69 80 82 39 38 38 36 32 69 67 60 58 55 1.06 1.07 1.07 1.08 1.08

方便,能适应不同物理机械性能要求制品的生产。 ②混合均匀。浇注头设计新颖,结构紧凑合 理,性能可靠稳定,不会漏气倒料,电脑程控操 作简单方便。 ③温度平稳。每套料罐均设有独立的加热及自 动控温系统,料管、泵、过滤器等设有强制循环 的导热油加热及自动控温装置,使各组分料温稳定 可靠,调节自如。 ④可保证所生产的制品宏观无气泡,真空系统 性能优良,密封可靠,专利混合头在搅拌过程中不 会产生气泡,只要配以合适的浇注方式和正确的操 作方法即可。 4.2  型号及工艺参数(表 3)
表 3  CPU30FM -Ⅰ A 浇注机工艺参数 Tab.3  The technological parameters of CPU30FM- ⅠA casting machine
 序号 1 2               项目 型号 C P U 3 0 F M -Ⅰ A 1.8 ̄5.4(30 ̄90) 120(φ 500 × 500)

2  原料 采用上海凯众聚氨酯公司供应的三组分聚氨酯 旋转浇注料,通过精确调节各组分的比例,就能控 制制备胶辊用的浇注型弹性体的硬度和物性(表1)。
表1  浇注型弹性体的硬度与混合比关系 Tab.1  Relation between hardenss and                         mixture ratio of casting elastomer          质量份
     邵A硬度   65 70 75 80 85 90 95 半预聚体 5136 100 100 100 100 100 100 100 交联剂 K3/65A 40.0 35.5 31.0 25.2 15.6 8.8 0 交联剂 K3/95A 0 1.9 3.5 6.3 10.4 13.2 17.0 注:半预聚体 5 1 3 6 为组分 A ,外观为琥珀状液体,黏度 (40 ℃)为 800 ̄1200mPa . s,NCO 质量分数为 6.1% ̄6.5%,相对 密度(25℃)为 1.05 ̄1.10;交联剂 K3/65A 为组分 B,外观为琥 珀状液体,黏度( 2 5 ℃)为 5 0  ̄ 1 50 m P a . s,相对密度( 2 5 ℃) 为 1 . 0 1  ̄ 1 . 0 5 ;交联剂 K 3 / 9 5 A 为组分 C ,外观为琥珀状液体,黏 度(25℃)为 5 ̄15mPa. s,相对密度(25℃)为 1.01 ̄1.15。

3 4 5



3   旋转式 CPU 胶辊性能(表 2 ) 4   浇注机简介 4.1  特点 ①计量准确。采用高精度低速计量泵,计量 精度可达± 0.5%,由于采用三组分配方调节灵敏

7 8 9 10

总吐出量/(kg. min-1)(g. s-1) A 、B 、C 组料罐容积 / L (尺寸: m m × m m ) 红、蓝、绿色浆罐 / L 2(φ 120 × 150) (尺寸: m m × m m ) 真空缓冲罐 / L ,真空泵 3 0 ,2 X - 8 A 加热油箱 / L ,油泵 7 0 ,B 1 0 A 计量泵 GJ6 功率 /kW,转速 /(r. min-1) 0.75,26 ̄130 B 计量泵 GJ2.4 功率 /kW,转速 /(r. min-1) 0.55,26 ̄130 C 计量泵 GJ1.2 功率 /kW,转速 /(r. min-1) 0.55,26 ̄130 色浆计量泵 GJ0.6 功率 /kW,转速 /(r. min-1) 0.37,40 ̄200 浇注头 28 Ⅲ # 电机功率 / k W 0.75 搅拌头转速/(r. min-1) 6 000 浇注头伸出距离 / m m 2 000 浇注口离地高度 / m m 1 400  ̄ 2 200 总功率 / k W 16.5 外形尺寸(长×宽×高)/ 1 600 ×(1 400+800)× 2 500 (mm ×mm ×mm) 重量/kg 1 400

                                                                                    化学推进剂与高分子材料 · 46 ·                     Chemical Propellants & Polymeric Materials  2005年第3卷第5期

4.3  使用条件 各组分使用条件为:A 组分(半预聚体 5136)加 入量为 100 质量份,混合温度为 60 ̄80 ℃,40 ℃时 黏度为 800 ̄1 200mPa . s,注入压力 666 ̄1 333 Pa; B 组分(交联剂 K3/65A)加入量为 8 ̄40 质量份,温度 为 20 ̄30℃,25℃时黏度为 50 ̄150 mPa. s,注入压 力为 666 ̄1333Pa;C 组分(交联剂 K3/95A)加入量为 1.8 ̄17 质量份,温度为 20 ̄3 0 ℃,25 ℃时黏度为 5 ̄15 mPa . s,注入压力 666 ̄1 333 Pa。

