PUR Polyuretanstøbning Materiale til kursus #47210 PUR trin 1

PUR Polyuretanstøbning Materiale til kursus #47210 PUR trin 1

Produktkendskab... 1 Polyuretaner - PUR... 1 Indledning... 1 Materialelære... 12 Polyuretans opbygning... 12 PolyuretanceIleplast... 14 Sikkerhed Miljø... 16 Dette betyder følgende i Danmark:... 17 Brandsikring - Cyclopentan... 18 Polyoler(-OH)... 21 Isocyanater (-NCO%)... 22 Katalysatorer... 23 Procesforløb... 26 Procesudstyr... 30 Blandemetoder... 30 Pumper... 40 Fordele og ulemper ved lavtryks maskiner... 41 Formgivningsudstyr... 42 Kontrol... 45 Kontrol og prøvningsmetoder... 45 Fejlårsager... 47 Øvelser... 48 Øvelse 1... 49 Densitetsbestemmelse... 49 Øvelse 2... 52 Fremstilling af celleplast ved tilsætning af vand til PURreaktionsblandingen... 52 Øvelse 3... 55 Fremstilling af PUR-skum ved tilsætning af drivmiddel/blæsemiddeler til PUR-reaktionsblandingen... 55 Øvelse 4A og 4B... 59 Råvaretemperaturens indflydelse på PUR-blan-dingens reaktionstider.... 59 PUR-blandingens reaktionshastighed påvirkes af råvarernes temperatur.... 59 Øvelse 5... 63 Beregning af andel polyolblanding og andel isocyanat til emne fremstilling... 63 Øvelse 6... 65 Råvare-indgangskontrol, bestemmelse af råvarernes kvalitet, reaktionstider mv. inden evt. påfyldning på maskine... 65 Øvelse 7... 66 Emnefremstilling, hånd-portionsblanding... 66 Øvelse 8... 67 Beregning af blandingsforhold (doseringskontrol)... 67 Øvelse 9... 69

Beregning af skudmængde og skudtid til emnefremstilling... 69 Øvelse 10... 72 Blandeudstyr, lavtryksanlæg... 72 Øvelse 11... 73 Øvelse 12... 74 Kontrol af PUR-maskinens funktioner... 74

Stikord A Accelereret prøve;66;67 B Blandetid;21;47;50;51;53;55 blandingsforhold;2;10;25;52;54;56;57;58;59; 60;64 C Cream-tid;21;40;47;50;51;53;55 crude;18 Cyclopentan;2;15 D Densitetsbestemmelse;2;42 Drivmidler;13;20 Drivmidler/blæsemidler;13 F Fibertid;21;40;47;50;51;53;55 Formtemperatur;36 Formværktøjsmaterialet;35 Fyldemetode;35;40 Fyldetid;21;47;50;51;53;55 G GWP;13;15 H højtryksmaskiner;27;28;31 I Isocyanater (-NCO%);2;18 K Katalysatorer;2;19;20 Klæbefritid;21;47;50;51;53;55 L Lagerprøve;65 lavtryksmaskiner;26;28 Lineær prøve;65 M Mikserhoveder;33 O ODP;13;15 Orientering;37;40 Overfyldningsgrad;24 overpakning;24 P Polyoler(-OH);2;17 Poseprøve;65;67 PUR;2;3;1;3;12;14;17;18;19;20;22;27;35;36;4 2;45;47;48;50;51;52;53;55;56;58;65 S skudmængde;3;61;62 skudtid;3;23;28;61;62;65 Stabilisatorer;19 Stigetid;21;47;50;51;53;55 T Terningsprøve;65 U Udluftning;36

Produktkendskab Produktkendskab Polyuretaner - PUR Indledning Polyuretans fremstillingsproces stammer fra 1849, da kemikerne Wurtz og Hoffmann rapporterede om reaktioner mellem isocyanat- og hydroxylforbindelser. Udviklingsarbejdet til et industrielt produkt blev dog først sat i gang i 1937 i Achen, Tysk-land, da kemikeren Otto Bayer opdagede polyadditionen af diisocyanater og kunne fornemme den kommercielle anvendelse af polyuretanerne. I dag er polyuretaner en meget omfattende materialegruppe. Stiv polyuretancelleplast er et af de mest effektive isoleringsmaterialer anvendt inden for bygge-, fryse- og fjernvarmesektoren. Ud over den isolerende effekt fremstilles med forskellig stivhed og vægtfylde bl.a. vinduesprofiler, kabinetter og automobildele af stift polyuretancelleplast (integralskum). Madrasser, bilsæder og hynder tilhører gruppen fleksibelt polyuretancelleplast, og emner som sko bunde, sportsudstyr og kofangere produceres af forskellige typer polyuretanelastomerer. Ud over de ovennævnte typer anvendes polyuretaner til fremstilling af kompounds til sportsanlæg og fugemasser til tætnings opgaver og til fremstilling af lim, lakker, folier og slidlag. I modsætning til de fleste andre polymerer kan polyuretaner fremstilles med meget store variationer både i vægtfylde og stivhed. Derfor er det hensigtsmæssigt at dele polyuretanerne i grupper og inden for hver gruppe behandle materialerne, deres egenskaber og fremstilling. 1

Produktkendskab I tabel 1 er polyuretanerne først delt op i stive og fleksible, derefter er der foretaget en opdeling efter vægtfylde (densitet). Stive polyuretaner Fleksible polyuretaner Type Densitet (vægtfylde) g/l [kg/m 3 ] Type Densitet (vægtfylde) g/l [kg/m 3 ] Massive typer 1.200 Massive elastomerer 1.100-1.250 Stivt integralskum 100-800 Mikrocellulære elastomerer 1.000-1.100 Lette skum (sandwichskum) 32-100 Fleksibelt integralskum 100-800 Ultralette skum 8-30 Lette typer 15-60 Tabel 1 Polyuretanopdeling 2

Produktkendskab Stive polyuretaner Stive massive typer Densitet = 1.200 g/l Anvendelseseksempler: Batterikasser Sportsudstyr Tandhjul Støbeforme Belægninger Lamineringsopgaver Tekniske artikler Mannequindukke fremstillet vha. rotationsstøbning af massivt PUR 3

Produktkendskab Stive polyuretaner Stift integralskum Densitet = 100-800 g/l Anvendelseseksemple: Vinduesprofiler Termobokse Kabinetter Automobildele Transportkasaer Stoleskaller Dekorationsartikler Træimitationer Valser Osv. 4

Produktkendskab Stive polyuretaner Lette skum ( sandwichskum) Densitet = 30-100 g/l Anvendelseseksempler: Køle/frysecontainer Køle/fryseskabe Sandwichelementer Fjernvarmerør Præisoleringselementer Isolering af tanke/rør Opdriftsmiddel både m.m. 5

Produktkendskab Stive polyuretaner Ultralette skum Densitet = 8-30 g/l Anvendelseseksempler: Hulrumsisolering Emballage Isoleringsopgaver Opdriftsmiddel Hævning af skibe Anvendelse af emballageskum 6

Produktkendskab Fleksible polyuretaner Massive elastomerer Densitet = 1.140-1.250 g/l Anvendelseseksempler: Rør og slanger Dæk Valser Hjul Tandhjul Tandremme Sportsudstyr Sprøjtebelægninger Og meget andet 7

