Литье полиуретановых эластомеров вручную, как следует из названия, не требует использования сложной и, соответственно, дорогостоящей аппаратуры. Для создания любых полиуретановых отливок необходимо следующее оборудование: лабораторные весы, механический смеситель, вакуумный насос, печь и/или нагревательный стол с регулировкой температуры до 120°C, предпочтительно с принудительной циркуляцией воздуха для ускорения процесса плавления материала (для систем горячей обработки). Кроме того, вам понадобятся емкости для взвешивания, например, полипропиленовые ведра, лопатка для перемешивания – на фото ниже), одноразовые латексные или виниловые перчатки и, на ваше усмотрение, картонные стаканчики объемом 250 мл, которые могут пригодиться для отливания части сырья из бидонов.
После подготовки основного оборудования и компонентов полиуретановой системы (полиол, изоцианат и отвердитель – при работе с трехкомпонентными системами с переменной твердостью) переходим к подготовке сырья. На этом этапе следует помнить о температуре и о перемешивании ингредиентов.
Ингредиентом, обычно требующим подогрева и вымешивания перед использованием, является полиол. Рекомендуемая температура плавления полиола обычно составляет 50-55°C. Ее не следует превышать, принимая во внимание возможность деградации катализатора, входящего в состав полиола. Также не рекомендуется хранить полиол при указанной выше температуре на протяжении нескольких дней.
Изоцианат потребуется расплавить в случае переохлаждения материала, которое приводит к помутнению и выпадению осадка в виде все более крупных комков, вплоть до полного застывания содержимого. В этом случае сырье необходимо расплавить в печи при температуре 70°C, а затем охладить до рабочей температуры (индивидуальные рабочие температуры указаны в технической спецификации соответствующей системы). Изоцианат, который не подвергался переохлаждению, готов к использованию с момента доведения его до рекомендуемой рабочей температуры – благодаря однородности материала смешивание не требуется.
Полиол же требует тщательного перемешивания после расплавки (внимание: следует убедиться в том, что материал полностью расплавлен), поскольку представляет собой неоднородную смесь, подверженную седиментации. При работе с материалом, поставляемым в 25-килограммовых бидонах, для смешивания рекомендуется использовать роликовый смеситель. При работе с упаковками с открывающейся крышкой следует использовать механический смеситель на низких оборотах, чтобы избежать аэрации материала (время перемешивания должно составлять примерно 15 минут). Роликовый и механический смесители с насадкой для уменьшения аэрации материала представлены на фотографиях ниже.
Все компоненты (полиол, изоцианат, отвердитель) чувствительны к влаге. Если содержимое упаковки не используется сразу, рекомендуется защитить оставшееся количество материала от влаги, заполнив упаковку сухим техническим азотом (чистотой 5.0). Если азот не используется, после отмера нужного количества сырья необходимо плотно закрывать упаковку (чтобы пробка в упаковке изоцианата не прилипла к резьбе, после отливания необходимой порции сырья необходимо насухо вытереть резьбу и смазать ее техническим вазелином или силиконовым маслом) и избегать ситуаций, когда в упаковке остается мало сырья и много воздуха (в таких случаях можно перелить содержимое упаковки в меньшую тару).
После того как сырье подготовлено, можно приступать к отмеру отдельных компонентов. Первой обычно подготавливается порция полиола (полиол, потенциально отвердитель, пигментная паста, иногда другие добавки) – при добавлении пигмента, катализатора или другой добавки важно еще раз рассчитать пропорции. Рекомендованная в технической спецификации точность соотношения компонентов обычно составляет 1% веса. Взвешенный полиол необходимо перемешать. Особое внимание следует уделить тщательному перемешиванию материала у стенок и на дне, – например, с использованием удлиненного шпателя. Приготовленный таким образом полиол можно хранить (в защищенном от влаги месте), – компоненты смеси не вступают в реакцию друг с другом.
