PU发泡工艺介绍解析

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发泡常用术语
TPR
➢ 是timed pressure release的简称,即压力定时释放, 有时也称为放气,即预先开孔;
2、新制的泡沫需在自然状态下熟化72小时方可取 样,取样应放在恒温恒湿内(GB/T2918规定的温 度是23±2℃,相对湿度50±5%)。
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发泡测试标准
硬度:压陷硬度(ILD)、压缩硬度(CLD) 这两种测试方法的主要区别是泡沫塑料的加载面积,在ILD试验中
样件受压面积是323CM2,而CLD是将整个样件进行压缩。在此,我 们只讨论ILD试验方法。 在ILD试验中,试样大小是38*38*50mm,试验的压头直径200mm (压头底边有R=10的圆角),支撑板开有6mm的孔,孔间距20mm。 压头加压速度(100±20)mm/min,首先以5N的压力作为下压零点, 从零点开始下压试样厚度的70%,再以同样的速度卸荷,重复加压、 卸荷三次,作为预压,重复预压三次后立即以相同的速度压陷试样, 压头压入试样的厚度分别为25±1%、65±1%,到达变形量之后保持 30±1s记录相对压陷值,记下的值即为该压陷变量下的压陷硬度。
主要特点: ➢制作的产品密度较低 ➢产品拉伸、回弹较好 ➢耐老化性能较差 ➢危害性较大
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聚氨酯原材料-ISO部分
MDI(二苯甲烷二异氰酸酯):指的是改性的MDI或称MMDI, 主要成分:MDI+(4、4MDI,2、4 MDI)。
系统主要特点是: • 活性比较高,反应速度快; • 对模具温度的依赖程度低,可以低模温生产; • 后熟化快; • 耐老化性能非常优良; • 撕裂强度较差; • 价格低; • 适合做高硬度、高密度产品;
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聚氨酯原材料-ISO部分
• TDI&MDI: • 为了降低成本可在TDI内加入MDI。
• TDI&MDI: • 有TDI+MDI组合而成;加入的 MDI比例
不同,有TM70/30,TM80/20等不同配比, 按具体的配方而定。
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聚氨酯原材料-聚醚组合料
• 聚醚多元醇 • 我们现在使用的GP-1618、ZS-104
➢ 该工艺生产效率高,耗能少,目前普遍使用; ➢ 我们的工艺为冷熟化工艺;
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发泡常用术语
泵能力
➢ 用来检查计量泵流量输出的稳定性; ➢ 目前泵能力的验证方法为:
在设定的流量下,连续打35枪,称量每一枪的重量,然后 计算能力,根据泵能力的大小判别是否需要修理或更换计 量泵;
➢ 一般情况下,每三个月检查一次泵能力;
较硬; ➢ 其中TDI理想的范围是90-105; ➢ MDI系统理想的范围是85-95。
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聚氨酯化学:A料跟B料之比
对于座椅泡沫而言(TDI系统及TDI&MDI系统)来说, 其对应关系为:
A料 P1:100
B料(软泡) 30-50
B料(硬泡)
根据实际羟值和水份计算,通常要 远高于软泡
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聚醚组合料
• 料比: 产品硬度,物理性能和开孔性的重要控制 点;
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聚氨酯原材料-聚醚组合料
• 聚醚多元醇和聚酯多元醇的未来发展趋势: • 高官能度的聚醚多元醇; • 高固含量和低粘度的聚合物多元醇; • 低挥发性; • 分子量高,分子量分布范围小; • 伯羟基含量进一步提高。
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聚氨酯化学
两个主要反应方程式
撕裂强度=测得的最大力值(N)/试样平均厚度(cm)
一般测3个试样,取算术平方根。
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发泡测试标准
回弹性:
用一个给定直径、重量的钢球在规定的高度上自由落在泡沫塑料试样表 面,记下钢球回弹高度,用回弹的高度和钢球下落高度的比值,表示 泡沫的回弹性能。
测试要求:试样尺寸100*100*50mm,落球方向应与泡沫使用方向一致, 钢球尺寸为∮164mm,重16.3g,下落距离460mm。
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发泡测试标准
测试项目:
✓ 密度:密度=质量(kg)/体积(m3) ✓ 硬度:压陷硬度(ILD)、压缩硬度(CLD) ✓ 拉伸强度、断裂伸长率 ✓ 撕裂强度 ✓ 回弹性 ✓ 压缩永久变形 ✓ 阻燃 ✓ VOC
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发泡测试标准
测试条件:
1、快泡取自泡沫的中心,模塑泡沫的式样则取中心 部位或整体试验。
• 官能度:官能度越高则物理性能,特别是弹性和 耐老化性能越好;
• 伯羟基含量:伯羟基含量越高则聚醚多元醇的反 应活性越高;
• 粘度:粘度越低则原料的流动性越好,加工性能 就越好,及混合程度;
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聚氨酯原材料-聚醚组合料
• 固含量: 固含量越高则泡沫产品硬度越高;
• 粘度: 与固含量相关,固含量越高则粘度越高; 粘度越低则原料的流动性越好,加工性能 就越好;
撕裂强度:
通过规定形状的式样加撕裂力,来测定材料的抗撕裂性能。 试样尺寸为150*25*25mm(GB/T 10808),试样厚度方向为泡沫上升方
向。试样一端的中心部,沿厚度方向(泡沫上升方向)切一40mm长 的切口,沿试样厚度方向测量厚度,将试样张开夹在试验机夹具上, 以50~20mm/min的速度施加负荷,用刀片切割试样,保持刀口在中 心位置,记下试样断裂或撕裂50mm时的最大值。
注释:以上是两个主要的反应,但实际还存在超过10个的副反应 存在,因此关键是控制好反应的平衡以获得所需要的结果。
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聚氨酯化学:A料跟B料之比
➢ 根据A料与B料反应时的当量关系,可以计算出100克A料 需要多少克B料。
➢ 发泡指数INDEX:ISO实际用量/ISO理论用量*100; ➢ INDEX范围一般为60—110之间,INDEX较高时,产品比
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发泡常用术语
泵线性
➢ 计量泵的转速与输出量之间的相关性的表征。 ➢ 一般选择不同5个转速,然后进行流量测试,得到
每个转速下计量泵的输出量,这5个点如在一条线 上,说明计量泵转速与输出量之间的线性相关比 较好; ➢ 目前我们的计量泵的线性相关一般都在99%以上; 正常生产浇注时,选择的流量范围需要在泵线性 上输出量的上下限之间。
另外65%ILD/25%ILD=压陷比,压陷比是衡量泡沫舒适度的指标。
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发泡测试标准
拉伸强度是指拉伸试验至断裂时所施加的最 大拉伸应力,断裂伸长率是指试样至断裂 时标距内试样的伸长百分比。 拉伸强度=断裂时载荷/试样原始截面积 断裂伸长率=(断裂标距-原始标距)/原 始标距*100%。
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发泡测试标准
乳白:
➢ 混合后泡沫并不是马上起发,而是经过一定时间的流动后, 泡沫才开始变白并开始迅速起发。
➢ 混合结束到起发(泡沫上升)之间的时间就是乳白时间。 ➢ 乳白时间越长则泡沫的流动性越好。 ➢ 乳白时间长有利于原料在模具中分布。
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聚氨酯泡沫形成
上升:
涉及到泡沫填充能力和熟化速度。
拉丝:
涉及泡沫的凝胶程度。
收缩:
考量开孔和稳定性的重要指标。
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聚氨酯原材料
➢聚氨酯原材料主要有ISO部分(又称黑料或 B料)和聚醚组合料部分(又称白料或A料) 组成。
ISO部分: TDI、TDI&MDI、 MDI。
聚醚组合料部分: 聚醚:聚醚多元醇和聚酯多元醇。
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聚氨酯原材料
➢助剂:
➢ 催化剂:发泡胺催化剂和凝胶胺催化剂 ➢ 泡沫稳定剂:有机硅油 ➢ 发泡剂:H2O、F-11、F-12、二氯甲烷 ➢ 阻燃剂:磷酸铵、氧化锑、含卤(烃、醇、酯、醚)、
发泡密度
密度太高会增加成本,太低会产品外观会出现缺陷和物理性 能无法达到要求。
浇注轨迹
主要影响产品的外观,对部分产品的硬度会有影响。
精确计量
确保配方料比统一,产品软硬一致。
有效混合
对泡沫的外观和产品性能有影响(暗泡)
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工艺控制
配方
➢ 目前主要使用的是TDI&MDI体系。 ➢ MDI体系: 密度范围52-60g/cm3 ➢ TDI 体系 : 密度范围35-45g/cm3
• 将聚醚,水,催化剂和稳定剂按一定的比例配制后搅拌均匀的体系; 也称为A料
• 常见的配方:
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工艺流程
• 原料检验

