浅谈聚氨酯弹性体清管器的生产工艺和设备(3)

2.2.2甲苯二异氰酸酯（TDI）
     工业品以T-80为主（TDI-80即2，4—TDI和2，6—TDI两种异构体的质量比为80：20的混合物），其相对分子量为174.2，凝固点为11.5~14℃，相对密度1.22，粘度(20℃)3.2CPS，是一种芳香族二异氰酸酯，为无色或浅黄色液体，具有强烈的刺激气味。
2.2.3莫卡（MOCA，3，3’一二氯—4，4’一二苯基甲烷二胺）
相对分子量为267.16，外观为浅黄色针状结晶，熔点：100~109℃，液态密度1.26（107℃），使用时需加热熔化，在高温或长时间受热会发生氧化使颜色变深。110℃时极限加热时间为4小时；在130℃时则为1小时。
2.3生产出合格制品的四大因素（“料”、“机”、“模”、“用”）
2.3.1“料”合格的原料和合适的工艺
     如上所述选用PTMG/330N/220N—T-80-MOCA原料体系，采用予聚体法工艺（高温型）可生产出合格的清管器制品。
2.3.2“机”聚氨酯弹性体浇注机是CPU生产中的关键设备，其主要技术要求如下：
①“准”： 配比精确，计量稳定：采用耐温耐压的高精度计量泵及精密传动、调节和显示装置，其计量精度达±0.5%。
②“匀”： 混合均匀，不产生气泡：采用特殊结构的高速混合头，当两组分原液粘度或配比相差很大时，亦能保证混合均匀，使生产的制品宏观无气泡，且调节灵活、操作方便。
③“稳”：温度稳定，准确可靠：原液的温度变化会影响原液的粘度、压力、计量精度及混合比，使制品质量无法稳定。尤其是B组分（MOCA）常温下为固体，若料温太低则会结死而无法操作，料温太高则易变色而影响制品质量。常用电加热的导热油循环系统，加热原液，计量泵及浇注头，由智能型时间比例式数显温控仪进行恒温自控。
④“泡”：成品宏观无气泡：通过真空脱泡系统，确保予聚体中无气泡，保证浇注头中二个组份混合时不会产生气泡（和混合头的型式及浇注头的密闭性有关）采用适当的浇注方式做到混合料浇注不会发生机械冲击气泡。
2.3.3“模”对于模具的基本要求：
①材料：选择时应着重考虑：具有足够的强度；足够的耐热性和尺寸稳定性；符合使用寿命要求的耐用性；制造成本较低。当批量生产从耐久性考虑常用金属材料，单件或试制产品常用环氧树脂等非金属模具，若采用压力合模浇注则应用金属模具。
②结构：除了保证制品的几何形状和尺寸外，还应注意浇注位置，分型面和排气，以便达到：
a、 便于制品的浇注和脱模；
b、 保证制品工作表面的质量；
c、 便于模腔中气体的排出；
d、 便于模具的制造和机械加工，降低模具成本。
2.3.4“用”：对原材料、工艺和设备有较深入地了解，能正确地掌握各项工艺条件和有关参数，发生产故障能及时发现和处理。
3、设备：
3.1 予聚体制备（可采用YJF系列弹性体予聚体设备）
3.1.1 低聚物多元醇的脱水：在合成予聚体前，所用的低聚物多元醇必须进行脱水处理（未启封的多元醇经分析水分含量合格者无需脱水）脱水后其水含量应<0.05%。
脱水方法有连续法和间歇法。连续法（如喷雾干燥法或薄膜干燥法）用于大批量的低聚物多元醇的脱水。小批量生产单位常采用间歇法，在附有搅拌装置的真空密封的反应釜中进行（应附有真空系统及加热和冷却的控温系统），在100~120℃，真空度5~10 Torr下脱水1~2小时。
3.1.2予聚体合成
可在真空脱水的反应釜中进行，将脱水后的低聚物多元醇冷却至50~70℃，加入按配方要求经计量的二异氰酸酯，体系自然升温30～40min后，在80±5℃时保温反应2~3小时，取样分析其NCO含量，当和设计值基本相符时，在5～10Torr真空度下脱泡10～40min后即可。
注意要点：
① 由于最新设计和制造的予聚体生产专用反应釜结构特殊，低聚物多元醇脱水和予聚体合成可在同一反应釜中进行。(经过反复实践，证明效果良好)
②予聚体合成应在干燥氮气保护下进行。
③ 反应釜须备有冷却和降温装置，故在浇注机A 料罐中合成予聚体就不太理想(不能及时降温)。
④先加二异氰酸酯或先加低聚物多元醇，可按生产者的技术情况及生产习惯而定。
