专利名称：聚氨酯预聚体合成、弹性体浇注一体化合成工艺及浇注机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种聚氨酯预聚体合成、弹性体浇注一体化合成工艺，还涉及一种聚 氨酯预聚体合成、弹性体浇注一体化合成浇注机。
背景技术：
聚氨酯弹性体按制品加工方法来分，包括浇注型、热塑型、混炼型等几种，浇注型 聚氨酯弹性体是聚氨酯弹性体最重要的品种之一。其合成方法主要有二步法(预聚体 法)、一步半法(半预聚体法)和一步法三种。由于目前采用一步法和一步半法工艺所制得 制品的机械物理性能总体上比采用二步法工艺的要差一些；固此，大部分浇注型聚氨酯弹 性体制品，尤其是高模量的制品一般都采用二步法工艺生产。二步法工艺的合成原理为先 将线型聚酯、聚醚、聚ε “己内酯、聚烯烃等低聚物多元醇与过量的二异氰酸酯进行加聚反 应，制成低分子量的端基为异氰酸酯基的预聚体；浇注时再将预聚体与交联扩链剂混合，并 在液体状态下注入模具，混合物在一定加热温度下，停留一定时间，经扩链交联反应，制得 聚氨酯弹性体制品。现将采用传统的浇注机进行浇注型聚氨酯弹性体制品生产作业时的工艺流程简 要介绍如下首先在预聚体反应釜中对低聚物多元醇进行加热，待其温度上升至约100 140°C后进行真空脱水处理，处理完毕，再将其冷却至约40 65°C (具体温度应根据所采用 的原料体系来定)；随后，把上述已脱水的低聚物多元醇注入设计用料量的二异氰酸酯中， 不断搅拌、混合，将温度控制在约80 90°C (具体温度根据所采用的原料体系的不同而有 所差别)进行预聚反应，并经真空脱泡，脱去反应时产生的二氧化碳和未参与反应的游离 二异氰酸酯，经化验合格，制得端异氰酸酯基预聚体。密封储存，待用。将液态或加热熔化 成液态的预聚体加入浇注机的预聚体储槽中，启动预聚体料流系统的导热介质加热装置， 将预聚体和整个预聚体料流系统加热升温至其工作温度(80 90°C，具体温度根据所采用 的原料体系的不同而有所差别)，并进行辅助真空脱泡，去除因储存、加热、搬运和加料过程 中所接触的容器、工具、空气中的活性物质与预聚体进行化学反应而产生的二氧化碳等气 相物质，以及搬运、加料过程中裹入的气泡，再由计量泵计量送入浇注机机头混合室。与此 同时，启动交联扩链剂料流系统的导热介质加热装置，将加入浇注机交联扩链剂料流系统 的交联扩链剂，连同整个交联扩链剂料流系统加热升温至工作温度后，经计量泵计量后送 入浇注机机头混合室。预聚体、交联扩链剂两组原液在浇注机机头混合室中按设定的混合 比充分搅拌、混合后，连续地浇注到预先涂有脱模剂的模具中。将模具温度保持在要求的温 度，达到规定的时间(制品固化成型)后脱模。制件在调节到工艺所要求的温度的烘箱中 后熟化至所需的时间即可得到成型制品。附图1为在传统的聚氨酯弹性体浇注机上的预聚体储料、加热保温及计量、料流 单元。它通常由储料罐7(含料槽内胆18，料槽内胆18的出料接管19、回流接管20，加料口 23并配有搅拌器8等)，原料出料管路及管路附件1，计量装置及测控元件2，原料回流管路 及管路附件10，原料、导热介质温度测控元件9，配有压力控制元件的导热介质泵送装置3，导热介质循环启闭控制阀门4，导热介质加热元件6，真空脱泡装置5等组成。当须要启动预 聚体储料、循环、计量、料流系统的加热保温装置，给预聚体和整个预聚体料流系统加热升 温、保温时，只要接通导热介质加热元件6，开启导热介质循环启闭控制阀门4，同时启动配 有压力控制元件的导热介质泵送装置3，让导热介质由储料罐7加热夹套流出，通过导热介 质循环启闭控制阀门4，配有压力控制元件的导热介质泵送装置3，原料出料管路及管路附 件1，计量装置及测控元件2，浇注机机头(图中未视出)，原料回流管路及管路附件10，回 到储料罐7加热夹套；在不断的循环过程中，将导热介质加热元件6发出的热量持续传递给 储料罐7，原料出料管路及管路附件1，计量装置及测控元件2，浇注机机头(图中未视出)， 原料回流管路及管路附件10，使这些预聚体处于循环、计量、浇注状态时需要路径的部件不 断升温，从而也让加入储料罐7的预聚体不断升温，预聚体温度经原料、导热介质温度测控 元件9，检测后，由闭环或开环控制电路或程序控制至其设定值。达到温度设定值的预聚体 原料由真空脱泡装置5进行辅助真空脱泡，去除因储存、加热、搬运和加料过程中所接触的 容器、工具、空气中的活性物质与预聚体进行化学反应而产生的二氧化碳等气相物质，以及 搬运、加料过程中裹入的气泡，预聚体原料脱泡完毕即可进行浇注作业。导热介质在上述循 环回流中不断的流动，使得在预聚体原料进入循环、计量、浇注状态时所需途经的料罐7，原 料出料管路及管路附件1，计量装置及测控元件2，浇注机机头(图中未视出)，原料回流管 路及管路附件10的温度上升并保持在所需的数值，以保证浇注机在进行浇注作业时预聚 体原料始终恒定地处于设定温度。