Produktkendskab 8

Produktkendskab Fleksible polyuretaner Mikrocellulære elasomerer Densitet = 1.000-1.100 g/l Anvendelseseksempler: Skistøvler Skosåler Automobildele (fronter og kofangere) Lyddæmpning Tætningslister Fleksible polyuretaner Fleksibelt integralskum Densitet = 100-800 g/l Anvendelseseksempler: Armlæn Nakkestøtter Instrumentpaneler Rat Skosåler 9

Produktkendskab 10

Produktkendskab Fleksible polyuretaner Lette typer Densitet = 15-60 g/l Anvendelseseksempler: Sæder Ryglæn Madrasser Svampe Tætningslister Isolering af rør Emballageskum Polyuretaner anvendes endvidere til Lim Maling og lakker mv. Tætningslister Fugeskum Fugemasser Gulvbelægninger Folier og slidlag 11

Materialelære Materialelære Polyuretans opbygning Hovedkomponenterne til fremstilling af alle typer (massivt og celleplast) polyuretaner er: Polyol (Poly) isocyanat (+ katalyseringssystem) Polyol og isocyanat (+ katalysator) blandes i korrekt blandingsforhold. Polyol og isocyanat reagerer sammen (additionspolymerisation). Under reaktionen udvikles varme (eksoterm reaktion). Uretanbindinger dannes (hærdning). Reaktionen, hovedreaktionen I, sker under fremstilling af alle typer polyuretaner. Massiv polyuretan Hovedreaktion I: Polyol blandet sammen med isocyanat = (varmeudvikling) og uretanbinding Massive typer 12

Materialelære 13

Materialelære PolyuretanceIleplast Til dannelse af polyuretancelleplast er det nødvendigt, at der udvikles celledannnende gas i reaktionsblandingen. Dette sker enten ved kemisk reaktion A eller ved tilsætning af væsker med lavt kogepunkt B. Tilsætning af drivmidler (blæsemidler) ved fremstilling af polyuretancelleplast Mikrostruktur. Stift; integralskum (Baydur) Mikrostruktur. Stift sandwichskum (Bayfill) 14

Materialelære A. PUR-celleplast vha. kemisk reaktion Hovedreaktion II Vand + polyol + isocyanat = Varmeudvikling og uretanbinding Samtidig celledannende kuldioxid Vand tilsættes i reaktionsblandingen (polyol + isocyanat + katalysator) Vand reagerer med isocyanaten og udvikler kuldioxid (kultveilte) Kuldioxidgassen danner celler under polymerisationen, hvor polyol reagerer sammen med resten af isocyanaten B. PUR-celleplast ved tilsætning af væsker med lavt kogepunkt Som tidligere nævnt, er polyuretanpolymerisati-onen varmeudviklende (eksoterm). Tilsætter man ureaktiv væske med lavt kogepunkt i reaktionsblandingen, bliver den varmet op pga. eksotermen. Gasudvikling fra væsken starter, og den koger i blandingen. Den fordampende gas danner cellerne i PUR-celleplasten. De mest almindelige, anvendte driv/blæse/ Opskumningsmiddel, er CO2 (vand) eller HC(cyclopentan.) 15

Materialelære Sikkerhed Miljø Drivmidler/blæsemidler. Visse typer drivemidler er allerede forbudt at anvende ved polyuretanproduktion, andre typer er på vej ud, udfasning. Baggrunden er flg.: ODP: Ozone Depletion Potential En kemisk forbindelses potentiale/murlighed for at medvirke til nedbrydelse af ozon i den øverste atmosfære. Undersøgelser har klarlagt to faktorer, som har indflydelse på evnen til nedbrydelse af ozonlaget, det er indholdet af chlor i molekylet samt stabiliteten af molekylet i atmosfæren. GWP: Global Warming Potential En kemisk forbindelses potential/murlighed for at øge opvarmningen af atmosfære, det er den såkaldte drivhuseffekt. Dette er bestemt af molekylets evne til at absorbere infrarødt lys samt dets levetid i den yderste atmosfære. Montreal-protokollen HCFC skal udfases til en endelig afskaffelse pr. 1.1.år 2030. EU-forordning, artikel 5 Trinvis aftrapning af anvendelsen af HCFC til 1.1.år 2015. Danmark. Miljø- og Energiministeriets bekendtgørelse nr. 974 af 13. december 1995. Bekendtgørelse om forbud mod anvendelse af visse ozonlagsnedbrydende stoffer. 16

Materialelære Dette betyder følgende i Danmark: CFC: Alle CFC`er er forbudt at anvende som driv/blæsemiddel. CFC:»Chlorofluorocarboner«- indeholder både chlor og fluor og er meget stabile molekyler i atmosfæren. HCFC: Alle HCFC`er er forbudt at anvende som driv/blæsemiddel. HCFC:»Hydrochlorofluorocarboner«- indeholder både chlor og fluor, men er ikke særlig stabile i atmosfæren og når derfor»sjældent«op til ozonlaget. HFC/FC: Blev udfaset 1.1.år 2007, som driv/blæsemiddel i Danmark. Så de er forbudte at anvende. FC:»Fluorocarboner«- indeholder ikke chlor, men er meget stabile i atmosfæren. HFC:»Hydrofluorocarboner«- indeholder ikke chlor, men er forholdsvis stabile i atmosfæren. HC:»Hydrofcarboner«- indeholder ikke chlor og er ustabile i atmosfæren. Der findes allerede en del implementerede alternative løsninger til både HCFC og HFC/FC som f.eks. cyclopentan som blæsemiddel til opskum-ningen af PUR samt 100 %»vandblæst«pur. 17

Materialelære I nedenstående skema findes en oversigt med eksempler på diverse tilladte blæsemidler med gældende og foreslåede udfasningsbestemmelser i Danmark samt potentielle fremtidige blæsemidler. Blæsemiddelgruppe Udfasning Navn Struktur ODP GWP CFC Forbudt 11 CFCI 3 1 3.400 HCFC 1.1.2002 141b C 2 H 3 FCI 2 0,11 580 (1.1.1998) 142b C2 r I 3 F 2 CI 0,065 1.800 22 CHF 2 CI 0,055 1.600 HFC Ingen 134a C2H3F4 0 1.200 (1.1.2007) 152a C 2 H 4 F 2 0 150 (1.1.2008) 365mfc C4H5F5 0 800 (1.1.2008) 245fa C3H3F5 0 950 FC Ingen perflourbutan C4F10 0 7.000 (1.1.2007) perflourpentan C5F12 0 7.500 perflourhexan C8F14 0 7.400 HC Ingen cyclopentan C5H10 0 11 iso-pentan C5H12 0 11 n-pentan C 5 H 12 0 11»Vand«Ingen kuldioxid (C0 2 ) (0) (1) Brandsikring - Cyclopentan Som tidligere nævnt, er cyclopentan hverken ozonnedbrydende eller en drivhusgas, men er til gengæld brand- og eksplosionsfarlig ligesom benzin. Cyclopentanen minder om benzin både i lugt og i kemisk opbygning. Ved arbejdet med materialet stilles der følgende generelle krav og forbud: Tobaksrygning forbudt Brug af åben ild forbudt Kraftig ventilation Gas-detekteringsudstyr Produktionsudstyr skal jordsikres Uddannelse Brandfarer under produktion Brandfaren/eksplosionsfaren under produktion Skal tages alvorligt. Den nedre eksplosionsgrænse er kun på 1,4 vol. %. 18

Materialelære Dampene fra pentan kan være både lettere og tungere end luft afhængig af temperaturen. 19

