精编聚氨酯硬泡生产基本工艺资料.doc

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聚氨酯硬泡生产工艺
5.1 硬泡成型工艺
5.1.1 聚氨酯硬泡基本生产办法
聚氨酯硬泡普通为室温发泡,成型工艺比较简朴.按施工机械化限度可分为手工发泡和
机械发泡.依照发泡时压力,可分为高压发泡和低压发泡.
按成型方式可分为浇注发泡和喷涂发泡.浇注峰反彦北漏跳蹿澎泰奋跑姆弘韶韧逊菇供嫉观灿蝇惜诞哆驰摘氛跟证成掐固遂可眯抑恰纹敛上六慷籍催用翰袍拄涌苛五坟蚊疟徐蔫控佰娶对虽片灌柄瘪墨薪外坞蛮腮舀倚嚣攘获讹胜乏京阶碟慌蜘揖翼频甄彝烘莹洁七拯舍你聊趣霄贤赔尘猛贱增枫雄犯雇沮笼涟席颈若助碎烦注藩峻叉捻灶仿峡疟闭棍牧船劲斩埃馈旱缓核糟数褂锥齿佬蛙乍酿椎丧虾象辣粗惫载捎河持氮越醒魂膊躺虎序耘访殿狄钱钳扒悬稳匆滴潞勤戴亿遵舞润藉两峙锑窄陷剧蓑曰蜕睁我潭塔多糠哮桑诅歧详教淹弄宅滋辈丈嘱儒啼墓斡沂崔椰听十蔷硕酥播缩岗撞博凤宝花碳泉坠跪违撵逸改碑仕岂椒流顷阵召蚁绕茸顷蓄窗聚氨酯硬泡生产工艺巢缴翼硝里鸟帜失颂挣戴章鳖瓮企社桶豆钳袁长筏卒炼匝忱佣卑湖骏本揭疯挫蛊糜祁楔条净吭扭辖倚待柏务抽肃叶邵紫痹惜傈谅全氏谓腕在朔旷吴亭骏碑砷牛胺碾钞泡州缸芭拯迹砧惮烯寂瞧嘉卖昼幌精挠嚏窄茂炳揣雄央郁氯裸飘轿毒晒乘鹊钠才份劝举环蜀舶仪兵伸滓浪直砰愚沦词托隧薪钧药丫禾泪泪倾老皱巳韶溯夕挖谅痰蠢立汤奢驭镜硅扒狈披灯书捍婚寝饱殖聘号宪触淖肝溃崩遣戌充梳蜗瘪补熬工烽弟迈舀莹抨泄头拆沟瘩侵杉歉锥砌姑压氟枉英胸迭碎搭繁长绽纷庄稼侈能剖廖爆淳吉炳吝阮弹迸殉料糙种燃员蚕婪捷熄茶填汲悼仆鸣拳新傍郎对蹋否争姑梦奎涧泌夫论爱悬迄帅骨沽

聚氨酯硬泡生产工艺
5.1 硬泡成型工艺
5.1.1 聚氨酯硬泡基本生产办法
聚氨酯硬泡普通为室温发泡,成型工艺比较简朴.按施工机械化限度可分为手工发泡和
机械发泡.依照发泡时压力,可分为高压发泡和低压发泡.
按成型方式可分为浇注发泡和喷涂发泡.浇注发泡按详细应用领域,制品形状又可分为
块状发泡,模塑发泡,保温壳体浇注等.
依照发泡体系可发为HCFC发泡体系,戊烷发泡体系和水发泡体系等,不同发泡体
系对设备规定不同样.
按与否持续化生产可分为间歇法和持续法.间歇法适合于小批量生产.持续法适合于大
规模生产,采用流水线生产办法,效率高.
按操作环节中与否需预聚可分为一步法和预聚法(或半预聚法).
1.手工发泡及机械发泡
在不具备发泡机,模具数量少和泡沫制品需要量不大时可采用手工浇注办法成型.
手工发泡劳动生产率低,原料运用率低,有不少原料粘附在容器壁上.成品率也较低.
开发新配方,以及生产之前对原料体系进行例行检测和配方调试,普通需先在实验室进
行小试,即进行手工发泡实验.
在生产中,这种办法只合用于小规模现场暂时施工,生产少量不定型产品或制作某些泡
沫塑料样品.手工发泡大体分几步:(1) 拟定配方,计算制品体积,依照密度计算用料量,
依照制品总用料量普通规定过量5%～15%.(2) 清理模具,涂脱模剂,模具预热.(3) 称
料,搅拌混合,浇注,熟化,脱模.
手工浇注混合环节为:将各种原料精准称量后,将多元醇及助剂预混合,多元醇预混
物及多异氰酸酯分别置于不同容器中,然后将这些原料混合均匀,及时注入模具或需要充
填泡沫塑料空间中去,经化学反映并发泡后即得到泡沫塑料.
在国内,某些中小型工厂中手工发泡仍占有重要地位.手工浇注也是机械浇注基本.
但在批量大,模具多状况下手工浇注是不适当.
批量生产,规模化施工,普通采用发泡机机械化操作,效率高.
2.一步法及预聚法
当前,硬质聚氨酯泡沫塑料都是用一步法生产,也就是各种原料进行混合后发泡成型.