附图1所示部件、元件、装置的具体位置、配置情况，除在上述说明中有明确要求 的部分，在保证其应有功能及特性的条件下，可根据实际需要灵活布置、配备。附图1所示 原料出料管路及管路附件1、原料回流管路及管路附件10为导热介质夹套加热保温结构， 根据实际需要也可采用受控电伴热管道结构加热保温。传统的聚氨酯弹性体浇注机上的交联扩链剂储料、加热保温及计量、料流单元的 结构和原理与此基本相同。只是其真空装置主要用来抽料和脱水。采用传统的浇注机进行浇注型聚氨酯弹性体制品生产作业时存在以下工艺方面 的不足1、预聚体从制备好，到在传统的浇注机上进行浇注型聚氨酯弹性体制品生产作 业，需要存储加热、冷却、脱泡，要消耗大量能源。2、预聚体从反应釜中卸料，密封、储存到存储容器中，搬运存储容器、称量料重和 给传统的浇注机的预聚体储槽中加料，及对容器、操作工具进行清洗等作业时需要占用许 多人工工时。3、预聚体在反应釜、存储容器、传统的浇注机之间来回流转难免会飘溢、飞溅、流 淌出有害气体和原料，造成环境污染。4、预聚体在卸料、储存、搬运、加料和存储加热时易与外界的活性物质发生化学反 应而导致异氰酸酯基等有效成分的含量发生改变从而影响产品质量。传统的浇注机则具有以下几个方面的不足1、在传统的浇注机上，没有配备自主强制冷却装置，不具备自主强制冷却功能，无 法满足预聚体合成和其他的在化学反应时需要进行降温处理的物料体系的化学合成对温 度控制方面的要求。
2、传统的浇注机上的加热装置对预聚体储料罐和整个预聚体料流系统的加热、升 温和保温是一道进行的，当只要求对预聚体储料罐进行加热、升温和保温时，设备也同时会 给整个预聚体料流系统的其他部件、装置加热，这既浪费了能源，同时也造成这些部位因长 期“干烧”而使其内壁残余的物料凝胶、结皮，影响设备正常工作，并加速这些部位的零部 件，尤其是橡塑制品和电器控制元件的老化，不适合利用浇注机上的预聚体储料罐进行独 立作业。3、在传统的浇注机上，其每个原料组份的储料罐和相应的管阀元件，计量装置，浇 注头，组成了一个封闭的环路，每个原料组份的出、回流管路排料阀、放料阀是该组原料组 份的储料罐底部的物料从外界输入、放出的，除储料罐顶部的加料口孔(也可用于向储料 罐中加入物料)和浇注头上的喷料嘴(可用于罐中物料的定时灌装)外的出入口，由于上 述排料阀，放料阀一般与同一组份的料流系统管阀元件布置在一起，内置于浇注机机体内， 操作室空间狭小，不便于频繁启闭阀门进行投料、放料与罐装作业。
4、另外，在传统浇注机的预聚体储料罐的加热夹套中的导热介质对流速度较低， 为保证储槽中的物料温度的一致性，储槽内胆底部与导热介质加热元件必须高出一定的距 离，所以储槽内胆的出料、回流接管与储槽底部接口之间有一定的长度；储槽底部接口与出 料、回流启闭控制阀门，出、回流管路排料阀，回流管路放料阀之间的接管也有一定的长度； 这样，在这些管路、阀门中就会有一定的空腔，在釜中的物料进行反应、混合、脱水、脱气、脱 泡时，将会存留有较多因无法进行充分的搅拌、混合而未能参与化学反应、混合，脱水、脱 气、脱泡不干净的原料。这对预聚体合成和其他物料体系的化学合成作业是不利的。5、在传统浇注机的预聚体储料罐中，为防搅拌时物料飞溅、裹入过多的气泡，通常 选用剪切强度较低，且刮壁、清洗性能较好的搅拌器。但也因为其剪切强度较低，不能达到 预聚体合成和其他的在化学反应时需要进行较高的剪切强度的搅拌的物料体系的化学合 成作业。6、由于上述原因，一般只能采用将已制备好的预聚体加入传统的浇注机的预聚体 储料罐地方法来进行浇注型聚氨酯弹性体制品生产作业。预聚体的制备需由另一套专门的 预聚体合成装置完成，这无疑增加了用户的生产和投资成本。