Materialelære Derfor skal eksisterende produktionsfaciliteter bygges om, inden produktion med pentanblæst-skum kan begynde. Ombygningen kan deles op i følgende hovedpunkter: Indkapsling af opskumningssteder Rigtigt udformet ventilation, der er styret af: Effektivt gas-detekteringsanlæg med sensorer på alle strategiske punkter Konstant overvågning af ventilation og pen-tankoncentration med alarmfunktion Eksplosionssikring eller anden lignende sikkerhed på alle opskumningssteder Indkapsling og sikring af skummaskinen og polyol/pentanblanderen Korrekt udformning af alle rør og slangeforbindelser Elektrisk potentialeudligning. (Jordforbindelse) 20

Materialelære Polyoler(-OH) I polyuretanfremstillingen er polyolen den komponent, der indebærer de store variationsmuligheder. Polyolens reaktive gruppe hedder: OH-gruppen OH-tal Hydroxylgruppen (engelsk hydroxyl value) Ved valg af polyol kan generelt siges: Polyol med lavt OH-tal -> giver fleksibelt PUR (ca. 30-60) Polyol med stort OH-tal -» giver stift PUR (ca. 300-600) HO HO OH sr011-14.ds4 Polyol til fleksibelt polyuretan (giver elasticitet) (ca. 30-60) Ho Polyol til stift polyuretan (giver hårdhed) (ca. 300-600) Ud over polyolens OH-tal bestemmer polyolens molekylevægt samt OH-gruppernes reaktivitet den færdige polyuretans egenskaber. 21

Materialelære Isocyanater (-NCO%) De mest anvendte isocyanater ved fremstilling af polyuretancelleplast er diisocyanater med 2 reaktive -NCOgrupper MDI og TDI. MDI (4,4 difenylmetandiisocyanat) eller >crude< MDI (udestilleret blanding). MDI anvendes til fremstilling af stift og fleksibelt polyuretan. MDI + polyol (med stort OH-tal) = stift PUR MDI + polyol (med lille OH-tal) = fleksibelt PUR 2. TDI (Touluendiisocyanat) TDI anvendes til fremstilling af fleksibelt polyuretan TDI + polyol (med lille OH-tal) = fleksibelt PUR 3. Blandinger af (MDI + TDI) anvendes til fleksibel celleplast. 4. Ud over MDI og TDI anvendes modificerede isocyanater til specielle PUR-formuleringer. Ligesom polyolerne har isocyanaterne forskellig molekylevægt. De reaktive -NCO-gruppers antal angives i datablade som % NCO, dvs.: %NCO = Reaktive NCO-gruppers molekylevægt X 100 Hele molekylets vægt MDI - % NCO = (30-32) % TDI- % NCO= 48 % 22

Materialelære Katalysatorer En ukatalyseret blanding af polyol og isocyanat har meget ringe reaktionshastighed. Derfor er det nødvendigt at tilsætte katalysatorer. Katalysatorerne: Øger reaktionshastigheden Skaber balance mellem de to hovedreaktioner Kører reaktionerne til ende I fremstillingen af polyuretancelleplast anvendes: Tinsalte, katalyserer reaktionen mellem polyolen og isocyanaten (hovedreaktion I) Aminer, katalyserer reaktionen mellem isocyanat og vand (hovedreaktion II) Specifikke katalysatorer (f.eks. alkaliacetater eller formiater til fremstilling af PIR-celleplast (polyisocyanat) Stabilisatorer Ved fremstilling af PUR-celleplast skal cellerne gøres ensartede og stabile. Dette gøres ved tilsætning af silikoneolier i reaktionsblandingen. Andre tilsætningsstoffer Ud over de ovenfor nævnte nødvendige stoffer, kan der tilsættes additiver til specifikke formål. Brandhæmmende additiver 1. Reaktive typer, der via deres kemiske struktur kan indbygges i polyuretanen, f.eks. brandhæmmende polyoler, hvis fosfor- og/eller halogenindhold (klor-, fluor-, brom- og jodforbindelser) virker brandhæmmende. 2. Ikke reaktive typer, der er blandet i polyuretanen. Disse har dog en tendens til at migrere (»vandre«) ud til polyuretanens overflade. F.eks. lavmolekylære forbindelser, som indeholder fosfor og/eller halogen. Foruden disse additiver kan der tilsættes forskellige fyldstoffer og armeringsmaterialer, hvis formål f.eks. kan være at forbedre 23

Materialelære de mekaniske egenskaber. Polyuretan kan endvidere farves ved tilsætning af farvepigmenter i polyolen. 24

Materialelære Samlet oversigt over råvarer til PUR-fremstilling Polyoler + evt. tilsat enten kædeforlængere = polyol med lille OH-tal eller tværbindere = polyol med stort OH-tal. Isocyanater MDI TDI Modificerede isocyanater Drivmidler Vand (kuldioxid) HC (cyclopentan) Katalysatorer Tinsalte (katalyserer polymerisationsreaktio-nen). Aminer (katalyserer reaktionen mellem vand og isocyanat). (Alkaliacetater eller -formiater til PIR-celleplast). Celleregulatorer og stabilisatorer Silikoneolier Andre tilsætningsstoffer Brandhæmmende additiver Farve Fyldstoffer 25

Procesforløb Procesforløb Reaktionstider Til karakterisering af processernes forløb er der indført et sæt betegnelser, som i sekunder angiver hele processens varighed. Tiden måles kontinuert med start fra blandings-tidspunktet for råvarerne. Blandetid Tiden målt i sekunder fra blandestart til afslutning af blandeprocessen. Fyldetid Tiden målt i sekunder fra blandestart til det tidspunkt, hvor blandingen er fyldt i formen. Cream-tid Tiden målt i sekunder fra blandestart til det tidspunkt, hvor den reagerende blanding skifter farve. Såfremt polyuretanen er en cellulær type, angiver cream-tid det tidspunkt, hvor blæsemidlet begynder at koge. Fibertid Tiden målt i sekunder fra blandestart til det tidspunkt, hvor der kan trækkes fine tråde ud af den reagerende masse, f.eks. med en spartel, der fjernes med en hurtig bevægelse. Stigetid Tiden målt i sekunder fra blandestart til det tidspunkt, hvor skummet ikke udvider sig mere. Klæbefritid Tiden målt i sekunder fra blandestart til det tidspunkt, hvor skummet ved en let berøring er klæbefrit Reaktionerne er eksoterme. Der sker altså en varmeudvikling i takt med dannelse af tværbindinger. Dette skal især iagttages i forbindelse med fremstilling af cellulære typer: 26

Procesforløb Da skummet allerede under processen er varmeisolerende, undslipper reaktionsvarmen kun langsomt, og der kan nås ganske høje temperaturer midt i skummet. Selvantænding i store blokke er en realistisk risiko! Jo større emnerne er, des højere bliver temperaturen. Jo højere temperatur, des større reaktionshastighed. Ved sammenlignende prøver skal der altid anvendes portioner af samme størrelse. Det er væsentligt at tage hensyn til, at den kemiske reaktion mellem polyol og isocyanat er temperaturkatalyseret. Dette betyder, at selv mindre temperatursvingninger medfører væsentlige ændringer af alle reaktionstider. Hæves temperaturen 10 C, fordobles reaktionshastigheden. Dette medfører, at f.eks. cream-tid reduceres til det halve. Diagrammet viser reaktionstiderne for et typisk cellulært system, der reageres ved rumtemperatur (23 C). PUR-skum, temperaturforløb under hærdning 20 40 60 80 100 120 140 s 27

