发泡在客车的应用

硬质聚氨酯现场发泡技术在客车中的应用
摘要：通过对硬质聚氨酯泡沫塑料的性能、原材料作用的阐述，介绍了硬质聚氨酯现场喷泡发泡技术在空调客车生产中的应用，以及现场发泡中常见缺陷及其解决措施。

主题词：空调客车硬质聚氨酯隔热保温发泡工艺
1 前言
目前，大多数空调客车是在其车身外蒙皮和内护板间填充聚苯乙烯泡沫材料板作为车身隔热层，靠泡沫板、内护板以及内装饰软化层一起来保证车身的隔热保温功能。

这种隔热方式具有简单易行，成本低廉等优点。

但装配时不容易使泡沫板填充紧密，从而常会造成客车行驶时泡沫板振动，产生振动噪声；而且由于隔热层与蒙皮、内护板间存在间隙，造成密封不良，引起隔热层内空气的流动，大大降低空调客车的隔热保温能力。

硬质聚氨酯泡沫塑料是一种综合性能好、应用广泛的隔热保温材料。

与其它保温材料相比较，它具有容量小，隔热性能好、强度高、尺寸稳定性好、吸水率低以及阻燃性好等优点。

从70年代起，硬质聚氨酯就开始广泛应用在冷藏保温汽车中。

大约从90年代中期开始，我国有部分豪华空调客车开始采用硬质聚氨酯现场发泡技术制作车身的隔热保温层。

与采用已成形的填充式泡沫板相比较，采用硬质聚氨酯现场发泡制作隔热材料具有较多优点：1）聚氨酯泡沫塑料含有阻燃剂，具有较好的阻燃性，有利于客车的防火安全。

2）聚氨酯泡沫塑料导热系数低，λ值只有0.02-0.03w/m2 k ，约为聚苯乙烯泡沫材料的40-50%左右。

而且聚氨酯喷涂在客车内外蒙皮之间，发泡后形成整体，无接缝，密封性好，起到极好的隔热保温及密封作用。

3）粘接力强，有吸振作用。

发生反应后，聚氨酯泡沫发泡体牢固地粘接在目的物上，当发泡材料充满蒙皮与护板间的间隙后，可将蒙皮张紧，防止蒙皮鼓动振响。

4）防漏性能好。

聚氨酯发泡材料喷于顶盖外蒙皮和内护板间以后，即使有雨水从焊缝的缺陷处渗入，也不会从发泡材料中渗透出来，既解决了漏水问题，又起到了防止锈蚀和隔声作用。

5）填充性好。

由于聚氨酯是制造各种性能的泡沫塑料、弹性体的主要材料，凡有缝隙的地方，喷入此料后都会产生泡沫体，填满缝隙。

2 硬质聚氨酯泡沫塑料的性能及现场发泡用原材料
2.1 性能
硬质聚氨酯泡沫塑料的性能取决于所用的原料配方及成型工艺条件。

作为空调客车现场喷涂发泡的隔热保温泡沫塑料，其性能指标一般为：
密度30-50kg/m3
抗压强度（压缩10%计）≥50kPa
尺寸稳定性（800C 24H）≤2%
吸水性（800C 24H）＜0.2 kg/m 2
导热系数0.02-0.03w/m 2k
阻燃性能（氧指数）≥26或离火3-5秒内自熄
2.2 现场发泡用原材料
A组份：包括聚醚、阻燃剂、发泡剂、催化剂及泡沫稳定剂等。