7、因此，在传统浇注机上也无法完成预聚体灌装作业；采用醇胺混合物做扩链交 联剂的低硬度制品等浇注型聚氨酯弹性体制品的半机械化与手工生产作业；以及其他工作 温度为常温至140°C，物料粘度为100 3000cP，对不锈耐酸钢(304等)没有腐蚀性，且无 论有无升温、降温、保温要求，无论有无真空脱水、脱气、脱泡要求的物料的混合、反应、灌装 (含定量灌装)作业等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚氨酯预聚体合成、弹性体浇注一体化合成工艺及 浇注机，本发明既可减少用户的设备设资，又可优化、缩短制品生产的工艺流程、降低操作 人员的劳动强度和生产过程的环境污染，同时还可避免因预聚体在加热、储存、搬运和加料 时与外界的活性物质发生化学反应而导致异氰酸酯基等有效成分的含量发生改变从而影 响产品质量的弊端的，可直接在在一台设备上完成预聚体合成、聚氨酯弹性体浇注作业， 以及预聚体灌装作业；采用醇胺混合物做扩链交联剂的低硬度制品等浇注型聚氨酯弹性体制品的半机械化与手工生产作业；和其他工作温度为常温至140°C，物料粘度为100 3000cP，对不锈耐酸钢(304等)没有腐蚀性，且无论有无升温、降温、保温要求，无论有无真 空脱水、脱气、脱泡要求的物料的混合、反应、灌装(含定量灌装)作业等。本发明的聚氨酯预聚体合成弹性体浇注一体化合成工艺过程中，端异氰酸酯基预 聚体是直接在浇注机上的兼具储料作用的反应罐中完成的，具体步骤如下先将低聚物多 元醇加入浇注机的预聚体反应罐中，对其进行加热，待其温度上升至设定温度后进行真空 脱水处理，处理完毕，再将其冷却至规定温度；随后，把设计用料量的二异氰酸酯投入上述 预聚体反应罐中，与已脱水的低聚物多元醇不断搅拌混合，在所需的温度下进行预聚反应， 并经真空脱泡，脱去反应时产生的二氧化碳、未参与反应的游离二异氰酸酯和搅拌过程中 裹入的气泡，经化验合格，制得端异氰酸酯基预聚体，然后在同一台浇注机上进行聚氨酯弹 性体浇注作业。本发明所述工艺包括在聚氨酯弹性体浇注作业、浇注状态时的预聚体储料、循 环、计量料流系统的加热保温、预聚体兼具储料作用的反应罐处于独立工作状态并对罐中 的物料进行加热与保温以及浇注机的预聚体反应罐处于独立工作状态并 对罐中的物料进 行强制冷却三种不同工作模式，三种工作模式之间可随意切换。本发明还提供了一种聚氨酯预聚体合成弹性体浇注一体化浇注机，包括原料出料 管路及管路附件，计量装置及测控元件，配有压力控制元件的导热介质泵送装置，导热介质 循环启闭控制阀门，真空脱泡、脱水装置，导热介质加热元件，其上设置有加料口并含料槽 内胆的反应罐，搅拌器及原料，导热介质温度测控元件及回流启闭控制阀门；其特征在于 增设有冷却用导热介质储槽、配有过滤器的导热介质输出管路、导热介质回流管路、配有压 力控制元件的冷却用导热介质泵送装置、冷却用导热介质循环启闭控制阀门及导热介质循 环路经切换阀、组合阀门；反应罐7兼预聚体储料用，反应罐的料槽内胆底部直接与组合阀 门相连接，与浇注机的浇注头相连通的回流启闭控制阀门与反应罐的料槽内壁直接相连， 冷却用导热介质储槽通过配有过滤器的导热介质输出管路、导热介质回流管路分别与配有 压力控制元件的冷却用导热介质泵送装置、反应罐导热介质加热夹套相连，配有压力控制 元件的冷却用导热介质泵送装置的另一端与冷却用导热介质循环启闭控制阀门连通，冷却 用导热介质循环启闭控制阀门的一端与配有压力控制元件的冷却用导热介质泵送装置连 通，另一端则分别与配有压力控制元件的导热介质泵送装置和导热介质循环启闭控制阀门 连通，导热介质循环路经切换阀的三个端口则是分别与配有压力控制元件的导热介质泵送 装置、组合阀门及计量装置及测控元件相通。本发明所述反应罐安装在一个便于独立作业的开放式操作平台上。本发明所述搅拌器是由倾斜叶片涡轮式搅拌器或螺旋桨式搅拌器与的锚式或框 式搅拌器组合而成的、转速可调的复合式搅拌器。本发明所述浇注机可在聚氨酯弹性体浇注作业、浇注机的预聚体反应罐(兼具储 料作用)处于独立工作状态并对罐中的物料进行加热与保温以及浇注机的预聚体反应罐 处于独立工作状态并对罐中的物料进行强制冷却等三种不同工作模式之间随意切换。本发明通过给浇注机的预聚体反应罐(兼具储料作用)配备可在只对预聚体储 料、反应罐进行加热、冷却温度控制，和同时对预聚体连同整个预聚体料流系统的其他部份 进行加热、冷却温度控制这两种状态之间随意切换的拥有冷却用导热介质储槽的导热介质加热冷却装置，以及能同时满足用做反应釜和预聚体储槽的双重需要，兼具可防止搅拌时物料飞溅、裹入过多的气泡，且刮壁、清洗性能较好，剪切强度较高的，转速可调的、独特的 复合式搅拌器；同时预聚体反应罐底部还配有多用途的组合阀门，并将整个预聚体反应罐 安装在一个便于独立作业的开放式操作平台上；很好地满足了聚氨酯预聚体合成、弹性体 浇注一体化合成工艺的要求。