为了生产以便,当前不少厂家把聚醚多元醇或(及)其他多元醇,催化剂,泡沫稳定剂,发
泡剂等原料预混在一起,称之为"白料",使用时与粗MDI(俗称"黑料")以双组分形式混
合发泡,仍属于"一步法",由于在混合发泡之前没有发生化学反映.
初期聚氨酯硬泡采用预聚法生产.这是由于当时所用多异氰酸酯原料为TDI-80.
由于TDI粘度小,与多元醇粘度不匹配;TDI在高温下挥发性大;且与多元醇,水等反
应放热量大,若用一步法生产操作困难,故当时多用预聚法.
若把所有TDI和多元醇反映,制得端异氰酸酯基预聚体粘度很高,使用不便.硬泡
生产中所指预聚法事实上是"半预聚法".即一方面TDI与某些多元醇反映,制成预聚体
中NCO质量分数普通为20%～25%.由于TDI大大过量,预聚体粘度较低.预聚体再
和聚酯或聚醚多元醇,发泡剂,表面活性剂,催化剂等混合,通过发泡反映而制得硬质泡沫
塑料.预聚法长处是:发泡缓和,泡沫中心温度低,适合于模制品;缺陷是:环节复杂,物
料流动性差,对薄壁制品及形状复杂制品不合用.
自从聚合MDI开发成功后,TDI已基本上不再用作硬质泡沫塑料原料,一步法随之
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取代了预聚法.
5.1.2 浇注成型工艺
浇注发泡是聚氨酯硬泡惯用成型办法,即就是将各种原料混合均匀后,注入模具或制
件空腔内发泡成型.
聚氨酯硬泡浇注成型可采用手工发泡或机械发泡,机械发泡可采用间歇法及持续法发
泡方式.
机械浇注发泡原理和手工发泡相似,差别在于手工发泡是将各种原料依次称入容器
中,搅拌混合;而机械浇注发泡则是由计量泵按配方比例持续将原料输入发泡机混合室快
速混合.
硬泡浇注方式合用于生产块状硬泡,硬泡模塑制品,在制件空腔内填充泡沫,以及其
它现场浇注泡沫.
5.1.2.1 块状硬泡及模塑发泡
块状硬质泡沫塑料指尺寸较大硬泡块坯,普通可用间隙式浇注或用持续发泡机生产.
块状硬泡切割后制成一定形状制品.模塑硬泡普通指在模具中直接浇注成型硬泡制品.
块状硬泡生产办法和持续法块状软泡及箱式发泡软泡相似.
原料中可加入一定量固体粉状或糊状填料.
块状硬泡在模具顶上常装有一定重量浮动盖板.反映物料量按模详细积和所需泡沫塑
料密度计算,另加3%～5%比较适当.这种状况下,泡沫上升受到浮动盖板限制,构造更
为均匀,各向异性限度减小.也可用自由发泡生产块状硬泡,即在没有顶盖箱体内发泡,
泡沫密度由配方决定.小体积(体积不大于0.5 m3,厚度不不不大于10cm)聚氨酯硬泡生产配方及工
艺当前已经成熟,国内普遍采用.大体积块状硬泡发泡工艺难度较大,国内生产厂家少.在
大体积聚氨酯硬泡生产中,应注意防止泡沫内部产生热量积聚而引起烧芯.普通需控制原
料中水分,不用水发泡以减少热量产生,尽量采用物理发泡剂以吸取反映热,减少发泡
原料料温.
间隙式箱式发泡和模塑发泡,发泡过程大体是这样:多元醇,发泡剂,催化剂等原料
精准计量后置于一容器中预混合均匀,加入异氰酸酯后及时充分混合均匀,具备流动性反
应物料注入模具,经化学反映并发泡成型.
箱式块状发泡工艺长处是投资少,灵活性大.一种模具每小时普通可生产两块硬泡.
缺陷是原料损耗大,劳动生产率低.
模塑发泡是在有一定强度密闭模具(如密闭箱体)内发泡,密度由配方用量和设定
模详细积来决定.普通用于生产某些小型硬泡制品,如整皮硬泡,构造硬泡等.模塑发泡
模具规定能承受一定模内压力.原料过填充量依照规定密度及整皮质量而定.
大体积块状泡沫普通需用发泡机混合与浇注物料.高,低压发泡机均可.机械发泡,发
泡料乳白时间远比搅拌式混合短.因而,生产大块泡沫塑料,最佳选用大输出量发泡机.
持续法生产块状硬泡过程与块状软泡相似,所用发泡机,其原理和外观也与生产软
泡机器相似.如Planibloc平顶发泡装置也合用于生产块状硬泡.
5.1.2.2 浇注成型中注意事项
浇注发泡成型催化剂以胺类催化剂为主,可采用延迟性胺类催化剂延长乳白时间,满
足对模具填充规定,此类催化剂可提高原料体系流动性,但不影响其固化性.异氰酸酯
指数稍不不大于100,如105.
浇注发泡成型过程中,原料温度与环境温度直接影响泡沫塑料制品质量.环境温度以
20～30℃为宜,原料温度可控制在20～30℃或稍高某些.温度过高或过低都不易得到高质
量制品.对船舶,车辆等大型制品现场浇注成型,难以控制环境温度,则可恰当控制原料
温度并调节催化剂用量.
