发泡基础知识与生产工艺

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保温板,夹心板,专用的单组分密封剂和特殊的现场发泡工艺等等; • 聚氨酯泡沫能粘着在其他建筑材料上。
聚氨酯泡沫硬泡的应用---管道
用聚氨酯硬泡做管道保温已经成功的在世界范围内应用 了30多年。没有任何一种材料能够超越聚氨酯材料适应苛刻 的绝热要求,多变的生产工艺以及流动性要求。
聚氨酯泡沫硬泡的应用---最新的发展
三、发泡在冰箱生产中的位置
“至关重要”,主要是保温、支撑的作用。 1、关系到冰箱的制冷性能 2、关系到冰箱的外观 3、关系到冰箱的结构设计
聚氨酯发泡层的保温性能:
保温即隔绝热传递
1、热传导:热从物体温度较高的部分沿着物体 传到温度低的部分。这里有气体、孔壁的热传导
2、对流:靠气体或液体的流动来传热
一般小于8S ≥420s(≤80mm) 80mm以上,每每增加1mm,增加6s 1.20~1.33(1.25最佳)
25~27.5 35~37
五、发泡设备/工艺
发泡机介绍
干燥空气 进料
白料罐
干燥空气 进料
压力调节
过滤器 热交换器 输料泵
压力调节
白料回路
循环控制阀 过滤器 P


PT
线

卸料
T
计量泵
1、定点注射
适用于小门体(长/宽比为1-1.5)或结构较为简单的门体, 料一般打到中心位置。
2、移动注射 适用于大门体(长/宽比大于1.5)或结构较为复杂的门
体,料一般打到中间段,并尽量控制枪头移动开始时开始打料,移动结束时 打料结束。
分体成型 优点:模具通用性好;
缺点:门胆与聚氨酯无结合,承载强度低;增加了工艺过程
催化剂
特征 ■影响反应的速度及产生特殊的性能。 ■不同类型或不同量的催化剂可能产生不同的性能。 ■催化剂的用量可以影响:
◆反应速度 ◆脱模性能 ◆流动性 ◆脆性

特征 ■与异氰酸酯反应生成二氧化碳和尿素 ■过量的水导致过剩的流动性和泡沫的脆性 ■过少的水导致流动性过差,并影响泡沫性能
发泡剂
类型 ■二氧化碳
纯白料罐保压压力
0.1~0.3MPa
黑料/混合白料 保压压力
2~3 bar
输送压力
5 bar以上
滤网低压
2-4 bar
C5/聚醚流量
根据Байду номын сангаас备而定
计量比
11~14
温度 枪头压力 滤网压力
时间
配比 密度
箱体发泡工艺参数一览表
环境温度 黑/白料温 预热烘道温度 内外模温度
预热时间 注料时间
脱模时间
黑/白料 小样密度 芯密度
◆水与异氰酸酯反应得到 ■液体发泡剂
◆在环境温度下是液态 ◆在反应过程中被蒸发 ■低沸点发泡剂 ◆在环境温度下是气态
发泡剂
特征 ■过多的发泡剂导致过剩的流动性 ■过少的发泡剂导致过差的流动性 ■这些情况都会影响泡沫的密度和性能
发泡基本原理
聚氨酯发泡过程是一个复杂的物理化学过程,它分发泡 反应和凝胶反应 ,一方面是化学反应,发泡初期分子链不 断增长,主要是线型分子,粘度较小,泡沫流动性较好;一 方面是发泡反应,出现凝胶时,大分子开始交联,物料粘度 急剧增大,发泡流动性降低 ,初期链增长反应放热量较大, 发泡剂气化快,使粘度较低的物料快速发泡,在凝胶出现之 前充满模具,形成网状多孔的聚氨酯闭孔泡沫。
3、发泡工艺参数
发泡配料工艺参数一览表:
环境温度(℃)
15~30℃,室内低于15℃,空调或暖气加热;高于 25℃,空调降温
气源压力(bar)
6~8 bar
黑料/纯白料液位
40%~70%
混合白料液位
40%~70%
料罐料温
17~27℃(20-24℃最佳)
温度探头校准
每月1次
循环/间隔时间
循环15min,间隔10min
2、箱/门发工艺流程图
发泡配料
发泡准 备
发泡箱/门体 返修
料液及空 箱/门体 输送
不合格品
固化及脱模
检查及 下线
合格产品进 入总装线
发泡生产前发泡准备
安全系统准备:提前启动抽排风系统,检查抽排风系统能否正常 工作,检查环戊烷浓度探测报警系统是否正常运转,检查氮气供 应系统是否正常工作。检查各项安全指标是否达到要求。 发泡设备及模具准备:开启预热烘道,控制预热温度在工艺范围 之内,开启模具加热、模具开合、箱体运载、模温机等相关设备 的控制开关,调整并确认相关工艺参数。 发泡参数控制:启动高压发泡机及冷热水机组,控制黑白料料温 达到工艺值之后,调节高压循环压力,注意各部分运转正常,自 检黑白料流量稳定。由品质部门进行配比检查控制,配比稳定后, 机打发泡小样,自发泡效果,并送品质部门进行具体检测。
黑料回路
循环控制阀
PT
图例: BPC:回路压力控制阀 DV:转向阀 P:压力表 T:温度表
BPC DV BPC DV
黑料罐
过滤器 热交换器 输料泵
过滤器 P T
卸料
计量泵
回进 进回 料料 料料
混合头
计量系统
热交换系统的回流线
混合头
MX
MQ
L-shape
L型混合头
箱体生产线
冰箱生产线
顶部视图
聚氨酯泡沫硬泡的应用---集装箱
聚氨酯硬泡在冰箱工业上的应用有悠久的历史
卖点: • 聚氨酯是唯一一种既有保温性能,又有良好 力学性能的工程材料; • 对板材的优异的粘结性; • 保温性能意味着能源的节省。
聚氨酯泡沫硬泡的应用---建筑
多变的聚氨酯发泡工艺能满足建筑工业的各种要求:
• 建筑工业是聚氨酯的最大用户; • 从屋顶到地基,聚氨酯能满足建筑业的所有保温要求。产品包括:
TDI预聚体
聚醚多元醇
CFC发泡剂
开始发展隔热性能的泡沫
1960’s
PMDI TDI被有限的应用于冰箱、冷藏柜
高压发泡技术 1970‘s
臭氧层破坏理论 开始设计壁厚减薄 1980’s PMDI被应用于冰箱、冷柜等系列产品 在蒙特利尔协议中提出了破坏臭氧层的实质
1990‘s
CFC替代发泡剂
冰箱能耗减小要求 人们开始考虑能够替代原有隔热技术的方法 2000’s
注射压力过高
校验发泡机的压力,保证压力的准确。
料温过高
校验发泡机的料温设置及实际料温。
发泡混合不均匀
校验发泡机的注射压力和料温等。