Procesforløb Opskumning Ved opskumning i lukkede eller åbne formværktøjer er det væsentligt at iagttage følgende regler: Skudtid Skudtiden i formen må ikke overstige halvdelen af cream-tid. Dog skal cream-tid minus skudtid altid være større end 5 sekunder (gælder for meget hurtige skumsystemer). cream-tid > = 2 x skudtid cream-tid - skudtid > = 5 sekunder Dette skal sikre, at skummet har en rimelig tid til at stabilisere sig i formen, og at en del af den indpiskede luft kan forlade den reagerende blanding. Procesforløbet skal studeres nøje inden produktionsstart, og reaktionstiderne skal tilpasses den aktuelle opgave. F.eks.: Røropskumning med lange flydeveje Udskumning i lukkede eller åbne formværktøjer Transporttid Transporttiden, som er den tid, det tager for skummet at udfylde hele formhulrummet, må ikke overstige fibertid og skal ligge mindst to sekunder herunder. Er dette ikke tilfældet, er der fare for, at der trækkes fibre langs formens sider med deraf følgende imperfektioner i overfladen og dårlig vedhæftning til eventuelle yderlag. Den resterende tid, indtil stigetid indtræder, må kun bruges til materialekompression. 28

Procesforløb Overfyldningsgrad Overfyldningsgrad eller overpakning defineres som forholdet mellem volumen ved fri opskumning og formvolumen. Overfyldningsgraden har betydning for vedhæftningen, densiteten og dermed de mekaniske egenskaber, men en given overpakning medfører tillige et overtryk i formen, som det er nødvendigt at dimensionere denne for: Overfyldningsgraden giver overtryk i formene. Trykket kan ved utilsigtet overdosering forårsage for stort tryk i formen. Overfyldningsgrad Skumtryk(bar -kp/cm 2 ) 1,2 0,1 1,5 0,3-0,4 2,0 0,7-0,9 2,5 1,3-1,6 29

Procesudstyr Procesudstyr Blandemetoder For at få polyuretanprodukter med optimale egenskaber er det vigtigt at have det rette blandingsforhold mellem de enkelte komponenter. Afvigelserne i forholdet bør holdes inden for ±1 %. Dette betyder, at afvigelsen for hver af de to hovedkomponenter ved blandingsforhold 100:100 højst må være ±1,5 %. Der findes to metoder til blanding: Portionsblanding Kontinuert blanding Portionsblanding (håndblanding) Portionsblanding er den simpleste og billigste metode, men egner sig kun til produktion af små og simple emner i lille antal. De to komponenter polyolblanding og isocyanat afvejes i hver sin beholder, hældes over i den ene eller i en tredje beholder. Straks herefter omrøres med en mikser, f.eks. boremaskine med blandepropel 2.000-3.000 r/min Blandehovedet skal som min. have ca. den halve diameter af blandebeholderens. 2.000-3.000 r/min 30

Procesudstyr Blanding og fyldning af form eller hulrum skal være afsluttet i god tid inden cream-tiden. Herved sættes grænser for blandestørrelsen. Det er vigtigt, at der anvendes en god propel, og at dens størrelse, hastighed og placering i blan-dekarret er nøje afstemt med blandingens viskositet, (tyktflydenhed = modstand imod flydning, som opstår i et materiale), størrelse og blande-karrets udformning. Metoden giver et forholdsvis stort materialespild, og især ved hurtige skumsystemer kan det knibe med at nå at blande komponenterne effektivt, hvilket medfører forringede materialeegenskaber. Håndblanding kan ikke anvendes som en egentlig kontinuert procesproduktion, men mere til laboratorieforsøg, prøveproduktion m.m. Kontinuert blanding Kontinuert blanding og udstøbning foregår altid med maskine. Der findes et stort udbud af maskiner (høj- og lavtryks) af varierende konstruktion med kapacitet fra mindst 1 til over 1.000 kg/min. Serie lavtryksmaskiner (Cannon) 31

Procesudstyr Fælles for dem alle er, at komponenterne fra trykfade eller via fødepumper føres gennem tryk- og doseringspumper til et blandehoved, hvori de blandes. Maskinerne fås som lavtryks- eller som højtryks-maskiner med eller uden returløb fra mikser til råvarebeholderne med eller uden opvarmning. For at forhindre skadelig indvirkning fra fugtig luft kan der anvendes trykflade med kvælstoftilsætning. Blandehoved højtryksmaskine Rengøring af lavtryksmaskiners blandekammer sker med rensevæske. Ved højtryksmaskiner mekanisk med hydraulisk eller trykluftsaktive-ret rensenål. 32

Procesudstyr PUR-maskinens blandehoved er en central maskindel ved fremstilling af polyuretan. I blandehovedet blandes polyolen med isocyanaten og eventuelle additiver. Doseringen og blandingen foregår automatisk, umiddelbart inden blandingen skal bruges. Man skelner mellem to maskintyper, nemlig højtryksmaskiner og lavtryksmaskiner. Maskintyperne adskiller sig principielt fra hinanden ved det princip, hvorved komponenterne blandes sammen. I højtryksmaskinen blandes komponenterne ved at blive doseret gennem dyser ind i blandehovedets blandekammer under højt tryk, hvorved komponenterne atomiseres og blandes. Højtryksmaskiner opererer med tryk på 100-300 bar. Maskinen udmærker sig ved en effektiv miksning samt, at blandehovedet renses mekanisk mellem hvert skud. I lavtryksmaskiner blandes komponenterne i blandehovedets blandekammer ved en mekanisk tvangsmiksning/sammenpiskning. Blandingen i denne type maskiner foregår under lavtryk på 0-30 bar. I modsætning til højtryksmaskinen er lavtryksmaskinen ikke selvrensende, idet hele blandekammeret efter hvert skud skal renses med rensevæske. Ved valg af maskine er det væsentligt, at maskinens kapacitet tilpasses emnestørrelsen. En skudtid på 0,3-0,6 x cream-tid ved den aktuelle temperatur anses for passende. Maskinkrav 1. Rigtigt kapacitetsområde i forhold til den/de aktuelle opgaver. Det må påregnes, at de fleste maskiner kun fungerer korrekt i en mindre del af deres kapacitetsområde, f.eks. 20 % fratrukket maks. og min. kapacitet. 2. Maskinen skal kunne præstere en korrekt blanding i hele det ønskede kapacitetsområde. 3. Afmåling skal være korrekt inden for 2 % i hele maskinens kapacitetsområde, og afmålingen skal være reproducerbar. Efterkontrol bør være mulig 4. Blandeluft bør være unødvendig 33

Procesudstyr 5. Temperaturstigningen skal kunne holde råvarerne inden for ±2 C af hensyn til viskositeten. Varmeveksler skal derfor foretrækkes frem for varme/kølekappe 6. Tilstrækkelig tankkapacitet. 7. Let at vedligeholde. 8..Godt servicenet i Danmark. 34

Procesudstyr Principskitse af højtryksanlæg med recirkulation 35

Procesudstyr Højtrykspumper Aksialstempelpumpe (Bosch) Højtryksstempelpumpe (Bosch) Blandekammer: Råvarerne blandes sammen vha. systemets høje tryk. Rensning af blandekammer: Vha. en hydraulisk eller trykluftsaktiveret rensenål. Fordele og ulemper ved højtryksmaskiner Fordele: Stempelpumper giver nøjagtig dosering med små variationer Pumpekarakteristik lineær, hvilket giver simpel indjustering Lille blandekammervolumen giver lille materialespild Let rensning af blandekammer ingen organiske opløsningsmidler Stort kapacitetsområde Ultrahurtige skumsystemer kan anvendes 36

