Испытание пены
Качество пенополиуретана (ПУ) зависит от того, как они сформированы. Поэтому так важно фиксировать параметры пенообразования соответствующим измерительным прибором и проверять регулярность производства на основе репрезентативных образцов. Обеспечение надлежащего качества продукции заключается в измерении соответствующих параметров образцов данного продукта применительно к существующему производственному, к которым относятся основные (модельные) кривые. Многие компании автомобильной промышленности, специализирующиеся на производстве комплектующих автомобильного оборудования, использует этот метод в производстве. В целях контроля качества производства эти методы также используют, в мебельной отрасли, а также производители изоляционных материалов в строительной отрасли. Благодаря использованию системы измерения пены легко проанализировать изменения ее состава. Точно так же можно исследовать влияние пенообразователей, стабилизаторов и продолжительность перемешивания. Система FOAMAT® отвечает высоким требованиям как с точки зрения точности измерений, так и с точки зрения разнообразия продуктов, которые можно тестировать.

Измерение высоты роста и профиля подъемa
Классический метод характеристики пены заключается в определении ее высоты или роста путем анализа изменения высоты поднимающегося образца пены в емкости, картонной коробке или цилиндрическом емкости. Время начала реакции между компонентами А (полиол + добавки) и Б (изоцианат) после их смешения. Время роста – это время, отсчитываемое до макс. рост. Защищенный авторским правом ультразвуковой датчик PFT системы FOAMAT® (рис. 1, 2) может успешно использоваться для всех типов пен, в том числе пен, выделяющих большое количество тепла. При контроле качества профиль роста сравнивают с эталонной кривой (рис. 3), которая создается с учетом принятых допусков профиля роста. Проведенное с ним сравнение позволяет оценить, соответствует ли испытуемый образец предполагаемым требованиям контроля качества. Измерение высоты подъема по-прежнему является наиболее распространенной формой испытаний пены. Система FOAMAT® позволяет использовать новые методики испытаний, которые предоставляют подробную информацию о процессе пенообразования.

Рис.2. Защищенный авторским правом ультразвуковой датчик PFT, который отслеживает поверхность поднимающейся пены.

Рис. 3. Экспериментальные данные по высоте подъема, температуре, давлению подъема, диэлектрической поляризации и потере веса непрерывно записываются программным обеспечением FOAM и наносятся на график. На рисунке показаны кривые, испытанные с помощью FOAMAT и FPM/CMD2.

Измерение давления пены
Давление нарастает, как только ингредиенты соединяются. Рост пены и выделение пенообразователей ограничиваются особенностями стенок емкости .Таким образом, элементы стенок, панелей прижимаются под соответствующим углом к ​​растущей пене. Если в процессе вспенивания возникают очень большие усилия, стенки технологического сосуда следует дополнительно армировать. Появляющиеся усилия измеряются как давление подъема, поскольку давление внутри пены зависит от высоты подъема пены. Данный параметр измеряется с помощью устройства FPM (Foam Pressure Measurement). Затем FPM заменяет обычные испытательные емкости. В то время как графики роста отражают динамику, давление  роста отражает свойства клеток, затронутых реакцией полимеризации. Измерение давления может предоставить важную информацию о влиянии катализаторов и стабилизаторов на протекание  реакции. Что касается производственных целей, кривая давления может использоваться для определения точки гелеобразования и потери давления. При росте пены, во время измерения давления ультразвуковой датчик PFT может одновременно измерять высоту подъема.

Рис. 4. FPM 2 на подставки Foam Qualification System FOAMAT®.

Определение вязкости
Основным преимуществом измерения давления с помощью FPM является возможность одновременного расчета вязкости по данным, предоставляемым FOAMAT®, с использованием модели вязкости Гагена-Пуазейля. Предполагается, что вязкость определяется силами, необходимыми для перемещения с заданной скоростью поднимающей  пены, в данном случае из FPM. Силы реакции являются производными непосредственно от повышения давления. Данные о давлении, полученные с помощью FPM, и кривая высоты подъема позволяют рассчитать зависимость вязкости от времени. Данные о вязкости являются для производителей дополнительным параметром, позволяющим оптимизировать процесс контроля производства пены.