B组份：异氰酸酯
原料中各组份的作用：
1）聚醚：聚醚是由多官能团醇类或胺类与环氧丙烷反应制得的。

选择聚醚时，除要注意其价格外，并要求其粘度不太大，与异氰酸酯和一氟三氯甲烷等原料的互溶性要好。

2）阻燃剂：为提高硬质聚氨酯泡沫塑料的阻燃性，在原料中要外加一些阻燃剂。

选择阻燃剂时，要考虑它的阻燃效果，使硬泡的火焰传播速率要低，即蔓延性小、烟小、释放的有害气体少。

3）发泡剂：硬质聚氨酯泡沫塑料的发泡剂，较常用的是含氯含氟的烃类化合物。

如一氟三氯甲烷（F11）、三氟三氯乙烷（F113）、二氯甲烷等。

这些发泡剂加入原料组份中去，一旦异氰酸酯与聚醚发生反应，放出热量就迅速汽化，其汽化时就能带走部分反应热，这样，生产大块泡沫时，不致于因热量的积累过多而产生分解。

而且其汽化时能充填在泡沫内形成闭孔性泡沫塑料，可以降低泡沫的导热性，降低泡沫密度。

4）催化剂：硬质聚氨酯泡沫塑料成型过程中，催化剂是一个很重要的因素，合理选择催化剂是很重要的。

催化剂的作用是能有效调节链增长速度与交联速度间的平衡，能有效地保持发泡过程中的上升和凝固时间稳定，从而确保生产操作的稳定性。

5）泡沫稳定剂：硬质聚氨酯泡沫塑料的发泡成型过程中，泡沫稳定剂能改变体系的表面张力，改善原料的混合性，并能调节泡沫塑料的泡孔大小与结构。

这样，所制得制品泡孔细而均匀，性能良好。

6）异氰酸酯：异氰酸酯是硬质聚氨酯发泡的主要原料之一。

一般采用多苯基多次甲基多异氰酸酯，即粗制二苯基甲烷二异氰酸酯（粗MDI）或称聚合MDI，也称PAPI。

由于粗MDI 蒸汽压较小，在发泡过程中产生的挥发性气体少，对操作人员健康危害小。

另外，由粗MDI 制得的硬泡塑料耐热性好，尺寸稳定性亦好。

因而粗MDI广泛应用于硬质聚氨酯现场发泡技术上。

在实际使用中，为了施工方便，A组份是由生产厂家直接提供，按施工配方将聚醚及各种助剂预先混合（称作组合聚醚），由用户直接选用。

而B组分就是粗MDI。

这就是通常所说的双组份原料。

在使用过程中，根据施工环境的具体情况和对泡沫阻燃性的要求，可在A料内添加适量的阻燃剂、发泡剂和催化剂，并充分搅拌均匀。

3 现场喷涂发泡技术工艺
硬质聚氨酯现场发泡可采用喷涂发泡机发泡的形式，亦可采用手工现场发泡的方式进行发泡。

采用喷涂发泡机发泡，就是分别将A、B两个组份加入喷涂机的两个料桶中，料液经加温后，通过计量泵分别送至喷枪内混合，在压缩空气作用下，将混合物涂在被涂物表面上，实现发泡。

而手工发泡法则是把A、B两组份分别称量后，倒置于一容器中，然后立即把这两组份原料混合均匀，注入到需要充填泡沫塑料的空间中去，起化学反应并发泡后得到泡沫塑料。

手工发泡法，原材料利用率较喷涂发泡法的要低很多，有5-10%的原料粘附在容器壁上不能利用。

但由于不用投放资金购买发泡机械，节省设备投入费用，在现场临时施工或生产少量不定型制品时仍可采用。

我公司的聚氨酯现场发泡工艺是使用喷涂发泡机发泡的形式。

3.1蒙皮及骨架表面的发泡前处理
被填充发泡蒙皮、骨架表面应干净，不得有油污、锈蚀、粉尘和潮气，必要时应预先清理干净，以免影响泡沫的粘接力，聚氨酯本身就是一种优良的粘接剂，它与金属和木材等都具有良好的粘接性能，工件表面不干净会影响其粘接力，从而影响聚氨酯的使用性能，造成产品质量不稳定。

3.2 配料比例
在汽车上应用的硬质聚氯酯泡沫塑料，其A、B组份的质量比通常为A：B=1：1.1~1.2，一般若A料过量，则泡沫发软、发粘，不易固化；B料过量则泡沫色暗，结构粗糙脆硬，密度大，甚至造成泡沫脱落等缺陷。

3.3 温度要求
硬质聚氨酯泡沫塑料在发泡过程中，原料温度与环境温度的高低及恒定与否直接影响泡沫塑
料制品的质量，环境温度以20-300C为宜，原料温度也应控制在20-300C范围或稍高一些。

环境温度过高，发泡过快，原料损耗过大；环境温度过低，则泡沫形成困难，造成泡沫脱落、死泡等缺陷。

一般地，在春秋季，室温20-250C时，发泡速度正常，较易施工；夏季，室温在30-350C时，温度过高，发泡速度过快，应选择清晨或晚间较为凉爽的时候进行施工；冬季，在室温低于150C时，就将原料加热到300C左右，再进行发泡，则其发泡效果较理想。

4 常见缺陷及消除措施
4.1 泡沫脱落
在冬天或者雨天，由于被喷涂表面（车身骨架及外蒙皮内表面等）温度过低，或者空气中湿度过大致使工件表面有水分，使形成的泡沫底层与工件附着力下降，容易整快脱落。

另外，当被涂表面、骨架有油污、灰尘，或者配料比例失调（A料过多），也会使泡沫层附着力降低。

解决措施是：在喷涂发泡前，做好骨架、蒙皮的表面处理，在湿度大的雨天施工，要想办法弄干喷涂工件表面的湿气；在冬季施工要加热原料，如有可能亦要给被涂表面、骨架进行预热；必要时提高B组份的比例（或降低A组份的比例），使其反应加快，提高粘接性。

4.2 泡沫收缩
泡沫收缩是指泡沫体成形后出现泡沫体四周收缩，使其与车身骨架间有较大间隙，影响粘接强度与密封，并容易脱落的现象。

其原因是由于冬天施工时，物料的粘度增大，流动性变差，泡沫在成形过程中产生体积收缩所致。

解决方法是给原料、空气加热，并适当提高空气流量（速），使物料混合均匀，加快反应速度。

4.3 死泡
死泡是指所形成的泡沫密度太大，或者不发泡。

这是因为原料中发泡剂不足，或者气温过低所致。

解决方法是在冬季施工时，要给原料加热，加大风量，调节配方，增加催化剂、发泡剂量，以缩短反应时间。

如果是在正常温度下施工出现死泡，则可能是因为A料存放时间过长，发泡剂已挥发掉的原因，这时要给A料中加入部分发泡剂。

4.4 泡沫太脆
这主要是因为原料配比不当，B组份用料过多所致。

解决方法是适当调低B料流量，以减少异氰酸酯的用量。

4.5 泡沫太软
与泡沫太脆相反，这主要是B组份用料配比低有关，适当增加B组份用量（或者减少A组份的用料）即可。

5 结束语
与现行大部分客车厂所采用的在车身内外蒙皮间填充聚苯乙烯泡沫板作为车身隔热层的填充式相比较，硬质聚氨酯现场喷涂发泡工艺具有很多明显的优势，代表着空调客车隔热保温技术的发展方向。

目前我公司所生产的GZ6790、GZ6893、GZ6101、GZ6105等系列中高档大中型空调客车，由于采用了硬质聚氨酯现场喷涂发泡技术，大大地提高了车身的隔热保温性能，取得了明显的经济效益。