Technológia merania formátu

Testovanie pien pomocou FOAMATU ®

Meranie fyzikálnych veličín pri vzniku
Polyuretánové peny

technológia

Obrázok 1. Kvalifikačný penový systém FOAMAT s ultrazvukovým dúchadlovým senzorom PFT, termočlánkom a zariadeniami na meranie tlaku FPM 2 a FPM 150. Návod na obsluhu, proces merania a spracovanie údajov sú riadené programom SCHAUM (vľavo).

* Chránené niekoľkými patentmi

Získavanie fyzikálnych parametrov počas tvorby peny

Simultánne meranie výšky stúpania, reakčnej teploty, tlaku stúpania, vytvrdzovania, straty hmotnosti a viskozity

Tvorba hlavných kriviek zabezpečenia kvality (ISO 9001)

Ľahko použiteľný softvér pre Windows SCHAUM

Kvalita polyuretánových (PUR) pien sa určuje v procese ich výroby. Preto má zmysel zaznamenávať vývojové parametre pomocou vhodných meracích metód a pravidelne ich kontrolovať na reprezentatívnych vzorkách. Konzistentnú kvalitu produktu zaručuje skutočnosť, že vývojové parametre sa merajú so vzorkami východiskových materiálov pred samotným procesom napenenia a porovnávajú sa so zavedenými normami vo forme základných kriviek. Tento proces používajú mnohí dodávatelia automobilových systémov pre diely interiéru vozidla a pre prídavné diely. Parametre vývoja na zabezpečenie kvality sa merajú aj v nábytkárskom priemysle a v izolácii budov a prístrojov. Pri vývoji penových systémov so špeciálnymi vlastnosťami poskytujú vývojové parametre prehľad o priebehu reakcie počas tvorby peny a o tom, ako to môže byť ovplyvnené prísadami, nadúvadlami, stabilizátormi a miešacím pomerom. Tu sú kladené vysoké nároky na penový kvalifikačný systém FOAMAT (obr. 1) s ohľadom na jeho presnosť merania a flexibilné prispôsobenie rôznym tvarom vzoriek.

obrázok 2. Patentovaný PFT ultrazvukový dúchadlový senzor vetrá povrch expandujúcej peny.

Obrázok 3: Namerané hodnoty nárastu (H), dielektrickej polarizácie (D), stúpacieho tlaku (P) a teploty (T) sú súčasne zaznamenávané programom SCHAUM a zobrazené v diagrame. Obrázok zobrazuje krivky pre mäkkú integrálnu penu.

Zvýšenie teploty vo vzorke peny je vyvolané exotermickou sieťovacou reakciou. Teplota peny však nie je homogénne množstvo, pretože je ovplyvnená tepelným žiarením na povrch peny, vedením tepla stenou nádoby, izoláciou cez penu a adiabatickou expanziou. Pre nameraný teplotný profil je preto rozhodujúci východiskový bod. Pre svoju nízku tepelnú kapacitu a dobrú ovládateľnosť sa tenké termočlánky osvedčili na meranie teploty v pene. Majú malý vplyv na tvorbu peny, nezasahujú do ostatných nameraných hodnôt a je možné ich použiť viackrát. Na zaznamenanie maximálnej teploty jadra je termočlánok vložený do spodnej tretiny vzorky peny.

obrázok 4. FPM 2 na stojane systému kvalifikácie peny FOAMAT ® .

obrázok 5. Pomocou polarizačného snímača CMD sa súčasne s rastúcim tlakom meria dielektrická polarizácia vzorky peny. Vpravo je vzorka peny v odstránenom kartónovom rukáve.

Nedefinované teploty vzorkovacích nádob ovplyvňujú prenositeľnosť výsledkov merania do výrobnej situácie. PIR peny vyžadujú externý prísun tepla, aby mohli reagovať a tvrdnúť. V opačnom prípade tieto peny zostávajú lepkavé a vytvárajú dutiny. Na základe toho vyvinula spoločnosť Format Messtechnik GmbH nádobu na vzorky ATC s riadenou teplotou (obr. 6). Ďalšou výhodou ATC je lepšia reprodukovateľnosť meraní v porovnaní so vzorkami, ktoré nie sú regulované teplotou.

obrázok 6. Teplotne riadený kontajner na vzorky ATC poskytuje reprodukovateľné a s výrobou súvisiace výsledky skúšok.

Spoločnosť Format Messtechnik GmbH vyvinula mimoriadne veľkú nádobu na vzorky ATC XL s riadenou teplotou (obr. 7), aby mohla testovať väčšie dávky za definovaných teplôt vzorkovacej nádoby. ATC XL má objem vzorky štyrikrát väčší ako štandardný ATC. Oba majú hornú a spodnú časť, ktoré sú navzájom spojené západkovými zámkami. Vzorku peny je možné ľahko odstrániť otvorom v spodnej časti hornej časti ATC XL. Existuje aj nástroj na vytláčanie.

Obr. D. ATC XL je umiestnený na stojane systému kvalifikácie peny FOAMAT ®. ATC XL má štvornásobok testovaného objemu v porovnaní so štandardným ATC.

Súčasťou prístroja na meranie penovej peny je B.vôl F.oam C.držiak BFC 200, zväčšený merací stojan a termočlánok s kovovým plášťom. Krabicové meracie zariadenie na penu bolo vyvinuté špeciálne na zaznamenávanie výšky stúpania a teploty jadra formulácií blokovej peny. BFC 200 sa skladá zo stien Pertinax s dĺžkou vnútornej hrany 200 mm. Pre ľahké vzorkovanie sú dve bočné časti sklopné, aby ich bolo možné sklopiť do strany. Držiak termočlánku je pripevnený k hornému okraju BFC 200. Používa sa na umiestnenie termočlánku do stredu vzorky peny. Zväčšený merací stojan je väčší ako štandardná verzia a je vybavený druhým držiakom na nápoje, ktorý je otočný na pravú stranu stojana.

Obrázok 8 . D. BFC 200 je umiestnený na základovej doske zväčšeného meracieho stojana. Termočlánok je umiestnený v strede peny.

Pri meraní rastových profilov a iných fyzikálnych veličín je nevyhnutná presná hmotnosť reakčných zložiek pre reprodukovateľné výsledky merania. Integrácia laboratórnej váhy (obr. 9) do procesu merania ponúka možnosť automatického prenosu hmotností jednotlivých komponentov do dávkového protokolu pri vážení. Ďalej je možné kontinuálne merať úbytok hmotnosti v dôsledku uvoľňovania hnacích plynov a prchavých zložiek počas penenia. Automatické stanovenie objemovej hmotnosti z hmotnosti hotovej vzorky peny a zmeranej konečnej výšky je ďalšou výhodou integrovanej stupnice. Kádinka so vzorkou sa umiestni na váhy na súčasné meranie výšky. Všetky údaje o hmotnosti sa uložia a odošlú do protokolu o teste spolu s ostatnými krivkami merania.

obrázok 9. Na stanovenie straty hmotnosti sa kadička so vzorkou umiestni na laboratórne váhy so sériovým rozhraním.

Kompletný kvalifikačný systém peny FOAMAT a pripojené periférie sú schematicky znázornené na obrázku 8. Miešadlo je riadené programom SCHAUM podľa zadania užívateľa. Pre trojfázové miešače rotačného prúdu sú k dispozícii špeciálne adaptéry. Ovládacia jednotka a váha sú k počítaču pripojené cez sériové rozhranie. Nožný spínač slúži na spustenie merania a na ovládanie mixéra.

obrázok 10. Prehľad systému penového kvalifikačného systému FOAMAT a pripojených periférií.