5.2  结构简介 类似 1 台可加工零件直径φ 1 5 0 0 m m ,长度 5 000 mm 的落地车床( 中心高 75 0 mm,刀架移动距 离 5 00 0 m m ),要求主轴转速较慢,仍采用齿轮变 速有级调节传动,电机功率 7 k W 。
[1] [2] [3] [4] [5] [6] 参考文献 海普本  C(英). 聚氨酯弹性体[M]. 沈阳:辽宁科学技术出 版社,1985. 陈双飞(英).  聚氨酯手册[M].  南京:1989. 李俊贤.  塑料工业手册:聚氨酯[M].  北京:化学工业出版社, 1999. 山西省化工研究所. 聚氨酯弹性体手册[M].  北京:化学工 业出版社,2001. 李绍雄,刘益军 . 聚氨酯树脂及其应用[M]. 北京:化学工 业出版社,2002. 徐培林,张淑琴.  聚氨酯材料手册[M].  北京:化学工业出版 社,2002.

5  胶辊旋转浇注床( 胶辊缠绕机)
5.1  主要参数 可浇注胶辊长度≤ 5 000 mm,可浇注胶辊直径 φ 60 ̄ 1 500 mm,胶辊旋转速度 1 ̄20 r/min,胶辊 表面旋转时线速度 3 0  ̄ 8 0 m m / s ,涂层厚度 0 . 5  ̄ 10 mm/ 次,浇注头轴向进给速度 50 ̄30 0 mm/min 。

Process and Equipment for Production of Dieless Polyurethane Rollers CHEN Xin-shi
(Wenzhou Feilong Mechanical-electrical Equipment Co.,Ltd., Zhejiang Wenzhou 325003, China ) Abstract: The characteristics of polyurethane rollers produced by dieless method and casting method are compared.The process, raw material and equipment for production of rotational casting polyurethane rollers are introduced. Key words: casting polyurethane elastomer ; roller ; prepolymer
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(上接第41页)
[5] 聂嘉阳,胡忠明,杨建生.芳纶纤维特性及其对复合材料的 影响(一)——芳纶纤维 “皮-芯” 结构及其特性研究[A]. 第五届全国复合材料学术会议论文集[C].1998.256-261. 许亚洪.  表面处理对芳纶及其复合材料性能的影响[D].  西 [7] [8]

北工业大学高分子材料与工程专业95级硕士论文. 王清,李维学.  纤维增强复合材料界面强度的细观测试方 法[J].  实验力学,1997(4):187-793. 钱振明,邓传斌. 单纤维实验技术的现状与发展[J].  实验 力学,1996(4):599-605.

[6]

Effect of Fiber Surface Treatment on Interface Binding Strength of Kevlar Composites YUAN Hai-gen1,2, WANG Ru-min1, AI Tao2
(1.Deparment of Applied Chemistry, Northwesten Polytechnical University,Xi′ an  710072,China; 2.  Xi′ an Aerospace Composite Material Institute,  Xi′ an  710025,China) Abstract: To improve the interfacial binding strength of composites based on aramid fiber reinforced resin, chemical method was used to treat the surface of aramid fiber Kevlar-29.Fourier transform Infrared spectroscopy analysis method and SEM were employed to identify the surface graft situation of the treated fiber.Single fiber pull-out test was used to measure the interfacial binding strength of composites based on aramid fiber reinforced resin.Experimental resultes showed that surface treatment could improve the interfacial binding strength noticeably with a little influence on fracture strength of single fiber. Key words:surface modification ; surface treate ; aramid fiber ; single fiber pull-out test
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Huntsman 公司计划在全球范围内扩产 MDI
Huntsman公司正计划使其全球范围内的亚甲基二苯基二 异氰酸酯(MDI)能力扩大到 97 万 t/a。 该公司在美国路易斯安那州Geismar和荷兰Rozenburg的 2 套现有装置将被扩大,同时将在中国上海新建一套装置。

Geismar 装置能力将增加 6 万 t/a,达到 45 万 t/a; Rozenburg装置能力将增加10万t/a, 达到40万t/a; 2006年 底完成后,上海的新装置将有 12 万 t/a 的产能。 上述扩能计划将于 2005 年 1 季度开始, 2006 年底完成。 (于剑昆供稿)


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