聚氨酯高壓混合頭介紹

1．   緒言

高壓發泡機上最關鍵的部份就是混合槍頭。槍頭的任務就是把兩種 (或三種)原料均勻的混合。原料在混合室中只會停留一剎那，要在這么短促的時間內達到均勻混合的效果，原料就必須具有強大的動能經對方猛力沖擊。為了要取得高動能，只好把噴嘴的孔徑縮小，阻力增加，這當然也就把原料壓力提高了。

第一代的混合槍頭只有一個活塞,既要負責混合、清洗,亦要考慮不讓原料高速吐出 (噴濺)。折衷之后，只好把活塞桿直徑增大，造成開槍速度慢，導致初出原料經常出現混合不均勻的現象。

2．   混合室

L型槍頭以兩個活塞操作。小活塞盡量縮小，以便取得更好的混合均勻度?；旌鲜移鋵嵕褪切』钊笸怂v出的空間。如果太大了，原料在沖擊時能量減少了就不能很好的混合了?；旌虾昧说脑侠^續往前進，轉過90°的彎進人大活塞騰出的空間 。大活塞盡量放大，讓原料以較低的前進速度吐出藉此減低噴濺。

由于L型結構及大口徑吐出口大大地削減了噴濺度，所以可以進行開模灌注，使生產工藝更加簡單、更理想。尤其是一些形狀古怪,或大體積的產品，更加需要開模,讓槍頭在灌注期中移動使原料更均勻的分布在模腔內。最新的汽車座墊是雙密度的(兩翼較硬，中墊較軟) ，必須由多槍頭同時在模腔內灌注，就更加需要開模灌注了。             

很多人都有一種錯誤的觀點，那就是高壓發泡機吐出的原料一定是很高壓力,那模子豈不是要做的很牢固 ? 這個似是而非的觀念是由普通聚乙烯、丙烯等擠塑機所造成的。 因為上述三機器也是以高壓 ( 譬如說100—3000頓)，把處于熔塑狀態的原料擠入模腔直至填滿為止 。模于是全鋼由機加工出來的，堅固無比。其實只要把 FPL 槍頭仔細的看一看、想一想，就不難發現以下的事實：

     A． 原材料是液態的，并非熔塑狀態。

B． 原材料的壓力是因為噴射嘴孔徑縮小所造成的，就在噴射嘴孔徑處，靜能(壓力)完全轉變為動能(速度)，原料的壓力剎時間消失的無影無蹤.原料在進入模腔時就像是打開水嚨頭讓水流入那樣。

      C． 原料只是填充部份模腔，剩余空間是較后發泡時填滿的，所以模具在灌模時并沒有承受到膨脹。過后在發泡時模具所承受的膨脹壓力，就得看原料內含發泡劑的數量，但通常都在不大于l ㎏／c㎡，所以模具的設計承壓都在1．5 - 2．0 ㎏／c㎡間。

3．   噴嘴設計

3．1．很多人都有一種錯誤的概念，那就是高壓泵就應該是任何時候都是在高壓狀態下操作。其實高壓泵是指它有能力克服較大的阻力，就像是一個武林高手，他平時一樣可以文質彬彬，但一旦出現突發事件，他的武士精神就會發揮的淋漓盡致了。

3．2．壓力就是流程管道中的阻力，那阻力又是從何處來的呢? 那就是噴嘴了。大體上說，噴嘴分為兩大類——固定式與自調式。

3．3．顧名思義，固定式的噴嘴一旦設定后，孔徑就不會再變動，原料流量有所變動時，壓力就跟著波動，固定式噴嘴又分兩類：

3．3．1．圓柱型。這是最早期的設計，噴嘴針成圓柱型，噴針稍為移動，原料噴出孔徑變動大，碰上低粘度原料，就可能發覺壓力波動很敏感。

3．3．2．圓錐型。為了減少壓力波動的敏感度，噴針及噴嘴做成圓錐型，同樣的噴針移動量所帶來的孔徑變動量相對的減少，這是好處。但它同時帶來一個缺點,噴針與噴嘴間的錐型通道制造了阻力,為了取得同樣的原料動能(同樣的孔徑切面積),壓力就要大幅度提高了。

3．3．3．噴嘴材質

一般的硬泡、軟泡,自結皮的原料，不含填充料，經過濾清器后,潔凈度都比較好，對噴嘴的磨損不會很嚴重.噴嘴只要經過好好的熱處理就能有較長的壽命.但近日在生產軟泡座墊時有要求加入填充料( 某種塑料粉 malaminepowder ) 以提高座墊的阻燃性。這樣對噴嘴很不利，因為這些粉狀物是以 ＞100米／秒的速度沖出噴嘴，磨蝕性很強。