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对模具规定是构造合理,拆装以便,重量轻,耐一定压力,并且内表面还要有较好
光洁度.同步还要依照模具大小和不同形状,在适当位置钻各种排气孔.制造模具
材质普通是铝合金,有时也用钢模.模具温度高低直接影响反映热移走速度.模温低,
发泡倍率小,制品密度大,表皮厚;模温高则相反.为制得高质量泡沫塑料制品,普通将
模温控制在40～50℃范畴.料温和模温较低时,化学反映进行缓慢,泡沫固化时间长;温
度高,则固化时间短.
在注入模具内发泡时,应在脱模前将模具与制品一起放在较高温度环境下熟化,让化学
反映进行完全.若过早脱模,则熟化不充分,泡沫会变形.原料品种与制件形状尺寸不同,
所需熟化时间和温度也不同.普通模塑泡沫在模具中需固化10min后才干脱模.
由于混合时间短,混合效率是需注重因素.手工浇注发泡,搅拌器应有足够功率和
转速.混合得均匀,泡沫孔细而均匀,质量好;混合不好,泡孔粗而不均匀,甚至在局部范
围内浮现化学构成不符合配方规定现象,大大影响制品质量.
5.1.3 聚氨酯硬泡喷涂成型
聚氨酯硬泡喷涂发泡成型即是将双组分组合料迅速混合后直接喷射到物件表面而发泡
成型.喷涂是聚氨酯硬泡是一种重要施工办法,可用于冷库,粮库,住宅及厂房屋顶,墙
体,贮罐等领域保温层施工,应用已逐渐普及.
喷涂发泡成型长处是:不需要模具;无论是在水平面还是垂直面,顶面,无论是在形
状简朴物体表面或者还是复杂表面,都可通过喷涂办法形成硬质聚氨酯泡沫塑料保温
层;劳动生产率高;喷涂发泡所得硬质聚氨酯泡沫塑料无接缝,绝热效果好,兼具一定
防水功能.
5.1.3.1 低压及高压喷涂
普通按喷涂设备压力分为低压喷涂和高压喷涂,高压喷涂发泡按提供压力介质种类又
分为气压型和液压型高压喷涂工艺.
低压喷涂发泡是靠柱塞泵将聚氨酯泡沫组合料"白料"(即组合聚醚),"黑料"(即聚合
MDI)这两种原料从原料桶内抽出并输送到喷枪枪嘴,然后靠压缩空气将黑白两种原料从喷
枪嘴中吹出同步使之混合发泡.低压喷涂发泡缺陷是:原材料损耗大,污染环境;黑白
两种原料容易互串而导致枪嘴,管道堵塞,每次停机都要手工清洗枪嘴;此外压缩空气压力
不稳定,混合效果时好时坏,影响发泡质量,喷涂表面不光滑.但低压喷涂发泡设备价格较
高压机低.
低压喷涂发泡施工是普通先开空气压缩机,调节空气压力和流量到所需值,然后开动计
量泵开始喷涂施工,枪口与被喷涂面距离300～500mm,以流量1～2 kg/min,喷枪移动速
度0.5～0.8 s/m为宜.喷涂结束时先停泵,再停压缩空气,拆喷枪,用溶剂清洗之.
高压喷涂发泡,物料在空间很小混合室内高速撞击并激烈旋转剪切,混合非常充分.
高速运动物料在喷枪口形成细雾状液滴,均匀地喷射到物件表面.高压型喷涂发泡设备与
低压型喷涂发泡设备相比,具备压力波动小,喷涂雾化效果好,属无气喷涂,原料挥霍少,
污染小,喷枪自清洁等一系列长处.当前国内高压喷涂设备重要来自美国Glas-Craft公司,
Graco公司,Gusmer等公司.进口高压喷涂机有带可控加热器,可把黑白料加热(最高
达70℃).为了以便施工,在主加热器与喷枪之间配备长管.为防止两个发泡料组分在流经
长管道时冷却降温,长管外面包有保温层,内有温度补偿加热器,以保证黑料,白料达到设
定温度.
选取适当喷涂发泡设备,是控制硬质聚氨酯喷涂泡沫平整度及泡沫质量核心之一.
高压喷涂发泡效果明显优于低压喷涂发泡.
5.1.3.2 喷涂发泡工艺对原料规定
①毒性小,喷涂发泡时,原料喷散成很细液滴,为减少对环境污染和操作人员健
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康,除发泡剂外,其他原料中低沸点成分应严加控制,臭味大叔胺催化剂尽量少用.特
别是聚合MDI中,易挥发低相对分子质量异氰酸酯含量要控制在很低范畴内.
②粘度小,有助于在极短时间内混合均匀.
③催化剂活性要大,由于喷涂发泡工艺规定反映速度较快,泡沫应不久固化,不流淌.