羟值,含水量,固含量,NCO含量等原材料性能;
• 配料

按配方配制聚醚组合料;
Baidu Nhomakorabea
• 浇注

按一定的轨迹,一定的流量,一定的浇注时间向模具
中进行投料并控制原料的温度,模具的温度以及浇注时的
压缩永久变形=(试样初始厚度-试样最终厚度)/试样初始厚 度*100
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发泡常用术语
➢冷熟化
➢ 座椅发泡的一种工艺,该工艺制造的发泡称为高 回弹发泡(简称为HR发泡)。
➢ 该工艺制造发泡时模具的温度一般在50-70度之间; 聚醚分子量一般在2500-6500之间,ISO可以是 TDI/TM/MDI;
三乙醇胺 (85%)

称量 搅 拌
进料罐
P1
M
计量泵
P2
M
计量泵
高压 混合
P3
M
计量泵
ISO
M
计量泵
CV8前座
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工艺控制
压力
➢ 压力循环的目的使系统平衡 高压循环压力=浇注压力(欧洲);高压循环压力≥浇注 压力(目前)
➢ 不平衡的压力将导致:浇注重量波动,超差;混合效果不 好;
➢ POL与ISO的比例不对; ➢ 混合程度、串料;
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发泡常用术语
NBT
➢ 是new blending technology的简称,即新型混合技术; ➢ 以前的混合技术是一种ISO与一种POL组合料进行对喷,
混合,反应生成聚氨酯发泡;该种技术调节工艺参数时, 只能调节POL/ISO的混合比,浇注重量这2种变量;无法 进行其他的调节; ➢ NBT是一种ISO与2组或3组POLY组合料进行对喷,混合 后反应生成聚氨酯发泡;(设备需变频器) ➢ NBT可以调节如下变量:配方水分,配方的固含量,配方 的指数,浇注重量这4种变量等,这样在制造不同密度, 不同硬度时工艺的宽容度更大;
压力。
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工艺流程
成型
两种原料在一定的温度下反应,简称固化
脱模
与脱模剂有极大的关系
开孔
泡沫出模后,需要进行开孔,使泡孔破裂,否则泡沫容易 收缩。
后熟化
泡沫出模后,还没有反应完全,还需后熟化,该过程需要 6小时。
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工艺流程(从配料到浇注)
GP-104
ZS-1618
Y-10366
A-380
C-225
氢氧化铝 ➢ 防老剂 ➢ 链增长剂:三乙醇胺(我们使用的) ➢ 颜料 ➢ 脱模剂
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聚氨酯原材料-ISO部分
➢ TDI:甲苯二异腈酸酯
➢ MDI:多亚甲基多苯基多异腈酸酯
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聚氨酯原材料-ISO部分
TDI(甲苯二异氰酸酯):主要有2,4-和2, 6-异构体。工业上主要有三种产品, T100,T80/20,T65/35
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工艺控制
原料温度
➢ 在所有的工艺参数中,强调温度的稳定是首要条件。 如果温度波动,势必导致其它系统参数的波动。 例如:温度变化导致原料粘度发生变化,导致混合效果不 好,最终产品发生产品缺陷。
➢ 原料温度是:25 ℃ ➢ POL的温度波动为:±1℃; ➢ ISO的温度波动为:±5℃;
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工艺控制
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聚氨酯定义
➢主链上含有--NHCO-- 基团聚合物通称为聚 氨酯甲酸酯简称为聚氨酯。
➢简称PU。
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聚氨酯分类
➢根据原料不同和配方的变化,分为软质、 半硬质和硬质泡沫。
软质:座椅,头枕,海绵… 半硬质:扶手,方向盘; 硬质:方向盘芯、冷库保温防水。
➢根据多元醇品种分类,分为聚酯型、聚醚 型;我们主要是使用聚醚型。
回弹率=钢球回弹高度/钢球下落高度*100%
注意:试样需水平,钢球下落前固定(静止),每件试样做三次,每次 间隔20s,记录最大值。
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发泡测试标准
压缩永久变形:
在恒定的环境下,使泡沫材料试样在一定得时间内维持恒定 的变形,带试样回复一段时间后,观察变形对试样厚度的 影响。用试样的初始厚度与最终厚度之差与试样初始厚度 的比值表示泡沫塑料的永久压缩变形。
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课程目标
• 介绍聚氨酯发泡工艺基础原理 • 发泡设备、模具的基础知识 • 工业生产安全防范
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课 程 目录
• 聚氨酯的发展史 • 聚氨酯的分类 • 原料的介绍 • 聚氨酯的发泡原理 • 影响发泡的因素 • 配方制作基本要素 • 脱模剂原理及选择 • 发泡设备简单介绍
• 发泡模具简单介绍 • 生产工艺流程解析 • 常见问题分解 • 工业生产安全防范 • 聚氨酯发展趋势 • 知识要点回顾 • 持续改进(发泡工艺) • 经验分享
➢根据ISO不同分类:TDI、TM、MT、 MDI。
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聚氨酯分类
根据发泡方法分类,可以分为块泡,模塑和 喷涂聚氨酯泡沫:
分别应用: ➢ 块泡:复合泡沫、海绵。 ➢ 模塑:座椅,扶手,头枕。 ➢ 喷涂:冷库防水保温。
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聚氨酯泡沫形成
➢反应方程式
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聚氨酯泡沫形成
混合:
ISO与 POL混合,此过程在混合头上完成。
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