3.2金属骨架及模具的予处理
3.2.1金属骨架的予处理：制品中若嵌有金属骨架应进行予处理:去除其表面的油污、锈迹、氧化物等。
用砂纸打毛或喷砂处理，使表面粗糙,以扩大结合面积和活化表面;用丙酮，甲苯或三氯乙烯清洗，脱脂并干燥;按粘合剂生产单位推荐的方法用毛刷涂覆或喷涂一定厚度的粘合剂（如NA-1，chemlock218，219等）。在90±10℃的干燥空气予热30~60min以备在模具中装配。
3.2.2模具准备：在烘箱或加热平台上组装模具，喷涂脱模剂及拼装经予处理的金属骨架。
在80~1100C下对组装好的模具予热30~60min以完成浇注前的准备工作。
3.3  CPU浇注
3.3.1 手工浇注：在容器中加入称量经脱泡予热至80~85℃的予聚体，再加入经计量已熔化的MOCA搅拌1~2min使之混合均匀，必要时进行2次脱泡,倒入准备妥的模具中。注意观察表面出现的气泡并及时消除，待胶料达到凝胶时，加热硫化。
手工浇注具有投资省 ,成本低,简单灵活的特点,常用于小批量制品的生产或新品的试制。但由于可浇注时间短，计量不太准确，混合不太均匀，生产效率低，劳动强度大，产品质量不稳定，废品率较高。故大批量生产以及大型制品宜采用浇注机浇注。
3.3.2机械浇注（可采用CPU 20（或30）F系列高温型聚氨酯弹性体浇注机）
氨酯弹性体浇注机的A料罐中为TPMG型予聚体，B料罐中为MOCA，A料如需要可先进行真空脱泡。
启动A、B介质和原液的加热系统，使其达到要求温度（一般A料为80~85℃，B料为110~125℃）并各自循环。按配方要求通过调节计量泵的转速和排量，使A、B料达到要求的重量混合比。启动浇注按钮,则各组份原液在浇注头的混合腔中进行高速而均匀的混合（搅拌速度可按要求进行调节）。当排出的混合料不含气泡时（由出料透明软管观察），即可往准备好的模具中进行浇注操作。当浇注完成时各组份原液即自动回流至各自料罐， 必要时可对浇注头的混合腔进行自动洗净、吹干，以备下次浇注的顺利进行。
     机械浇注具有配比精确，计量可靠;混合均匀，不会产生气泡；温度稳定、调节灵敏的特点。可实现连续、高效率、产品质量稳定，适于大批量和各型CPU制品的生产。
3.3.2.1浇注机主要由”罐,泵,头,控”等四部分组成:
（1）“罐”：料罐及其相应的附属设置
①各组份原液由料罐－计量泵－浇注头切换－原料罐的全流量循环,可确保料温均一恒定，流量稳定可靠；
②A料罐可通入干燥的氮气，防止水气混入而使原液变质（因予聚体中NCO会和H2O反应），原液回流口设在料罐底部，以防止原液回流时产生气泡；
③操作时通过调节浇注压力和回流压力的平衡(设有可靠的节流及精密的调压装置)可提高混合比的精度和吐出量的稳定。
（2）“泵” 计量泵及其调节和显示装置:
① 采用耐温450℃，耐压10MPa，高硬度(Rc>62)的低速精度计量泵，流量稳定，其转速和排量成线性关系、准确可靠、维修方便、寿命特长；
② 配置高精度的无级变速电机或变频调速装置、调节灵活、显示精确；
③ 由于计量泵的精密计量及转速调节范围较大，当吐出量较小（即混合比较大）或原液粘度很小（如MOCA）亦能保证达到要求的计量精度。
（3）“头” 混合装置：
①各组份原液由回流切换到浇注时,迅速同步，不会产生超前滞后。
② 配有高精度的节流和回流调节装置，灵敏可靠，调节方便,以达到回流压力和浇注压力保持平衡，可提高混合比的精度,以保证制品质量。
③ 采用久经实践考验的专利混合头，即使粘度相差很大，混合比悬殊的各组分原液在极短时间内亦能混合均匀，并不会产生气泡。能快速排除混合腔内的空气，使初浇注时混合液损耗较少。
④配有特殊结构的旋转式轴封装置，做到不倒料,确保润滑可靠，更换方便。
⑤切换阀采用精密加工的聚四氟密封，调节方便,无热变形之虑。
⑥各组分别控制的气动清洗开关配以电脑程控器自动控制清洗程序，可作到浇注后混合腔内能吹干、洗净，保证下次浇注顺利进行。由于浇注液或气冲用的压缩空气均由节流孔进入混合腔，故保证永不睹塞及混合料不倒流。

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