Procesudstyr Let håndterbart blandehoved Egnet til fast montering på værktøj Ulemper: Kan vanskeligt forarbejde råvarer med høj viskositet, over ca. 1.500 cp Relativt sårbar mekanisk Høj pris Har normalt køle/varmekappe på tanke i stedet for varmeveksler i kredsløb Væskerne befinder sig ofte kort tid i blandekammeret, hvilket kan give mangelfuld blanding Kræver ofte efterblanding i indløbssystem Producerer under recirkulation så store varmemængder i dyserne, at temperaturen på råvarerne hæves 37

Procesudstyr Principskitse af lavtryksanlæg 38

Procesudstyr 39

Procesudstyr Pumper Normalt anvendes tandhjulspumper på lavtryks-maskiner. Visse maskiner er forsynet med aksialstempelpumper. Blandekammeret Komponent A Luft Komponent B Principskitse af mikser til lavtryksmaskine 40

Procesudstyr Mikserhoveder til lavtryksmaskine Blandekammer: Råvarerne blandes vha. en mekanisk, roterende mikser. Rensning af blandehoved: Vha. rensevæske evt. vand. Fordele og ulemper ved lavtryks maskiner Fordele: Robust og enkel konstruktion Blanding med roterende mikser Anbefalelsesværdig til fyldning af åbne forme Kan arbejde i stort viskositetsområde Stor spændvidde i kapacitetsområde Kan køre uden rensning mellem hvert skud, hvis takttiden er lille i forhold til cream-tid God væsketemperering gennem varmeveksler i recirkulationskredsløb Den reagerende væske opholder sig længe i blandekammer (lav strømningshastighed) Relativt billig Ulemper: Relativt unøjagtig dosering, hvis der anvendes tandhjulspumper Meget følsom over for trykvariationer i de to væskekredsløb Stort forbrug af rensevæske, hvis der skal renses mellem hvert skud Stort materialespild, hvis der renses mellem hvert skud Det er ikke muligt at arbejde med ultrahurtige skumsystemer Friktionsvarmen i mikseren kan være så stor, at cream-tiden forkortes væsentligt i løbet af skudtiden Blandehovedet er tungt og svært at håndtere Fast montering på værktøj er ikke umiddelbart mulig Evt. benyttes organiske opløsningsmidler 41

Procesudstyr Formgivningsudstyr Formene skal fremstilles således, at den tilsigtede kvalitet kan opnås med hensyn til overflade, dimensioner og styrke. Bestemmende for disse forhold er: A Formværktøjsmaterialet Generelt kan siges, at jo større serier, jo bedre og dyrere materiale bør vælges. Til støbning af PUR-emner anvendes forme fremstillet af: Stål Aluminium Polyester Massivt polyuretan Epoxy Silikone B Fyldemetode Generelt skelnes mellem fyldning i åbne og lukkede forme. I åbne forme er der ingen krav til indløb. Derimod skal der være et hurtigt spændesystem, som sikrer, at formen kan lukkes, inden skummet reagerer. I lukkede formværktøjer kræves som regel et specielt indløb. For at sikre en korrekt emnekvalitet skal fyldningen foretages således, at PUR-blandingen løber laminært (retliniet) i formen, se nedstående figur Rigtig 42

Procesudstyr Indløbsforhold Formtemperatur Ved rationel produktion er det væsentligt, at formtemperaturen holdes inden for de fastsatte grænser. Det lader sig bedst gøre ved metalforme. Benyttes støbte forme, er det muligt at indlægge varme/kølestrenge i formrammen før støbningen. I indkøringsfasen er det nødvendigt at foretage en opvarmning af formene for at få dem op på den rette temperatur. Senere vil PUR-reaktionens varmeudvikling være så stor, at opvarmning vil være unødvendig. Afkøling kan i visse tilfælde blive nødvendig. Varme/kølekanaler i PUR-værktøj. Parallelkøling Seriekøling Forbedret seriekøling Udluftning Formens udluftninger skal fortrinsvis anbringes i toppen af formen. I visse vanskelige hjørner kan det blive nødvendigt at anbringe specielle udluftninger. Størrelsen skal afpasses efter form, volumen og tryk. 43

Procesudstyr Orientering Formen bør fremstilles således, at skummet under opskumningen har kortest mulig flydevej. Samtidigt skal sikres, at den valgte orientering giver luften gode muligheder for at slippe ud af formen. Ofte er det nødvendigt at vælge passende formhældning for opnåelse af optimal emnekvalitet. Endvidere skal orienteringen være således, at skummet ikke kan fange luftlommer under opskumningen. Eksempel på opskumning af kompliceret emne 44

Kontrol Kontrol Kontrol og prøvningsmetoder Kvalitetskontrol ved fremstilling af emner i polyuretan kan deles op i modtagekontrol af råvarer, driftskontrol under fremstillingsforløbet og kontrol af det færdige produkt. A. Modtage- og råvarekontrol Modtagekontrollen omfatter kontrol af mærkning, at varen er i overensstemmelse med det bestilte. Mærkningen skal følge retningslinierne i Arbejdstilsynets vejledning om polyuretanprodukter. Råvarerne placeres på et dertil indrettet lager med den korrekte temperatur. Herefter ombrydes tromlerne, og der udtages prøver. Disse reageres ved 20 C og i det rette forhold. Reaktionstiderne sammenholdes med leverandørens opgivelser. Eventuelle væsentlige afvigelser fra specifikationerne påtales straks. Det reagerede skums densitet (vægtfylde) måles, og resultatet sammenlignes med leverandørens oplysninger. Benyttes lagertanke, må prøver af råvarerne tages fra tankvognen og reageres, før væskerne fyldes på lagertanken. Den korrekte lagertemperatur er ca. 20 C. Råvarerne må under ingen omstændigheder udsættes for frost. Temperaturen må heller ikke blive for høj, da det kan bevirke utilladeligt store trykstigninger i polyoltromlerne. B. Driftkontrol Den løbende kontrol under fremstillingsforløbet er vigtig for at sikre et højt og ensartet kvalitetsniveau. Omfanget af kontrollen skal ses i relation til de krav, der stilles til produkterne. Det er endvidere vigtigt, at luftens temperatur og fugtindhold holdes inden for visse grænser, og at råvaretemperaturen holdes konstant. 45

Kontrol C. Maskinkontrol Maskinens mekaniske funktioner skal kontrolleres med fastsatte, jævne mellemrum. Der bør foretages en forebyggende vedligeholdelse, som sikrer mod funktionssvigt. Sådanne rutiner skal udarbejdes i nært samarbejde med maskinleverandøren. D. Færdigvare kontrol Den umiddelbare kontrol omfatter visuel kontrol under emnefremstillingsfasen. 100 % kontrol Visuel bedømmelse. Er der blandefejl? Er overfladekvaliteten i orden? Fuldstøbt - ingen lunker? Er emnevægten i orden? Ligger densiteten inden for det specificerede? Er dimensionerne korrekte? Er vedhæftningen mellem celleplast og evt. skalmateriale i orden? Ændres dimensionerne under lagring? I tabel på side 40 vises eksempler på diverse driftsfejl og deres forskellige årsager. 46

