聚氨酯硬泡生产工艺
硬质聚氨酯泡沫板材的生产工艺
硬质聚氨酯泡沫板材的生产工艺硬质聚氨酯泡沫塑料，简称聚氨酯硬泡，是由硬泡聚醚多元醇（聚氨酯硬泡组合聚醚又称白料）与异氰酸酯（又称黑料）反应制备的，具有重量轻、强度高等优良性能，且尺寸稳定性好，粘结力强，对钢、铝、不锈钢等金属，木材、混凝土、石棉、沥青、纸以及聚乙烯、聚丙烯等大多数塑料材料都具有良好的粘结强度。
此外，聚氨酯硬泡还具有闭孔率高、导热系数低等特点，是目前建筑领域应用最广泛、保温隔热性能最好的一类建筑保温材料。
在建筑板材方面，依照发泡成型的工艺情况可以将硬质聚氨酯泡沫板材分为连续式聚氨酯泡沫板材和间歇式聚氨酯泡沫板材。
间歇式聚氨酯泡沫板材要求聚氨酯发泡料在较短暂的时间内填布满较薄的大体积模腔，要求发泡体系要具有优异的活动性，制得的泡沫板材要具有良好的密度分布和优异的尺寸稳定性；连续式聚氨酯泡沫板材则要求发泡参数与生产线速度具有合适的配合性、后期具有优异的脱模性等。
下面，洛阳天江化工新材料有限公司将为大家简单介绍一下连续式聚氨酯泡沫板材以及间歇式聚氨酯泡沫板材的生产工艺。
一、连续式聚氨酯泡沫板材的生产工艺硬质聚氨酯泡沫板材的连续化生产，使生产效率得到了大大提高。
下面跟随洛阳天江化工新材料有限公司一起来了解一下水平式聚氨酯泡沫复合板材连续成型的过程：首先，将原料注入发泡机中混合均匀之后，送到匀速移动的面材上进行发泡，同时，将上层面材合向泡沫塑料，最终制得上下两面都带面材的聚氨酯泡沫复合板材。
作为面材的材料多数以铝箔、金属材料为主。
在发泡传输的过程中，聚氨酯泡沫在双层加压的面板中熟化，之后只需按所需的长度对板材进行切割，即可生产出所需规格的聚氨酯泡沫复合板材。
在聚氨酯泡沫板材的连续复合成型生产过程中，反应物料的分布一定要均匀。
具体的操作方法为：混合头简单地往返浇注物料，在板材宽约1.25m时，生产速度一般限于9～10m/min。
若高于此速度，则在混合头进行移动换向时，板材边沿处的反应物料容易浇注过量。
硬质聚氨酯泡沫塑料
硬质聚氨酯泡沫塑料硬质聚氨酯泡沫塑料是以多官能团聚醚或聚氨酯及多次甲基多苯基多异氰酸酯为主要原料，以叫住或者喷涂工艺生产的硬质泡沫塑料，其密度可从小于10kg/m³，到大约1100 kg/m³的聚氨酯硬质塑料。
1.浇注型聚氨酯硬泡配方低密度硬泡配方原料重量份数甲苯二胺为起始剂聚醚多元醇（羟值453） 50蔗糖聚醚多元醇（羟值450） 10水 1.5 CFC-11 38异氰酸酯指数 1.05性能密度，kg/m³ 19.6低温尺寸稳定性，-20℃×72小时没有变化2.粗TDI为基的硬泡配方原料重量份数100蔗糖和甘油为起始剂的聚氧化丙烯多元醇（羟值440）L-5420 1.0 CFC-11 44二甲基乙醇胺 15三乙烯二胺（33%溶液） 1.5粗TDI(NCO含量39.4%)指数 1.05性能密度，kg/m³ 25压缩强度kg/㎝²水平方向 2.1垂直方向 0.72尺寸稳定性，%水平 0.20100℃垂直 11.40水平 0.40-20℃垂直 0.603.混合聚醚硬泡配方原料重量份数PolyG71-530聚醚多元醇（羟值530） 33.4PolyG75-442聚醚多元醇（甲基葡萄糖甙为起33.4始剂的聚醚多元醇，分子量445）阻燃剂 6.0二甲基环己胺 1.3CFC-11 23DC-193 1.4水 0.8 PAPI 100性能密度，kg/m³ 30K因子（btu-in/hr·sq·Ft·°F）起始 0.123 老化30天后 0.140压缩强度，磅/英寸²，水平方向 23剪切强度，磅/英寸² 144.山梨糖聚醚为基的硬泡配方原料重量份数山梨糖为起始剂的聚醚多元醇（羟值475-505100有机硅泡沫稳定剂 1.5二乙基乙醇胺 1.0有机锡催化剂 0.2CFC-11 38聚MDI 124性能密度，kg/m³ 31.4压缩强度kg/㎝²平行 2.66 垂直 1.15 尺寸稳定性，△V%110℃×7天 +3.170℃×95%RH×7天 +4.9-20℃×7天 -0.25.阻燃硬泡配方原料重量份数聚氧化丙烯蔗糖醚多元醇 70含磷聚醚多元醇（OH值450） 30CFC-11 30有机硅泡沫稳定剂 1.0三乙醇胺 6PAPI指数 1.05性能密度，kg/m³ 32压缩强度kg/㎝²平行方向 2.1-2.2垂直方向 1.2-1.4拉伸强度，kg/㎝² 2.2闭孔率% 94导热系数，Kcal/m h℃ 0.016吸水性, kg/m³ 0.33尺寸稳定性，100℃×2周，% 5耐燃性自熄当低压层压机生产3厘米厚的层压板时，可用下列配方。
硬质聚氨酯泡沫
催化剂：催化剂增加可加快反应速度，使体系的反应热聚在泡沫 内部，可能会造成泡沫开裂，另外反应速度增加，模压时间也要 相应加长。
原料的温度
原料的温度将直接影响反应速度，对系统的流动性和填充效果产 生很大的影响
其它助剂
脱模剂
作为脱模剂的物质通常是蜡、脂肪酸金属盐类和硅烷类聚合物。 目前使用最为普遍的是硅烷类聚合物。
外用脱模剂基本分为溶剂型和水基型脱模剂。因前者含大量有机 溶剂且存在火灾隐患，所以后者作为迅速发展起来的环保型脱模剂， 已形成完整的产品系列，取代溶剂型脱模剂。
四、连续板材生产工艺参数对板材的 影响
若面材温度过高，会导致反应速度加快，流动性差，体系的反应热 聚在泡沫内部可能会导致泡沫开裂；
若面材温度过低，泡沫与其接触面的脆性增加，影响粘结性，同时 泡沫的整体密度与芯密度的差值会增加。
双履带温度
双履带温度过高会造成表面不平整，气孔变大，易收缩，但粘结性 会好。一般PUR要求温度35-45℃，PIR要求温度45-60℃。
发泡指数（异氰酸根指数）
指数（Index）体现了异氰酸根基团和羟基的一种关系 指数=异氰酸根的量/羟基的量 Index>100可确保羟基能完全反应掉。硬泡系统是典型的
异氰酸根过量的系统（Index>100），系统指数低于100， 泡沫会收缩 指数和比例的关系：比例一般为异氰酸酯和多元醇混合物 的体积比。 如果泡沫在高指数下加工，并用了正确的催化剂，就会形 成异氰脲酸酯，相应的泡沫叫做异氰脲酸酯（PIR）泡沫。 通常PIR泡沫是在180～350的指数下加工的。
现在我们用的催化剂为PC-8，其主要作用为50%凝胶，50%发泡 三聚催化剂主要用于PIR的生产，以促进异氰酸酯聚合生成异氰脲酸 酯
聚氨酯硬泡体防水保温材料及施工工艺
聚氨酯硬泡体防水保温材料及施工工艺介绍第一节 材料要求一、材料介绍聚氨酯硬泡体材料是一种集防水、保温隔热于一体的新型材料。
它主要由多元醇(polyol)与异氢酸酯(MDI ）两组份液体原 料组成，采用无氟发泡技术，在一定状态下发生热反应，产生闭孔率不低于95%的硬泡体化合物——聚氨酯硬泡体(PUR)。
二、主要技术性能指标(一）防水性能聚氨酯硬泡体的吸水率按《硬质泡沫塑料吸水率试验方法》（GB8810—88）测定应≤1%。
若单做防水时，防水层厚度不应低于20mm ，防水耐用年限不应低于25年.(二）保温隔热性能高密度封闭式硬泡体的聚氨酯材料，按《绝缘材料稳态热阻及有关特性的测定》（GB10294—88)测定，热导率应≤0.022W/m.K，衰减倍数V0＝44~91，工程耐用年限不应低于25年。
（三）粘结强度聚氨酯硬泡体防水保温材料与混凝土、金属、木质等基面均有较强的粘结强度，平均粘结强度应≥40Kpa。
（四）密度聚氨酯硬泡体防水保温材料的密度按《泡沫塑料和橡胶表面(体积）密度的测定》（GB/T6343—95）测定应≥55kg／m3。
（五)强度聚氨酯硬泡体防水保温材料的抗压强度按《硬质泡沫塑料压缩试验方法》（GB8813-88)测定应≥0。
3 Mpa,抗拉强度≥500Kpa（GB7642—88）。
三、材料组成（一）A 组份原料:多元醇（polyol ）应为密封桶装液体,在热反应过程中不应产生有毒气体。
（二)B 组份原料:异氢酸酯（MDI ）应为密封桶装液体，在热反应过程中不应产生有毒气体。
（三）发泡剂：发泡剂等添加剂不应含氟并无毒。
第二节 施工机具施工机具主要采用无气喷涂设备.保证合适的混合压力（160pai）和稳定的材料比率(1∶1），并使喷涂的聚氨酯硬泡体材料具有良好的物理性能（抗张力、可压缩、切力强).在理想状态下,一个台班可以施工800平方米。
第三节 作业条件一、气候条件施工现场的大气温度不低于15℃，空气相对湿度宜小于85％，风力宜小于三级。
聚氨酯工艺流程
聚氨酯工艺流程
《聚氨酯工艺流程》
聚氨酯是一种多功能的合成材料，常用于制造泡沫、涂料、胶粘剂和弹性体等产品。
其工艺流程通常包括原料准备、混合、反应、成型和后处理几个步骤。
首先是原料准备。
聚氨酯的主要原料包括异佛尔酮二异氰酸酯（MDI）、聚醚多元醇和聚醇。
这些原料需要按照一定的比例进行准备，以确保最终制品的性能符合要求。
接下来是混合。
在混合过程中，MDI、聚醚多元醇和聚醇等原料被放置在混合机中，并加入一定数量的助剂，如催化剂、稳定剂和泡沫剂。
随后，混合机会将这些原料充分混合，直到形成均匀的混合物。
然后是反应。
混合好的原料会被送往反应室中，在一定的温度和压力条件下进行反应，形成聚氨酯聚合物。
这一步骤的控制对于最终产品的质量至关重要。
成型是聚氨酯制品生产的下一个关键步骤。
根据不同的产品要求，聚氨酯混合物可以被注射成型、压缩成型或浇铸成型等，以得到不同形状和尺寸的制品。
最后是后处理。
在成型完成后，产品可能需要经过一些后处理步骤，如修整、砂光、涂装等，以满足最终客户的需求。
总的来说，聚氨酯工艺流程涉及原料准备、混合、反应、成型和后处理等几个步骤，每一步都需要精确控制，才能保证最终产品的质量和性能。
NEU聚氨酯生产工艺流程图
NEU聚氨酯生产工艺流程图
作业前准备如喷枪、模具选择与确认、PU料、油漆等
A组分料和B组分料混合反应形成的具有防水和保温隔热等功能的硬
质泡沫塑料，称为聚氨酯硬质泡沫，简称聚氨酯硬泡。
A组分料是指由组合多元醇（组合聚醚或聚酯）及发泡剂等添加剂组
成的组合料，俗称白料。
A组分料是形成聚氨酯硬泡的必要原料之一。
B组分料是指主要成分为异氰酸酯的原材料，俗称黑料。
B组分料也
是形成聚氨酯硬泡的必要原料之一。
2、本公司采用油漆为聚氨酯氟碳漆，是属于自干漆中的一种。
烘干 1、作用为减少汽泡量2、使其成型无脱皮现象
5秒中内可观察发泡情况，所以合模时需
、取出工件需在平板上施加压力，使其冷却定型（平面度）。
2、巡检中检查表面是否有脱皮、汽泡多等现象及尺寸。
待冷却检查表面自结皮
是否偏软（用手指按压）
修边将产品多余边料用角磨机去除。
1、表面汽泡（≤2MM汽泡不需挑起及修
补2、检验是否有裂缝3、表面是否有胶皮、软皮4、修补是否美观、
牢固。
清洗将表面脱模剂清洗干净。
检验方法为：手摸表面是否有滑润感。
层。
点补时需按原有颜色进行点补，点补表面需美观（无超边现
象）。
切边（切燕尾槽）巡检中检察板与板之间对接情况，对接后缝隙控制在1MM以内。
及测量切边后的尺寸。
1、检验表面汽泡
2、是否有断裂、缺
角，断裂及缺角部分是否修补美观。
3、点补颜色是否美观、是否
有超边现象，整体颜色是否协调一致。
包装入库。
《聚氨酯的发泡工艺》(论文)
聚氨酯的发泡工艺摘要：聚氨酯泡沫制品，是近年新开发的一种高分子合成的新型节能材料，它具有施工方便、快捷、现场损耗小、使用安全、性能稳定、阻燃性好，符合环保要求.分为软质、硬质、半硬质泡沫三大类别。
其中硬质聚氨酯泡沫材料，广泛用于家电保温（冰箱、冷柜、热水器、太阳能热水器、热泵热水器、啤酒保鲜桶、保温箱）、设备保温（供热管道、原油化工管道、罐体、冷藏运输）、建筑节能（外墙保温、屋面防水保温、冷库、建筑板材、防盗门/车库门、卷帘门）等隔热保温领域以及包装、装修装饰关键词：聚氨酯发泡保温Abstract:Polyurethame foam is the best performance of the foam insulation ,due to exceuent performance in the insulation field,there is a vast market.This article discusses the ccomponent polyurethame foam,foamcraftand foaming process control ,polyarethane and polyurethane foam molding equipment introduction of insulation in the wall.Keywords:Polyurethame Foam Insulathon1引言聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。
聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外，还可含有醚、酯、脲、缩二脲 ,脲基甲酸酯等基团。
主链含—NHCOO—重复结构单元的一类聚合物。
英文缩写PU。
由于含强极性的氨基甲酸酯基，不溶于非极性基团，具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性。
用不同原料可制得适应较宽温度范围（－50～150℃）的材料，包括弹性体、热塑性树脂和热固性树脂。
聚氨酯硬泡生产工艺
聚氨酯硬泡生产工艺
一、原料准备
二、原料混合
将聚醚多元醇、异氰酸酯、水和辅助剂等原料按照一定的配比加入混
合桶中，使用搅拌器将原料充分混合，确保原料均匀分布，避免出现团聚
或分层现象。
三、发泡
将混合好的原料放入发泡器中，通过氮气的压力将原料喷射到模具中，使其在模具内部充分膨胀发泡。
发泡过程中需要控制发泡时间和发泡量，
以确保产品的质量和性能。
四、成型
在发泡后，聚氨酯硬泡需要进行成型。
成型过程中可以采用压力成型
或真空吸塑成型等方法，将发泡体与所需形状的模具相贴合，并施加一定
的压力或真空，使其形成所需的产品形状。
五、固化
成型后的聚氨酯硬泡需要经过一定时间的固化才能获得最终的硬度和
强度。
固化过程中可以采用自然固化或加热固化等方法，根据产品要求进
行选择。
六、后处理
固化后的聚氨酯硬泡需要进行一些后处理工序，如修整、打磨、清洁等，以提高产品的表面质量和光洁度。
七、质检
最后，需要对生产出的聚氨酯硬泡进行质量检验。
包括外观检查、尺寸检测、硬度测试、密度测量等，以确保产品符合规定的标准和要求。
综上所述，聚氨酯硬泡的生产工艺包括原料准备、原料混合、发泡、成型、固化、后处理和质检等步骤。
通过合理控制每个步骤的工艺参数，可以获得质量稳定、性能优良的聚氨酯硬泡制品。
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第五章聚氨酯硬泡生产工艺5.1 硬泡成型工艺5.1.1 聚氨酯硬泡的基本生产方法聚氨酯硬泡一般为室温发泡,成型工艺比较简单.按施工机械化程度可分为手工发泡和机械发泡.根据发泡时的压力,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.浇注发泡按具体应用领域,制品形状又可分为块状发泡,模塑发泡,保温壳体浇注等.根据发泡体系可发为HCFC发泡体系,戊烷发泡体系和水发泡体系等,不同的发泡体系对设备的要求不一样.按是否连续化生产可分为间歇法和连续法.间歇法适合于小批量生产.连续法适合于大规模生产,采用流水线生产方法,效率高.按操作步骤中是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的需要量不大时可采用手工浇注的方法成型.手工发泡劳动生产率低,原料利用率低,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,一般需先在实验室进行小试,即进行手工发泡试验.在生产中,这种方法只适用于小规模现场临时施工,生产少量不定型产品或制作一些泡沫塑料样品.手工发泡大致分几步:(1) 确定配方,计算制品的体积,根据密度计算用料量,根据制品总用料量一般要求过量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.手工浇注的混合步骤为:将各种原料精确称量后,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的容器中,然后将这些原料混合均匀,立即注入模具或需要充填泡沫塑料的空间中去,经化学反应并发泡后即得到泡沫塑料.