CN113997590A - 一种新型热塑型材料制作水力旋流器的新型制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水力旋流器技术领域，公开了一种新型热塑型材料制作水力旋流器的新型制作工艺，其包括S1，开发专用自动脱模模具；S2，使用新配方制作热塑型原材料；S3，将模具安装到自动成型注塑设备上调试开合模行程间隙，并检查液压及顶出装置；S4，检查检验经过加热烘干颗粒料是否达到使用要求；S5，投料至加工设备料仓内；S6，启动自动成型注塑设备；S7，启动自动生产模式；S8，组件装配检测。本发明改变了此类产品的成型工艺，提高了生产效率，可以再利用减少了后期更换后对环境造成的污染和危害。
Description
技术领域
本发明涉及水力旋流器技术领域，尤其涉及一种新型热塑型材料制作水力旋流器的新型制作工艺。
背景技术
现有工艺所用的原材料为热固性材料，新技术采用热塑型材料，现有工艺所用材料不可回收对环境造成污，制作过程繁琐，模具开合装配，注料都是依靠人工去完成，质量差效率低，水力旋流器在国内外现有生产工艺中效率低下，外观差废品率高，现有工艺生产效率低下，内在质量差外观差不美观，生产中产生的废品率高，使用时故障率高，进而提出一种新型热塑型材料制作水力旋流器的新型制作工艺。
发明内容
本发明提出的一种新型热塑型材料制作水力旋流器的新型制作工艺，解决了背景技术中的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种新型热塑型材料制作水力旋流器的新型制作工艺，包括以下步骤：
S1，开发专用自动脱模模具，模具设计有冷却、降温、液压定出装置；
S2，使用新配方制作热塑型原材料，新材料经过实验，最后挤出切削成注塑颗粒，再将注塑颗粒加工成试片，并将试片按实验项目标准进行多项测试检验，保证所用原材料达到正常的使用标准，然后将测试检验合格后的试片进行加温烘干脱水；
S3，将模具安装到自动成型注塑设备上调试开合模行程间隙，并检查液压及顶出装置，达到所制作的产品能够正常自动成型、自动脱模，检查降温冷却***使水温保持在适宜温度，满足为模具及时降温脱模的要求，检查模具与降温装置***的管路及连接管线使其水流循环通常能够及时给模具降温加快成型时间；
S4，检查检验经过加热烘干颗粒料是否达到使用要求；
S5，投料至加工设备料仓内，检查料仓出料口保持出料通常待生产；
S6，启动自动成型注塑设备，再次调试模具，把各个程序调试至最佳工作状态；
S7，启动自动生产模式，负责生产操作人员观察设备及所成型产品的各项标准，保证设备正常运转，使产品合格无缺陷；
S8，组件装配检测，把所生产的产品组件修掉多余料边检查修整；
S9，将修整检验好的组件用紧固件组装成整套成品，组装完成后进行检验，使每一套成品都达到合格产品。
优选的，所述S2中的实验包括实验分析、科学配比以及合成反应。
优选的，所述S2中试片放于烘干仓内进行加温烘干脱水。
优选的，所述S2中测试检验包括检测拉伸、磨耗、伸长率以及回弹等。
优选的，所述S3中的适宜温度为摄氏5度左右。
优选的，所述S4中的使用要求为保证达到可以成型的水分值内。
优选的，所述S4中的检测工具为水分测试仪器。
优选的，所述S6中的调式包括调试模具开合及成型时间、注料压力和注料温度。
优选的，所述S9中的检测包括外观和水压检验。
本发明的有益效果是：现有工艺所用的原材料为热固性材料，新技术采用热塑型材料，现有工艺所用材料不可回收对环境造成污，制作过程繁琐，模具开合装配、注料都是依靠人工去完成，质量差效率低，新工艺所用材料可以回收循环利用减少环境污染，模具设计为自动开合模具不用人工装配，水力旋流器在国内外现有生产工艺中效率低下，外观差废品率高，现有工艺和新工艺的生产效率相差20倍左右，产品使用周期高于普通工艺产品两倍左右，现有工艺生产效率低下、内在质量差外观差不美观，生产中产生的废品率高，使用时故障率高，此产品选用的材料在国内外没有先例，成型工艺没有先例，模具结构没有先例。新工艺特点：生产效率比传统工艺提高十倍以上、所用原材料各项性能指标都高于现在现有的原材料、产品美观耐用、使用寿命可提高两倍以上、生产时杜绝了操作人员直接接触原材料、产生产生所的边角料及使用后的报废产品可以回收再利用。
