剛性ポリウレタンフォームの作り方は？
剛性ポリウレタンフォームを作るには、2つの主要な成分間の化学反応が含まれます。ポリオールそしてイソシアネート。組み合わせると、これらのコンポーネントは触媒と吹く剤と反応してフォームを作成します。
結果として得られるフォームには剛性構造があり、断熱材、構造成分、パッケージなどのアプリケーションに一般的に使用されます。以下は、硬質ポリウレタンフォームを作成するための詳細な段階的なプロセスです。
1. 基本的なコンポーネントの理解
硬いポリウレタンフォームを作るには、いくつかの重要な成分が必要です。
ポリオール：これらは、複数のヒドロキシル基（-OH）を含み、反応の塩基として作用する化合物です。剛体フォームに使用されるポリオールは通常です長鎖ポリオールこれは、泡に最終的な強さと剛性を与えるのに役立ちます。
イソシアネート：他の重要な成分は、通常、イソシアネートですMDI（メチレンジフェニルジイソシアネート）またはTDI（トルエンジイソシアネート）。これらは、ポリオールと反応してポリウレタンを形成する高度に反応性のある化合物です。
吹くエージェント：これらはフォームの拡張の原因です。硬い泡では、ような吹く剤が吹いています水, CFCS、 またはHCFCSCFCは現在、環境への影響により多くの地域で段階的に廃止されています。炭化水素ブタンやペンタンのように、代替の吹き付け剤としても使用できます。
触媒：これらは、ポリオールとイソシアネートの間の化学反応を促進します。最も一般的な触媒はですアミンそして有機金属化合物のようにdibutyltin dilaurate（dbtdl）.
界面活性剤：界面活性剤は、表面張力を減らすことによりフォーム構造を安定させるのに役立ち、これにより小さな細胞の形成が可能になります。これにより、泡の均一なセルサイズが保証されます。また、最終的なフォームの密度と硬さを制御するのにも役立ちます。
火炎遅延剤（オプション）：目的の使用に応じて、泡の耐火性を高めるために火炎還元剤を追加することができます。
2. ミキシング前コンポーネント
発泡プロセスを開始する前に、各コンポーネントの量を慎重に測定することが不可欠です。ポリオールとイソシアネートの比率は通常です1:1重量によっては、これは最終フォームの望ましい特性によって異なる場合があります。吹く剤や触媒などの他のコンポーネントが少量で追加されます。
ポリオール調製：ポリオールは、必要に応じて、安定剤、界面活性剤、および火炎遅延剤と混合することにより調製されます。
イソシアネートの準備：イソシアネートは測定され、個別に調製されます。イソシアネートは適切に処理されないと反応性があり、毒性があるため、注意が必要です。
3. 混合プロセス
プロセスの中心には、ポリオールブレンドとイソシアネートを制御された方法で混合することが含まれます。 2つのコンポーネントが互いに接触するとすぐに反応が始まるので、プロセスは迅速に、しかし均等に行う必要があります。
高せん断混合：ポリオールとイソシアネートは通常、高せん断ミキサーで混合されており、徹底的なブレンドが作成されます。これにより、吹く剤が混合物全体に均等に分布し、不均一な泡の形成が防止されます。混合速度は、発泡体が均一に膨張しますが、成分が反応するのに時間ができるように十分に膨張するように十分な速さでなければなりません。
吹くエージェントの紹介：水や炭化水素などの吹く剤が混合物に導入されます。水はイソシアネートと反応して二酸化炭素ガスを形成し、泡の構造を形成する泡を作り出します。
触媒添加：触媒を混合物に加えて反応を加速し、硬化時間を速くします。触媒の選択は、望ましい反応性と硬化時間に依存します。硬い泡の場合、反応はフォームを形成するのに十分な速さでなければなりませんが、フォームが適切に拡張して設定できるように十分に遅くなければなりません。
4. 反応とフォームの拡張
コンポーネントが混合されると、化学反応はほぼすぐに始まります。ポリオールとイソシアネートが反応すると、二酸化炭素ガスが吹き付け剤から放出され、混合物が膨張します。この膨張は、泡内の小さな泡または細胞の形成につながります。
フォーム層：フォームは数分以内に拡張し、固化して剛性構造に設定し始めます。混合物は、元の体積を何度も拡大し、軽量の細胞構造を形成することができます。
硬化：泡が拡大した後、硬化し始めます。硬化時間は、特定の定式化と条件に応じて、数分から数時間の範囲です。この間、泡は最終的な剛性に達し、ポリウレタン鎖が架橋を続け、フォームの強度を高めます。
5. 成形と形状
硬いポリウレタンフォーム通常、大量に作られていますが、カスタムシェイプで作成することもできます。フォーム混合物は、断熱パネル、包装材料、構造コンポーネントなどの特定の用途向けに金型に注ぐことができます。フォームは金型で治療することが許可されており、そこで完全に硬くなるまで形状を維持します。
金型材料：ポリウレタンフォームに使用される金型は、鋼鉄, アルミニウム、 またはプラスチック。金型の選択は、作られているフォーム製品のサイズと形状に依存します。
6. 後処理
フォームが硬化して設定すると、さまざまな後処理ステップを踏むことができます。
カットとシェーピング：フォームは、特定の形状またはサイズにカットできます。これは、フォームの厚さと密度に応じて、のこぎり、ホットワイヤーカッター、またはその他の特殊なツールで行うことができます。
表面処理：必要に応じて、泡の表面をコーティングまたは仕上げで処理して、水分抵抗や火災遅延などの特性を改善できます。
7. テストと品質管理
剛性の前ポリウレタンフォーム使用するためにリリースされ、厳密な品質管理テストを受ける必要があります。重要なテストには次のものがあります。
密度テスト：フォームの密度は、意図したアプリケーションの仕様を満たす必要があります。剛性フォームには通常、密度があります32〜96 kg/m³、使用に応じて。
圧縮強度テスト：硬質フォームは断熱材によく使用されるため、崩壊せずに圧力に耐えることができるように、その圧縮強度をテストする必要があります。
熱伝導性テスト：断熱用途の場合、フォームは熱伝導率が低い必要があります。これは通常、エネルギー効率基準を満たすために測定されます。
結論
剛性を作るポリウレタンフォームポリオール、イソシアネート、吹き付け剤、および触媒の混合物を正確に制御する必要がある複雑な化学プロセスが含まれます。このプロセスには、混合、拡張、硬化、および後処理が含まれて、硬く、耐久性があり、多用途のフォームが作成されます。このフォームには、特に建設、断熱、自動車、包装産業において、幅広いアプリケーションがあります。