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迭代中躍升，新型混合頭賦能聚氨酯發(fā)泡技術(shù)

2023-12-16 08:50:53來(lái)源：克勞斯瑪菲 閱讀量：103 評(píng)論

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　　隨著全球汽車數(shù)量的不斷增加和新能源汽車迅速發(fā)展及普及，材料輕量化也在加速進(jìn)行中。聚氨酯發(fā)泡材料具有良好的可塑性和可加工性、輕質(zhì)且優(yōu)異的絕緣性能，適用于汽車座椅、車身、隔音材料等方面，聚氨酯高壓發(fā)泡技術(shù)為汽車的輕量化設(shè)計(jì)提供了重要的支持和保障。
 
　　Grammer公司是知名的座椅生產(chǎn)商，其標(biāo)志性棱紋靠背座椅廣泛用于拖拉機(jī)、叉車或大型卡車。作為其長(zhǎng)期合作伙伴，克勞斯瑪菲開(kāi)發(fā)的新型precisionMixhead 8/12-2K-40混合頭率先應(yīng)用于該公司的座椅生產(chǎn)，已助力其加工了40萬(wàn)個(gè)聚氨酯泡沫座椅，這也是precisionMixhead的首次批量化生產(chǎn)應(yīng)用。
 
　　在大多數(shù)情況下，混合頭與一個(gè)快速移動(dòng)的機(jī)械手連接，機(jī)械手將混合頭在不同模具間移動(dòng)完成開(kāi)模澆注。
 
　　有時(shí)，當(dāng)模具閉合時(shí)，混合頭還需要精確地插入開(kāi)口，因此混合頭緊湊的設(shè)計(jì)顯得非常重要。為了讓混合頭具備比之前版本更好的混合質(zhì)量，升級(jí)后的混合頭加寬了工藝窗口，這樣有利于提高出產(chǎn)量和混合壓力。在Grammer公司的批量化座椅生產(chǎn)中，precisionMixhead 8/12-2K-40混合頭獲得了客戶積極反饋。
 
　　工廠使用克勞斯瑪菲precisionMixhead 8/12-2K-40混合頭操縱轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)，用于生產(chǎn)拖拉機(jī)、大型卡車和叉車座椅。每個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)配備20多個(gè)模具。一個(gè)混合頭首先移動(dòng)到開(kāi)模狀態(tài)的模具處(已插入蓋子并被真空吸住)，然后用軟泡進(jìn)行填充。
 
Grammer公司使用擁有24個(gè)工位的轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)生產(chǎn)
 
　　帶有標(biāo)志性棱紋靠背的座椅
 
　　填充泡沫后，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)工位，讓模具蓋上另一個(gè)不同幾何形狀的蓋子蓋體，同時(shí)蓋子蓋體立即封閉。隨后第二個(gè)混合頭插入蓋中，將致密的聚氨酯泡沫澆注到空腔中，作為固定座椅的支架(支撐)。6秒后，泡沫變得足夠堅(jiān)硬，蓋子蓋體可以被打開(kāi)。稍等片刻后，蓋子蓋體打開(kāi)，接近完成的泡沫坐墊轉(zhuǎn)移到全自動(dòng)的激光修剪裝置。這就是每天數(shù)千個(gè)泡沫坐墊的生產(chǎn)流程，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的廢品率極低。
 
　　、
 
每個(gè)模具都有兩個(gè)不同幾何形狀的蓋子(蓋體)
 
　　因此也可以用硬泡生產(chǎn)支撐件
 
　　混合頭是聚氨酯發(fā)泡系統(tǒng)的核心部件，直接決定多元醇和異氰酸酯組分是否能混合均勻并按預(yù)期比例混合。如果兩組分不能混合均勻或未按預(yù)期比例混合，固化的泡沫可能有粘點(diǎn)(如果多元醇較異氰酸酯先噴出)，或者泡沫坐墊顯得太硬或太軟。
 
　　混合過(guò)程是如何進(jìn)行的？
 
　　多元醇和異氰酸酯在一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)中從各自的密封罐流向混合頭，然后再流回；它們通過(guò)噴嘴(通過(guò)針頭節(jié)流)流入混合室。但這只有在帶再循環(huán)槽的控制桿打開(kāi)時(shí)才會(huì)進(jìn)入混合腔，否則物料流會(huì)留在回路中。該系統(tǒng)可以確保組分的壓力、數(shù)量、溫度和流速在噴嘴口始終保持恒定。
 
