POL-发泡培训教材-联创-2013全解

硅油的作用
乳化：使聚醚和催化剂及发泡剂更加有效的混 合，改善发泡剂的相容性。 稳定泡沫：控制发泡体系有适当的表面张力， 产生良好的气泡网络结构。 成核：控制泡孔的大小及细密程度
发泡剂CO2
物理发泡剂 —— 汽化后作为气泡来源并可移去反应热， 避免泡沫中心因温度过高“烧芯” 氟氯烃：CFC-11 氢氟氯烃：HCFC-141b 氢氟烃：HFC-134a；HFC-245fa；HFC-365mfc 烷烃：环戊烷；异戊烷；或环、异戊烷混合物 液体二氧化碳
流动性能检测必要性
现代化的冰箱冰柜由于空间结构的复杂性，对 发泡保温环节的聚氨酯原料在箱体内的反应要求 越来越高，尤其是原料的流动性能直接影响冰箱 冰柜的能效和成本控制。为了在目前多为一枪注 料的工艺下完全充满结构复杂的箱体，不出现填 充空虚现象并且能达到密度适中，分布均匀，能 效最大的效果，必须对原料的流动性能提出更高 的要求。流动性能的检测也是正确应用聚氨酯必 须掌握的一项检测手段。
3
模具温度
4
灌注压力
压力过低
发泡异常常见问题点
序号 1 问题点 产生的原因 解决措施
组合料催化剂不够； 反应时间太 料温偏低； 慢 黑料加多； 环境温度太低； 组合料催化剂过多； 反应时间太 料温偏高； 快 黑料过少； 环境温度太高；
组合料出现问题； 泡沫发不起 未加发泡剂； 未搅拌；
加大催化剂的用量； 提高料温； 使用合理比例； 适当控制环温； 减少催化剂的用量； 降低料温； 使用合理比例； 适当控制环温；
温度过高 2 原料温度 温度过低 低模温 高模温 压力过高
软、海绵样泡体；尺寸稳定性差；过多的流动性漏 泡，密度低.
反应速度快；流动性差；漏泡；脱模性差尺 寸稳定性差；发泡剂遗失；比例失控.
反应速度慢；比例失控；空泡； 脱模性差；密度提高.
空泡；粘性差；流动性差；厚表皮； 脱模性差；尺寸稳定性差；芯密度低. 空泡； 漏泡. 注料时溅料；爆管. 黑白料混合不均匀；流量不稳定；循环压力要维持 在100 Bar以上，循环压力与注射压力之差≤±5Bar.
冰箱冷柜聚氨酯浅析
山东联创节能新材料股份有限公司
聚氨酯的定义
聚氨基所属现代词，指的是 高聚物的主链上含有重复的— HNCO—O—基团的高分子化合物,通 常由多异氰酸酯、多元醇聚合物或 芳香族二胺等经逐步加成聚合而成。
聚氨酯的定义
中文名：聚氨基甲酸酯；简称聚氨 酯 英文名：polyurethane
固化熟化的意义
该阶段可以直接反映箱体、门体的脱模性， 目前好多企业可以300s脱模，该阶段一般配用 的催化剂为PC-41，PC-41是三聚催化剂,可以比 较好的提高熟化时间,从而缩短脱模时间。
聚氨酯在冰箱冰柜中的应用标准
GBT26689-2011 冰箱冰柜用硬质聚氨酯泡沫塑料
项 目 导热系数 a 平均温度10℃ 压缩强度或形变10%的压缩应力 尺寸稳定性 -30℃，24h 70℃/相对湿度95%±5%，24h， 表观芯密度 b ≤ kg/m3 38 ≤ ≥ ≤ 单 位 W/(m· K) kPa % 1.5 1.0 35 环戊烷作 发泡剂 0.0210 130 其他发泡体 系 0.0195 110
密度与抗压强度的关系
密度与抗压强度的关系
抗压强度
硬质聚氨酯泡沫塑料的强度取于 它的原料、配方、结构、温度等因素。 硬质泡沫塑料受压会产生变形。一般 以压缩到样品原厚度的10%时的应力 D10，定义为压缩强度。log(强度)＝ logA＋Blog(密度)
导热系数
热导率 是指材料直接传导热量的 能力，或称热传导率。热导率定义为 单位截面、长度的材料在单位温差下 和单位时间内直接传导的热量。热导 率的单位为瓦米-1开尔文-1 。热导 率 ,其中是导热体的横截面积，是单 位时间内传导的热量， 是两热源间导 热体的厚度， 则是温度差。
闭孔率
闭孔率规定为样品的闭孔体积与样品 外观体积（可视体积）的比值，即 闭孔 率=A0/Aa式中： A0——样品的外观体 积（可视体积）（m3） Aa——闭合孔 所占的体积（m3） 对于闭孔率，须知 道材料本身的密度。