图1为传统浇注机上的预聚体储料罐和整个预聚体料流系统及加热装置(不含机 头部分)的带控制点工艺流程图；图2为本发明所述浇注机上的预聚体反应罐(兼具储料作用)和整个预聚体料流 系统及加热、冷却装置(不含机头部分)的带控制点工艺流程图；图3为传统浇注机的预聚体储料、循环、计量料流系统的加热保温装置的工艺流 程框图；图4为本发明所述浇注机处于浇注状态时的预聚体储料、循环、计量料流系统的 加热保温装置的工艺流程框图；图5为本发明所述浇注机的预聚体反应罐(兼具储料作用)处于独立工作状态并 进行加热与保温时，预聚体储料、循环、计量料流系统的加热保温装置的工艺流程框图；图6为本发明所述浇注机的预聚体反应罐(兼具储料作用)处于独立工作状态并 进行强制冷却时，预聚体储料、循环、计量料流系统的加热保温装置的工艺流程框图。
具体实施例方式本发明所述的聚氨酯预聚体合成，弹性体浇注一体化工艺流程为先将低聚物多元醇加入浇注机的预聚体反应罐(兼具储料作用)中，对其进行加 热，待其温度上升至设定温度后进行真空脱水处理，处理完毕，再将其冷却至规定温度；随 后，把设计用料量的二异氰酸酯投入上述预聚体反应罐中，与已脱水的低聚物多元醇不断 搅拌混合，在所需的温度下进行预聚反应，并经真空脱泡，脱去反应时产生的二氧化碳、未 参与反应的游离二异氰酸酯和搅拌过程中裹入的气泡，经化验合格，制得端异氰酸酯基预 聚体。然后，将上述已制备好的预聚体和整个预聚体料流系统的温度调整至其工作温度，由 计量泵计量送入浇注机机头混合室。其余工序与传统浇注机的浇注型聚氨酯弹性体制品生 产作业流程相同。即与此同时，启动交联扩链剂料流系统的导热介质加热装置，将加入浇注 机交联扩链剂料流系统的交联扩链剂，连同整个交联扩链剂料流系统加热升温至工作温度 后，经计量泵计量后送入浇注机机头混合室。预聚体、交联扩链剂两组原液在浇注机机头混 合室中按设定的混合比充分搅拌、混合后，连续地浇注到预先涂有脱模剂的开放式模具中。 将模具温度保持在要求的温度，达到规定的时间(制品固化成型)后脱模。制件在调节到 工艺所要求的温度的烘箱中后熟化至所需的时间即可得到成型制品。附图2为本发明所述的聚氨酯预聚体合成弹性体浇注一体化合成浇注机上的预 聚体反应罐(兼具储料作用)和整个预聚体料流系统及加热、冷却装置(不含机头部分)。 包括原料出料管路及管路附件1、计量装置及测控元件2、配有压力控制元件的导热介质泵 送装置3、导热介质循环启闭控制阀门4、真空脱泡、脱水装置5、导热介质加热元件6、其上设置有加料口 23并含料槽内胆18的反应罐7、搅拌器8及原料、导热介质温度测控元件9、回流启闭控制阀门21、冷却用导热介质储槽14、配有过滤器的导热介质输出管路13、导热 介质回流管路12、配有压力控制元件的冷却用导热介质泵送装置15、冷却用导热介质循环 启闭控制阀门16、导热介质循环路经切换阀17及组合阀门11。反应罐7兼预聚体储料用， 反应罐7的料槽内胆18底部直接与兼具进出料，循环、计量、浇注管路出料启闭控制，和抽、 放料启闭控制等多种用途的组合阀门11相连接，与浇注机的浇注头相连通的回流启闭控 制阀门21与反应罐7的料槽内壁直接相连，冷却用导热介质储槽14通过配有过滤器的导 热介质输出管路13、导热介质回流管路12分别与配有压力控制元件的冷却用导热介质泵 送装置15、反应罐7导热介质加热夹套22相连，配有压力控制元件的冷却用导热介质泵送 装置15的另一端与冷却用导热介质循环启闭控制阀门16连通，冷却用导热介质循环启闭 控制阀门16的一端与配有压力控制元件的冷却用导热介质泵送装置15连通，另一端则分 别与配有压力控制元件的导热介质泵送装置3和导热介质循环启闭控制阀门4连通，导热 介质循环路经切换阀17的三个端口则是分别与配有压力控制元件的导热介质泵送装置3、 组合阀门11及计量装置及测控元件2相通。搅拌器8选用剪切强度较高的能同时产生径向流和轴向流的倾斜叶片涡轮式搅 拌器或螺旋桨式搅拌器与刮壁、清洗性能好的锚式或框式搅拌器组合而成的、转速可调的 复合式搅拌器。可满足物料储存、反应、混合，脱水、脱气、脱泡等多种搅拌需要。附图2所示部件、元件、装置的具体位置、配置情况，除在上述说明中有明确要求 的部分，在保证其应有功能及特性的条件下，可根据实际需要灵活布置、配备。附图2所示 原料出料管路及管路附件1、原料回流管路及管路附件10为导热介质夹套加热保温结构， 根据实际需要也可采用受控电伴热管道结构加热保温。为保证预聚体合成时的温度控制要求，本发明所述浇注机的预聚体料流系统配备 了不同于传统浇注机的，加配了冷却用导热介质储槽的导热介质加热冷却装置(包括配有 压力控制元件的导热介质泵送装置3、导热介质循环启闭控制阀门4、导热介质加热元件6、 原料、导热介质温度测控元件9、冷却用导热介质储槽14、配有过滤器的导热介质输出管路 13、导热介质回流管路12、配有压力控制元件的冷却用导热介质泵送装置15、冷却用导热 介质循环启闭控制阀门16及导热介质循环路经切换阀17)。