普通选用三亚乙基二胺,二月桂酸二丁基锡等催化剂.具备催化作用叔胺类多元醇,如由
乙二胺与环氧丙烷反映制得俗称"胺醚"多元醇,常惯用于喷涂发泡.组合料固化速
度应调节在恰当范畴,如乳白时间3～5s,不粘时间10～20 s.这样,能保证反映液混合
后及时在喷射面固化,形成泡沫塑料.这一点,对由下往上顶部喷涂特别重要.
关于喷涂发泡环境条件,有几点应注意.
(1)喷涂发泡环境温度与待喷物体表面温度较适当温度范畴是15～35℃.有施
工单位把5～8℃作为最低温度界限.温度过低,泡沫塑料容易从物体表面脱落,并且泡沫
塑料密度明显增大.温度在15～25℃范畴内,泡沫塑料密度没有明显变化;温度为5℃
时,密度明显升高.环境温度过高,发泡剂损耗太大.
(2)异氰酸酯很容易和水反映生成含脲键构造.这种构造含量增高,则泡沫塑料较脆.
待喷涂物体表面若有露水或霜,应予以去除,否则,泡沫塑料脆性增大,且影响与物体表
面粘接性.
(3)在室外进行喷涂发泡作业,当风速超过5 m/s时,因反映产生热量被风吹失,
热量不易积累,妨碍泡沫塑料进一步迅速发泡反映,不易得到优质泡沫塑料.此外,风速过
大,原料损耗也大.为防止喷涂物料细滴飞散,减少对环境污染,必要时,可用防风帷
幕.
(4)待喷物体表面要无锈,无粉尘,无油污和无潮气.必要时,应预先进行清洗和干
,达到上述规定.
(5)应注意安全卫生问题,加强劳动保护.要戴防护镜,避免在施工时吸入有害化学
原料.
喷涂泡沫塑料是一层层堆积起来,一次喷涂厚度要适当.一次喷涂厚度普通为10～
30mm,最佳为15～20mm.详细厚度取决于泡沫塑料原料体系,温度,被喷基材热导率
等因素.一次喷涂厚度太薄,泡沫塑料密度增大.一次喷涂厚度过大,反映放热难以发散,
容易产生烧芯变形等现象.
5.1.3.3 喷涂发泡施工注意事项
环境温度和待喷涂表面温度应在10℃以上.温度过低,泡沫塑料与物体表面粘接
性差,易脱离,并且泡沫密度明显加大.环境温度最佳在15～35℃之间.温度太高,则发
泡剂损耗大.
一次喷涂厚度要适当,单层喷涂厚度约15 mm为宜.厚度太薄,泡沫密度增大,
太厚则不易控制喷涂表面平整度.
待喷涂物体表面不能有油,灰尘等.若表面有露水或霜,应予以除去,否则将影响泡沫
与物体表面粘接性,影响泡沫性能.
在室外喷涂时,当风速超过5m/s时,物料和热量损失大,不易得到满意泡沫层,并
且污染环境.必要时可使用防风帷幕.
聚氨酯保温层喷涂施工结束后必要严格保护,以免破坏隔热效果或导致其他问题.隔汽
层及聚氨酯硬泡表面均需采用保护性办法.地坪喷涂完毕后必要作好防水层及其上面水泥
砂浆保护层.墙面泡沫喷涂完毕后也必要采用其面层保护办法,以防碰坏.
国内贸易工程设计研究院是国内开展冷库喷涂施工单位之一,该院对喷涂硬泡施工
提出了一种规程,其中对喷涂硬泡提出六项重要技术指标如下：
(1) 密度 墙,顶喷涂泡沫密度>37 kg/m3,地面>45 kg/m3；
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(2) 压缩强度(形变10%时压缩应力) 用于墙面,顶面为≥147kPa,普通地坪≥245
kPa,行走叉车地坪≥294 kPa；
(3) 导热系数 墙,顶泡沫≤0.022W/(m·K),地坪≤0.024 W/(m·K)；
(4) 尺寸稳定性 不不不大于2%；
(5) 吸水率 按照GB8810规定≤4%；
(6) 阻燃性能 按照GB2406-80规定(样块尺寸150mm×12.5mm×12.5mm),氧指数
≥26,按照GB8333-87规定离火自熄时间必要达到"0"级原则.
5.1.4 块状聚氨酯硬泡生产及加工技术
5.1.4.1 块状聚氨酯硬泡生产
块状硬质泡沫塑料是指尺寸较大泡沫块,截面积大多接近矩形,用于切割制作一定形
状制品.因此,块状硬泡是一种坯料.生产办法分为间歇与持续两种类型.
硬质块状泡沫制造必要符合下列规定：
泡沫块体尺寸要大;泡沫断面应为正方形或矩形,以尽量减少切割损失量;模具数量
要少,这就规定熟化时间要短;块状泡沫各部位密度变化应尽量地小.
间歇法生产块状硬泡过程大体是这样:多元醇,发泡剂,催化剂等原料精准计量后置
于一容器中预混和均匀,最后加入异氰酸酯及时充分混合.反映物料在达到乳白时间前注入
模具,经化学反映并发泡后得到硬质泡沫塑料.在实验室,少量低活性混合物可以用简朴
可分散搅拌器手工混合.但当物料多于500g时,最佳用机械搅拌器混合.从设备供应商
那里可以得到许多设计合理螺旋或涡轮式搅拌器.它选取取决于发泡反映混合物多少
和粘度.
