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    包装材料类检测设备

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    发布时间:2022-09-26 16:08:05   

    1产品介绍

    图 1通用泡沫鉴定系统 FOAMAT 285 配有不同的测试容器。 基本系统由支架、超声波风扇传感器 LR 4、控制器单元和 PC 软件 FOAM 组成。 高级测试容器 ATC 和 ATC XL(左)是最复杂的测试容器。 创新的 Box Foam Container BFC 200 用于块状泡沫。 泡沫压力测量设备 FPM 2、FPM 70 和 FPM 150(右)使用不同直径的一次性纸板圆筒。 也可以使用一次性杯子。 专利号 3621819、19730891 和 10044952。
    聚氨酯泡沫 (PU)、聚异氰酸酯泡沫 (PIR)、酚醛和环氧树脂泡沫的质量取决于其形成过程中的条件。 因此,定期采集具有代表性的样品并记录其地层参数非常重要。 通过在发泡过程中测量成型参数来确保一致的产品质量。 测量的曲线以主曲线的形式与指定的标准进行比较。 许多汽车系统供应商将这种方法应用于汽车内部零件和模块。 家具行业以及建筑和设备绝缘行业也测量成型参数以确保质量。 当开发具有特殊性能的泡沫部件时,测量泡沫形成参数可以深入了解反应是如何进行的,以及泡沫形成如何受到添加剂、发泡剂、稳定剂和混合比的影响。 通过提供不同类型的测试容器,新的通用泡沫鉴定系统 FOAMAT 285 结合了多功能性和高测量精度。 FOAMAT 285 是完善的泡沫鉴定系统 FOAMAT 281 的后续型号。

    2起升简介

    表征泡沫的经典方法是测量上升高度或上升轮廓。泡沫样品的膨胀可以在杯子、盒子或圆柱体中测量。从上升率评估临界启动时间。它表明混合后反应组分之间的反应开始。上升时间是另一个基本的泡沫参数。它定义为开始混合和泡沫最大膨胀之间的时间。新型超声波风扇传感器 LR 4(图 1、5、7)专为高精度测量到泡沫面包的距离而设计。它具有一个用于空气均化的集成风扇、一个超声波换能器和一个用于声速补偿的温度计。可以测量所有类型的泡沫,包括软质模塑和块状泡沫、半硬质泡沫和具有强热释放的硬质泡沫。可以加热膨胀容器以确保相同的起始条件以及达到所需的反应温度。在质量保证测试中,将作为泡沫指纹的上升曲线与其主曲线进行比较。主曲线(图 2)是一个公差带,显示了“良好”泡沫样品的边缘。虽然上升高度测量仍然是泡沫测试的标准方法,但可以使用额外的 FOAMAT 传感器,揭示泡沫形成过程的更多细节。
    图 2曲线显示了通过 FOAMAT 测量的硬质泡沫与 FPM/CMD 150 的反应。上升高度 (H)、反应温度 (T)、上升压力 (P) 和介电极化 (D) 由软件 FOAM 同时记录。 彩色区域是 QC 的主曲线。

    3反应温度

    化合物的形成和交联反应导致泡沫样品中的放热温度升高。薄热电偶非常适合测量泡沫内部的温度,因为它们具有低热容量并且易于应用。它们几乎不干扰泡沫的形成并且可以重复使用。通过将热电偶放置在泡沫的下三分之一处来测量最高核心温度。

    4上升压力

    当胶凝反应开始时压力会增加。形成稳定的泡孔壁,阻碍进一步的泡沫膨胀。剩余的发泡剂被截留并加热。增加的气压会在泡沫中产生应力。硬质泡沫在墙体元件和绝缘板的生产中会产生高压。它们的应力与泡沫流动方向成直角。在圆柱形测试容器中,硬质泡沫样品底部的应力可以达到很高的值。产生的负载称为“上升压力”,因为它取决于总上升高度。使用获得专利的 FPM(泡沫压力测量)装置(图 3)测量上升压力,该装置可用于 70、100 和 150mm 的气缸直径。膨胀泡沫的应力加载到气缸底部,施加的力由测力传感器测量。膨胀体积受限于
    图 3可以从泡沫压力测量装置 FPM 150 中取出装有固化泡沫样品的纸板圆筒(右)。CMD(固化监测装置)传感器安装在 FPM 150 压力板(左)的顶部。 它可以同时测量介电极化和上升压力。
    纸板圆筒和 FPM 底板的壁。薄箔保护基板免受污染。 FPM 取代了普通的测试杯和测试盒。
    虽然上升曲线反映了发泡剂的产生,但上升压力反映了受聚合反应影响的电池特性。压力测量可以产生有关催化剂对胶凝的影响的有价值的信息。此外,上升压力决定了软质泡沫的吹出点,它可以区分开孔和闭孔的形成。压力曲线揭示了目标凝胶点。出于生产目的,压力下降表示脱模时间。由于在测量压力时泡沫可以自由膨胀到顶部,因此 FOAMAT 能够同时测量上升曲线。 FPM 设备可用于不同的纸板圆筒直径。对于高密度泡沫或低挤出率,建议使用 FPM 70(图 6)。它的膨胀体积由直径为 70 毫米的纸板管限制。对于低密度泡沫和大泡沫样品,首选 FPM 150(图 3)。 FPM 2 圆筒直径为 100 毫米,具有全方位的功能,可用于多种类型的泡沫。为了模拟模具中的生产条件,可以通过电气闭环控制对 FPM 压力板进行加热。