该装置在预聚体合成时，只对 预聚体反应罐进行加热、冷却温度控制，而预聚体料流系统的其他部份不受影响；以免浪费 能源，同时造成这些部位因长期“干烧”而使其内壁残余的物料凝胶、结皮，影响设备正常工 作，并加速这些部位的零部件，尤其是橡塑制品和电器控制元件的老化。预聚体合成完毕， 将该装置的工作状态切换到制品浇注作业准备状态时，该装置即会把上述预聚体连同整个 预聚体料流系统调整至其工作温度，以使浇注机的制品浇注作业能正常进行。本发明所述浇注机的预聚体储料、反应罐底部还配有独特的多用途的组合阀门 11，并将整个预聚体储料、反应罐7安装在一个便于独立作业的开放式操作平台上(图中 未示出)；因而该浇注机的预聚体反应罐能方便的单独工作，完成预聚体合成、灌装作业； 采用醇胺混合物做扩链交联剂的低硬度制品等浇注型聚氨酯弹性体制品的半机械化与手 工生产作业；以及其他工作温度为常温至140°C，物料粘度为100 3000cP，对不能耐酸钢 (304等)没有腐蚀性，且无论有无升温、降温、保温要求，无论有无真空脱水、脱气、脱泡要 求的的物料混合、反应、灌装(含定量灌装)作业等。
本发明的工作原理及过程为如图4所示，当须要启动预聚体储料、循环、计量、料 流系统的加热保温及装置，给预聚体和整个预聚体料流系统加热升温、保温时，则需开启导 热介质加热元件开关，接通导热介质加热元件6，将浇注机的预聚体反应罐7处于独立工作 状态与浇注机处于循环、计量、浇注状态等两种状态时的导热介质循环路经切换阀17切换 至浇注机循环、计量、浇注状态，开启导热介质循环启闭控制阀门4，关闭配有压力控制元件 的冷却用导热介质泵送装置15，关闭冷却用导热介质循环启闭控制阀门16，同时启动配有 压力控制元件的导热介质泵送装置3，让导热介质由预聚体储料、反应罐7加热夹套流出， 通过导热介质循环启闭控制阀门4，配有压力控制元件的导热介质泵送装置3，浇注机的预 聚体储料、反应罐7处于独立工作状态与浇注机处于循环、计量、浇注状态等两种状态时的 导热介质循环路经切换阀17，计量装置及测控元件2，回流启闭控制阀门21，原料回流管路 及管路附件10，浇注机机头(图中未示出)，组合阀门11处于预聚体原料循环、计量状态时 的原料出料管路及管路附件1，组合阀门11，回到预聚体储料、反应罐7加热夹套；在不断的 循环过程中，将导热介质加热元件6发出的热量持续传递给预聚体储料、反应罐7，计量装 置及测控元件2，回流启闭控制阀门21，原料回流管路及管路附件10，浇注机机头(图中未 视出)，组合阀门11处于预聚体原料循环、计量状态时的原料出料管路及管路附件1，组合 阀门11，使这些预聚体处于循环、计量、浇注状态状态时需要路径的部件不断升温，从而也 让加入预聚体储料、反应罐7的预聚体不断升温，预聚体温度经原料、导热介质温度测控元 件9检测后，由闭环或开环控制电路或程序控制至其设定值。使整个料流系统调整至其工 作温度，以使浇注机的制品浇注作业或反应罐中物料的灌装、定量灌装作业能正常进行。本发明所述的聚氨酯预聚体合成、弹性体浇注一体化浇注机上的预聚体储料、力口 热保温及计量、料流单元的这一部分功能与传统的聚氨酯弹性体浇注机上的聚体储料、力口 热保温及计量、料流单元的功能及工作原理基本相近。 如图5所示，当须要让浇注机的预聚体反应罐7 (兼储料用)、处于独立工作状态并 进行加热与保温时，则应接通导热介质加热元件6，将浇注机的预聚体储料、反应罐7处于 独立工作状态与浇注机处于循环、计量、浇注状态等两种状态时的导热介质循环路经切换 阀17切换至预聚体储料、反应罐7独立工作状态，开启导热介质循环启闭控制阀门4，关闭 配有压力控制元件的冷却用导热介质泵送装置15，关闭冷却用导热介质循环启闭控制阀门 16，同时启动配有压力控制元件的导热介质泵送装置3，让导热介质由预聚体储料、反应罐 7加热夹套流出，通过导热介质循环启闭控制阀门4，配有压力控制元件的导热介质泵送装 置3，浇注机的预聚体储料、反应罐7处于独立工作状态与浇注机处于循环、计量、浇注状态 等两种状态时的导热介质循环路经切换阀17，组合阀门11，回到预聚体储料、反应罐56加 热夹套，只对预聚体储料、反应罐7，和预聚体储料、反应罐7底部的组合阀门11(以防止阀 门内的原料凝固而不能工作)，进行加热与保温。预聚体储料、反应罐7的预聚体或其他化 工原料的温度经原料、导热介质温度测控元件9检测后，由闭环或开环控制电路或程序控 制至其设定值。