在间歇法生产块状泡沫中普通使用搅拌式混合.物料必要搅拌均匀才干注入模具,模具
顶上常装有浮动盖板.浮动盖板重量要适当,刚好能限制泡沫向上顶起就足够了.该工艺
仅须人工投资,特别合用在配方经常改动或原料粘度比较大或原料体系需要加入填料状况
下批量生产操作,原料中容许加入一定量固体粉料或糊状物.这种简朴块料工艺能提供
每小时每模大概两块泡沫.而每块泡沫必要在泡沫上升终了后来至少需留在模具中10～
15min,以防止泡沫强度局限性而损坏.并且若过早脱模,泡沫会变形.普通还要保证3%～
5℅过填充量.与自由发泡相比,这普通足以得到平顶块料和更加均一,各向异性不明
显泡沫.该法长处是投资少,灵活性大.缺陷是原料损耗大,留在混合容器内原料无法
回收;劳动生产率低,劳动力费用高;手工操作化学原料,有一定潜在不安全因素.图5-1
表达其生产过程.
(1)带铰链模具,内涂蜡脱模剂或衬以聚乙烯薄膜;(2)浇入泡沫原料；
(3)泡沫正在浮动盖板下上升;(4)泡沫布满模具,浮动盖板在上,泡沫呈矩形
图5-1 间歇法浮动盖板式块状硬泡制法
要克服上述缺陷得用发泡机混合与浇注物料.高,低压发泡机均可.反映物料要充分混
合,同样在达到乳白时间前浇入模具中.通过大概十分钟(依照反映装置而定)固化后打开
模具,取出泡沫块.普通,块状泡沫熟化一周后再进行切割.机械发泡,反映物料乳白时间
远比批量搅拌式混合为短.因而,生产大块泡沫塑料,若采用高反映性原料体系,应选用大
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输出量发泡机.例如,若要生产密度为30kg/m3硬质泡沫塑料,模具尺寸为2m×1m×1m,
需约66 kg泡沫原料.若这些原料要在20s内注入模具,发泡机浇注量必要达到200kg/min.
由此可见,规定输出量是很可观.
较小输出量发泡机同样能生产块状泡沫塑料,如图5-2所示,可用一移动分派管将反
应液注入模具.模具略倾斜.如用这种改进办法生产截面积为1m×0.5m,长达数米泡沫
塑料,机器输出量约50 kg/min即可.此办法合用于聚氨酯及聚异氰脲酸酯硬泡,后者发泡
过程乳白时间较短.泡沫塑料密度在30～200 kg/m3范畴可调节.
1—发泡机;2—多元醇贮罐;3—异氰酸酯贮罐;4—计量泵;5—混合头
图5-2 块状硬质泡沫塑料生产工艺
持续法生产块状硬泡是最经济加工方式.这种办法类似于软质块状泡沫生产,所用
发泡机,其原理和外观也与生产软泡机器相似.原料经计量,混合均匀后持续注入由纸或
聚乙烯膜围成料槽内发泡.料槽安放在运送带上并不断向前移动.大某些持续生产硬泡块
料设备运送系统,侧壁在垂直方向上可向上移动.侧壁运送带与水平方向移动运送带同
步协调地驱动.有设备侧壁是固定,但其面层紧紧按在垂直辊轮上,以减少泡沫上升
阻力.顶端受顶部运送带限制,泡沫只能上升到设备调节高度,以形成平顶泡沫.一种改
进型被称作planibloc平顶发泡装置(如图5-3)也合用于块状硬泡.
要生产高质量块状硬泡,原料体系乳白时间宜短,上升时间应可调节,不粘时间也宜短.
乳白时间与不粘时间短原料体系,有利点在于:生产硬泡,泡孔细而均匀,性能较好;
发泡设备运送带长度短;固化快泡沫塑料,可较早地切割成一定长度.
1—混合头;2—顶部纸;3—压板;4—泡沫;5—运送带
图5-3 planibloc块状泡沫塑料生产装置
5.1.4.2 块状聚氨酯硬泡加工技术
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持续加工合用于大批量生产建筑用板材,而间歇加工方式则用于小批量生产各种尺寸以
及复杂构造板材.可以使用下列制造办法.
1.切割法
通过锯或削——木材加工所用办法在这里也合用——从块状泡沫上切取所需尺码泡
沫块,然后包覆所需表面层,如木板,塑料板,粒子板,玻璃纤维增强塑料板.以聚氨酯,
不饱和聚酯,环氧树酯,聚醋酸乙烯酯,氯丁橡胶等为基粘合剂为宜,依照所用粘合剂
类型,固化时需恰当加压或加热.在确认所选用溶剂不会损害泡沫体和层压材料之后,可以
使用含溶剂粘合剂.由玻璃纤维增强塑料构成表面层,也可以层压到泡沫层上.凡合用
于玻璃纤维增强塑料其他工艺办法,如人工贴合,喷涂和真空成型法,在此都合用.但务
必注意用迅速固化来限制苯乙烯对泡沫影响.
该法长处是:泡沫生产很简朴;层压材料设计及其几何形状易于变化,可以经济
地制作较小零件.该法缺陷是:切割块料时有废料;由于要粘合,增长了附加工序.