Kontrol Fejlårsager Symptom Celleplasten er sprød springer let Celleplasten er blød krymper er dimensions-ustabil Striber i celleplasten Lunker i celleplasten mod yderlagene Skummet er lagdelt Blærer og lunker i hjørner og langs kanter Misfarvninger Forskellig rumvægt i emnets forskellige tværsnit Cream-tid for kort Fibre i grænselag mellem kerne og yderlag Emnet buler ud eller revner Isocyanat overskud. Årsag Polyol overskud. Meget store mængder overskudsisocyanat vil ligeledes give kraftige krympninger. Anvendes ved for høj temperatur. Blandingsfejl. Mangelfuld blanding. Sprøjt under ifyldning (turbolent strømning eller for stor hastighed). Indløb udformet forkert. For megen blandeluft. Indløb udformet forkert. Mangelfuld udluftning. Cream-tid for kort i forhold til fyldetid. Fibertid for kort i forhold til volumen. Blandingsfejl. Fyldemetode og/eller orientering forkert. Skummet løber langs den ene formvæg og giver aldersforskellen i skum. Dårlig udluftning. Forkert orientering. Dårlig blanding. For stor indløbshastighed. Ikke laminar strømning i indløb. Cream-tid for kort i forhold til fyldetid. Orientering forkert (for lange flydeveje). Temperaturforskelle i værktøjet. Forkert polyol. Temperatur for høj. Doseringsfejl. Fibertid for kort i forhold til transporttid. Afformet for tidligt. Polyoloverskud (reaktionsvarme for høj). 47

Øvelser Øvelser Polyuretanstøbning 48

Øvelse 1 Øvelse 1 Densitetsbestemmelse Bestemmelse af densiteter er nok den vigtigste kontrol til bestemmelse af polyuretanråvarerne og -produktets kvalitet. Der skelnes mellem 2 typer, nemlig: Den frit opskummede densitet, reaktionsblandingen foregår frit, ingen tryk, f.eks. i spand, pose eller på folie. Emnedensitet, reaktionsblandingen foregår under tryk, f.eks. i lukket form. Ved densitetsbestemmelse/beregning er følgende faktorer vigtige: Emnetemperatur, udhærdning Præcis vægt Præcis volumen, alle sider er retvinklede Måltagning med skydelære Min. med 2 decimaler i mm/g Ensartet, homogent prøvemateriale Densitet = massefylde = vægtfylde betegnes med det græske bogstav rho ρ Enhed: [kg/m 3 ] = [g/l] (=[g/dm 3 ]) Fremgangsmåde: PUR-emnets densitet skal bestemmes. Emnet vejes. Vægten angives enten som kg eller g. Emnet måles, således at volumenet kan beregnes. 49

Øvelse 1 OBS! Målene angives enten i m 3 eller dm 3. Emnets volumen = 100 mm x 120 mm x 60 mm 3. Emnets densitet beregnes. 1 dm x 1,2 dm x 0,6 dm = 0,72 dm 3 = 0,72 L. ρ (rho) = Emnets vægt Emnets volumen Emnevægt = 25 g Emnevolumen= 0,72L (se tidligere i eksemplet) = 25g = 34,72 g/l (34,72 kg/m 3 ) ~ 35 g/l 0,72l 50

Øvelse 1 Nedenfor er anført et andet eksempel på udførelse af densitetsbestemmelse. a) Polyuretanblandingen reageres, frit eller emne. b) Der udskæres en terning fra midten af posen, når skummet er blevet koldt. c) Skumterningen vejes med en nøjagtighed på 0,l g (M skum ). d) Der anbringes et bæger med vand på vægten, som nulstilles. e) Skumterningen dyppes ned i vandet med et tyndt instrument (skalpel el. lign.) til den lige nøjagtig er dækket. Herefter aflæses vægten med en nøjagtighed på 0,1 g (M vand ). Den fritopskummende densitet kan herefter udregnes som: M skum x 1.000 kg/m 3 = Densitet kg/m 3 M vand 51

Øvelse 2 Øvelse 2 Formål: Fremstilling af celleplast ved tilsætning af vand til PUR-reaktionsblandingen Vand + diisocyanat -» bl.a. kuldioxid Vand reagerer med isocyanaten. Under reaktionen udvikles bl.a. gas (kuldioxid), som vil forlade PUR-blandingen. På denne måde sker celledannelsen. Øges vandtilsætningen til PUR-reaktionsblandingen, mindskes densiteten. På denne måde billiggøres skummet. Øvelsens formål er at finde den maksimale vandtilsætning til den aktuelle PUR-reaktionsblanding, således at skummets egenskaber ikke forringes væsentligt. Fremgangsmåde: 1. Polyolblanding fremstilles efter angivet receptur (hovedblanding). 2. 100 g polyolblanding reageres med dertil hørende diisocyanat: Blandingens reaktionstider måles Prøvens densitet bestemmes 3. Efter anvisning fremstilles en serie PUR-blandinger med forskel i vandtilsætningen (og isocyanaten). De fremstillede prøvers densitet bestemmes. 52

Øvelse 2 Resultater: 1.Graf tegnes: x-akse, prøvedensitet y-akse, vandtilsætning 2. Prøverne vurderes visuelt med henblik på: Styrke Udseende Andel lukkede celler Konklusion: Skriftlig vurdering og konklusion af prøveseriens resultater. 53

Øvelse 2 PUR-procesforløb (Med vandtilsætning) Dato: Navn/Gr.: Polyol: Isocyanat: Blande nr. 1 2 3 4 5 6 Polyol g g g g g g Isocyanat g g g g g g VAND g g g g g g Blandetid s s s s s s Fyldetid s s s s s s Cream-tid s s s s s s Fibertid s s s s s s Stigetid s s s s s s Klæbefritid min min min min min min Volumen 1 1 1 1 1 1 Vægt g g g S g g Densitet g/l g/l g/l g/l g/l g/l 54

Øvelse 3 Øvelse 3 Formål: Fremstilling af PUR-skum ved tilsætning af drivmiddel/blæsemiddeler til PUR-reaktionsblandingen Polyurenreaktionen udvikler varme (eksoterm), og driv/blæsemiddele koger i reaktionsblandingen. Gasudviklingen fra væsken starter, og den koger i blandingen. Den fordampende gas danner cellerne i PUR-celleplasten. Øges drivmiddelmængden i PUR-reaktionsblandingen, mindskes densiteten. Øvelsens formål er at finde den maksimale tilsætning af driv/blæsemiddel til den aktuelle PUR-blanding, således at skummets egenskaber ikke forringes væsentligt. Fremgangsmåde: Polyolblandingen fremstilles efter angivet receptur (hovedblanding). 1. 100 g polyolblanding reageres med dertil hørende diisocyanat: Blandingens reaktionstider måles Prøvernes densitet bestemmes 2. Efter anvisning fremstilles en serie prøver med forskel i drivmiddelet tilsætningen. 3. De fremstillede prøvers densitet bestemmes. 55

Øvelse 3 Resultater: 1. Graf tegnes: x-akse, prøvedensitet y-akse, drivmiddel tilsætning 2. Prøverne vurderes visuelt for: Udseende Styrke Andel lukkede celler Konklusion: Skriftlig vurdering og konklusion af resultaterne. 56

Øvelse 3 PUR-procesforløb (cyclopentan) Dato: Navn/Gr.: Polyol: Isocyanat: Blande Nr. 1 2 3 4 5 6 Polyol g g g g g g Isocyanat g g g g g g cyclopentan g g g g g g Blandetid s s s s s s Fyldetid s s s s s s Cream-tid s s s s s s Fibertid s s s s s S Stigetid s s s s s S Klæbefritid min min min min min min Volumen 1 1 1 1 1 1 Vægt g g g g g g Densitet g/i g/l g/l g/l g/l g/l 57