Взвешенное сырье – отдельно полиол и изоцианат (преполимер) – дегазируется в вакуумной емкости, подключенной к насосу. Дегазируемый материал может увеличить свой объем втрое – поэтому во избежание вытекания ведро должно быть заполнено не более чем на треть его объема. Удаление воздуха не обязательно, а лишь рекомендуется и продиктовано исключительно требованиями к качеству и эстетическим характеристикам конечного продукта.
Если полиуретан будет соединяться в форме с металлическим элементом, данный элемент следует обработать пескоструйным аппаратом, обезжирить и покрыть грунтовкой (клеем). Клей должен полностью высохнуть – растворители должны испариться во избежание последующего расслоения. Металлический элемент должен быть нагрет до той же температуры, что и форма, – при этом необходимо следить, чтобы на загрунтованную поверхность не попал разделитель. Если разделительное средство распыляется, распыление следует проводить в отдельном помещении, чтобы аэрозоль разделительного препарата, распространяющийся по помещению, не оседал на элементах, покрытых клеем.
В установленное на весах ведерко с дегазированным полиолом наливается нужное количество изоцианата (преполимера). Во избежание погрешности, превышающей 1%, необходимо заранее точно рассчитать требуемые объемы. Важно четко выполнить это и последующие действия, так как после объединения полиольной и изоцианатной частей начинается химическая реакция. Время следует контролировать с помощью секундомера, который включается сразу после соединения компонентов полиуретановой системы. Продолжительность гелеобразования (время, по истечении которого смесь начинает густеть) указана в технической спецификации. Продолжительность гелеобразования сокращается по мере повышения температуры и веса обрабатываемого сырья. Продолжительность гелеобразования также сокращается в случае более высоких твердостей.
От того, хотим ли мы дегазировать ингредиенты или нет, зависит продолжительность смешивания: ингредиенты смешиваются быстро и энергично (30-45 секунд) или дольше и спокойнее, а затем переливаются в другое, пустое ведерко и снова непродолжительно перемешиваются (в течение нескольких секунд). Эта процедура позволяет избежать появления на поверхности готового изделия линий раздела компонентов плохо перемешанного сырья.
Время дегазации (обычно около 2 минут) подбирается экспериментально, так, чтобы сырье можно было успеть залить в формы. Вакуумная камера, подключаемая к вакуумному насосу, показана ниже:
Форму необходимо заполнить в течение времени, не превышающего 75% от времени гелеобразования. На этапе проектирования формы следует предусмотреть элементы, способствующие ее быстрому заполнению.
Форма должна располагаться строго горизонтально, покрыта (смазана или опрыскана) разделительным составом и нагрета до температуры, указанной в технической спецификации продукта. Форму можно нагревать и заполнять сырьем в печи или на нагревательном столе. Нагревательный стол должен иметь возможность выравнивания по горизонтальной линии. Он также должен быть оснащен крышкой, чтобы избежать разницы температур между верхней и нижней поверхностями формы (пример нагревательного стола показан на фото ниже).
Пузырьки воздуха, которые могут появиться на поверхности еще жидкого сырья, находящегося в форме, можно удалить, аккуратно обжигая их газовым или электрическим термофеном (см. на фото ниже). Однако следите за тем, чтобы не пережечь поверхность, так как после этого она еще долго остается липкой, несмотря на то, что оставшаяся часть изделия уже давно высохла.
По истечении времени формовки, указанного в технической спецификации продукта (разумеется, необходимо также органолептически убедиться, что продукт достиг достаточной степени реакции), отливку можно извлечь из формы.
Изделие выдерживается в течение времени, указанного в технической спецификации. Выдерживание (если это допускается технической спецификацией) может продолжаться несколько (5-7) дней при комнатной температуре или 12-24 часов в печи (обычно при температуре 80°C). В течение этого времени отливка также может оставаться в форме. Для получения оптимальных механических характеристик (особенно это касается участков отливки толщиной менее 5 мм) рекомендуется выдерживать отливку в печи.
Необходимое аппаратное оборудование, включая, в частности, нагревательную печь, вакуумный насос, лабораторные весы и т. п., не предлагается в нашем ассортименте. Однако, руководствуясь многолетним опытом работы, мы можем порекомендовать производителей соответствующего оборудования.