    5粘度/流动性

    测量 FPM 圆柱形膨胀容器底部压力的一个特别优势是,它允许直接根据 FOAMAT 获得的测量数据计算泡沫的粘度。应用了管中流体的 Hagen-Poisseuille 粘度方程(图 4)。该模型通过力来定义粘度,这是使一段泡沫以给定速度通过管子所需的力。在 FPM 中,纸板圆柱体类似于管子,并且根据压力读数计算力。 FPM 获得的压力数据和 FOAMAT 的上升曲线足以计算粘度与时间的关系曲线。该算法集成到 FOAM 软件中。
    图 4图 5重量损失由集成在 FOAMAT 系统中的实验室天平测量。 留在混合杯中的泡沫残留物用于此目的。

    6介电极化

    介电极化是一个测量参数,可以深入了解泡沫形成过程中发生的电化学过程。介电极化本质上是由链状分子引起的,由于它们的极性末端(OH、PU 和 PIR 泡沫的 NCO 基团)而具有大的偶极矩。链形成先于交联反应,最终通过固化抑制所有偶极子迁移率。介电偏振传感器 CMD(固化监控装置)位于 FPM 的压板上(图 3)。由于上升压力,泡沫被压在 CMD 的表面上。介电极化被测量为相对于空容器的容量增加。介电极化显示了中间体(如胺)的形成和泡沫的最终固化,当化学反应完成时,信号降低到低且恒定的信号。 CMD 与压力测量装置 FPM 一起提供。
    图 6Hagen-Poisseuille 粘度方程的物理模型应用于泡沫压力测量装置 FPM。
    图 7两个 FOAMAT 测试容器的尺寸比较:FPM 70(左)设计用于高密度泡沫样品的上升高度和压力测量。 图为 70 毫米纸板圆筒中的密封泡沫。 高级测试容器 ATC(右)可从底部加热到顶部,并具有半圆柱形侧壁。 下部包含一个 FPM/CMD 150 设备,用于压力和极化测量。 绝缘的上部可以抬起以方便固化泡沫样品的弹出。

    7平衡整合

    为了获得可重现的测量数据,必须准确称量反应组分。尽管代表用户非常小心,但粘附在搅拌器上并留在混合杯中的残留物可能会导致测试泡沫质量的不确定性。将实验室天平集成到 FOAMAT 系统中(图 5)会自动在批次文档中记录每个组件的质量。此外,可以连续记录在发泡过程中由于发泡剂和挥发性成分的释放以及由于浮力而导致的重量损失。还可以测量留在混合杯中的残留物的质量。天平积分的另一个优点是根据成品泡沫样品的质量及其最终上升高度确定泡沫密度。新软件 FOAM 还提供了从上升高度曲线、重量损失曲线、测试容器几何形状和成品泡沫样品的质量计算密度曲线和比容曲线。

    8环境条件

    室温、相对湿度和气压由气象站 GFTB 测量(图 7)。所有这些气象数据都与其他测试数据一起存储,并与其他测量参数一起显示。

    9生产模拟

    一次性杯子、盒子和纸板圆筒通常用于测量反应性泡沫配方的物理生成参数。这些通常是非温度控制的测试容器。然而,在实际生产中,模具和其他泡沫表面是精确恒温的。不确定的温度破坏了实验室调查和生产之间的相关性情况。 这对于仅在高温下固化的 PIR 和酚醛泡沫尤为重要。 Advanced Test Container ATC 和更大版本的 ATC XL(图 8)通过两个用于加热底板和半圆柱形侧壁的温度控制闭环克服了这个问题。 为了测量泡沫形成参数,它们包括泡沫压力测量 (FPM) 和固化监测装置 (CMD)。 此外,核心温度为通过插入 ATC 壁的热电偶进行测量。 ATC 可重复使用,可替代杯子、纸板圆筒和纸盒等消耗品。

    10易于处理

    测试完成后,ATC 弹簧锁被释放。 ATC 的上部可以抬起,只需将其向下推即可弹出泡沫样品。由于 ATC 的内表面覆盖有脱模剂,因此可以轻松地将泡沫样品从设备中取出。

    11可靠的测试结果

    由于温度一致,ATC的测量结果与生产情况更具可比性。介电极化的降低揭示了有关固化过程的信息。正如预期的那样,在更高的温度下固化速度更快,并且产生更多的泡沫体积。使用 ATC 测量时,压力数据非常一致。
    结合新的泡沫鉴定系统 FOAMAT 285,ATC 是一种多功能附件,用于在可选择的温度条件下测量所有类型配方的泡沫参数。压力和介电极化数据提供了有价值的信息,添加剂如何影响泡沫的胶凝和固化。 ATC 具有持续升高的温度,为 PU、PIR、EPOXY 和酚醛泡沫配方的质量控制和开发开辟了一个新的领域。
    图 8柔性聚氨酯 (PU) 泡沫的上升曲线 (H)、温度 (T)、上升压力 (P) 和介电极化 (D) 曲线。 从上升高度数据评估开始时间和上升时间。 固化时间由介电极化的降低来确定。
     
    图 9BFC 200(箱式泡沫容器)放置在支架的底板上。 使用特殊的定位支架将热电偶插入泡沫中。 环境数据由气象站 GFTB 测量。
    图 10Advanced Test Container ATC XL(中)的测试体积是标准 ATC(右)的四倍。 它们中的每一个都包括由弹簧锁夹住的上部和下部。 泡沫样品(左)可以很容易地从上部的底部开口弹出。

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