Определение оптимального соотношения компонентов А и Б

Качественный полиуретан можно получить только если прореагировали все активные группы полиола и изоцианата. Это происходит на оптимальном соотношении. Для подбора соотношения необходимо использовать специальный прибор – Пенетрометр.

Подбор оптимального соотношения:

На полиуретановой установке выставляется соотношение дозировки компонентов А (полиол) к Б (изоционат) согласно данным в техническом описании. С помощью секундомера засекается время впрыска в стаканчик. Через 45-75 секунд после впрыска (в зависимости от скорости реакции ПУ системы) начинаем тест на пенетрометре. Спустя 15 секунд записываются показания. После этого последовательно меняя соотношение путем увеличения или уменьшения изоцианатного компонента повторяем тесты. При этом изоцианат меняется с шагом в 1 ед. Оптимальное соотношение принимается то, при котором на пенетрометре наименьшее значение погружения, т.е. стаканчик самый упругий. При выборе оптимального соотношения необходимо ориентироваться также на структуру пены. Пены должна при нажатии медленно восстанавливаться, быть эластичной и иметь равномерную мелкоячеистую структуру.

После подбора оптимального соотношения необходимо уменьшить соотношение на 1 ед изоцианата. Это позволит сделать полиуретан более эластичным.

Увеличение содержание изоцианата в пене приводит к хрупкости полиуретана и значительному снижению всех физико-механических характеристик, при этом полиуретан становится более жесткий. Увеличение содержания полиола в пене делает полиуретан более эластичным, плотным и более мягким.

В полиуретановых установках, даже новейших типов, часто возникает проблема опережения одного из компонентов в начале впрыска. Это связанно с разницей в вязкости компонентов, а также с нарушением в работе установки. Вязкость компонентов регулируется температурой в баках и шлангах. Работа установки регулируется настройкой клапанов. Часто опережение потоков (расслоение) возникает из-за засорения дозирующего насоса, клапана или шлангов на изоцианатной линии, т.к. изоцианат может образовывать не растворимые кристаллы – Димеры. В результате образования димеров сужается внутреннее сечение изоцианатных шлангов и установка начинает дозировать не правильно. В связи с этим, необходимо регулярно производить осмотр и чистку вышеуказанных узлов. Опережение потоков (расслоение) приводит к очень печальным последствиям. Внешне подошва может не иметь дефектов, но если не прореагировавшая капля изоцианата попадает в каблук или в пучковую часть, то это приводит к разрушению подошвы во время носки. Это является чисто механической проблемой, не зависящей от качества сырья или свойств полимера!

Проверку соотношения рекомендуется проводить, наливая тестовые стаканчики из середины струи. Структура пены в стаканчиках должна быть равномерная, мелкоячеистая, без расслоения.

После того как определили оптимальное соотношение необходимо определить: плотность свободного вспенивания, профиль реакции.

Определение плотности свободного вспенивания

Примечание: Необходимо проверить точный объем стакана! Указанный на стакане объем заведомо меньше реального.

На оптимальном соотношении делаем тестовый стакан, даем остынуть 5-7 минут, затем срезаем выступающую над краями стакана часть пены, определяем чистый вес пены в стакане и определяем плотность.

Плотность свободной пены показывает на сколько материал может вспениваться. Между плотностью свободной пены и плотностью в форме существует прямая зависимость.

Плотность в форме = Плотность свободной пены × Коэффициент заполнения

Коэффициент заполнения = 1,5-2

Значение коэффициента заполнения зависит от конструкции формы. Для больших объемных подошв толщиной 30-70 мм (сабо) этот коэффициент может составлять 1,5. Для подошв толщиной менее 5 мм, этот коэффициент может быть даже больше 2.

Измерение плотности свободного вспенивания позволяет точно выставить плотность в форме и тем самым уменьшить недоливы или наоборот выпрессовки, а также избежать усадки.

Профиль реакции

Время старта – время после впрыска, когда материал начинает расти в стаканчике. (фото.1-2)

Время гелеобразования – время появление нитей в пене. Время гелеобразования  (фото.3) является важным показателем, т.к. к этому моменту вязкость в материале стремительно возрастает и материал перестает растекаться. В случае инжекции на заготовку к моменту гелеобразованию полиуретан перестает пропитывать кожу.

Время отщипа – время после впрыска, когда материал перестает отщипываться. Это является показателем окончания реакции. Чем короче этот показатель, тем короче время выдержки в форме.

Полностью все процессы в полиуретановой пене заканчивается через 24 часа.

(Фото 1 - стакан налито 1/3 полиуретана)

(Фото 2 – полиуретан вспенился и полностью заполнил стаканчик)

(Фото 3 – при прикосновении к поверхности полиуретана за палочкой тянуться нити)