聚氨酯模塑制品的制备方法 【技术领域】
本发明涉及聚氨酯模塑制品的一种制备方法，其中将反应组分在高压下于混合头中混合，混合头滑块或注射针的压力和位置以及液压阀的位置由监控设备进行记录、探测和评价。
背景技术
聚氨酯模塑制品的制备可按照所谓的RIM(反应注射模塑)工艺实施，即，所用模塑工具中模具的上半部分和下半部分已被移动到一起，从而形成了一个密闭的空腔。在这种情况下，混合头的流出系统通过流道连接到了上述空腔上。但聚氨酯模塑制品的制备也可以用另一种模塑工具实施，其中模具的上半部分首先被打开，然后聚氨酯的反应混合物通过混合头的流出系统被注入到开放的空腔，在注射结束后模具的上半部分被关闭，即模具闭合。
在按照本技术领域的RIM工艺(示于图1和图2中)中，由计量器通过管道或软管线以预定的质量流量比向混合头提供至少两种可相五反应的液体组分。混合头的任务是将这些组分(通常是异氰酸酯和多元醇)相互混合均匀，并通过流道(通常是模具整体的一部分)将工艺过程中产生的聚氨酯反应混合物施放到模具(模塑工具)中。被输送到模具中的液态反应混合物在不久后固化。此后，模具(通常是由多个部分组成的结构)被打开以移出完成的模塑制品。通常，模具在模具载体(未作图解)中结合为一体，该载体开、闭模具，在关闭状态时通过抵制模具中所产生的内压使之保持闭合。在RIM生产工艺的情况下，混合头通常是永久地连接在模塑工具上地。也可能在每次注射前用一种特殊的混合头入口或手工地将混合头对接到模具上。在这种情况下所用的混合头是所谓的高压混合头，该混合头按照例如逆流注射工艺工作。
模塑制品的制备可以细分为连续发生的若干阶段。在生产过程的开始，位于混合头内部的液压驱动滑块处于某个位置，该位置允许组分通过混合头回流。这意味着由计量器计量的组分的质量流通过进口流到混合头。在混合头中，组分流被凹槽和流道导入返回流。组分流从那里流回到计量器。混合头中组分流所流经的流道也可以由混合头壳和滑块或甚至由混合头壳和若干滑块通过不同的几何排列形成。图解的混合头结构只是一种可能的变体。从空的闭合模具(图1)开始，有一个或更多的液压驱动的滑块在高压混合头中被移动。这些滑块的任务是按某种方式引导要混合的液体流，通过这种方式使液体流合并而产生均匀混合的反应混合物，该混合物由混合头生成并被施放到模具中。就此而论，所施放的反应混合物是如此之多，以至于充满了模具(图2)。
为了将所需的精确量施放到模具中，要借助于计量器对反应组分进行计量。这台机器用严格规定的质量流量计量每种组分。所有组分的计量经过相同的既定时间段。通过电气控制系统对这个时间段进行监控。计量过程的开始和结束是通过混合头中的一个或多个液压移动滑块的运动进行控制的。在混合和充填过程之后，液压滑块按某种方式运动，通过这种方式使残留的聚氨酯反应混合物完全排出混合头，组分的质量流再次通过混合头回流。随后，已被导入模具的反应混合物进行固化，并形成了固体的聚氨酯模塑制品，该模塑制品可在模具打开后取出。
在RIM生产过程中使用附加的混合头时，除了计量区(计量器，混合头)以外许多原因可能导致设备的损坏。例如，在脱模过程中可能忘记模具铸口区域中有已完成模塑制品的残余物。由于此原因，则密封混合头的出口，和在计量过程期间在连接计量器和混合头的组分管线中出现不允许的压力。然后由于超过最大允许压力，这导致故障和整个设备的自动停机。由设备的电子控制系统进行停机。
也可能由于计量区(计量器，混合头)中的问题，发生由于超过最大允许压力的这样停机。例如，混合头上的喷嘴有可能被污垢颗粒堵塞。这会产生较高的流体阻力并导致超出最大许可压力。计量区(计量器，混合头)所产生的问题可以被机器的操作者识别，如果重新启动也不会对设备造成损害。相反，在计量器和混合头构成的系统以外所产生的问题会使设备在重新启动时造成损坏。