如图6所示，当需要对浇注机的预聚体储料、反应罐7中的物料进行强制冷却作业 时，则应关闭导热介质加热元件6，开启导热介质循环启闭控制阀门4，开启冷却用导热介 质循环启闭控制阀门16，关闭配有压力控制元件的导热介质泵送装置3，同时启动配有压 力控制元件的冷却用导热介质泵送装置15，让冷却用导热介质从冷却用导热介质储槽14流出，通过配有压力控制元件的冷却用导热介质泵送装置15，冷却用导热介质循环启闭控 制阀门16，导热介质循环启闭控制阀门4，预聚体储料、反应罐7加热夹套，回到冷却用导热 介质储槽14，对预聚体储料、反应罐7进行强制冷却。预聚体储料、反应罐7的预聚体或其 他化工原料的冷却温度经经原料、导热介质温度测控元件9检测后，由闭环或开环控制电 路或程序控制至其设定值(温度到达设定值后关闭配有压力控制元件的冷却用导热介质 泵送装置15)。由于配有压力控制元件的导热介质泵送装置3的泵一般采用的是容积泵，在其未 开启的情况下导热介质很难从配有压力控制元件的导热介质泵送装置3中穿过，因而不会 对浇注机的原料途经管路和要完成预聚体原料的循环、计量、浇注工作所必须的测控、执行 元件进行强制冷却。反之，若需要在对浇注机的预聚体储料、反应罐7中的物料进行强制冷 却作业的同时，也对浇注机的原料途经管路和要完成预聚体原料的循环、计量、浇注工作所 必须的测控、执行元件进行强制冷却，只需将浇注机的预聚体储料、反应罐7处于独立工作 状态与浇注机处于循环、计量、浇注状态等两种状态时的导热介质循环路经切换阀17切换 至浇注机循环、计量、浇注状态，同时启动配有压力控制元件的导热介质泵送装置3即可。上述各执行部件、元件、装置的启闭、压力、温度、转速、流量等数据的采集、计算、 分析、监控，根据需要可由PC、PLC数字控制系统控制，也可由继电接触器及仪表控制系统 控制，有些管阀元件也可采用手动控制。 实施例1 采用二步法(预聚体法)工艺，用本发明所述浇注机，以数勻分子量 为1000的己二酸乙二醇丙二醇脂与甲苯二异氰酸酯合成的预聚体，与3，3' -二氯-4， 4' -二氨基二苯甲烷进行交联扩链反应生产硬度为邵氏A95° 士2°的浇注型聚氨酯预聚 体合成、弹性体制品将浇注机的工作状态调整至预聚体反应罐(兼具储料作用)处于独立工作状况并 进行加热与保温的状态，接通导热介质加热元件6，将浇注机的预聚体储料、反应罐7处于 独立工作状态与浇注机处于循环、计量、浇注状态等两种状态时的导热介质循环路经切换 阀17切换至预聚体储料、反应罐7独立工作状态，开启导热介质循环启闭控制阀门4，关闭 配有压力控制元件的冷却用导热介质泵送装置15，关闭冷却用导热介质循环启闭控制阀门 16，同时启动配有压力控制元件的导热介质泵送装置3，让导热介质由预聚体储料、反应罐 7加热夹套流出，通过导热介质循环启闭控制阀门4，配有压力控制元件的导热介质泵送装 置3，导热介质循环路经切换阀17，组合阀门11，回到预聚体储料、反应罐56加热夹套，只对 预聚体储料、反应罐7，和预聚体储料、反应罐7底部的组合阀门11 (以防止阀门内的原料凝 固而不能工作)，进行加热与保温。预聚体储料、反应罐7的预聚体或其他化工原料的温度 经原料、导热介质温度测控元件9检测后，由闭环或开环控制电路或程序控制至其设定值。同时，先启动真空脱泡、脱水装置5，再将组合阀门11调至抽料状态，向浇注机的 预聚体反应罐7中抽入数勻分子量为1000的己二酸乙二醇丙二醇脂200公斤；当然，物料 也可从反应罐顶部的加料口 23投入。待物料温度上升至设定温度后，开启搅拌器8 (转速 调至适中状态)和真空脱胞、脱水装置5，一边搅拌物料一边抽真空一定时间，至其水含量 低于规定值时，关闭真空脱泡，脱水装置5，停止抽真空，使反应罐7内的压力恢复至常压状 态。将浇注机的工作状态调整至预聚体反应罐(兼具储料作用)处于独立工作状况并进行强制冷却的状态，关闭导热介质加热元件6，开启导热介质循环启闭控制阀门4，开启 冷却用导热介质循环启闭控制阀门16，关闭配有压力控制元件的导热介质泵送装置3，同 时启动配有压力控制元件的冷却用导热介质泵送装置15，让冷却用导热介质从冷却用导热 介质储槽14流出，通过配有压力控制元件的冷却用导热介质泵送装置15，冷却用导热介质 循环启闭控制阀门16，导热介质循环启闭控制阀门4，预聚体储料、反应罐7加热夹套，回到 冷却用导热介质储槽14，对预聚体储料、反应罐7进行强制冷却。预聚体储料、反应罐7的 预聚体或其他化工原料的冷却温度经经原料、导热介质温度测控元件9检测后，由闭环或 开环控制电路或程序控制至其设定值(温度到达设定值后关闭配有压力控制元件的冷却 用导热介质泵送装置15)。