内胆等的结构设计不合理(如 直/锐角突变多、厚度突变及

合理设计内胆的结构,减少直/锐角、厚度的
突变等,便于泡沫的填充。
内部预埋体阻挡等)。
粘结性差(发泡分层)
冰箱发泡方式
• 箱体发泡方式 有背注式和底注式
大型两室冰箱
背朝上: 背部两侧 4点注入或 2点注入
小型单室冰箱 背朝上: 背部上侧或下侧1点注入
各型号冰箱
面朝上: 背部1点注入(TopFlow) 底部1点注入
冰箱发泡方式
• 门体发泡方式 主要是敞开立式发泡
一体成型
优点:门胆与聚氨酯粘结牢固,承载强度高; 缺点:模具通用性差。
可能的原因
解决的方法
箱体预热温度太低
校验预热温度设置,使箱体预热温度达到要求。
模具温度太低
校验模具加温系统的温度设置和模具各部位的 温度,使模具的各部位温度达到要求。
内胆/外壳表面脏、油等
检查内胆/外壳的表面(尤其是粘结性差的部位), 保证表面清洁无油污、脏物等。
发泡基础知识与生产工艺
一、聚氨酯发泡概述及应用 二、聚氨酯泡沫化学 三、发泡在冰箱生产中位置 四、冰箱发泡生产工艺 五、发泡基本设备 六、发泡生产中问题分析及解决方法 七、发泡安全知识
一、聚氨酯发泡概述及应用
1、发泡定义 冰箱发泡一般指聚氨酯(PU)发泡,黑料和白料在催化剂的作用下发生
化学反应生成网状多孔的交联聚合物。
模具固定线
环形线
门体生产线
冰箱生产线
旋转线
冰箱生产线
门体生产线
顶部视图
顶部视图
模具
转盘
转盘线
环形线
影响冰箱发泡的主要因素
箱体/设计
◆箱体尺寸/大小 ◆箱体结构 ◆保温层厚度 ◆内部预埋件 ◆箱体面材材料 ◆注料孔位置
影响冰箱发泡的主要因素
发泡设备与工艺
◆混合头类型 ◆混合压力 ◆ P/I 温度 ◆ P/I 的比例 ◆流量 ◆模具温度 ◆箱体预热温度 ◆发泡方式 ◆固化时间 ◆注料量/过填充率 ◆排气孔
聚氨酯:聚氨基甲酸酯, 高分子主链上含有许多重复的 -NHCOO-
硬泡泡孔(如图)
2 聚氨酯泡沫的分类及应用
通过改变配方和工艺,可以得到不同软硬度、不同密度和性能的泡沫塑料制品 用途:绝热、防震、隔音、装饰、包装建材类
分类: • 硬质泡沫
冷冻冷藏设备——如冰箱、冰柜、冷库、冷藏车等 ;工业设备保温——如储罐、管道等;交通 运输业——如汽车顶篷、内饰件(方向盘、仪表盘)等;灌封材料——例如防水灌浆材料、堵 漏材料、屋顶防水材料
六、发泡生产中问题分析及解决方法
泡沫表面气泡(导致内胆凹陷)
可能的原因
解决的方法
发泡剂加入量过高
校验发泡剂的加入量,保证加入量在规定值内。
模具温度过高
校验模具加温系统的温度设置和模具各部位的 温度,使模具的各部位温度达到要求。
排气孔位置不对或数量不够 正确设置排气孔的位置和数量。
• 软质泡沫
垫材——如座椅、沙发、床垫等 ;
吸音材料——开孔的聚氨酯软泡具有良好的吸声消震功能,可用作室内隔音材料
• 弹性体及其他
聚氨酯胶粘剂 、聚氨酯密封胶、聚氨酯涂料、聚氨酯纤维(氨纶,服装类)
聚氨酯泡沫硬泡的应用---家电
聚氨酯硬泡在冰箱工业上的应用有悠久的历史
卖点: • 聚氨酯是唯一一种既有保温性能,又有良好力 学性能的工程材料; • 优异的流动性能,即使内部的结构非常复杂; • 保温性能意味着能源的节省。
3、热辐射:高温物体直接往外发射热的现象
