聚氨酯弛張篩板的試制

王愛蓮

（山西省化工研究院，山西 太原 030021）

弛張篩機(jī)是一種專門設(shè)計(jì)用于黏、濕、細(xì)粒度的高效篩分的設(shè)備，具有單位面積處理量大、篩分效率高、篩孔不易堵塞、動(dòng)負(fù)荷小的特點(diǎn)，廣泛用于礦山、煤炭、水泥、砂石、電力、建筑、市政垃圾處理等行業(yè)，是近年來大力推廣的一種高效篩分設(shè)備。弛張篩機(jī)上安裝的馳張篩板為聚氨酯篩板。

弛張篩機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式，使聚氨酯篩板不斷地重復(fù)拉緊—松弛動(dòng)作，形成弛張運(yùn)動(dòng)。

所以，聚氨酯弛張篩板只有具備優(yōu)異的彈性、曲撓性和耐磨性能，才能滿足現(xiàn)場使用的要求。

1 聚氨酯弛張篩板成型方法的選擇［1］

聚氨酯弛張篩板的成型方法主要有直接模具成型法和板材沖孔法2種。

直接模具成型法先根據(jù)篩分對篩板的要求設(shè)計(jì)加工制造金屬或非金屬模具，再采用常規(guī)的澆注成型方法加工成聚氨酯弛張篩板。因弛張篩板的長度均在1.5m以上，所以不適宜采用模壓成型的方法，而采用常壓澆注成型。該方法的特點(diǎn)是，一次性便可加工完成，節(jié)省煩瑣的后續(xù)加工，材料利用系數(shù)高。缺點(diǎn)是，模具造價(jià)高，加工周期長。如篩板孔徑品種多，模具費(fèi)用會(huì)更高。此外，弛張篩板一般長寬比大，對模具的平整度也有很高的要求。所以，該工藝一般用于篩板孔徑品種少、批量較大的訂單的生產(chǎn)。

聚氨酯板材沖孔法則是首先加工制造聚氨酯板材，然后通過機(jī)械沖孔的方式制成聚氨酯弛張篩板。對于螺栓固定安裝的聚氨酯弛張篩板，其板材可以采用澆注型聚氨酯彈性體（CPU）離心澆注法加工制造，也可以采用熱塑性聚氨酯彈性體（TPU）擠出或壓延成型。對于采用嵌入式固定安裝的聚氨酯弛張篩板，其板材可以采用非模壓成型（即膠料在模具中自然流平），也可以采用專用離心機(jī)離心成型。如采用TPU加工，則只能采用擠出成型的方法，不能用壓延的方式。該方法的特點(diǎn)是，模具費(fèi)用低，加工方便，成品率高。缺點(diǎn)是，板材沖孔產(chǎn)生的廢料，對于TPU品種而言，尚有利用價(jià)值；對于CPU來說，則無任何利用價(jià)值，只能作為固體廢棄物處理?？傊?，該方法膠料的利用系數(shù)低。所以，該方法適用于孔型和孔徑種類多、單一品種批量相對較少的訂單的生產(chǎn)。

目前，直接模具成型法和板材沖孔法依然是嵌入式和螺栓固定式安裝結(jié)構(gòu)的聚氨酯弛張篩板主要生產(chǎn)方法。盡管弛張篩板的用量有逐年增加的趨勢，但目前整體的用量還并不是太大。所以，采用TPU壓延或擠出成型板材再?zèng)_孔的高效率加工聚氨酯弛張篩板，目前尚無公開的報(bào)道。根據(jù)客戶的要求和具體條件，我們選擇了先成型聚氨酯板材、再機(jī)械沖孔的方法生產(chǎn)聚氨酯弛張篩板。

2 聚氨酯弛張篩板用膠料的選擇［2－3］

目前，TPU尚無用于聚氨酯弛張篩板的生產(chǎn)，所以僅討論澆注型聚氨酯彈性體。澆注型聚氨酯彈性體入模前為液體，經(jīng)反應(yīng)固化成型制品。根據(jù)其所用原料體系和加工工藝的不同，分為如圖1所示不同的品種［1］。