如果，举例来说流道被堵塞时，比如由于更高的排放量而使一种组分的管线压力升高得比其它管线更快。因此具有较高压力的组分管线中的组分流的一部分会通过已充满反应混合物的混合室9(图2)被强制推入压力较低的管线。由于组分管线因压力升高而膨胀使其体积增大，这种情况是可能发生的。如果，例如异氰酸酯管线中的压力比多元醇管线中的压力升高更快，异氰酸酯就能够进入多元醇管线。这会导致在多元醇管线中形成反应混合物，并生成固体聚氨酯。如果在这种情况发生后再将设备投入运行，反应混合物会随着组分的循环而被夹带流经整个设备。结果是所有的软管和管道都被完全反应的聚氨酯固体堵塞。如果能避免在发生这种错误后重新启动，则只有邻近混合头的组分管线会受到影响。
为了保护设备，迄今所已知的RIM设备已经装备了自动压力监控系统。如果在一个组分管线中最大许可压力被超出，该系统就会自动关闭设备。但是这种压力关闭只考虑了压力超出的结果，而并不顾及其发生的时间和在哪个连接管线中发生。这意味着设备的其它参数未被考虑、不能与压力关闭联系起来进行考察，所以对设备的操作人员来说，应到何处去查找超出许可压力所引起的自动关闭的起因并不是明显的。
发明内容
因此本发明的目的是获得一种聚氨酯模塑制品的制备工艺，其中在压力升高和组分计量关闭后，对故障在何处发生以及设备是否可在不经大修或清理的情况下再次投入使用进行评估。
附图说明
图1所示为一种按RIM工艺制备聚氨酯模塑制品的设备，其中通过混合头回收析出的组分。
图2所示为一种按RIM工艺制备聚氨酯模塑制品的设备，其中各组分经过喷嘴被注射到混合室并在其中混合，然后通过混合头流出系统和流道被充入空腔。
图3所示为一种按RIM工艺制备聚氨酯模塑制品的设备，按本明的工艺实施。
图4和图5以举例的方式显示了RIM工艺中多元醇(A)和异氰酸酯(B)的组分压力、开关信号(C)和启动信号(D)的时间曲线。
具体实施方式
以下主要基于RIM工艺所提供的例子对本发明进行说明，但本发明同样适用于那些通过混合头流出系统将聚氨酯反应混合物充入空模的生产工艺。
本发明涉及一种蜂窝状或密实的聚氨酯模塑制品的制备工艺，其中用计量器将至少一种异氰酸酯组分和至少一种多元醇组分经组分管线输送到混合室，并在此处混合而形成聚氨酯反应混合物，随后聚氨酯反应混合物被从混合室中施放到模具中。组分的压力会被组分管线中的压力传感器探测并传送到监控设备。将压力时间曲线与监控设备中贮存的参考压力值进行比较，在有至少一个测定的压力曲线对贮存的参考压力曲线的偏离超出预定公差极限的情况下发出故障信号。
组分压力也可以在比如混合室或模具中测定，并被传送到监控设备。
在依照本发明所述的工艺中，也优选输出分别识别有关位置和时间的信号，在该时间和位置所测得的压力曲线对所贮存的参考压力曲线的偏离超出了预定公差极限。
在实施本发明的工艺时，可以估计是否存在故障或错误条件也就是在计量区(计量器，混合头)查找其故障或错误状况的起因，以及估计故障是否起因于计量区以外，比如在模塑工具中。另外，能够估计是否发生了严重损坏或损坏的轻重。
在一个优选的实施方案中，进入混合室的组分的计量是通过滑块的打开和闭合来启动和终止的，滑块的打开和闭合使通入混合室的喷嘴被打开或关闭，滑块的打开和闭合是通过各自指定的液压阀的开启和关闭用液压操作的。也优选液压阀的开启和关闭以及滑块的打开和闭合的时间被传送到监控设备，该监控设备将所传送的滑块位置和液压阀位置按时间分配给所传送的组分压力曲线，以便将所传送的组分压力曲线对应于注射的开始和结束按时间进行分配。
下面将以附图为基础对发明进行更详细的阐述。
图1和图2所示为处于不同生产状态的同样设备。图1中所示设备处于循环的操作状态，图2中设备在进行注射操作。图3以图2为基础并另外包括控制和监控本发明的工艺所需的组件。因此图1中组件的参考代号也适用于图2和图3中的相应组件。
在按图3所示的RIM设备中，液压开关信号由设备控制系统14产生，用于启动液压阀11。液压阀最后致使混合头1中的液压驱动滑块6产生运动。这些滑块的某些位置可通过启动器12，如有感接近开关进行查询，得到的信号被传送到设备控制系统14和监控设备15。就此而论，设备控制系统14和监控设备15也可以结合在一个设备中。对于每种类型的混合头，一个生产周期中的液压开关信号和启动信号的顺序是预定的，并且是特有的。以这种顺序为基础可以确定生产过程的阶段。这些信号以及所测定的组分管线3(组分由此从计量器2流入混合头1)的压力曲线被传送到设备控制系统14和监控设备15。为了测定压力，压力传感器13被集成到了管线上。