尺寸Байду номын сангаас定性
硬质聚氨酯泡沫塑料受热 或冷冻，尺寸或体积会发生一 定变化。变化率大小与泡沫塑 料原料的类型，泡沫塑料结构、 密度、成型条件等因素有关。
白料的性能指标
项 目 外 观 羟值
mg KOH/g
水份 %
密度 （25℃） g/cm3
粘度 mPa·s， 25℃
指 标
淡黄或浅 褐色透明 液体
380420
2.0-2.2
1.071.09
2100±50 0
质量特性 重要度
[ ★]
[★]
白料的组成及作用
聚醚-------聚醚多元醇---92%--95% 催化剂----胺类-----------1.5%%-2.5% 硅油-------泡沫稳定剂---1.5%---3% 水---------- 化学发泡剂--------1.6%---2.4% 发泡剂----物理发泡剂------------11%---13%
聚醚多元醇
主要反应原料，一般说来，凡硬质泡沫塑料 所采用的多元醇大多数都是官能团多、羟值高、 分子量较低的聚醚多元醇，它和多异氢酸酯反 应后，其分子中网状结构多（既交链点多且稠 密），所得的泡沫塑料硬度大，压缩强度高， 尺寸稳定性及耐温性也好，冰箱硬质泡沫需要 多元醇的羟基官能度在3-8，平均分子量大约 在400-800之间，其羟值当量约在100左右 （羟值当量=分子量/羟基数）
冰箱用聚氨酯检测与作用
常规检测--------批量投入使用的前提 流动性检测-----确保质量与成本的关键因素 密度分布检测---质量与工艺调整参考 能效检测---------质量的生命线 闭孔率检测------原料与质量的跟踪监测
常规检测
1、材料进厂手工自由泡检测 2、上机后定时机器自由泡检 测
影响现场发泡的主要因素
◆混合压力 ◆ P/I 的比例 ◆模具温度 ◆发泡方式 ◆注料量/过填充率 ◆ P/I 温度 ◆流量 ◆箱体预热温度 ◆固化时间 ◆排气孔
参数不合格常见问题
序号 项目 问题点 黑料过量 1 比例失调 造成的结果 粘接性差 ；脆； 流动性差； 尺寸稳定性差；密度高；空泡.
白料过量
0.74 0.62 0.62 1.49 11.9 13.3 13.7 7.8 1.4 - 8.0 1.4 - 7.8 1.3 - 7.6 无 0 0 9年 0 0 9年 0 0 9年 1.0 4000 50 年
水（Ｈ2O）
主要作用为化学发泡剂、同时也是发生CO2 气泡原料来源。一般在冰箱、冷柜组合料中水 用量为1.6-2.4%之间。
聚氨酯基本反应
交联反应 氨基甲酸酯反应 — 主反应（异氰酸酯和多元醇羟基反应） ~~~~~~NCO ＋ ~~~OH → ~~~~~~NHCOO~~~ 脲基甲酸酯反应
～NCO ＋ RNHCOO~~~ → NRCOO~~~ 缩二脲反应 ～HN－CO－
～NCO ＋ ～HN－CO－NRCOO~~~ → ～HN－CO －R’N－CO－NRCOO~~~
脱粘原理
聚氨酯剧烈化学反应和三聚反应的 结束时间参考点，也是聚氨酯完全形成 固体的标志起始时间。
观测脱粘的意义
观测脱粘时间可以有效的判断聚氨 酯进入固体成型时间，从而判断开模时 间的设定。
固化与熟化
成型与稳定的过程，不粘过后，剧烈的三 聚反应停止，但是反应并没有结束，开始进行 高温下的轻微后续三聚反应以及聚氨酯泡沫内 应力释放过程。
流动指数
1、流动指数(高度/重量)：流动指数越大代表流动性越好 2、△S=Sqr(∑(Xn-X拨)^2 /(n-1))公式中∑代表总和，X拨代表x的 算术平均值，^2代表二次方，Sqr代表平方根。量度数据分布 的分散程度，△S（标准偏差）越小，这些值偏离平均值就越少 3、△d：最大密度与最小密度差值。差值越小代表密度分布越均匀
停止使用； 按照比例添加； 按照规定时间搅拌均匀；
2
3
4
泡孔粗大
组合料出现问题；
停止使用；
生产中中常见问题分析
序号 问题点 产生的原因