当物料温度降至设定值时，关闭导热介质加热冷却装置，把搅拌器8转速调至高 速挡，启动真空脱泡、脱水装置5，再将组合阀门11调至抽料状态，向浇注机的预聚体反应 罐7中抽入称量好的69. 4公斤甲苯二异氰酸酯(物料也可从反应罐顶部的加料口 23投 入)。使其与已脱水的己二酸乙二醇丙二醇脂快速搅拌、混合、进行预聚反应，制取异氰酸 基含量为规定值的预聚体。随着反应的进行，其所释放出的反应热使反应料的温度不断上 升，当温度高于设定值上限时，立即重新将浇注机的工作状态调整至预聚体反应罐(兼具 储料作用)处于独立工作状况并进行强制冷却的状态，使其温度降回到预聚反应的设定温 度，反应进行一段时间后，如反应料的温度不再继续上升，就将浇注机的工作状态调整至聚 体反应罐(兼具储料作用)处于独立工作状况并进行加热与保温的状态，当反应料在设定 温度范围内反应一定时间后，即可开启真空脱泡、脱水装置5，开始对反应料进行脱泡处理， 继续持续反应、脱泡一段时间时，使反应料允份反应，随后，把搅拌器8转速调至低速挡，过 一小段时间后停止搅拌，停止抽真空，使反应罐7内的压力恢复至常压状态，肉眼观察反应 料中是否残留有气泡，以此判断反应料反应时产生的二氧化碳和未参与反应的游离二异氰 酸酯是否脱除干净了，若还有气泡，则应重新可开启真空脱泡、脱水装置5和搅拌器8继续 脱泡，至脱干净为止。接着，取样进行分析化验，实验数据与理论数据的偏差应在规定的范围内，化验合 格即制得了异氰酸基含量为规定值的预聚体。此时，启动浇注机的预聚体储料、循环、计量、料流系统的加热保温及装置，给预聚 体和整个预聚体料流系统加热升温、保温。即接通导热介质加热元件6，将导热介质循环路 经切换阀17切换至浇注机循环、计量、浇注状态，开启导热介质循环启闭控制阀门4，关闭 配有压力控制元件的冷却用导热介质泵送装置15，关闭冷却用导热介质循环启闭控制阀门 16，同时启动配有压力控制元件的导热介质泵送装置3，让导热介质由预聚体储料、反应罐 7加热夹套流出，通过导热介质循环启闭控制阀门4，配有压力控制元件的导热介质泵送装 置3，浇注机的预聚体储料、反应罐7处于独立工作状态与浇注机处于循环、计量、浇注状态 等两种状态时的导热介质循环路经切换阀17，计量装置及测控元件2，回流启闭控制阀门 21，原料回流管路及管路附件10，浇注机机头(图中未示出)，组合阀门11处于预聚体原料 循环、计量状态时的原料出料管路及管路附件1，组合阀门11，回到预聚体储料、反应罐7加 热夹套；在不断的循环过程中，将导热介质加热元件6发出的热量持续传递给预聚体储料、 反应罐7，计量装置及测控元件2，回流启闭控制阀门21，原料回流管路及管路附件10，浇注 机机头(图中未视出)，组合阀门11处于预聚体原料循环、计量状态时的原料出料管路及管路附件1，组合阀门11，使这些预聚体处于循环、计量、浇注状态状态时需要路径的部件不 断升温，从而也让加入预聚体储料、反应罐7的预聚体不断升温，预聚体温度经原料、导热 介质温度测控元件9检测后，由闭环或开环控制电路或程序控制至其设定值。与此同时，启动浇注机的交联扩链剂储料、循环、计量、料流系统的加热保温及装 置，给交联扩链剂和整个交联扩链剂流系统加热升温、保温(本发明所述浇注机上的交联 扩链剂储料、加热保温及计量、料流单元的结构和原理与传统的聚氨酯弹性体浇注机上的 交联扩链剂储料、加热保温及计量、料流单元的结构和原理基本相同)，向扩链剂储料罐投 入足量的3，3' -二氯_4，4' - 二氨基二苯甲烷，使3，3' -二氯_4，4' - 二氨基二苯甲 烷和整个交联扩链剂料流系统的温度调整并稳定在其设定值。分别启动预聚体和交联扩链剂计量泵并各自调节其转速，将预聚体和3，3' -二 氯_4，4' _ 二氨基二苯甲烷的流量比调至约为100 17(具体的比例应以化验所得的异氰 酸基含量含量的实际分析数据，按规定的当量比计算而得)。然后由计量泵分别将预聚体、3，3' -二氯-4，4‘ -二氨基二苯甲烷计量送入浇注 机机头混合室。预聚体、交联扩链剂两组原液在浇注机机头混合室中按设定的混合比充分 搅拌、混合后，连续地浇注到 预先涂有脱模剂的开放式模具中。将模具温度保持在规定的温 度值，达到规定的时间后脱模，制件在调节到工艺所要求的温度的烘箱中后熟化至所需的 时间，即得到所需的成型制品。
权利要求