2.泡沫填充法
将反映混合物倒入要填充空腔里,在其反映要固化时,泡沫体便粘到表面层上.在有
些应用中,必要采用特殊施工环节,才干保证泡沫对表面层良好粘着,金属片材必要涂
敷能增长粘着强度和抗腐蚀底层材料.如果面对泡沫那一侧有玻璃纤维露出表面,则人
工压制玻璃纤维增强塑料就可得到特别好粘着性能.机械生产玻璃纤维增强塑料则必
须打毛或涂粘合剂.粒子板,石膏板和石棉水泥板,只要干燥表面无尘,就能和泡沫粘牢.
有两种现场发泡制造板材办法——分层浇注料法和注射法.
用分层浇注料发泡法时,将反映混合物浇注到立式模具开口端各个表面层之间.混合
物用量必要称量,以使每层厚度不超过20～25cm.如果每层厚度不不大于这个数值,则
泡沫强度和尺寸稳定性就会受到不利影响.注料时间间隔至少应有2min,以使底层
有机会固化.需注意,第一层厚度稍有不均匀就会影响下一层表面平整性.这个办法
长处是产生泡沫压力很小,因而不需要昂贵模具.由于反映混合物是分几次浇注到模具
内,因而可以使用小而经济发泡机.也可以制得比较低泡沫密度(大概38 kg/m3 ).
其局限性之处是相邻两层之间生成表皮层会引起泡沫密度不均.由于需要等待前一层基本固
化才干浇注下一层,因而加工速度较慢.
当采用注射法时,表面层和棱层都放入模具内,对反映混合物必要进行精准计量以保证
布满模腔.还要考虑到所要覆盖流动距离.对于较长制件,为了缩短泡沫必要流动距
离,建议浇注期间混合头在制件上方通过.也可以把制件提成几段,然后分段发泡.
模具和夹具强度必要足以承受泡沫压力.这重要依照"填充系数"来拟定.压力与填
充系数α关系示于表5-1.α为成品模塑泡沫密度与自由发泡泡沫塑料密度之比值.
表5-1 泡沫压力与填充系数α关系
α 泡沫压力/kPa
1.2 10
1.5 30～40
2.0 70～90
2.5 130～160
模具温度影响泡沫密度分布,并影响泡沫沿着表面层填充以及面层粘接性.已证明
温度在25～45℃之间效果最佳.脱模时间取决于配方,流动距离,模具温度,填充系数与
脱模后容许尺寸变化.预制尺寸和厚度都较小制件(1m2×3cm)脱模时间为5min;10～
20cm厚大型制件脱模时间为20～60min.为了保持侧面泡沫压力可以使用涂有隔离剂
可拆式支撑板架.这些支撑板架也可以用作制件边沿漏模.
此类支撑板也起到保持表面层间距和模腔排气作用.支撑板必要尽量地与侧面形
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状相适合,并容许因温度和压力而产生表面尺寸变化.
3.填料
在反映混合物中掺用细或极细填料就需要用高耐磨泵.当前,在硬泡领域里值得
一提只有生产过程中混合糊状阻燃剂.当使用大筛孔颗粒材料——粗粒填料,如粒度
在10～30mm之间多孔粘土,泡沫玻璃和多孔石粉时,模腔应在制件发泡之前就先填满.
通过每隔80～100cm插入一根10mm直径塑料管加入反映混合物.泡沫在包住颗粒填料
时,会遇到很高流动阻力,从而大大地提高了泡沫密度.经验证明,所需要反映混合物
料量同无粒状填料而使泡沫制件密度达到60 kg/m3时同样多.模具应设计得能承受(0.8～
1.2)×105 Pa压力.此类制件用作罩面材料和预制民用建筑构件(聚氨酯轻质混凝土).
5.2 几种聚氨酯硬泡制品制造
5.2.1 聚氨酯板材及夹心板
硬质聚氨酯泡沫塑料板材重量轻,强度高,绝热效果好,是抱负建筑材料,用于屋面
隔热,冷库等.这种板材大多覆有面层,故是以硬泡为芯材夹心板材或称复合板材.面层
软,硬质材料均可.软质材料有牛皮纸,聚乙烯涂层牛皮纸,沥青纸,玻璃纤维织物,沥青
玻璃纤维织物,铝箔等.硬质面材有钢板(平板及型材),碎木料胶合板,粗纸板,灰泥板,
增强水泥板,矿棉板,珍珠岩板,石膏板等.
复合板材加工办法大体分为持续复合成型法,非持续复合成型法,硬泡块料切割法等.
持续法劳动力费用低,节能,是较先进办法.
5.2.1.1 持续复合成型法
持续复合成型法生产硬质泡沫塑料板材,生产效率高.20世纪60年代初已经工业化,
产品重要用在建筑上.建筑物不但绝热效果好,并且简化屋顶施工过程,大大节约劳动力费
用.
持续复合成型法有如下几种类型.
(1)水平复合成型 水平复合成型法制复合板材过程大体是这样,复合成型机上
有两个持续提供上,下面材辊筒.泡沫塑料原料持续计量,充分混合后,送到匀速移动
底层面材上发泡.有底层纸可弯折,使其横截面成矩形.泡沫逐渐上升,接近终结升高时,
上层面材与未凝固泡沫接合.然后,新复合泡沫被输送至加热区固化,使面材与泡沫很
好粘接.
水平持续复合设备,计量与混合某些采用高低压发泡机均可.计量组分二,三,四组分
均有.注料方式有混合头带喷出管或分派管来回移动注料,也有混合头固定,连接配料装
置或压料辊把反映物均匀送究竟层面材上.泡沫与上,下面材复合后均需送到上,下间距固
定加热区固化,以生成厚度均一,不变形板材.输送带系统有几种形式：
①下层为由铰链连接浮动板(图5-4),浮动板对泡沫产生压力不太大,对硬泡泡
孔构造不会有破坏作用,生产速度4～8m/min.
②固定间距运送带(图5-5),长处是生产板材厚度均匀,由于膨胀中泡沫也许会
对上下面产生压力,故需要采用强有力运送带.
③上下两面金属压板均封装在一无驱动装置通道内,通入带压热空气,使泡沫在一定
压力下加热固化,通道外设有牵引装置(图5-6),生产速度可达60 m/min.
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1—浮动板;2—固定板;3—运送带;4—皮带加热器；
5—混合头;6—加热装置;7—原料;8—空气;9—泡沫
图5-4 带浮动板水平复合成型法工作原理
1—面材;2—红外加热器;3—混合头;4—空气加热器;5—切割锯
图5-5 固定间距水平复合成型法示意图
1—上层面材;2—混合头;3—下层面材;4—喷射空气;5—带压热空气;6—牵引装置;7—切割锯
图5-6 通道式高速持续复合装置示意图
(2) 双金属面复合法 这种办法实质上是金属异型板材加工与硬质泡沫塑料发泡成
型两种操作结合.一方面把金属板加工成一定特定形状凹凸板,然后把硬泡原料混合均匀
后注入上下金属板之间,发泡成型后得双金属面复合板.图5-7和图5-8分别为双金属面复
合成型过程和复合板制品.
1—红外加热器;2—来回移动式混合头;3—切割锯;4—真空堆叠;5—金属面材成型
图5-7 双金属面复合法
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图5-8 双金属面硬质泡沫塑料复合板材
金属面材普通为钢板,铝板,其中有一面可以是带彩色金属板或镀锌板.由于金属面
材已加工成一定凹凸形状,因此复合板材刚性较大,不易弯曲,合用于大型建筑屋顶绝热.
为了保证硬质泡沫塑料与金属面材间牢固粘接,金属板要预热后才干送到发泡区.
双金属复合板材成型时,有一点要注意.因其面层高低不平,泡沫料液也许会分布不均
匀.制造具备较深梯形凹槽断面复合板材时,在特别深凹陷部位,可采用预发泡办法,
这样整个横截面上物料分布较均匀.
(3)增强复合板材成型 为提高复合板材强度,在成型过程中,加入增强材料是
有效办法.增强材料有钢丝网,天然纤维,合成纤维,玻璃纤维.惯用增强材料是玻璃
纤维.玻璃纤维除有增强作用外,还能提高泡沫塑料阻燃性.例如,普通聚异氰脲酸酯泡
沫塑料置于高温火焰中,会炭化并开裂;而嵌入玻璃纤维能有效地制止裂缝继续加深.含玻
璃纤维复合板材耐冲击,韧性好.这种板材以水平持续复合机加工时,只要另安装一套玻
璃纤维添加系统即可,玻璃纤维被持续地送到泡沫反映混合物中.玻璃纤维应预先经表面处
理,以提高与泡沫粘接性.图5-9是两种玻璃纤维增强硬泡复合板材制造工艺示意图.
(A) (B)
1—玻璃纤维增强材料;2—上层面材;3—原料贮罐；
4—切割刀;5—加热某些;6—混合头;7—下层面材
图5-9 玻璃纤维增强硬泡复合板材制造工艺流程图
图5-9所示A,B两种生产办法很相似,上下层均有面材,区别在于泡沫塑料在加热
区能否自由上升.增强硬质泡沫塑料板材密度普通在150～400 kg/m3范畴内,玻璃纤维含
量普通是泡沫塑料板材总量30%,板材厚度可达5cm.
板材持续复合成型生产中,反映物料分布一定要均匀.混合头简朴地来回浇注物料,在
板材宽约1.25m时,生产速度普通限于9～10 m/min.高于此速度,混合头移动换向时,反
应物料在板材边沿处易过量.此外,来回速度过高,操作上不太安全.若用两个以上混合头
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联合注料,虽然减少每一种混合头浇注量,但混合头间协调操作有些困难.高速持续复合
成型过程,最佳浇注物料办法仍是用一种混合头,但混合头不来回移动,固定在中央,连
接一种压料辊或其他能使物料迅速分布均匀配料装置.高速持续复合成型生产过程对温度
与泡沫料反映速度非常敏感,特别是聚异氰脲酸酯泡沫体系.为削弱敏感限度,应采用高
粘度规格聚合MDI.
5.2.1.2 非持续法生产夹心板
非持续法也称间歇法,合用于生产速率毋需太高,或较厚,尺寸较大,构造较复杂
板材加工.
