Контроль качества ППУ изоляции выстроен в два этапа: сначала выполняются технологические пробы исходных компонентов для корректной настройки параметров заливочной машины перед теплоизоляцией труб и фитингов, затем — комплексные лабораторные испытания образцов готовой продукции из каждой партии.
Первый этап:
Технологические пробы исходных компонентов ППУ (входной контроль сырья) — обязательная процедура, целью которой является проверка соответствия физико-химических показателей компонентов (полиола и изоцианата, которые являются основой для получения полиуретановой пены) согласно предоставленному сертификату производителя (техническим условиям).
К основным показателям качества относят: внешний вид компонентов, время старта, гелеобразования и подъема вспениваемой ПУ (полиуретановой) массы, кажущуюся плотность при свободном вспенивании.
Второй этап:
Это комплексные периодические лабораторные испытания образцов ППУ из каждой партии готовой продукции для проверки физико-механических свойств теплоизоляции: плотности, прочности при сжатии, теплопроводности, водопоглощения, адгезии (сцепление) пены со стальной трубой и внешней оболочкой, структуры ячеек на наличие пустот или раковин и т.д. После положительных результатов таких испытаний партию признают соответствующей требованиям.
Образцы полиуретановой пены в лаборатории
Двухступенчатая система контроля гарантирует стабильность качества продукции: входной контроль компонентов позволяет скорректировать параметры заливки, а заключительные лабораторные испытания образцов подтверждают соответствие партии установленным стандартам.
Эта статья посвящена первому этапу — входному контролю компонентов ППУ (второй этап рассмотрим в следующей статье).
Немного вводной части: как получается ППУ?
Пенополиуретан формируется в результате сложной химической реакции между двумя жидкими составляющими, которые смешивают между собой — компонентом А (полиолом) и компонентом Б (изоцианатом). Процесс протекает одновременно по двум направлениям — с образованием полимера и выделением газа.
При смешении компонентов начинается активное выделение углекислого газа, пузырьки которого растягивают жидкую полимерную массу, а специальные добавки удерживают их от разрушения (не дают лопнуть). Из-за стремительного самонагрева смесь быстро густеет, застывая в жесткий пористый материал. При этом газонаполненные ячейки занимают до 98% всего его объема.
Компоненты ППУ (полиол и изоцианат) хранятся в складском помещении в специальной таре (металлические бочки, еврокубы) при определенной температуре
Технологические пробы компонентов ППУ
После того, как проведена визуальная оценка компонентов на цвет, прозрачность, отсутствие посторонних включений, переходят к определению ключевых технологических показателей качества ↓
Время старта
Время старта ППУ — это промежуток от начала смешения жидких компонентов А и Б до момента видимой реакции вспенивания, когда смесь начинает подниматься, увеличиваясь в объёме.
Этот параметр измеряется в секундах и влияет на технологию работы с ППУ. Для заливочных систем время старта составляет 35–80 секунд, что дает возможность тщательно перемешать большой объём компонентов и успеть залить их между трубой и оболочкой так, чтобы материал равномерно распределился внутри межтрубного пространства до начала вспенивания и полимеризации.
Время старта зависит от:
- свойств самих компонентов и их качества;
- соотношения компонентов в смеси — корректировка доли изоцианата позволяет регулировать скорость реакции (его увеличение сокращает время старта и наоборот);
- температуры компонентов, окружающей среды и поверхностей трубы и оболочки — при понижении температуры время старта увеличивается, при повышении уменьшается;
- качества смешивания — если время перемешивания компонентов в смесительной камере заливочного оборудования слишком мало, смесь не успеет пройти полный цикл перемешивания, что приведёт к образованию неоднородных зон реакции.
Как проводится технологическая проба в лаборатории?
Необходимое количество жидких компонентов А и Б в соответствии с тех. условиями производителя смешиваются в мерном стакане. С момента начала перемешивания включается секундомер. Специалист визуально определяет момент, когда смесь начинает подниматься, увеличиваясь в объеме, и на ее поверхности появятся первые пузырьки — это время фиксируется как время старта.
При смешивании компонентов А и Б начинается вспенивание и подъем массы
Время гелеобразования
Время гелеобразования ППУ — это промежуток от момента смешения компонентов до потери смесью текучести и перехода в гелеобразное состояние. В отличие от времени старта, которое характеризует начало вспенивания (выделение газа), время гелеобразования определяет момент начала необратимой полимеризации материала.
Параметр определяет, сколько времени есть на заполнение пространства между стальной трубой и внешней оболочкой до начала схватывания пены.
Если время слишком короткое, смесь не успеет равномерно распределиться по всей длине трубы, что приведет к пустотам и браку изделия.
Для разных диаметров труб подбирается свое оптимальное время.
Как проверяем в лаборатории?
После начала вспенивания смеси в мерном стакане к ее поверхности через фиксированные интервалы времени (каждые 2 секунды) прикладывается стеклянная палочка. Когда за ней начинают тянуться полимерные нити, этот момент фиксируется как момент начала гелеобразования, т.е. потери текучести, когда вязкость резко возрастает, и композиция переходит из жидкого состояния в гель.
Определение времени гелеобразования ППУ
Время подъема
Время подъёма — интервал от начала перемешивания смеси до момента, когда прекращается видимое увеличение объема пены и ее поверхность стабилизируется.
Параметр определяет окно завершения химической реакции. Если время подъема слишком короткое, пена может не успеть заполнить все пустоты до того, как начнет схватываться, что приведет к браку в виде раковин или недоливов. Слишком долгое время указывает на низкую активность катализаторов, что снижает производительность и является причиной провисания пены, образования пустот и раковин, снижения адгезии пены к трубе и оболочке, а также деформации оболочки из-за длительного нахождения материала в вязкотекучем состоянии.
Как проверяем в лаборатории?
Специалист визуально наблюдает за ростом массы. В момент, когда пена перестает подниматься и достигает максимальной высоты, по секундомеру фиксируется время конца подъема.
На этапе определения подъёма ППУ фиксируется максимальная высота пены
Плотность при свободном вспенивании
Эта характеристика показывает, сколько весит материал в единице объёма после того, как смесь компонентов вспенилась и застыла в условиях, когда её расширение ничем не ограничено. Проще говоря, это отношение массы полученного ППУ к его объёму.
Как проверяем в лаборатории?
Испытание на определение кажущейся плотности проводится следующим образом: после остывания и затвердевания пены вырезаются образцы специальным пробоотборником, взвешиваются и измеряются, рассчитывается плотность образца.
На этом этапе оценивается однородность и правильность формирования ячеек, отсутствие крупных пустот, расслоений, стабильность формы (отсутствие усадки, искривления, деформаций), цвет и общая прочность полученного ППУ.
Последний шаг
По результатам всех проведённых мероприятий фактические значения, полученные в ходе испытаний, сопоставляются со значениями, установленными в ТУ производителя.
При подтверждении соответствия химическое вещество допускается к дальнейшему использованию и поступает на производство.
О том, как проводятся периодические лабораторные испытания образцов ППУ с партии готовой продукции расскажем в следующей статье.