发泡剂含量偏大 预热烘道温度及模温超高； 料温偏高； 料比偏小； 内胆、门壳密封不到位； 灌注量偏大 模具未及时清理，粘贴胶带太 多 料温、预热烘道温度及模温过 低 料比过高； 熟化时间过短； 组合料粘性偏低； 内衬表面有灰尘、肮脏或油质
聚氨酯的混合
1、黑白料按一定比例在外力作用下（机器和 实验手工）进行充分的相混合。 2、机器建议使用高压发泡机，实验室建议使 用转速5000转/秒搅拌8秒钟。 3、机器混合和手工混合差异与参考。
自由泡检验的重要性
1、判断组合料流动性好坏的依据 2、开模时间长短的根据
起发与乳白
黑白料经过充分混合后，发泡气体 经过充分诱导与分布，液面颜色出现乳 白现象，同时液面有明显上涨状态。
起发与乳白重要性
1、影响聚氨酯发泡过程中溢料现象的发生。 2、影响泡孔细密度和整体结构，从而提高泡体 导热系数； 3、影响发泡料的行进流动速度
拉丝与凝胶
黑白料经过起发阶段充分准备，逐 步进入剧烈的化学反应和更高级的三聚 反应，同时液体粘度不断增大直到纤维 化。
凝胶时间的重要性
聚氨酯流动结束时间 。在发泡定型期间，中 期流动时间段（拉丝减去乳白时间）越长越好， 可以保证泡体填充箱体各个角落，又不至于泡孔 变形严重。
发泡剂的替代与对比
分子式 分子量 沸 点 ( C) 比 重 ( 20C ) (mW/mK 25 C) 爆 炸 极 限 （V ％） ODP GWP (CO2 = 1) 寿命 环戊 烷 C5H10 70 49 正戊烷 C5H12 72 36 245fa 365mfc 异 戊 CFC- HCFC11 141b 烷 C5H12 CCl3F CH3CCl3 C3H3F C4H5F5 F 5 72 28 137.5 22 116.9 32 9.8 无 0.11 630 10 年 134 15 33-35 12.2 无 0 820 8年 148 40 34－38 10.6 3.5-9.0 0 840 12 年-
水的重要性
1、与异氰酸酯反应产生 CO2 (发泡反应) 2、改善泡沫流动性
3、增加泡沫交联程度 （泡沫强度）
4、水-异氰酸酯反应是高放热性的 （脱模问题）
5、由于脲的生成使泡沫发脆（影响与面材的粘接）
聚氨酯基本反应
发泡反应 化学发泡反应（异氰酸酯和水反应）： ～NCO＋H2O → ～NHCOOH → ～NH2 ＋CO2 ↑ ～NCO ＋～NH2 → （取代脲） 物理发泡反应 ～HN－CO－NH～
影响聚氨酯流动性的因素
1、原料的品质：如硅油和聚醚的种类 2、黑料的匹配：如MR200强度高流动性 3、工艺的因素：如箱体的温度、原料的温度 4、配方体系的均衡性：如催化体系的完善
聚氨酯流动性测试方法介绍
1、聚乙烯平折袋测试法 2、兰芝模测试法
聚氨酯流动性测试方法介绍
聚氨酯流动性测试方法介绍
聚氨酯泡沫分类
聚氨酯泡沫一般分为硬泡、软泡及半 硬泡
黑料性能指标
项 目 外 观
酸值 -NCO （以HCL计） ％ ％ ≤0.2 水解氯 ％ 粘度 mPa·s， 25℃ 100～250
指 标
棕红色粘 稠液体,无 30～32 肉眼可见 的沉淀
[Ｂ]
＜0.3
质量特性 重要度
密度（25℃） g/cm3
1.220～1.250
闭孔率（体积分数）
吸水率（体积分数） b表观芯密度也可按供需双方商定。
≥
≤
%
%
90
4
a导热系数试验应在产品生产24h～72h内进行。
聚氨酯泡沫的具体物理指标
密度 闭孔率 导热系数 尺寸稳定性 抗压强度
密度
密度是反映物质特性的物理量，物质的特性是指 物质本身具有的而又能相互区别的一种性质。用于 冰箱硬泡箱体内的密度大多为35kg/m3左右。自由 发泡时，芯密度一般在24～26kg/m3。 整体密度 芯密度 机器自由泡密度 液体密度（容重） 手工自由泡密度
聚氨酯两大组份
黑料（ISOCYNATE) 化学名称：异氰酸酯 白料 ( POLYURETHANE) 化学名称：组合聚醚多元醇
催化剂
催发生变化的物质叫做催化剂，它分为两类 化剂 是 在化学反应里能改变其他物质的化 学反应速率，而本身的质量和化学性质在反 应前后都没有 1、叔胺类催化剂， 2、有机金属盐类催化剂