本发明改变了此类产品的成型工艺，提高了生产效率，可以再利用减少了后期更换后对环境造成的污染和危害。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
一种新型热塑型材料制作水力旋流器的新型制作工艺，包括以下步骤：
S1，开发专用自动脱模模具，模具设计有冷却、降温、液压定出装置；
S2，使用新配方制作热塑型原材料，新材料经过实验，最后挤出切削成注塑颗粒，再将注塑颗粒加工成试片，并将试片按实验项目标准进行多项测试检验，保证所用原材料达到正常的使用标准，然后将测试检验合格后的试片进行加温烘干脱水；
S3，将模具安装到自动成型注塑设备上调试开合模行程间隙，并检查液压及顶出装置，达到所制作的产品能够正常自动成型、自动脱模，检查降温冷却***使水温保持在适宜温度，满足为模具及时降温脱模的要求，检查模具与降温装置***的管路及连接管线使其水流循环通常能够及时给模具降温加快成型时间；
S4，检查检验经过加热烘干颗粒料是否达到使用要求；
S5，投料至加工设备料仓内，检查料仓出料口保持出料通常待生产；
S6，启动自动成型注塑设备，再次调试模具，把各个程序调试至最佳工作状态；
S7，启动自动生产模式，负责生产操作人员观察设备及所成型产品的各项标准，保证设备正常运转，使产品合格无缺陷；
S8，组件装配检测，把所生产的产品组件修掉多余料边检查修整；
S9，将修整检验好的组件用紧固件组装成整套成品，组装完成后进行检验，使每一套成品都达到合格产品。
本实施例中，S2中的实验包括实验分析、科学配比以及合成反应。
S2中试片放于烘干仓内进行加温烘干脱水。
S2中测试检验包括检测拉伸、磨耗、伸长率以及回弹等。
S3中的适宜温度为摄氏5度左右。
S4中的使用要求为保证达到可以成型的水分值内。
S4中的检测工具为水分测试仪器。
S6中的调式包括调试模具开合及成型时间、注料压力和注料温度。
S9中的检测包括外观和水压检验。
工作原理：S1，开发专用自动脱模模具，自动模具制作难度大、科技含量高，模具设计有冷却、降温、液压定出装置；S2，使用新配方制作热塑型原材料，新材料经过实验分析、科学配比以及合成反应，最后挤出切削成注塑颗粒，再将注塑颗粒加工成试片，并将试片按实验项目标准进行检测拉伸、磨耗、伸长率、回弹等各项性能指标的测试检验，保证所用原材料达到正常的使用标准，然后将测试检验合格后的试片投至烘干仓内进行加温烘干脱水；S3，将模具安装到自动成型注塑设备上调试开合模行程间隙，并检查液压及顶出装置，达到所制作的产品能够正常自动成型、自动脱模，检查降温冷却***使水温保持在摄氏5度左右，满足为模具及时降温脱模的要求，检查模具与降温装置***的管路及连接管线使其水流循环通常能够及时给模具降温加快成型时间；S4，用水分测试仪器检查检验经过加热烘干颗粒料是否达到使用要求，保证达到可以成型的水分值内；S5，投料至加工设备料仓内，检查料仓出料口保持出料通常待生产；S6，启动自动成型注塑设备，再次调试模具开合及成型时间、注料压力和注料温度，把各个程序调试至最佳工作状态；S7，启动自动生产模式，负责生产操作人员观察设备及所成型产品的各项标准，保证设备正常运转，使产品合格无缺陷；S8，组件装配检测，把所生产的产品组件修掉多余料边检查修整；S9，将修整检验好的组件用紧固件组装成整套成品，组装完成后进行外观和水压检验，使每一套成品都达到合格产品。