四、冰箱发泡生产工艺
1、发泡配料工艺流程
戊烷装卸、 储料及供料
黑白料输 送及储存
料液检查 及调整
箱发泡 门发泡
供料
配料 及储存
配料过程准备
启动总电源、抽排风系统,检查检测(CP浓度探测)系统、 氮气供应、接地系统、后备电源正常工作,详细检查各项安全 指标达到要求;提前开启空调,使环温达到工艺要求;开启冷 热水机组,使各储罐温度达到工艺要求。
◆ -NCO含量 ◆官能度 ◆结构 ■异氰酸酯必须保存在干燥的环境下。 ■异氰酸酯可以与自身、醇类、多元醇和水发生反应。 ■对温度比较敏感,温度的变化会产生固体沉淀。
表面活性剂
特征 ■在发泡过程中,降低化学系统内的表面张力 ■在发泡过程中,稳定化学系统 ■控制泡孔的大小和形状 ■控制泡孔的闭孔率 ■影响泡沫的流动性 ■对泡沫的物理性能起重大的影响
15~30℃ 17~27℃ (冬季21~24℃最佳) 40~55℃(6、7、8、9月份不需进行加热)
35~50℃ 13~14MPa
2 -4bar 不低于60S 一般小于8S ≥300s(≤80mm) ≥360s(81-90mm) ≥420s(91-100mm) ≥480s(≥101mm) 1.25~1.38(低密度料1.20-1.33) 25~27.5(低密度料23-25.5) 35~37 (低密度料34-36)
温度
枪头压力 滤网压力
时间
配比 密度
门体发泡工艺参数一览表
环境温度 黑/白料温 预热烘道温度 内外模温度
预热时间 注料时间 脱模时间 黑/白料 小样密度 芯密度
15~30℃ 17~27℃(冬季21~24℃最佳) 40~55℃(6、7、8、9月份不需进行加热)
35~50℃ 13~14MPa
2 -4bar 不低于15min (在发泡房预热)
• 新的配方使超高温保温成为可能; • 新的配方使超低温保温成为可能; • 以戊烷为发泡剂的低密度高阻燃等
级的PIR泡沫。
二、聚氨酯泡沫化学
聚氨酯发展简史
1930‘s 至今
1930’s
Otto Bayer合成聚氨酯,专利
1940’s
TDI / 聚酯多元醇
无隔热性能的泡沫 1950’s
低压发泡技术
如何发泡
异氰酸酯
多元醇+ 添加剂
聚氨酯泡沫
多元醇
特征 ■含有多羟基的高分子量化合物 ■对聚氨酯泡沫性能起主要作用的物质之一 ■主要的物理特点:
◆ OHv(羟值) ◆官能度 ◆粘度 ◆结构 ■多元醇有很强的吸水性,所以必须保存在干燥环境下 多元醇一般不会自身发生反应
异氰酸酯
特征 ■含有-N=C=O基团的有机化合物 ■对聚氨酯泡沫性能起主要作用的物质之一 ■主要物理性质:
美国停止使用HCFC-141b发泡剂 北美洲停止使用HCFC系列产品 发展中国家逐渐停止使用CFC系列产品
聚氨酯化学
发泡体系组成
黑 料:异氰酸酯,英文isocyanate(代号I) 白 料:组合聚醚或聚醚多元醇,英文:polyol(代号P) 发泡剂:全氟、半氟、141b、环戊烷(戊烷)等,美菱 目前用环戊烷(CP) 匀泡剂:又称泡沫稳定剂,通常为有机硅-氧化烯烃共 聚物 催化剂:硬泡配方中以叔胺为主,特殊场合可使用有机 锡催化剂 填 料:碳酸钙、滑石粉、分子筛(粉末)和陶土等。
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