Պոլիուրեթանային խողովակները՝ որպես բարձր{0}արդյունավետ պոլիմերային նյութ, լայնորեն օգտագործվում են նավթաքիմիական, ավտոմոբիլային, շենքերի ջրամատակարարման և ջրահեռացման, ինչպես նաև բժշկական սարքերի արդյունաբերություններում՝ իրենց գերազանց մաշվածության, նավթի դիմադրության, քիմիական կոռոզիայից դիմադրության և լավ ճկունության շնորհիվ: Հետևաբար, պոլիուրեթանային խողովակների կաղապարման գործընթացի վերաբերյալ-խորը հետազոտությունը զգալի ինժեներական գործնական նշանակություն ունի:
Պոլիուրեթանային խողովակների հիմնական բնութագրերը և կաղապարման պահանջները
Պոլիուրեթանը (PU) պոլիմերային նյութ է, որն արտադրվում է պոլիոլների և իզոցիանատների պոլիմերացման ռեակցիայի արդյունքում։ Հիմք ընդունելով փափուկ և կոշտ հատվածների հարաբերակցությունը՝ այն կարելի է բաժանել ջերմապլաստիկ պոլիուրեթանային (TPU) և ձուլված պոլիուրեթանային (CPU): Պոլիուրեթանային խողովակները սովորաբար արտադրվում են ձուլման գործընթացի միջոցով: Ձուլման գործընթացը պահանջում է հումքի հարաբերակցության, ռեակցիայի ջերմաստիճանի, կաղապարի ձևավորման և հետմշակման պայմանների խիստ հսկողություն՝ ապահովելու համար խողովակի խտությունը, ամրությունը և մակերեսի հարդարումը:
Պոլիուրեթանային խողովակների ձևավորման հիմնական պահանջները ներառում են.
1. Հումքի նախնական մշակում. պոլիոլները և իզոցիանատները պետք է մանրակրկիտ խառնվեն որոշակի ջերմաստիճանում, որպեսզի խուսափեն օդի մնացորդային փուչիկներից:
2. Ռեակցիայի վերահսկում. Պոլիուրեթանի պնդացման ռեակցիան ազատում է մեծ քանակությամբ ջերմություն, որը պահանջում է կաղապարի ջերմաստիճանի օպտիմալացում և թափման արագություն՝ տեղայնացված գերտաքացումից և ճեղքումից խուսափելու համար;
3. Ապամոնտաժում և տեղադրում{1}}մշակում. կաղապարված խողովակները կարիք ունեն համապատասխան տեղադրման-վուլկանացման կամ սառեցման` չափերի կայունությունը բարելավելու համար:
Պոլիուրեթանային խողովակների կաղապարման հիմնական գործընթացները
1. Ձուլման համաձուլվածքների գործընթացը
Ձուլման ձուլումը պոլիուրեթանային խողովակների արտադրության ամենատարածված գործընթացն է: Դրա հիմնական քայլերը ներառում են.
• Հումքի խառնում. նախապոլիմերը (իզոցիանատ բաղադրիչ) և շղթայի երկարացնողը (պոլիոլ բաղադրիչ) խառնվում են որոշակի հարաբերակցությամբ, և օդի փուչիկները հեռացվում են խառնման գործընթացում՝ օգտագործելով վակուումային գազազերծումը:
• Կաղապարի պատրաստում. կաղապարը պետք է նախապես տաքացվի մինչև համապատասխան ջերմաստիճանը (սովորաբար 60-80 աստիճան), և կպչունությունը նվազեցնելու համար կիրառվում է արձակող նյութ:
• Ձուլում և ամրացում. խառը հումքը ներարկվում է կաղապարի մեջ և մշակվում որոշակի ճնշման տակ (սովորաբար մթնոլորտային կամ ցածր ճնշման տակ): Պերտացման ժամանակը կախված է խողովակի տրամագծից և պատի հաստությունից, ընդհանուր առմամբ տատանվում է մի քանի րոպեից մինչև տասնյակ րոպե:
• Ապամոնտաժում. Խողովակի ամբողջական ամրացումից հետո այն քանդվում և կտրվում է:
Այս գործընթացը հարմար է փոքր-խմբաքանակային, բազմատեսակ-արտադրության համար, հատկապես բարդ կառուցվածքով պոլիուրեթանային խողովակների արտադրության համար:
2. Էքստրուզիայի համաձուլվածքների գործընթաց
Ուղիղ խողովակների կամ պարզ-կառուցվածքի պոլիուրեթանային խողովակների զանգվածային արտադրության համար կարող են օգտագործվել էքստրուզիոն ձուլվածք: Գործընթացը ներառում է.