现有工艺所用的原材料为热固性材料，新技术采用热塑型材料，现有工艺所用材料不可回收对环境造成污，制作过程繁琐，模具开合装配、注料都是依靠人工去完成，质量差效率低，新工艺所用材料可以回收循环利用减少环境污染，模具设计为自动开合模具不用人工装配，水力旋流器在国内外现有生产工艺中效率低下，外观差废品率高，现有工艺和新工艺的生产效率相差20倍左右，产品使用周期高于普通工艺产品两倍左右，现有工艺生产效率低下、内在质量差外观差不美观，生产中产生的废品率高，使用时故障率高，此产品选用的材料在国内外没有先例，成型工艺没有先例，模具结构没有先例。新工艺特点：生产效率比传统工艺提高十倍以上、所用原材料各项性能指标都高于现在现有的原材料、产品美观耐用、使用寿命可提高两倍以上、生产时杜绝了操作人员直接接触原材料、产生产生所的边角料及使用后的报废产品可以回收再利用。本发明改变了此类产品的成型工艺，提高了生产效率，可以再利用减少了后期更换后对环境造成的污染和危害；
TDI和MDI都是制作旋流器可以选用的主要原材料，二者在一定程度上可以互为替代，但是在结构、性能和细分的用途上，TDI和MDI 之间存在着很大的差别。1、TDI全称甲苯二异氰酸酯，一个苯环上有两个异氰酸根，其异氰酸根含量为48.3％；MDI全称二苯基甲烷二异氰酸酯，其有两个苯环，异氰酸根含量为33.6％；2、MDI毒性较小， TDI有剧毒。MDI蒸汽压较低，不容易挥发，无刺激性气味，对人体毒性较小，对运输无特殊要求；TDI蒸汽压较高，容易挥发，有强烈刺激性气味，是剧毒危险品，对运输有严格要求。3、MDI体系熟化速度快。与TDI相比，MDI体系熟化速度快，制品模塑周期短，而且性能优异，例如TDI基产品成型一般需要12-24h熟化过程才能达到最佳性能，而MDI体系仅需要1h就可达到95％熟化程度。4、MDI易开发多样化产品，相对密度较高，通过改变组分比例，可生产硬度范围很宽的产品。5、通过优化产品材料和工艺，用热塑性工艺生产的旋流器具备以下优点：①与TDI相比，MDI是环保型的产品，符合国家环保发展方向，对环境、人体没有伤害。②TDI制作的产品因为其结构原因，成品及边角料不可回收，而且很难分解，会对环境造成污染，MDI不同，制品和边角料可以再回收重复使用，即降低成本，又保护了环境。③我们选用了纯BG多元醇作为产品另外的一个主要原材料，和目前市场上普通旋流器选择的PEPG多元醇相比，具备更好的耐低温、高回弹、高耐磨的特点，对产品品质有很好的提升。④MDI 成型时间非常快，仅需要1h就可达到95％熟化程度，而TDI体系产品需要12-24h熟化过程才能达到最佳性能，极大的提高了生产效率，并节省大量的能耗。以上是MDI型和TDI型旋流器的区别，可以看的出来与TDI相比，MDI的应用更加广泛。近年来，MDI凭借着其诸多优势发展迅猛。
热塑性聚氨酯(PBA/MDI体系)和热固性聚氨酯(PEA/TDI)性能对比：
类型：聚酯型TPU，硬度88-92A
特点：高机械强度，成型周期短，良好加工稳定性和低温柔性
应用：注塑成型、挤出成型
*注塑2mm厚试片，80℃熟化16小时
类型：聚酯型CPU，硬度88-92A
特点：机械强度好，可以做大型制品
应用：手工或设备浇注成型
1、配方的设计与计算
1.1、设计参数
TPU是一类加热可以塑化、溶剂可以溶解的材料，具有典型的嵌段结构，即在大分子中含有软段与硬段结构。由于基本没有交联结构，强度主要来自分子内的共价键力及大分子之间的范德华力与氢键。大分子中软段与硬段的结构、比例、形成氢键的能力以及结晶性能，决定了TPU的弹性、强度、伸长率以及耐水性、耐磨性能、高低温性能等所有特性。所以，生产配方的确定，必须满足目标产品需要的性能要求。
在设计配方时，需首先根据产品性能要求选择主要原料，如果材料强度与耐磨性要求高但耐水性要求一般时，可选聚酯型的；如果弹性与低温性能要求高时，应该选PTMEG型；而强度、耐磨性、耐水性要求都高，可选用聚碳酸酯多元醇，但成本会很高；等等。在确定了主要原料后，还需确定有关参数。在TPU配方设计过程中，通常以R 值(NCO/OH)与硬段含量(Ch)作为参数。
1.1.1、R值的确定
在TPU中，一般情况下R控制在0.95～1.05，大多数在0.98～ 1.02之间。当R＜1时，TPU为纯线性结构，是热塑型产品；R＞1时，除生产线性TPU外，还有部分支化甚至交联结构，为半热塑型产品。纯线性结构的TPU可熔可溶，既可以熔融加工如挤出、压延、注塑、吹塑，也可以溶液加工如制成涂料、胶粘剂、浆料等。而半热塑型 TPU则可熔，但不全溶，只能熔融加工，不能溶液加工。因此，在设计配方时，应根据产品的性能要求选择适宜的R值。
此外R值对产品的分子量也有直接的影响。根据反应方程：
nOCN—A—NCO+(n+1)HO—A/—OH
HO—A/—[—O—CO—NH—A—NH—CO—O—A/—]n—OH
可得出：Mn＝nMNCO+(n+1)MOH
又R＝n/(n+1)，故Mn＝nMNCO+(n+1)MOH＝(MOH+RMNCO)/(1-R)(1)
[若NCO过量，则为Mn＝(MNCO+R/MOH)/(1-R/)，这里R/＝OH/NCO]
另外，TPU的合成反应机理为逐步加成缩聚反应，符合缩聚反应
机理[1]。按照缩聚反应机理，可以推出下式：
TPU的最大平均聚合度mmax(数均)＝(R+1)/(2|R—1|)(2)
可以得出：当R＝1时，mmax＝∞
当R＝0.99时，mmax＝99.5
当R＝0.98时，mmax＝49.5
可见，R值对TPU的分子量有很大影响。
1.1.2、硬段含量
硬段含量是指硬段在TPU中的质量百分含量，是TPU配方设计的另一个重要的参数。硬段含量直接影响TPU的氢键、微相分离以及结晶性能，是决定其形态的主要因素。硬段含量低、质量较小时(如 10％)，硬段易溶于软段之中，TPU成为单一软段相；当硬段含量较高但低于约40％时，硬段分散在软段之上，软段是连续相；这两种情况下，TPU主要表现软段相的优势性能，如具有良好的低温性能、伸长率以及弹性，但强度、模量、耐磨性与耐热性能较差。当硬段含量大约在40-60％时，TPU微相分离良好，软段相与硬段相均可能是连续相，此时TPU表现出良好的综合性能，伸长率、弹性、强度、模量、耐磨性以及低温性能都比较好。当硬段含量大于60％时，软段分散在硬段之中，硬段是连续相，此时TPU主要表现出硬段相时的性能，具有良好的机械强度、较高的模量与耐磨性能、较好的耐热性，但低温性能、伸长率以及弹性则较差。
1.2、配方的计算
在确定了所用大分子二元醇、二异氰酸酯(在TPU中一般为MDI)、 R值以及硬段含量Ch(这里硬段质量为二异氰酸酯与小分子二醇的质量之和)之后，就可以通过计算求出二异氰酸酯与小分子二醇的用量。
以Wg、Wi、Wd分别表示大分子二元醇、二异氰酸酯、小分子二醇的质量，Mg、Mi、Md分别表示其分子量，并设配方中大分子二元醇的质量Wg＝100，则通过下面的联立方程可以求出配方中二异氰酸酯与小分子二醇的质量Wi、Wd：
Ch＝(Wi+Wd)/(Wi+Wd+Wg)＝(Wi+Wd)/(Wi+Wd+100) (3)
R＝(Wi/Mi)/[(Wd/Md)+(Wg/Mg)]＝(Wi/Mi)/[(Wd/Md)+(100/Mg)] (4)
这里Mg、Mi、Md分别是拟选用的大分子二元醇、二异氰酸酯、小分子二醇的分子量，是已知数,未知数只有Wi、Wd，所以方程(3) 与(4)是一个普通的二元一次方程式。
我们选择MDI、1.4—BDO、PBA(Mg＝1900-2100)作为制作我们的新型旋流器的主原材料，合成硬段含量Ch＝40-50％，R值我们控制在R＝0.98-1.02之间。