一种聚氨酯预聚体合成弹性体浇注一体化合成工艺，先直接在浇注机上制得端异氰酸酯基预聚体，然后，将上述已制备好的预聚体和整个预聚体料流系统与交联扩链剂和整个交联扩链剂料流系统的温度调整至其工作温度，由计量泵分别计量送入浇注机机头混合室，再将预聚体、交联扩链剂两组原液在浇注机机头混合室中按设定的混合比充分搅拌、混合后，连续地浇注到预先涂有脱模剂的开放式模具中，将模具温度保持在要求的温度，达到规定的时间后脱模，制件在调节到工艺所要求的温度的烘箱中后熟化至所需的时间即可得到成型制品，其特征在于端异氰酸酯基预聚体是直接在浇注机上的兼具储料作用的反应罐中完成的，具体步骤如下先将低聚物多元醇加入浇注机的预聚体反应罐中，对其进行加热，待其温度上升至设定温度后进行真空脱水处理，处理完毕，再将其冷却至规定温度；随后，把设计用料量的二异氰酸酯投入上述预聚体反应罐中，与已脱水的低聚物多元醇不断搅拌混合，在所需的温度下进行预聚反应，并经真空脱泡，脱去反应时产生的二氧化碳、未参与反应的游离二异氰酸酯和搅拌过程中裹入的气泡，经化验合格，制得端异氰酸酯基预聚体，然后在同一台浇注机上进行聚氨酯弹性体浇注作业。
2.一种聚氨酯预聚体合成弹性体浇注一体化合成工艺，其特征在于包括在聚氨酯 弹性体浇注作业、浇注状态时的预聚体储料、循环、计量料流系统的加热保温、预聚体兼具 储料作用的反应罐处于独立工作状态并对罐中的物料进行加热与保温以及浇注机的预聚 体反应罐处于独立工作状态并对罐中的物料进行强制冷却三种不同工作模式，三种工作模 式之间可随意切换。
3.一种聚氨酯预聚体合成弹性体浇注一体化浇注机，包括原料出料管路及管路附件 1、计量装置及测控元件2、配有压力控制元件的导热介质泵送装置3、导热介质循环启闭控 制阀门4、真空脱泡、脱水装置5、导热介质加热元件6、其上设置有加料口 23并含料槽内胆 18的反应罐7、搅拌器8及原料、导热介质温度测控元件9及回流启闭控制阀门21 ；其特征 在于增设有冷却用导热介质储槽14、配有过滤器的导热介质输出管路13、导热介质回流 管路12、配有压力控制元件的冷却用导热介质泵送装置15、冷却用导热介质循环启闭控制 阀门16及导热介质循环路经切换阀17、组合阀门11 ；反应罐7兼预聚体储料用，反应罐7 的料槽内胆18底部直接与组合阀门11相连接，与浇注机的浇注头相连通的回流启闭控制 阀门21与反应罐7的料槽内壁直接相连，冷却用导热介质储槽14通过配有过滤器的导热 介质输出管路13、导热介质回流管路12分别与配有压力控制元件的冷却用导热介质泵送 装置15、反应罐7导热介质加热夹套22相连，配有压力控制元件的冷却用导热介质泵送装 置15的另一端与冷却用导热介质循环启闭控制阀门16连通，冷却用导热介质循环启闭控 制阀门16的一端与配有压力控制元件的冷却用导热介质泵送装置15连通，另一端则分别 与配有压力控制元件的导热介质泵送装置3和导热介质循环启闭控制阀门4连通，导热介 质循环路经切换阀17的三个端口则是分别与配有压力控制元件的导热介质泵送装置3、组 合阀门11及计量装置及测控元件2相通。
4.根据权利要求3所述的聚氨酯预聚体合成弹性体浇注一体化合成浇注机，其特征在 于反应罐7安装在一个便于独立作业的开放式操作平台上。
5.根据权利要求3或4所述的聚氨酯预聚体合成弹性体浇注一体化合成浇注机，其特 征在于搅拌器8是由倾斜叶片涡轮式搅拌器或螺旋桨式搅拌器与的锚式或框式搅拌器组 合而成的、转速可调的复合式搅拌器。
6.根据权利要求3或4所述的聚氨酯预聚体合成、弹性体浇注一体化合成浇注机，其 特征在于该浇注机可在聚氨酯弹性体浇注作业、浇注机的预聚体反应罐(兼具储料作用) 处于独立工作状态并对罐中的物料进行加热与保温以及浇注机的预聚体反应罐处于独立 工作状态并对罐中的物料进行强制冷却等三种不同工作模式之间随意切换。
全文摘要
本发明公开了一种聚氨酯预聚体合成、弹性体浇注一体化合成工艺，端异氰酸酯基预聚体是直接在浇注机上的兼具储料作用的反应罐中完成的，具体步骤如下先将低聚物多元醇加入浇注机的预聚体反应罐中，对其进行加热再进行真空脱水处理，将其冷却至规定温度；把设计用料量的二异氰酸酯投入上述预聚体反应罐中，不断搅拌混合，在所需的温度下进行预聚反应，并经真空脱泡，未参与反应的游离二异氰酸酯和搅拌过程中裹入的气泡，经化验合格，制得端异氰酸酯基预聚体，然后在同一台浇注机上进行聚氨酯弹性体浇注作业。本发明可减少设备投资，优化工艺流程、降低劳动强度和环境污染，可直接在在一台设备上完成预聚体合成、聚氨酯弹性体浇注、预聚体灌装作业。
文档编号B29C39/22GK101863096SQ20101020122
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月13日 优先权日2010年6月13日
发明者江浩 申请人:江浩