• Հումքի հալում. Թերմոպլաստիկ պոլիուրեթանային (TPU) հատիկներ տաքացվում և հալվում են պտուտակային էքստրուդատորի միջոցով;
• Էքստրուզիոն կաղապարում. հալված նյութը արտամղվում է հատուկ թաղանթի միջոցով՝ շարունակական խողովակաձև կառուցվածք ձևավորելու համար;
• Սառեցում և ձևավորում. Էքստրուդացված խողովակն արագ սառչում է ջրով կամ օդային հովացման միջոցով, այնուհետև ձգվում և կտրվում է պահանջվող երկարությամբ քարշիչ մեքենայի միջոցով:
Էքստրուզիան շատ արդյունավետ է և հարմար է ստանդարտացված պոլիուրեթանային խողովակներ արտադրելու համար, սակայն այն առաջարկում է ավելի քիչ ճկունություն արտադրանքի կառուցվածքում:
3. Ռեակցիոն ներարկման համաձուլվածքներ (RIM) գործընթաց
Մեծ կամ բարձր ամրության պոլիուրեթանային խողովակների համար կարող են օգտագործվել ռեակցիոն ներարկման համաձուլվածքներ: Այս գործընթացը ներառում է պոլիոլների և իզոցիանատների առանձին պահեստավորում բարձր-ճնշման բալոններում, բարձր ճնշման տակ դրանք բարձր արագությամբ խառնելով և այնուհետև խառնուրդը կաղապարի մեջ ներարկելով: Խառնուրդը արձագանքում է և ամրանում՝ ձևավորելով վերջնական ձևը: RIM-ը հարմար է հաստ-պատերով խողովակների համար և ունի ձուլման կարճ ցիկլ և արտադրանքի բարձր ամրություն:
Ձուլման գործընթացի վրա ազդող հիմնական գործոնները
1. Հումքի հարաբերակցությունը. իզոցիանատի ինդեքսը (NCO/OH հարաբերակցությունը) ուղղակիորեն ազդում է պոլիուրեթանի խաչմերուկային խտության վրա՝ այդպիսով ազդելով խողովակի կարծրության և առաձգականության վրա:
2. Ջերմաստիճանի վերահսկում. կաղապարի չափազանց բարձր ջերմաստիճանը կարող է հանգեցնել մնացորդային փուչիկների կամ մակերեսային թերությունների, մինչդեռ չափազանց ցածր ջերմաստիճանը երկարացնում է պնդացման ժամանակը:
3. Կաղապարի ձևավորում. խելամիտ վազորդի ձևավորում և օդափոխման համակարգը կարող է նվազեցնել թերությունները և բարելավել արտադրանքի հետևողականությունը:
4. Հետ{1}}մշակում. որոշ պոլիուրեթանային խողովակներ պահանջում են հետվուլկանացում (օրինակ՝ պրոցեսորի խողովակները) ջերմակայունությունը և մեխանիկական հատկությունները բարելավելու համար:
Պոլիուրեթանային խողովակների ձուլման գործընթացի ընտրությունը պահանջում է արտադրանքի կատարողականի պահանջների, արտադրության մասշտաբի և ծախսերի գործոնների համապարփակ դիտարկում: Ձուլումը հարմար է բարձր-ճշգրիտ-կառուցվածքի խողովակների համար, էքստրուզիան հարմար է լայնածավալ-ստանդարտացված արտադրության համար, մինչդեռ RIM-ը (Reverse Molding Injection) ունի առավելություններ մեծ-մասշտաբի, բարձր-խողովակների արտադրության մեջ: Ապագայում, պոլիուրեթանային նյութերի փոփոխման տեխնոլոգիայի մշակմամբ, ձուլման գործընթացները հետագայում կօպտիմալացվեն՝ արդյունաբերական կիրառման ավելի խիստ պահանջներին համապատասխանելու համար:
