聚氨酯硬泡配方设计项目说明指导书.doc

组合料配比之设计、计算、实验、试料
1 关于计算
硬泡组合料里最需要计算东西是黑白料比例（重量比）是不是合理，另一种正规说法好像叫“异氰酸指数”合理，翻译成土话就是：“按比例混合白料和黑料要完全反映完”。因而，白料里所有参加跟-NCO反映东西都应当考虑在内。
理论各组分消耗-NCO摩尔量计算如下
1.1 主料
聚醚、聚酯、硅油（普通硬泡硅油均有羟值，据说是由于加了二甘醇之类）配方数乘以各自羟值，然后相加得数Q
S1 = Q÷56100
1.2 水
水配方量w
S2 = W÷9
1.3 与消耗-NCO小分子物：
配方量为K，其分子量为M，官能度为N
K × N
S3 = ————————（用了两种以上小分子需要各自计算再相加）
M
S = S1+S2+S3
基本配方所需粗MDI份量 [（S×42）÷0.30 ] ×1.05 (所谓异氰酸指数1.0）
其实以上计算只是一种最基本消耗量， 由于黑白料反映过程复杂， 实际-NCO消耗量必定不止这个数， 例如有三聚催化剂状况下究竟额外消耗了多少-NCO，这个没人说得清晰。此外，聚醚里有水分，偏高0.1%就好严重；聚醚羟值也是看人家宣传单，我见过有聚醚羟值范畴跨度90mgKOH/g，那个计算数出来后只能参照，不能认真！
2 实验设计之 “冰箱、冷柜”类
2.1 本组合料体系重要规定及阐明
2.1.1 流动性要好，密度分布“尽量”均匀
一方面要考虑粘度，只有体系粘度小了，初期流动性才会好（主份平均粘度6000mPa.S如下，组合料350mPa.S如下），另一方面体系中钾、钠杂离子要控制在一种低限（20ppm以内），从而可控制避免三聚反映提前，即：体系粘度过早变大。如果流动性欠佳，发泡料行进至注料口远端就会浮现拉丝痕致使泡孔构造橄榄球化，这个位置一定抗不住低温收缩。
2.1.2 泡孔细密，导热系数要低
不难理解泡孔细密是导热系数低第一前提，此时一方面考虑加有403或某些芳香胺醚进入体系（它们所起作用是一方面与-NCO反映，其生成物与其他组份互溶、乳化稳定性提高，并保证发泡体系初期成核稳定，也就是避免迸泡，从而使泡孔细密）。另一方面聚醚自身单独发泡其泡孔构造要好（例如以山梨醇为起始635SA比蔗糖为起始1050泡孔要细密均匀得多，尚有具有甘油为起始剂835比1050细密，即便是所谓4110牌号聚醚，含丙二醇起始比二甘醇好。聚醚生产聚合催化剂不同，所生产出聚醚性状也有差别：氢氧化钾催化聚醚分子量分布比二甲胺催化要窄。此外：聚醚生产时工艺控制-----温控、拉真空、PO--也就是环氧丙烷流量控制、PO原料质量、后解决等等-----也都会直接影响聚醚发泡泡孔构造。第三，可以考虑加入某些可以改进泡孔细密度聚酯成分。第四，恰当加入低粘度物调节总体粘度（如210聚醚）。
2.1.3 耐低温抗收缩性要好
这个不必赘言。一是官能度，总体平均要4以上。另一方面是发泡体成型后空间交联点分布均匀（直观解释是：主聚醚反映活性尽量相差不大，持续近似空间构造要稳定得多。）
2.1.4 粘结性好
所谓粘结性表面上是指泡沫体与冰箱、冷柜外壳和内胆之间粘合，其实是指泡体柔韧性，以及抗收缩性，（水份用量、减少总体羟值，添加柔性构导致分，如210、330N之类都可以改进泡沫对壳体粘附性）。
2.1.5 成本较低
当前冰箱、冷柜行业竞争白热化，性能极佳价格昂贵组合料没人用起，因此咱们必要为成本考虑（例如芳香聚酯价位要比聚醚低，可以加某些）。
2.1.6 安全性
这是对环戊烷体系特别规定（至少环戊烷不象F那样想加多少就加多少，不难理解加多环戊烷更具备安全隐患）。
2.1.7 保证发泡生产工艺持续稳定性
冰箱、冷柜持续生产线普通控制很稳定，但不排除偶尔工艺参数波动，例如料温、环境温度高个一两度，黑白料比例在小范畴内波动等等，因此规定组合料有一定“宽容性” 。
2.1.8 黑料配伍
各款黑料自身性状、活性不同，那么，白料体系调节一下有时就显得异常必要。（配合5005没事，绝不代表与44v20可以任意切换）。

2.2 主聚醚聚酯选用方向
2.2.1 相溶性
指“聚醚、聚酯/硅油/水/催化剂/物理发泡剂”所构成体系要互溶性好，均相稳定——至少存储一段时间不能分层。
2.2.2 官能度构成及骨架类型
原则上说官能度越高，所发泡体物理性能数值（尺寸稳定、抗压强度等）就越“抱负”，但往往官能度高聚醚粘度偏大（多挂PO也能减少粘度，价格又下不来），因此，平均一下，4个官能度马马虎虎可以对付了；此外，如果聚醚体系中有芳香构造（苯环）引入，无疑也会提高泡体物理性能。
2.2.3 反映活性
具有伯羟基构造聚醚（和诸如三乙醇胺之类小分子交联剂)活性高，却多多少少会影响发泡反映中后期流动性。因此，其加入量一定要控制在某环围内。
2.2.4 羟值搭配
依照水用量、黑白料比例预设，可以大体反算出主份平均羟值范畴，普通为380-410mgKOH/g
2.2.5 经济性
不但是指聚醚、聚酯采购价格低，还应综合其她方面考虑黑白料比例，毕竟当前黑料价格高些。
2.2.6 市售采购之以便性
好不容易调节出一种配方，成果原料市面上只是你有用别人不会问津，除非财大气粗每月用量惊人，否则配料供货能不能保障就只得看“交情”浅薄。
2.3 匀泡剂（硅油）选取
2.3.1 与组合料其他成分派伍性
这个不难理解，否则，生产硅油厂家就不会编出那么多型号了------什么F11型、141B型、环戊烷型、全水型、聚酯型、蔗糖聚醚型等等。硅油型号选配得当，可以明显控制导热系数低限化。
2.3.2 与黑料配伍性、乳化能力
这个关注人不多，其实多数状况下“泡孔不好”就是硅油对“黑白料整个体系乳化能力不够”所致。
2.3.3 流动性
能使发泡体系泡孔细密硅油可以明显提高发泡流动性，同步此外一种佐证是：发泡速度略有加快。
2.3.4 稳定性及用量
有些硅油碰见水、碱性催化剂、含氯发泡剂或含氯阻燃剂时会逐渐变质；有些则必要加大用量（用量2.5%以上）才会显示它是硅油。
2.3.5 价位
能用22元/kg搞定就不必去用进口45元/kg，要懂得每吨组合料中硅油14kg那差价就是过200元了。

2.4 水份额拟定
2.4.1 粘结性
水用量多，泡体表面偏脆，与壳面粘结性就差，普通冰箱、冷柜料水用量1.7-2.3%（专指141B体系和环戊烷体系）
2.4.2 物理发泡剂体系选用
当前处处喊着环保，141B早就说要限量使用了，可市面下居然尚有F11型（或勾兑型F11）组合料交易。水用量只得随行论价：F11型——0.6/1.6，141B型——1.7/2.2， 环戊烷型——2.0/2.4
2.4.3、经济性.
水的确很便宜,但是它用多了，黑料量就得加上去，于是还是不合算机会大（自然，是使用组合料客户买单）。
2.5催化体系拟定
2.5.1 前期规定
此前诸多朋友以为乳白起发慢某些,等料子稀哩哗啦地流到各自“岗位”底下后再直发起来。其实否则，其一：液态料子极易从箱体缝隙中漏出去导致污物粘模；其二：影响泡孔细密度和整体构造，从而拔高泡体导热系数；其三：起发速度加快反而会加快发泡料行进速度。普通说来，出枪乳白时间6-8秒最佳。

2.5.2 中期流动
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。最抱负状态是拉丝开始前3-5秒钟，泡料已经充填到位，最远端排气孔有明显逸料浮现。
2.5.3 后期固化
这个规定不必太严，反正持续生产中模具不是冰冷，如果生产线有保温炕道，不怕到期收不了庄稼。
2.5.4 建议搭配
Am-1 + 环己胺 。
2.6 工艺确认
1、发泡体系拟定：141B还是环戊烷。水量/物理发泡剂量范畴预定
2、一方面闹清晰目的生产线工艺细节：发泡机类型、灌注流量、灌注前温控数值、炕道保温温控值及保温时间、箱体灌注口在哪及发泡料流经路线行程、灌注后合模封洞操作过程。
3、当前（工作）环境温度、湿度变化状况。
4、向现场作业员、质检员求询当前现行工艺、原料有什么缺陷和请她们提出什么其她详细规定。
2.7 详细实验
2.7.1 相溶性
①100ml小烧杯加一短玻璃棒，归零，依次倒入主聚醚（聚酯）搅匀看与否透明。②加入硅油、催化剂、水，搅匀，看与否透明。③加入物理发泡剂搅匀看与否透明（注意搅拌后挥发物理发泡剂要补回）。④预配组合料样品要存储至少3天透明不分层才好。⑤组合料样分别放在35、15℃下贮存24h 看与否透明⑥有条件时，需要测设计中组合料粘度（25℃及正常生产状态下温度）看是不是粘度随温度变化有大幅度波动。
2.7.2 抗收缩
自由发泡样1h 后切成规则方形体，量取定边尺寸后放在-20℃冰柜中24hr看尺寸变化状况，2%以内线性收缩可以接受。
2.7.3 自由发泡
按设计黑白料比例、温控执行自由发泡，关注料速、芯密度和拉丝痕迹。
2.7.4 流动性
自由泡密度、速度拟定后，一定要进行流动性实验。 简易办法是：定量发泡料（普通为200g）搅匀后及时在发泡杯口套上稍大一点长筒塑料袋，拉直垂直向上任由泡料向上生长直至定型（要两个人操作）。杯口至顶高度L与料重G比值将作为一种重要参数来评估组合料流动性，L/G越大，流动性越好，此后还要分段测取芯密度作为辅助参照（自低向高密度差不能太大，否则流动性也不能视作良好，特别是最高点那一段）。
其实，如果实验做多了，在正常自由泡发泡时，可以看杯中残留泡形状来大体判断流动性优劣：泡提出杯后越象蘑菇越好，越象直棍则越差。
2.7.5 工艺条件宽容性
①执行预设温控+3、-3℃发泡，看与否还保持良好流动性及泡孔构造（“快料”与“慢料”泡孔不能落差太大）②进行白料恒定量，黑料量+10%、-10%自由发泡实验，常温下30min时泡体没有明显收缩就算过得去。
2.8 试产之 “冰箱、冷柜”类
这个简朴了，整桶料子上机试产，按预定（或现实执行）工艺条件生产，成品装机打冷，看箱体收缩状况和保温状况。 普通程序：试产箱中成品泡体要取样测试导热系数等综合数据。现场需要微调普通是：泡料温控、黑白料比例、添加催化剂、熟化温度调节 。
3 仿木产品 之 组合料/工艺控制
3.1 白料体系规定及制品规定
3.1.1 白料粘度
涉及到出枪后初始流动性（机发泡型）、搅拌混合效果（涉及手工发泡型）以及出枪流量大小和黑白料比例，原则上不应高于 mPa.S（25℃，如下同），高密度（自由泡密度130kg/m3以上者）例外。
3.1.2 相容性
除非现配现用或是白料整桶上机边搅边打，白料应当均相透明不分层（如果选用浊点较低硅油白料低温状态下也也许不透明，但 不可以分层），手工料更是如此。
3.1.3 流动性
普通仿木料流动性规定不太高，这取决于其自身生产工艺合理安排。对于特型尺寸闭模浇注产品还是规定料子发泡过程中要有 不错流动性，至少它会影响产品密度分布。
3.1.4 适应黑料品种与黑白料比例变化
白料体系最佳能在稍作工艺参数（料温、管压等）调节状况下切换黑料品种（M20S、44V20、5005等）或是在黑白料比例合理波动范畴内保证制品合乎规定。
3.1.5 制品外表结皮厚度与硬度
仿木制品至少要保证表面“够硬”，普通都规定表皮有一定厚度以保证表面硬性。详细指标由于涉及到产品密 度规定和作业环境温度、湿度变化等因素而难以量化。有些特型产品则规定里、外都要刚硬，甚至能打自攻螺丝而不滑丝。
3.1.6 制品表面光洁度与气泡
制品表面应光洁，不能有气泡、针眼、暗泡（有些产品背面可以减少规定，如画框、壁挂）。
3.1.7 白线
这是最容易浮现缺陷（制品表面浮现不规则偏白块斑、长线斑，该处明显偏软），要尽量避免，至少白斑处要足够硬。
3.1.8 泡孔细密度
制品内部泡孔致密、匀称，鹤立鸡群大泡眼（直径0.2mm以上）越少越好。
3.1.9 上漆及贴金箔
制品喷漆或粘贴金箔后不剥落、鼓泡。
3.1.10 耐形变
制品稳定，长尺寸毛胚品开模后不但不能“见冷回缩”，终产品飘洋过海历经寒冷酷暑也不能变形。
3.1.11 抗冲击：
有足够韧性（普通可耐1米高平摔、抛摔）。
3.1.12 制品表面耐溶蚀
上漆贴箔前，制品往往需要用溶剂洗去脱模剂、粗糙化解决，过不了这关必定不行
3.2 原料选用简述
3.2.1 主聚醚（聚酯）
①多数状况是“4110”为主（多数份额是60%以上）。作为一种最为广泛应用硬泡聚醚品种，它具备较为抱负刚性骨架和柔性长链（蔗糖与二元醇为起始季接挂环氧丙烷），价格也适当。市场上合用于仿木并不多，至少规定质量稳定，那些掺杂、羟值/粘度随PO价格阴晴不定、泡孔不够细密最佳不要选用。就4110生产配方来说，最适合做仿木是[蔗糖+甘油]起始型（可惜，截止当前我只用过两次，当前好像没得卖），另一方面是[蔗糖+丙二醇]起始型，剩余是[蔗糖+乙二醇或二甘醇]起始型。其她勾兑型真不好用。4110规格指标也有讲究。粘度：普通是2500-3500mPa.S，用作全水发泡体系还要低某些。羟值：高于430mgKOH/g做出来产品只硬不韧，需要掺加其她低羟值聚醚配合，最佳是380-420mgKOH/g这个范畴内。色度外观：颜色太深自身就阐明聚醚生产过程中控制不好，再者由此做出来产品外观也会偏暗并使白线对比更耀眼，多数客户对此不会满意。
②403。建议多少要加某些（3-12%）。有了它，泡孔会细密，产品表面气泡、针眼、暗泡就少得多，产品整体硬度也会提高。毛病是太粘不利于白料粘度控制。当前市场上403也是良莠不齐，真正403应当是乙二胺起始，原料的确贵了某些（好像是超过20元/kg），就有人打歪主意，起始剂里加有尿素、甘油，或是把PO量加大来减少成本。加尿素氨气味很重，泡孔偏粗，加甘油硬度受影响，多接PO403粘度较低也是硬性不够。
③山梨醇型。以635系列为代表（10-20%）。成本考虑可以不加，但是用后也可以明显改进产品整体硬度和表面效果（光洁、针眼等什么）。也有麻烦：此类聚醚粘度不小价格也偏高。
④软泡聚醚。220、210、330N、甚至接枝聚醚（36/28之类）。普通硬质仿木料可以不加。做高档品、花盆类一定要加。此类聚醚羟值低，产品柔韧性好，产品表面结皮厚度会改进。缺陷：除了210外，其她与主聚醚互溶性差，爱分层闹独立。
⑤聚酯类。芳香聚酯类（视原料质量、品性，5-20%）。原则上不勉励使用。添加最大目是成本“合算”，但是要是小料配合不当麻烦也多多。酸值偏高会导致泡孔粗、针孔多甚至制品表面会浮现“白雾”
⑥其她多元醇。（8%以内）。有各种天然植物油或其改性衍生物可以用，能改进产品柔韧性，还可以稍微减少成本。风险同⑤，用不好后果自负。
⑦其她思路：如果产品属于高附加值产品，可以考虑用进口相似聚醚，特别是全水发泡体系，国产聚醚原料很难达到Dow水准。
3.2.2 辅助小分子物（0.5-3%）
有甘油及其起始小分子聚醚、N乙醇胺（N：一、二、三）、小分子二元醇类、甚至MOCA（这个致癌，最佳别碰）功用是先期反映、整体加硬、或是加表皮厚度硬度、缩短生产周期。也是要选用适当型号、用量合理。
3.2.3 硅油（1.5-2.5%）
这个是跟着其她原料走（原料搭配），普通硬泡硅油都可以用，但要想改进产品某些品性（泡孔细密、白线、流动性）还是应当费点神好好选取。价格24元/kg如下最佳不要用。特别注意聚醚（酯）主体变化后硅油型号也许要换。
3.2.4 催化剂
①前期型：A-1、Am-1。
功用是控制起发时间，带动其她催化剂发挥功能、改进泡孔细密度、改进发泡过程流动性。用量0.5%以内，视“水”用量而定，天气状况稳定期最佳是个“定数”
②平稳型：环己胺
用量0.3-0.6%，当前性价比最高硬泡催化剂，各期催化能力很平均。
③主催化剂：A-33
仿木料中必不可少催化剂，直接影响结皮效果和产品硬度，用量至少0.4% 。这里A-33是指固胺（三乙烯二胺）加小分子二元醇溶解，不是市售海绵上用品（有诸多假冒品）。
④有机锡：进口T-12最佳
用量很少（万分之一）就可以明显改进结皮效果和缩短开模时间。 需要注意是：小心白料储存周期，由于普通有机锡都是不耐水解，会慢慢失效，像T-12，用在组合料中一周后来失效迹象就很明显了，建议动用耐水解型T-120/T-6。
⑤三聚类：最佳用PC-41 （0.3-0.5%）
加硬而不影响泡孔构造。有一段时间用过DMP-30，0.5% 效果不太抱负。 有人用二甲基乙醇胺，据说蛮好用，我实验一下发现泡孔有变粗迹象就没敢玩火（但是那时所用4110也太不像是人做出来）。
⑥其她类型：二甲基苄胺 （0.5%）
改进制品品质并不好，除非用于较低密度、尺寸偏长、闭模灌注装饰用线角板，可以改进料子流动性。资料显示：“N-甲基、二环己胺”可以加厚结皮，可惜找了好几年我连样品都没弄到手，DBU试用过，可以加厚结皮，太贵了还不如加大A-33用量划算。
3.2.5 发泡剂配合
当前多数是 141B/水发泡体系。水量0.2-0.7%，普通仿木料141B普通不要超过10份。141B使用量会直接影响结皮厚度与硬度，用多了也会导致表面有暗泡。
3.2.6 其她助剂降粘度、色料、抗黄变等
可以加点不反映东西减少白料粘度，例如DBP之类来个3% 。色料、抗氧化剂等直接加进去就行了，不必多虑。