Измерение диэлектрической поляризации
Диэлектрическая поляризация – параметр, измерение которого позволяет получить представление об электрохимических процессах, происходящих при образовании пены. Диэлектрическая поляризация в основном устанавливается цепными молекулами с большим дипольным моментом (OH, NCO). Образованию цепочек предшествует реакция сшивания, которая останавливает движение диполей.
Датчик диэлектрической поляризации CMD (Curing Monitor Device) расположен в нижней части FPM (рис. 5). Диэлектрическая поляризация представляет собой образование промежуточных продуктов. Он также показывает окончательное сшивание пены и дает постоянный сигнал, когда химическая реакция завершена. Датчик CMD подключается к устройству измерения давления FPM. Чтобы улучшить импровизированные производственные условия, датчик CMD может нагреваться с помощью контролируемой замкнутой системы.

Рис. 5. Датчик CMD, встроенный в устройство FPM, используется для одновременного измерения диэлектрической поляризации и давления подъема образца пены. Справа: пример пены в картонном цилиндре.

Емкость подготовленная для проведения экспериментов (ATC)
Испытательные емкости могут из-за температуры исказить взаимосвязь между результатами испытаний и производственными условиями. Реакция и сшивание пен PIR требует соответствующего нагрева. В противном случае смесь может остаться липкой и внутри могут образоваться пузырьки воздуха. Чтобы решить эту проблему, Format измерительная техника GmbH предлагает емкость подготовленная для проведения экспериментов ATC (рис. 6). Еще одним преимуществом, позволяющим контролировать температуру, повышается воспроизводимость измерений.

Рис. 6. Емкость подготовленная для проведения экспериментов (ATC) позволяет контролировать температуру и обеспечивает большую повторяемость измерений.

Конфигурация ёмкости
Система конфигурации состоит из емкости  BFC 200, механического узла и термопары. Эта конфигурация позволяет измерять высоту подъема и температуру внутри образца пены. BFC 200 представляет собой емкости кубической формы с ребром 200 мм, стенки которого изготовлены из материала Pertinax. Легкий доступ к готовому образцу возможен благодаря 2 стенкам, которые благодаря петлям позволяют наклонять их. Ручки термопары установлен на верхней части лабораторной емкости BFC 200. Внутри ручки, под углом около 45 градусов, имеется отверстие, которое позволяет поместить термопару внутрь пены. Расширенный  набор имеет вторую емкость для экспериментов.

.

Рис. 7. Емкость BFC 200, располагается на  специальной подставке. Термопара помещается  внутрь образца пены.

Интеграция весовой системы
Для достижения воспроизводимости теста компоненты реакции должны быть точно взвешены. Несмотря на усилия пользователя, часть компонента может остаться на краях сосуда или на мешалке, что, в свою очередь, приводит к неточности определения массы пены. Интеграция лабораторных весов в систему FOAMAT® (рис. 7) позволяет автоматически регистрировать массу компонентов в документации на данную партию. Кроме того, он позволяет фиксировать потерю массы, связанную с выделением пенообразователей или летучих веществ. Еще одним преимуществом встроенных весов является определение плотности пены по массе готового образца.

Рис. 8. Для измерения потери веса емкость помещают на лабораторные весы, оснащенные последовательным интерфейсом.

Конфигурация системы
Полная система квалификации пены FOAMAT® с ее периферийными устройствами представлена ​​на рис. 8. Работа смесителя управляется программным обеспечением FOAM в соответствии с данными, введенными пользователем. Блок управления и весы подключаются напрямую к компьютеру. Ножной переключатель (педаль) используется для запуска цикла измерения и работы смесителя в  офлайн режиме.

Рис. 9. Обзор системы квалификации пен FOAMAT и ее периферийных устройств.