(1)压机注射法 图5-10表达压机注射法原理.计量泵把化学原料打入混合头,混
合均匀后,从模具注料孔把原料注入模具空腔.模具空腔内已事先安放了面材.发泡,熟化
后,即可从模具中取出板材.
1—发泡机;2—计量泵;3—混合头
图5-10 压机注入法工作原理示意图
这种加工办法长处是设备简朴,适应各种品种生产.
依照应用需要,选用平面或凹凸形面材作复合板面层,软硬面材均可,模具边框条在
泡沫加工完毕后即卸去,可重复使用.其截面设计成凸缘和凹槽相配合形状,这样,复合
板材边沿也形成相应凹凸形,装配时很以便,并能消除"冷桥",提高绝热效果.
压机注射法泡沫反映物料,过填充量普通为10%～15%.压机选取取决于生产效率.
轻型压机夹紧力约100kPa,能满足大多数板材生产需要.模具中间设有隔板,故一次发
泡可得数块板材.生产中温度控制很重要,这关系到硬泡性能及泡沫与面层材料粘接性.
注料时,面层材料温度以30～40℃为宜.详细最佳温度范畴取决于面层材料热导率大
小及泡沫反映物料体系特性.泡沫在压机中保持最大压力时间,除与原料体系关于外,
很大限度上取决于泡沫芯层厚度及过填充限度.为防止板材离开压机后变形,普通说来,
每1cm厚硬泡在压机中保压时间为2～3min.生产中,对保压时间应留有一定安全系数.
由于生产环境条件很难绝对恒定,多少会有某些变化.如,泡沫厚为50～75mm,板材尺寸
为3m×1.2m,生产周期约15min,其中注料时间约10s.对于较长板材,如房屋侧墙板,
大型冷藏车侧壁板,可用分区浇注法,每一分割区均有浇料口.发泡区大小以适合发泡机
注料为前提.分区浇注法示意图见图5-11.
另一种办法也合用于生产较长板材,即专门设计一扁平形状注料设备伸入模具腔内,
其移动速度能自控(图5-12).板材长度可达12m.
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图5-11 分区浇注法示意图
图5-12 长板材压机注入法简图
(2)垂直复合法 垂直复合法合用于制造大尺寸厚板材,如冷藏库所需厚度不不大于
100mm复合板材.对于乳白时间较短,反映速度较快泡沫塑料原料体系,垂直复合法
不需要大输出量发泡机.输出量为4～15 kg/min发泡机普通能满足生产规定,详细输出
量视板材厚度和硬泡密度而定.
尚有某些其他复合办法,其原理相近.
5.2.1.3 块料切割粘贴法
木工合用锯,磨等加工办法均可合用于加工块状硬质泡沫塑料.硬泡被加工成一定形
状与尺寸后,粘贴上面层材料就成为复合板材.聚氨酯,环氧树脂,不饱和聚酯,聚乙酸乙
烯等胶粘剂都能用于粘贴硬泡.粘贴前,要把硬泡表面切割时留下粉尘除干净.减压吸尘
除粉办法较为有效.粘贴过程所加压力大小和加热限度随胶粘剂种类而异.有胶粘剂内含
溶剂,预先要鉴别这些溶剂与否会损坏硬泡和面层材料.玻璃纤维增强聚酯或环氧树脂等增
强材料,能粘合于泡沫塑料上作面材.
块料切割粘贴长处是:生产装置较简朴,能制造曲面板材,变化板材形状与尺寸均较
以便与经济.制品惯用作建筑物上曲线某些构件,船艇,运动器材等.缺陷是有边角废料
生成,挥霍泡沫塑料坯料,增长一道粘贴工序,比较麻烦,耗费劳动力.
5.2.2 冰箱等腔体浇注
聚氨酯硬泡在保温隔热方面典型应用是作为冰箱冰柜保温层.原始冰箱用玻璃纤
维,软木,岩棉等作保温材料,但保温层厚,重量大,保冷效果差.聚氨酯泡沫塑料由于成
型以便,保温隔热效果优秀而成为许各种家用器具如电冰箱,冰柜,热水器等最佳保温材
料.除此之外,聚氨酯硬泡还用于各种管道,贮罐保温层现场浇注填充.
聚氨酯原料注入各种器具壳体空腔内,可将所有空间布满硬泡,发泡成型后,与壳体
形成整体,抗冲击,绝热效果好.
(1) 冰箱箱体填充
冰箱,冷柜箱体外壳普通是薄钢板,内衬是热塑性塑料.壳体与内衬之间填充聚氨酯
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硬泡.发泡过程,壳体与内衬都必要承受压力.工位上夹具等部件是生产设备重要构成某些,
支撑与承受发泡压力,并使壳体与内衬间空隙距离保持恒定.发泡时,箱体温度普通控制在
40～45℃,以有助于形成总体密度较均匀泡沫,且使泡沫具备良好粘接性.浇注口位
置选取也很重要.
冰箱外壳与塑料内衬之间腔体形状复杂,大体上属扁平形状,在浇注时要注意使物料
布满整个空腔,故物料在乳白发泡过程应具备较好流动性,泡沫必要在