　　在物料即將排出時(shí)，控制活塞就會(huì)打開(kāi)通往混合室的通道，等待組分達(dá)到注射量。注射量用每秒的輸出量乘以時(shí)間計(jì)算得出，例如200克乘以5秒得到1公斤聚氨酯的注射量。組分在混合室中被霧化并在100至200巴的壓力下混合。開(kāi)模澆注需使用一個(gè)L形混合頭，如precisionMixhead混合頭來(lái)進(jìn)行泡沫填充。
 
　　克勞斯瑪菲在L型發(fā)泡混合頭領(lǐng)域擁有多項(xiàng)專利技術(shù)。產(chǎn)生的泡沫以90度角偏轉(zhuǎn)到出口，并通過(guò)清洗活桿完全流出。如果使清洗桿稍突出以縮短從混合室到出口的行程，就會(huì)發(fā)生額外的后混合，且會(huì)停止流出(排料過(guò)程會(huì)相對(duì)平穩(wěn))。
 
　　這一混合過(guò)程非常復(fù)雜。因此，為了對(duì)現(xiàn)有的高壓混合頭進(jìn)行優(yōu)化，克勞斯瑪菲研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)流動(dòng)模擬對(duì)混合過(guò)程進(jìn)行分析。模擬發(fā)現(xiàn)當(dāng)流速盡可能低時(shí)，組分混合效果最好。
 
　　通過(guò)對(duì)比60克組分混合物發(fā)現(xiàn)，使用precisionMixhead 8/12-2K-40的實(shí)際體驗(yàn)與克勞斯瑪菲和開(kāi)姆尼茨工業(yè)大學(xué)的合作團(tuán)隊(duì)在混合頭開(kāi)發(fā)過(guò)程中進(jìn)行的流動(dòng)模擬數(shù)據(jù)相吻合，泡沫的混合質(zhì)量提高了三倍。
 
　　為了確保混合精度，多年來(lái)Grammer公司一直使用克勞斯瑪菲的Vario噴嘴。與標(biāo)準(zhǔn)的彈簧加載噴嘴不同，這些噴嘴的氣墊位于噴嘴后面的氣腔。當(dāng)氣墊處于160巴壓力下，壓力會(huì)通過(guò)膜片傳遞到噴針上，因而噴針往復(fù)移動(dòng)，來(lái)補(bǔ)償組分流速波動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力變化。
 
座椅加熱元件也可以集成到發(fā)泡系統(tǒng)中
 
　　克勞斯瑪菲重新優(yōu)化設(shè)計(jì)混合頭的目的不僅是為了提高聚氨酯組分的混合質(zhì)量，也是為了縮小新混合頭的幾何尺寸。多元醇和異氰酸酯流入混合腔的噴嘴的位置會(huì)直接影響混合效果和混合頭尺寸。
 
　　如果兩個(gè)噴嘴彼此直接相對(duì)，則一種組分可能進(jìn)入到另一種組分的流道。因此必須讓噴嘴的排列呈一定角度。通過(guò)適當(dāng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，克勞斯瑪菲成功地將傳送混合頭的兩個(gè)L形支腿分別縮短到原來(lái)的92%和65%，從而將混合頭的體積縮小達(dá)25%，重量也從13千克減輕到約10.5千克。
 
在澆注過(guò)程中，混合頭決定泡沫的均勻性
 
　　從而決定了座椅的質(zhì)量
 
　　precisionMixhead混合頭首次實(shí)現(xiàn)混合腔、出口腔和控制桿磨損時(shí)可完全更換。其中，出口腔和控制桿已經(jīng)從多件式變?yōu)閱渭?，有助于?jié)省空間和減輕重量。為了使用更方便，直徑25毫米的出口管的長(zhǎng)度從32毫米延長(zhǎng)到40毫米。
 
　　Grammer公司工程主管Martin Wiendl認(rèn)為可靠耐用是克勞斯瑪菲系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)。他說(shuō)：“我們的轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)從2001年以來(lái)一直在正常運(yùn)行，它們非常可靠，系統(tǒng)和備件都方便易得，克勞斯瑪菲的支持團(tuán)隊(duì)也隨時(shí)會(huì)為我們提供服務(wù)。” Grammer公司和克勞斯瑪菲已經(jīng)成功合作了大約30年，未來(lái)還將繼續(xù)保持密切合作。
 
　　聚氨酯高壓發(fā)泡技術(shù)市場(chǎng)前景越來(lái)越廣闊，克勞斯瑪菲通過(guò)結(jié)合市場(chǎng)需求和企業(yè)實(shí)際情況不斷升級(jí)和改進(jìn)技術(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能，為推動(dòng)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供重要力量。
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