Øvelse 3 PUR-procesforløb (Med katalysator) Dato: Navn/Gr.: Polyol: Isocyanat: Blande Nr. 1 2 3 4 5 6 Polyol g g g g g g Isocyanat g g g g g g KATALYSATOR g g g g g g Blandetid s s s s s s Fyldetid s s s s s s Cream-tid s s s s s s Fibertid s s s s s s Stigetid s s s s s s Klæbefritid min min min min min min Volumen 1 1 1 1 1 1 Vægt g g g g g g Densitet g/l g/l g/l g/l g/l g/l 58

Øvelse 4A og 4B Øvelse 4A og 4B Øvelse 4A Formål: Råvaretemperaturens indflydelse på PUR-blan-dingens reaktionstider. PUR-blandingens reaktionshastighed påvirkes af råvarernes temperatur. Råvarernes»normaltemperatur«er 20 C, og procestiderne på datablade angives i denne råvaretemperatur. For opnåelse af optimal emnekvalitet i PUR-produktionen skal råvarerne altid have konstant temperatur. Fremgangsmåde: 1. Polyol- og isocyanatblandinger, ca. 1 kg, hældes på separate flasker og bringes til nedkøling. 2. Den aktuelle temperatur registreres, der afvejes efter blandingsforhold og reageres, reaktionstider registreres. 3. En serie råvareprøver tempereres efter anvisning. 4. Inden blanding af råvarer måles prøvernes råvaretemperatur. 5. Procestider og densitet registreres. Resultater: 1. Graf tegnes: x-akse, cream-tid y-akse, temperatur 2. Prøverne vurderes visuelt Konklusion: Skriftlig vurdering og konklusion af resultaterne. 59

Øvelse 4A og 4B PUR-procesforløb (Råvaretemperatur) Dato: Navn/Gr.: Polyol: Isocyanat: Blande Nr. 1 2 3 4 5 6 Råvaretemperatur c C C C C C Blandetid s s s s s s Fyldetid s s s s s s Cream-tid s s s s s s Fibertid s s s s s s Stigetid s s s s s s Klæbefritid min min min min min min Volumen 1 1 1 1 1 1 Vægt g g g g g g Densitet g/l g/l g/l g/l g/l g/l 60

Øvelse 4A og 4B Øvelse 4B Formål: Registrering af temperaturer under et procesforløb Råvarernes»normaltemperatur«er ca. 20 C, under reaktionsforløbet udvikles der varme (processen er eksoterm). Ved registrering af eksotermen i skumkernen fremkommer oplysninger om Peak-eksoterm = maks. temperatur og nedkølingshastigheden til brug for evt. densitetsberegning. Fremgangsmåde: 1. Der afvejes 200 g polyol, + isocyanat, blandingsforhold iflg. databladet, råvaretemperatur registreres med digital væskeføler. 2. Blandingen reageres, reaktionstider og den aktuelle temperatur registreres. 3. Der fortsættes med løbende temperatur- og tidsregistrering til Peak, derefter i 30 min., slut. 4. Udstyr rengøres. Resultater: 1. Graf tegnes: x-akse, tid y-akse, temperatur Konklusion: Skriftlig vurdering og konklusion af resultaterne. 61

Øvelse 4A og 4B PUR-procesforløb (Råvaretemeratur) Dato: Navn/Gr.: Polyol: Isocyanat: Blande nr. 1 2 3 4 5 6 Råvaretemperatur C D C C C C C Blandetid s s s s s s Fyldetid s s s s s s Cream-tid s s s s s s Fibertid s s s s s s Stigetid s s 6 s s s Klæbefritid min min min min min min Volumen 1 1 1 1 1 1 Vægt g g g g g g Densitet g/l g/l g/l g/l g/l g/l 62

Øvelse 5 Øvelse 5 Formål: Beregning af andel polyolblanding og andel isocyanat til emne fremstilling Fremgangsmåde: Portionsblanding (håndblanding) Polyuretansystemets blandingsforhold = f.eks. 100:110 dvs. hvis vi blander 100 g polyolblanding + 110 g isocyanat = 210 g PUR-blanding til formen skal skydes 1.500 g PUR-blanding Forholdet: 1.500 g PUR-blanding = 7,14 210 g PUR-blanding dvs. i formen skal skydes 7,14 gange mere PUR-blanding end blandingsforholdets 210 g. Det samme gælder for polyolblandingen og isocyanaten i blandingsforholdet. Vi får: polyolblanding til formen = 7,14 x 100 g = 714 g isocyanat til formen = 7,14 x 110 g = 785,4 g dvs. vort blandingsforhold af PUR-blanding til formen er: 714 g polyolblanding + 785,4 g isocyanat = 1.500 g PURblanding + spild under fyldeprocessen på ca. 10-15 %. 63

Øvelse 5 64

Øvelse 6 Øvelse 6 Formål: Råvare-indgangskontrol, bestemmelse af råvarernes kvalitet, reaktionstider mv. inden evt. påfyldning på maskine Fremgangsmåde: Blandingsforholdet noteres (fra leverandørens datablad). Temperaturen måles for: Polyolblandingen og isocyanaten. Råvarerne reageres i korrekt blandingsforhold. Reaktionstiderne noteres. Alle felter i kontrolskemaet udfyldes. Resultater: Skummets densitet måles, og udseendet vurderes visuelt. Oplysningerne noteres på kontrol-kortet. 65

Øvelse 7 Øvelse 7 Formål: Emnefremstilling, hånd-portionsblanding Fremgangsmåde: 1. PUR-systemets blandingsforhold, og andre oplysninger noteres på kontrolkortet. 2. Prøveblanding foretages, og reaktionstiderne noteres, den frit opskummede densitet bestemmes. 3. Formens volumen måles, formen gøres klar til støbearbejdet. 4. Emnevægt bestemmes, eller der laves et egentligt»fyldeforløb«, hvor den frit opskummede densitet og derefter den opnåede emnedensitet indgår i den fortsatte beregning. -Andel polyolblanding og isocyanat til formen beregnes (se øvelse). 5. Emnet fremstilles. 6. Emnet vurderes. Konklusion: Resultaterne og vurdering af disse noteres på kontrolkortet. 66

Øvelse 8 Øvelse 8 Formål: Beregning af blandingsforhold (doseringskontrol) Blandingsforholdet angives som vægtforholdet mellem polyolblandingen og isocyanaten. Blandingsforhold = polyolblanding til isocyanat Blandingsforholdet ønskes angivet i enkel formulering. Forenkling af forholdet gøres ved at beregne andelen polyolblanding til at være 100. Eksempel Vi skal reagere 123 g polyolblanding med 159 g isocyanat, hvor meget isocyanat skal bruges til 100 g polyolblanding? Isocyanat til 100 g polyolblanding = Angivet isocyanat Angivet polyolblanding X100 159 g 123g Isocyanat til 100 g polyolblanding = x 100 = 129,26 g ~ 129 g Dvs. Blandingsforhold = polyolblanding : isocyanat Blandingsforhold = 100: 129 67