现有产品我们所用TPU的基本配方如下(单位：质量分数)：聚酯(PBA、Mn＝2000)：55-60％；1.4—BDO：9-9.5％；MDI：30-35％；
耐磨助剂(高分子聚四氟乙烯粉、硅类等)添加比例：0.3-0.5％
耐水解剂：(碳化二亚胺类) 添加比例：0.08-0.095％
主抗氧剂：(抗氧剂1010) 添加比例：0.1-0.3％
辅抗氧剂：(抗氧剂1076、1024等) 添加比例：0.01-0.03％
润滑剂：(E腊等)
材料硬度我们设定在邵A90-95，我们选用纯BG多元醇作为产品主材料，在基础配方上添加一定比例的耐磨助剂，从而进一步增强产品的耐磨性和撕裂强度，和目前市场上普通旋流器选择的PEPG多元醇相比，具备更好的耐低温、高回弹、高耐磨的特点，对产品品质有很好的提升。MDI成型时间非常快，仅需要1h就可达到95％熟化程度，而TDI体系产品需要12-24h熟化过程才能达到最佳性能，极大的提高了生产效率，并节省大量的能耗，非常贴合我们旋流器需要的各项指标。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种新型热塑型材料制作水力旋流器的新型制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1，开发专用自动脱模模具，模具设计有冷却、降温、液压定出装置；
S2，使用新配方制作热塑型原材料，新材料经过实验，最后挤出切削成注塑颗粒，再将注塑颗粒加工成试片，并将试片按实验项目标准进行多项测试检验，保证所用原材料达到正常的使用标准，然后将测试检验合格后的试片进行加温烘干脱水；
S3，将模具安装到自动成型注塑设备上调试开合模行程间隙，并检查液压及顶出装置，达到所制作的产品能够正常自动成型、自动脱模，检查降温冷却***使水温保持在适宜温度，满足为模具及时降温脱模的要求，检查模具与降温装置***的管路及连接管线使其水流循环通常能够及时给模具降温加快成型时间；
S4，检查检验经过加热烘干颗粒料是否达到使用要求；
S5，投料至加工设备料仓内，检查料仓出料口保持出料通常待生产；
S6，启动自动成型注塑设备，再次调试模具，把各个程序调试至最佳工作状态；
S7，启动自动生产模式，负责生产操作人员观察设备及所成型产品的各项标准，保证设备正常运转，使产品合格无缺陷；
S8，组件装配检测，把所生产的产品组件修掉多余料边检查修整；
S9，将修整检验好的组件用紧固件组装成整套成品，组装完成后进行检验，使每一套成品都达到合格产品。
2.根据权利要求1所述的一种新型热塑型材料制作水力旋流器的新型制作工艺，其特征在于，所述S2中的实验包括实验分析、科学配比以及合成反应。
3.根据权利要求1所述的一种新型热塑型材料制作水力旋流器的新型制作工艺，其特征在于，所述S2中试片放于烘干仓内进行加温烘干脱水。
4.根据权利要求1所述的一种新型热塑型材料制作水力旋流器的新型制作工艺，其特征在于，所述S2中测试检验包括检测拉伸、磨耗、伸长率以及回弹等。
5.根据权利要求1所述的一种新型热塑型材料制作水力旋流器的新型制作工艺，其特征在于，所述S3中的适宜温度为摄氏5度左右。
6.根据权利要求1所述的一种新型热塑型材料制作水力旋流器的新型制作工艺，其特征在于，所述S4中的使用要求为保证达到可以成型的水分值内。
7.根据权利要求1所述的一种新型热塑型材料制作水力旋流器的新型制作工艺，其特征在于，所述S4中的检测工具为水分测试仪器。
8.根据权利要求1所述的一种新型热塑型材料制作水力旋流器的新型制作工艺，其特征在于，所述S6中的调式包括调试模具开合及成型时间、注料压力和注料温度。
9.根据权利要求1所述的一种新型热塑型材料制作水力旋流器的新型制作工艺，其特征在于，所述S9中的检测包括外观和水压检验。
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