在聚氨酯模塑制品的生产中，单个信号的临时顺序可能会由于混合头类型的变化和设备组件的其它变化而有所差别。
对于图3中所示的设备，在正常的，也就是说无故障的生产周期中信号曲线和压力曲线典型地呈现出图4所示的情况。信号的顺序可以细分为三个阶段。在第一个阶段(阶段1)开始前，滑块6所处的位置使组分通过凹槽和沟槽7在回路中传输。第一阶段是通过设备控制系统14发出开关信号启动的，该开关信号开关液压阀从而使滑块6移动。相应地选择了滑块6的液压驱动单元。因此滑块6就从对析出组分进行回收的位置移出，并移入通过喷嘴8将组分注射进混合室9的位置(生产位置)。一旦所述的滑块到达生产位置，启动器12就发信号到设备控制系统14和监控设备15。一旦设备控制系统14收到来自启动器12的信号并且滑块6处于生产位置，第二个阶段就开始了。在第二个阶段，组分在混合室9中进行混合，并从混合室9中以液状的聚氨酯反应混合物形式排出，并被导入模塑工具5中。当模塑工具5被填充到所希望的程度后就开始了第三阶段，该阶段由液压开关信号的重新开关进行启动。第三阶段优选经过固定的时间，如300微秒后结束。
在正常，也就是说无故障的生产顺序中，组分压力曲线典型地呈现出图4所示的情况。第二阶段中两种组分压力均约等于或不明显地高于第一阶段中或第一阶段之前它们的压力。如果发生了错误，该错误的起因在计量区(计量器，混合头)之外，例如像在被遗忘的流道4的情况下，那么组分压力的曲线就会呈现出图5所示的情况。在第二阶段中两种组分的压力均非常显著地上升，直到达到最大许可压力并由设备控制系统14自动关闭计量。依靠本发明的工艺，由液压开关信号和启动信号确定的单个阶段可以被探测和区分。
目前，RIM设备已装上了设备控制系统，该系统可以在最大许可压力被超出的情况下关闭对组分的计量。但在这些设备中，设备控制系统并不输出有关在什么时间，以及因此而来的在哪个生产阶段以及因何原因使最大许可压力被超出的信息。只有通过识别超出两组分最大许可压力与事件发生的时间(与生产的不同阶段相关联)之间的关系，才可能得出有关错误发生地点的结论。如果故障只发生在例如处于生产位置的滑块进行调整之后，即发生在第二阶段，那么故障大概并不位于计量区，而是在流道4或模塑工具5区域。
也可以以在第二阶段中组分压力的时间曲线为基础对故障的严重性进行估计。就此而论，可以按以下方式对压力曲线进行分析：测量从第二阶段开始到达到最大许可压力的时间间隔Δt。接着得出达到的最大压力pmax和第一阶段压力p1的差。就此而论，第一阶段压力p1可以是比如整个第一阶段中的平均压力。随后，导出上述的压力差与时间间隔Δt的系数。
Quotient=pmax-p1Δt]]>
将计算出的系数值与贮存的至少一个相对系数值进行比较。如果系数值比相对值更大，则表明设备发生了严重的损坏。如果系数值比相对值更小，则表明发生了很小的损坏或根本没有发生损坏。就此而论，对损坏的评定可以借助于提高所贮存的相对值的数量来区分。
实施例
实施例1：封闭的流道
如果图2中的流道4已经被封闭，那么混合头1中的自由空间(即混合室9和邻近的流出系统)一旦被反应混合物填满，压力就会立刻上升。压力的上升会非常剧烈，取决于流出量。这意味着系数值高。相应于这种高系数值，如果不进行调整，这样的故障会导致重大的损坏。
实施例2：计量时间过长
在计量时间过长的情况下，有太多的聚氨酯反应混合物被输入了模具5。在这种情况下，第二阶段中压力的升高仅在非常晚的时候发生。压力的升高发生在模具已完全充满时。另外，由于常规的模具绝不会闭合到不渗漏的状态，压力升高的情况就比实施例1更为平缓。因此，总有一些反应混合物能够从模具中排出。就此而论，如果最大许可压力被超出，不会对设备造成损坏或只造成设备轻微的损坏。因为这种情况下具有的是低系数值。
尽管以说明为目的对本发明进行了上述详细描述，应该理解的是，所述的细节只是为了说明的目的，除权利要求所限定的内容之外，本领域技术人员可以进行变动而并不偏离本发明的主旨和范围。