Øvelse 8 Kontrol af blandeudstyr, høj- og lavtryksanlæg Indstilling af blandingsforhold (doseringskontrol). (Anvend første del af øvelse 8). Fremgangsmåde: Lavtryksanlæg 1. Bukserne er påmonteret. (Bukserne vil lede isocyanat (I) og polyolblanding (P) ud af hver sit rør). 2. Der vælges en passende skudstørrelse (f.eks. 2 s), og isocyanat og polyolblanding opsamles i hver sin beholder. 3. De to komponenter vejes, og forholdet polyolblanding/isocyanat kontrolleres (udregnes jf. side 61). 4. Maskinen indstilles mod ønsket blandingsforhold ved hjælp af regulering af den variable pumpehastighed efterfulgt af nye afvejninger af komponenterne. 5. Efter opnåelse af korrekt blandingsforhold (maks. ±1% afvigelse) demonteres og renses bukserne. 6. Ønsket blandehoved påmonteres. 7. Skyllefunktion afprøves. Ovennævnte fremgangsmåde kan også anvendes på forskellige typer af højtryksanlæg, aftapningen af polyol og isocyanat foregår via et ventilsæt mellem pumper og før skudhoved. Ovennævnte doseringskontrol bør foretages, hver gang maskinen tages i brug med et nyt skumsystem, og mindst én gang om ugen skal doseringen af de to komponenter kontrolleres ved afvejning. Konklusion: Maskinen er klar til blandekontrollen samt emnefremstilling.»bukser«68

Øvelse 9 Øvelse 9 Formål: Beregning af skudmængde og skudtid til emnefremstilling Fremgangsmåde: Fyldeforløb, emnefremstilling, formfyldning (beregning). Af hensyn til beregningssikkerheden, formvolumenberegning mv. kan det anbefales at starte med et egentligt»fyldeforløb«. Der startes med beregningen af skudmængden fra den frit opskummede densitet, og således fremstille egentlige fyldeforløb, indtil den ønskede emnedensitet er opnået. Eksempel Formvolumen V Fri densitet (poseprøve) = 15 l = 35 g/l 1. Skudmængde = Formvolumen x fri densitet ifølge eksempel = 15 l x 35 g/l = 525 g Emnet tages ud af formen, der beregnes densitet. Pga. tryk i formen er densiteten steget til f.eks. 44 g/l. 2. Skudmængde = Formvolumen x emnedensitet ifølge eksempel = 15 l x 44 g/l = 660 g Emnet tages ud af formen, der beregnes densitet. Pga. øget skudmængde er densiteten steget til f.eks. 50 g/l. 3. Skudmængde = Formvolumen x emnedensitet ifølge eksempel = 15 l x 50 g/l = 750 g Der fortsættes, til den ønskede emnedensitet og formfyldning er nået. 69

Øvelse 9 Vigtigt: Ved større rutine kan der beregnes direkte på den ønskede emnedensitet. 70

Øvelse 9 Beregning af skudtid: 1. Maskinens output g/s beregnes ved afvejning af evt. poseskud - skudsekunder. 2. Samlet skudtid beregnes: Skudmængde maskinoutput g/s = skudtid i s. Eksempel: Skudmængde = 750 g Skudtid = 750g = 6,25 s 120 g/s Maskinoutput =120 g/s Konklusion: Maskinens skudtid eller skudmængde kan indstilles. 71

Øvelse 10 Øvelse 10 Blandeudstyr, lavtryksanlæg Formål: Emnefremstilling: Fremgangsmåde: Polyuretanstøbning, lavtryksanlæg 1. Maskinens driftsdata kontrolleres dvs. kom-ponenternes tryk og temperatur skal være i overensstemmelse med driftskortets data. Omgivelsernes temperatur og luftfugtighed kontrolleres. 2. Maskinens skyllefunktion afprøves. 3. Poseprøveskud tages, og blandingens reaktionstider noteres på driftskortet. 4. Skummets frie opskummede densitet måles og sammenlignes med leverandørens angivelser. 5. Formen efterses, renses og påføres slipmiddel. Udluftningerne og formtemperatur kontrolleres. 6. Fyldning af form: Skudstørrelse indstilles. Skudtid = Emnevægt (g) maskinens output (g/s) Skuddet gennemføres. Blandehovedet skylles. Formens fyldning observeres, f.eks. bemærkes eventuelt udtrængende materiale ved udluftninger. 7. Emnet tages ud efter udløbet hærdetid. 72

Øvelse 11 Øvelse 11 Blandeudstyr, højtryksanlæg Formål: Emnefremstilling Fremgangsmåde: Polyuretanstøbning, højtryksanlæg 1. Maskinens driftdata kontrolleres, dvs. tryk, blandingsforhold og temperatur skal være i overensstemmelse med driftkortets data. 2. Maskinens højtryksrecirkulation afprøves. 3. Poseprøveskud tages, og blandingens reaktionstider noteres på driftkortet. 4. Skummets frie densitet måles og sammenlignes med leverandørens datablad. 5. Formen efterses, renses og påføres slipmiddel Udluftningerne og formtemperatur kontrolleres. 6. Fyldning af form: Skudmængde udregnes og indstilles. Skuddet gennemføres, dysen ved skudhoved tørres af. Formens fyldning observeres, f.eks. udtrængende luft og materiale ved udluftning. 7. Emnet tages ud efter endt hærdetid. 8. Stop af anlæg: Stop pumper Aflast hydraulikpumpe Tag fødetrykket af materialebeholderne Afbryd kølevandsfunktionen Sluk hovedafbryder Gør maskine, form og område rene Konklusion: 9. Emnet vurderes visuelt. Vurderingen noteres på driftkortet. 73

Øvelse 12 Øvelse 12 Blandeudstyr, høj- og lavtryksanlæg Formål: Kontrol af PUR-maskinens funktioner Fremgangsmåde: Blandekontrol Til denne kontrol findes flere metoder: Poseprøve 1. Med en skudtid på f.eks. 2 s udskummes i en klar plastpose. Det reagerede skum bedømmes visuelt. Væskens udstrømning skal være jævn og laminar. Lagerprøve 2. Prøven i pkt. 1 opbevares en uge, og eventuelle dimensionsændringer/svind noteres. Foretag evt. en omkredsmåling for at lette Svindmålingen Lineær prøve - kun lavtryksanlæg 3. Der udskummes med jævn fremføringshastighed af blandehoved på en papirstrimmel eller lignende. Prøven bør være 1-2 m lang. Når skummet er reageret, bedømmes prøven visuelt. Blandingsfejl vil tydeligt vise sig som lyse eller mørke striber. Bemærk udstrømningsforhold. Terningsprøve 4. Af udskummet prøve, som nævnt i pkt. 1, udskæres passende klodser med rette vinkler, og disse klodser opbevares i mindst 3 måneder. Eventuelle dimensionereringsæn-dringer noteres. 74

Øvelse 12 Accelereret prøve 5. Samme prøve som i pkt. 4, men der foretages en accelereret prøvning. Dvs. prøvestykket udsættes for temperaturer enten ved +100 C eller -25 C i 24 timer. Eventuelle blande- og/eller doseringsfejl vil hurtigt vise sig som manglende dimensione-ringsstabilitet eller misfarvninger. Denne prøve afslører doseringsfejl ved, at et evt. isocyanatoverskud giver krystaller af isocyanat på overfladen. Et polyoloverskud viser sig som store krympninger eller som en olieret overflade. Konklusion: Emnekvaliteten kan i høj grad styres vha. blandekontrollen. 75

Øvelse 12 Accelereret prøve Operatør: Dato: Polyolblanding, navn: Polyolblanding, temperatur C Polyolblanding, tryk: bar Isocyanat, navn: Isocyanat, temperatur: C Isocyanat, tryk: bar Luftfugtighed: % RH Lokaletemperatur: C Blandingsforhold = 100: Poseprøve: Prøveternhig: Skudtid: s Højde: dm Bredde: Visuel vurdering:: dm Længde: dm Volumen: g Densitet: 1 Vægt: g/l Accelereret prøve: Enten ved: +100 C eller -25 C i 24 timer. Før Efter I II I II Dif. Højde: Bredde: Længde: Vægt: Densitet: Visuel vurdering: 76