PU发泡工艺介绍.pdf

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2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 J 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3聚氨定义A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。JA简称PU。4聚氨酯分类A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。A根据多元醇品种分类，分为聚酯型、聚醴 型；我们主要是使用聚醴型。A根据ISO不同分类：TDK TM、MT、MDL5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：A块泡：复合泡沫、海绵。A模塑：座椅，扶手，头枕。A喷涂：冷库防水保温。6聚氨酯泡沫形成A反应方程式+e-w 店”或久ea urethanez 2A/M+令十%fa urea7聚氨酯泡沫形成混合：ISO与POL混合，此过程在混合头上完成。A乳白：A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。A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。8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。9聚氨酯原材料A聚氨酯原材料主要有ISO部分（又称黑料或 B料）和聚酸组合料部分（又称白料或A料）组成。ISO部分：TDK TDI&MDL MDL聚醴组合料部分：聚醴：聚醴多元醇和聚酯多元醇。10聚氨酯原材料A助剂：A催化剂：发泡胺催化剂和凝胶胺催化剂A泡沫稳定剂：有机硅油/A 发泡剂：H20 F-11,F-12,二氯甲烷A阻燃剂：磷酸镂、氧化睇、含卤（煌、醇、酯、酸）、氢氧化铝A防老剂A链增长剂：三乙醇胺（我们使用的）颜料脱模剂11聚氨酯原材料iso部分ATDI:甲苯二异睛酸酯2,4 Toluene Diisocyanate 2,6 Toluene DiisocyanateMDI：多亚甲基多苯基多异庸酸酯 12聚氨酯原材料iso部分TDI（甲苯二异氟酸酯）：主要有2,4-和2,6-异构体。工业上主要有三种产品，JT100J80/20J65/3 5主要特点：/A制作的产品密度较低）/A产品拉伸、回弹较好A耐老化性能较差一A危害性较大 13聚氨酯原材料iso部分MDI（二苯甲烷二异氟酸酯）：指的是改性的MDI或称MMDL 主要成分：MDI+（4、4MDL 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；后熟化决；耐老化性能非常优良；撕裂强度较差；适合做高硬度、高密度产品；14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。15聚氨酯原材料聚醛组合料 聚酸多元醇 我们现在使用的GP-1618、ZS-104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酸多元醇的反 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；16聚氨酯原材料聚醛组合料固含量: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；料比：产品硬度，物理性能和开孔性的重要控制 点；17聚氨酯原材料聚醛组合料 聚酸多元醇和聚酯多元醇的未来发展趋势：高官能度的聚酸多元醇；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。18聚氨酯化学两个主要反应方程式注释：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。19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；A INDEX范围一般为60110之间，INDEX较高时，产品比 较硬；/其中TDI理想的范围是90105；MDI系统理想的范围是8595。20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B料（软泡）B料（硬泡）P1：10030-50根据实际羟值和水份计算，通常要 远高于软泡21聚醛组合料将聚醒，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：冷熟化软泡典型配方及在熊原料名称使用领事,一备注汽车 工 配比塞具(配比)Arcol 35536080OH C3238）Ax-col 34284020OH C2630）Aarcol E648OH C2327）Ax*col E-519PHD月石丰酸二丁锡二乙醉胺一Z醇胺1.20.8H2O3.92.5L-53091.51Y-1051B-8681Ni ax A10.06三 乙二胺3 3%溶液0.340.3二甲生乙酢胺0.6Niax A-107D ak co 120TDISO/MDI（80/20）49.5TDISO/MDI（50/50）41指数100105镌度3157压陷硬度25%)11596压陷硬虔(65%)136115拉伸强度108104撕裂弓虽度94152268410向弹率6569压缩永久变形C 50%)8.62.6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 按配方配制聚酸组合料；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 压力。23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。24工艺流程（从配料到浇注）CV8前座25工艺控制压力压力循环的目的使系统平衡 Jk高压循环压力=浇注压力（欧洲I）;高压循环压力2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;26工艺控制原料温度A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 /IA POL的温度波动为：1；/A ISO的温度波动为：5；27工艺控制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。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 一对泡沫的外观和产品性能有影响（暗泡）28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/cm329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，VOC30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0 部位或整体试验。./2、新制的泡沫需在自然状态下熟化72小时方”取 样，取样应放在恒温恒湿内（GB/T2918规定的温 度是232,相对湿度505%）o31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3 23 cM2,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3 8*3 8*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（10020）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251%、651%,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。