圖1 澆注型聚氨酯彈性體類型

盡管澆注型聚氨酯彈性體的品種很多，但從材料成本和加工工藝等方面考慮，主要以TDI和MDI型為主。由于MDI型的加工工藝性能相對較差，目前CPU制品仍以TDI型為主，只有很少一部分制品采用MDI型聚氨酯彈性體加工。就CPU所用的低聚物多元醇而言，主要品種是聚酯多元醇和聚醚多元醇。聚酯多元醇中又以聚己二酸類為主。聚醚多元醇中主要品種是聚四氫呋喃醚二醇和聚氧化丙烯多元醇。高性能聚氨酯彈性體通常采用聚四氫呋喃醚二醇，聚氧化丙烯多元醇則多用于室溫固化體系及要求性能相對較低的制品的生產(chǎn)。表1和表2是TDI型和MDI型CPU的特點(diǎn)和性能比較。

從對聚氨酯弛張篩使用的工況環(huán)境分析可知，耐磨性、抗撕裂性以及曲撓性是其關(guān)鍵的性能指標(biāo)。所以，提高聚氨酯彈性體的曲撓性和撕裂強(qiáng)度是延長篩板使用壽命的主要途徑。我國弛張篩標(biāo)準(zhǔn)（JB／T10171－2000）中僅對弛張篩板的材質(zhì)和硬度作了規(guī)定。材質(zhì)為聚氨酯彈性體，硬度為（85±3）邵氏A。經(jīng)測試，國外隨機(jī)進(jìn)口的聚氨酯弛張篩板硬度為90。由表1和表2比較可知，MDI型聚氨酯彈性體的撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、300%模量等性能明顯優(yōu)于TDI型，磨耗也優(yōu)于TDI型。就總體而言，MDI型CPU性能更好，更適宜用作聚氨酯弛張篩板的材料。但存在加工難度較大、效率不高的問題。

表1 TDI型和MDI型CPU的性能比較［2］

表2 TDI型和MDI型聚氨酯彈性體的性能對比［3］

盡管MDI型聚氨酯彈性體加工工藝難掌握，但為更好地滿足客戶提出的持續(xù)提高使用壽命的要求，我們?nèi)赃x用MDI型聚氨酯彈性體來制造弛張篩板。

3 實(shí)際運(yùn)行情況

山西省化工研究院于20世紀(jì)80年代，采用聚酯多元醇（PES）／甲苯二異氰酸酯（TDI）／3，3′－二氯－4，4′－二氨基二苯甲烷（MOCA）體系離心澆注法制得聚氨酯板材，再經(jīng)機(jī)械沖孔方式成功地開發(fā)了聚氨酯弛張篩板，替代了德國利威爾公司的產(chǎn)品，使用壽命可達(dá)6個(gè)月。經(jīng)多年使用后發(fā)現(xiàn)，PES／TDI／MOCA體系加工制造的聚氨酯弛張篩板的使用壽命低于國外進(jìn)口產(chǎn)品的水平，與客戶期望值有一定距離。于是，我們用MDI型聚氨酯彈性體先制得板材、再經(jīng)機(jī)械沖孔制造了螺栓固定式和嵌入式聚氨酯弛張篩板。試制的篩板經(jīng)選煤廠和垃圾處理廠裝機(jī)運(yùn)行，使用壽命是TDI型的1.2倍～1.5倍，減少了維修工作量，節(jié)約了成本。

4 結(jié)論

聚氨酯弛張篩板充分利用了聚氨酯彈性體拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度高、伸長率大、耐低溫、耐曲撓、耐磨性能突出的特點(diǎn)，是弛張篩板的理想材料。MDI型和TDI型聚氨酯彈性體相比，除了加工難度較大之外，整體性能均超過TDI型，是弛張篩板材料的換代產(chǎn)品。采用MDI型聚氨酯板材經(jīng)機(jī)械沖孔加工制造了螺栓固定式和嵌入式聚氨酯弛張篩板，其使用壽命是TDI型的1.2倍～1.5倍，節(jié)約了綜合成本，滿足了客戶需求。

［1］ 山西省化工研究所.聚氨酯彈性體手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012：171.

［2］ 龐坤瑋，黎艷飛，區(qū)志敏，等.MDI澆注型聚氨酯彈性體的加工特性［J］.聚氨酯工業(yè)，2007，22（6）：32－34.

［3］ 溫金翠.聚氨酯弛張篩板的研制［J］.聚氨酯工業(yè)，1999，14（3）：18－20.