3．4．自調式。 L’orangenozzle，以往通稱桔子噴嘴。

3．4．1．這個噴嘴因彈簧把噴針往前推，彈簧能延伸、收縮、調節噴嘴的孔徑。原料流量增加時，噴嘴需要增大切面積以維持相同的壓力,于是噴針就只好往后退,擠壓彈簧。噴針后退0．5mm就能擴大切面積不少，但彈簧后退0．5 mm ，應力卻并增加太多。這就是為什么壓力變動看起來比較穩定。

3．4．2．為了使原料混合的更好同時使噴嘴更靠近小活塞，我們把噴嘴的前面 A部份機加工成梯級形，噴嘴的定位座也同時作了一點修改(前端的間距套稍短)，這樣一來，這兩代的產品就不能對掉使用了。新的噴嘴除了前端機加工了之外，同時亦增加了通道，從原來的3通道增加到12通道。于是阻力減少了，更適合于高粘度的原料。

4．   意大利面條現象

L型槍頭的小活塞的左右兩面，原料有時是以150bar壓力流動，而     這個小活塞與外套之間的有一個間隙，這個間隙不能太大也不能太小。太小了，摩擦力高，小活塞行動不靈敏   ；太大了，原料就互混發泡堵塞。

     是原料在小活塞旁槽辦流過時的壓力損耗，高粘度的多元醇的壓力損耗可達20bar，而低粘度的黑料卻不過是5 bar，這一來，小活塞的左右兩面就產生一個15 bar   (20-5) 的壓力差，于是較高壓的白料就會有微量滲漏到較低壓區的黑料。 在這里 ,黑白料就反應成PU，但發不起泡，因為這里的壓力( 2bar—150bar) 是高過一般PU發泡時的壓力(不超過lbar) , 這些反應后的 PU就隨著黑料回流管回到原料桶內，最終將被自清過濾器所逮住。但在滲漏情況較為嚴重的情況下，反應后的 PU亦有可能沾附在管壁上逐漸延長，最后形成一條從小活塞旁槽直通桶內的面條，如有發現這個現象，就要定期松開黑料的回流管 ，把面條取出，并清理小活塞旁槽，要不然面條越長越大，把黑料管堵塞了，于是黑料壓力增高，最后還會完全堵塞。

這個滲漏過程只不過是維持在高壓循環的一小段時間內 (約3至4秒)。小活塞后退，灌注一開始，就不再滲漏了。別小看了這3秒鐘的滲漏，經過數千數萬次的3秒鐘,點點滴滴的慢慢形成了面條。由于面條是由黑白料粘度差距大所造成，基本上是無法避免的，只有定期取面一法了。

     第二個造成意大利面條的可能是大小活塞的關閉動作不協調所造成的。早期的設備FPL槍是由單一油壓換向閥所控制。開槍時，大活塞提升到頂后，推開另一個圓珠閥，把高壓油導向小活塞，這個秩序是固定的，絕不出問題。但在收槍時 ，大小活塞是同時接受高壓油，小活塞截面積小 ，沖程短 ；大活塞截面大 ，沖程長，所以很明顯的 ，小活塞是應該關閉得比大活塞快 。事實上,小活塞只需0.01秒就關閉完畢,而大活塞則受到控制,必須1.00秒左右才完全關閉。 由于大小活塞同時啟動，如果大活塞關得快 ，在小活塞還沒有完全關閉之前就沖過了C距離 ，也就是唯一通向外界的通路封閉了，還留在小活塞前端的余料就無出路了。小活塞繼續前走 ，這些走投無路的混合料就只好擠向大小活塞與套缸間的間隙 ，結果就流入黑白兩料的回流管內 ，結果就是兩邊管子都產生面條。由于小活塞是一頭大(200bar)，另一頭小( P =200 x6．76倍 =1352 bar)，在這么高的壓力下，原料是絕對有能力擠過間隙的。

為了永遠解決這個問題，所以后期的設備都改為用兩個方向閥，個別來控制大小活塞。在收槍的時刻，就可以做到確保小活塞完全關閉后才開始啟動大活塞。

     要消除這個俗稱意大利面條的現象,只好降低白料粘度,或盡量減少原料在小活塞側槽內的壓力損耗。

5、L槍頭大活塞沖程調整

5．1．在 L槍頭里 ，黑白兩料在噴嘴以高速沖出互碰而混合。但如果原料粘度高，前進速度不足或流量太小而混合不均勻。離開了噴嘴前的一小段混合室，原料就進入層流狀態，不會再有能量作二次混合.

5．2．為了制造二次混合的機會，就必須要調整大活塞沖程。這一來就縮小混合室的出口，強迫混合料以高速擾流進入層流室。經過這第二次混合原料就更均勻了。