另外65%ILD/25%ILD=压陷比，压陷比是衡量泡沫舒适度的指标。32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。拉伸强度二断裂时载荷/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%。33发泡测试标准撕裂强度：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5020mm/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。撕裂强度二测得的最大力值(N)/试样平均厚度(cm)般测3个试样，取算术平方根。34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0164mm,重16.3g,下落距离460mm。回弹率二钢球回弹高度/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。35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。压缩永久变形二（试样初始厚度-试样最终厚度）/试样初始厚 度*10036发泡常用术语A冷熟化A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;聚醛分子量一般在2500-6500之间，ISO可以是 TDI/TM/MDI；A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；37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；A一般情况下，每三个月检查一次泵能力；38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。A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。39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；40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；ATPR一般参数为：合模开始后90-120秒左右开始 放气，气袋下来，2秒左右放气结束，气袋上来；A常见现象：如果放气太早，产品比较嫩，此时产 品容易出现撕裂现象；如果放气比较晚，产品容 易出现僵硬现象，出模后容易出现收缩现象；41发泡常用术语A初喷正常浇注开始时，ISO喷嘴与POLY喷嘴同时打开，ISO与POLY对喷，混合的 原料流出混合室，反应生成聚氨酯发泡；如果浇注时ISO喷嘴与POLY喷嘴未完全同步打开，先打开的喷嘴会导致该组 分原料未反应就流出混合室，导致发泡上先浇注点处出现未反应的原料；如果是聚醴先出来，则发泡上会有粘乎乎的湿料（生料）；如果是ISO先出来，则发泡上会有发脆的泡沫，局部稀烂（轻度初喷时）或出现ISO（初喷严重时）；常曙罔阳昨雕y燃般嬲嬲微歌爰可能也42发泡常用术语A发泡指数(Index)A ISO与POL反应时，如果ISO与POL完全按理论计 算的用量进行反应，此时为等当量反应，发泡指 数定义为100；A发泡指数=ISO实际用量/ISO理论用量*100；目 前座椅发泡的指数一般在90-105之间；A随着发泡指数的提高，泡沫逐步变硬；Alndex105,产品容易烂；Indexv85产品容易闭孔收缩。43发泡常见缺陷分解44设备基础知识PLC（可编程序控制器）A它是一种带有指令存储器、数字或模拟I/O 1 接口；A以位运算为主能完成逻辑、顺序、定时（I 计数和算术运算功能；A用于控制机器或生产过程的自动控制装置。45设备基础知识变频器A变频器是利用电力半导体器件的通断作用 J 将供频电源变换为另一频率的电能控制装 置。A变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变 频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变 频器，其直流回路滤波是电感。46设备基础知识光电开关A它是利用被检测物体对红外光束的遮光或 反射，由同步回路选通而检测物体的有无,其物体不限于金属，对所有能反射光线的 物体均可检测。真空开孔机上应用的是镜反射式光电开关O47设备基础知识热交换器系统：控制系统中原料的温度，使其满足要求。由于经过热交换器后，原料温度下降将导 致粘度上升，为了确保高压泵的正常运转,需要特殊的喂料泵。具体要求根据流量和 原料粘度计算。热交换器的温度控制应在靠近混合头的部 分，使原料温度与冷却水的开关进行关联,自动控制冷却水的流量来冷却原料。48设备基础知识开孔机有根式开孔机、真空开孔机、刷子开孔机，开控效果是 辐式最好，其次是真空开孔机，最差的是刷子开孔机，目前刷子开孔机已经很少使用了。开孔的目的是防止产品变形。辐式开孔机控制间隔的大小。如果间隔太大导致开孔效 果不好，间隔太小导致产品上有明显的压痕。开孔有两种方法：化学方法一开孔剂，供应商有Dow/Bayer/TOSDH等 机械方法一开孔机产品从模具中出来，必须尽快进行开孔，部分产品出模 后会胀气，此时应放置一段时间进行开孔。49设备基础知识TPR：可以防止产品收缩和塌泡。最基本的作用是有效的开孔，便于起模。但是它也可能导致ILD的波动。TPR直接影响泡沫的上升速度。欧洲的生产线是不使用TPR的。50设备基础知识回路压力调节阀门：是控制系统压力平衡的关键。要尽量接近喷嘴。如果远离喷嘴，将会出现压力的波动，从 而导致系统的波动和产品不稳定。51职业安全与工业卫生多元醇 一般来说大多数多元醇对人体健康危害性较小，但是以胺为起始剂对皮肤、眼睛有刺激性，且多 元醇中有各种添加剂，添加剂不能确认是否有害。多元醇接触皮肤应用肥皂清洗，眼睛不慎进入应 用大量的水进行冲洗。误服少量多元醇的危害较小，大量时需就医整治。多元醇泄露应用锯末等有吸附性的物质进行吸收,然后集中至于焚烧炉内烧掉。/不能用水）52职业安全与工业卫生异氟酸酯,异氟酸酯的强化学活性在生物环境中同样 明显，特别在有催化剂存时能与氨基、羟 基，可是蛋白质发生变化，使酶失去活性,刺激生物体破坏细胞，因此使用异氟酸酯 时不采取具体的安全措施就可能对人体产 生危害。异氟酸酯的危害部分HNCOo53职业安全与工业卫生异氟酸酯的毒性及急救A眼睛若不慎溅入眼睛，必须立即用低压 水流冲洗15min以上，随后立即就医。A呼吸道 将中毒者移至通风良好的地方，并 脱掉污染的衣物，立即救治。A皮肤 红肿、起泡、烧伤，直接接触会使 皮肤过敏。误服 大量饮水、牛奶，不可催吐。54要点复习 发泡产品的主要原料、及各原料所对应的 作用 发泡外协件种类 发泡工艺技术要求主要包括哪些方 工艺控制的关键点55要点答疑 发泡产品的主要化工原料,聚酸多元醇+ISO 聚氨酯 发泡外协件种类 J,骨架、加强块、毡布、钢丝、卡扣、粘扣带 发泡工艺技术要求主要包括哪些方面,产品厚度、双硬度产品隔料、凹块、测试区域形状、产品 中间骨架连接 目前我们采用的是高压发泡机，生产工艺是冷熟化工艺。56谢x n j 八I jyu pq I ti xu u I raj/n，明辨是非的能力。所以酬要勤恳速聿读，古人说“书中自有黄金屋。通过阅读科技书籍，我们能丰富知识,培养逻辑思维能力；可读文学作品，我们能提高文学鉴赏水 培养文学情趣；报干J,我们能增长见识，扩大自己的夕可许多书籍还能培养我们的道德情操,给我们巨大的精神力量,