在我国,一些中小型工厂中手工发泡仍占有重要的地位.手工浇注也是机械浇注的基础.但在批量大,模具多的情况下手工浇注是不合适的.批量生产,规模化施工,一般采用发泡机机械化操作,效率高.2.一步法及预聚法目前,硬质聚氨酯泡沫塑料都是用一步法生产的,也就是各种原料进行混合后发泡成型.为了生产的方便,目前不少厂家把聚醚多元醇或(及)其它多元醇,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",因为在混合发泡之前没有发生化学反应.早期的聚氨酯硬泡采用预聚法生产.这是因为当时所用的多异氰酸酯原料为TDI-80. 由于TDI粘度小,与多元醇的粘度不匹配;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.若把全部TDI和多元醇反应,制得的端异氰酸酯基预聚体粘度很高,使用不便.硬泡生产中所指的预聚法实际上是"半预聚法".即首先TDI与部分多元醇反应,制成的预聚体中NCO的质量分数一般为20%～25%.由于TDI大大过量,预聚体的粘度较低.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,经过发泡反应而制得硬质泡沫塑料.预聚法优点是:发泡缓和,泡沫中心温度低,适合于模制品;缺点是:步骤复杂,物料流动性差,对薄壁制品及形状复杂的制品不适用.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的原料,一步法随之78—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常用的成型方法,即就是将各种原料混合均匀后,注入模具或制件的空腔内发泡成型.聚氨酯硬泡的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连续法发泡方式.机械浇注发泡的原理和手工发泡的相似,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连续将原料输入发泡机的混合室快速混合.硬泡浇注方式适用于生产块状硬泡,硬泡模塑制品,在制件的空腔内填充泡沫,以及其它的现场浇注泡沫.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的硬泡块坯,一般可用间隙式浇注或用连续发泡机生产.块状硬泡切割后制成一定形状的制品.模塑硬泡一般指在模具中直接浇注成型的硬泡制品.块状硬泡的生产方法和连续法块状软泡及箱式发泡软泡相似.原料中可加入一定量的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的浮动盖板.反应物料量按模具体积和所需泡沫塑料密度计算,另加3%～5%比较合适.这种情况下,泡沫上升受到浮动盖板限制,结构更为均匀,各向异性程度减小.也可用自由发泡生产块状硬泡,即在没有顶盖的箱体内发泡,泡沫密度由配方决定.小体积(体积小于0.5 m3,厚度不大于10cm)聚氨酯硬泡生产配方及工艺目前已经成熟,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的热量积聚而引起烧芯.一般需控制原料中的水分,不用水发泡以减少热量的产生,尽量采用物理发泡剂以吸收反应热,降低发泡原料的料温.间隙式箱式发泡和模塑发泡,发泡过程大致是这样的:多元醇,发泡剂,催化剂等原料精确计量后置于一容器中预混合均匀,加入异氰酸酯后立即充分混合均匀,具有流动性的反应物料注入模具,经化学反应并发泡成型.箱式块状发泡工艺的优点是投资少,灵活性大.一个模具每小时一般可生产两块硬泡. 缺点是原料损耗大,劳动生产率低.模塑发泡是在有一定强度的密闭模具(如密闭的箱体)内发泡,密度由配方用量和设定的模具体积来决定.一般用于生产一些小型硬泡制品,如整皮硬泡,结构硬泡等.模塑发泡的模具要求能承受一定的模内压力.原料的过填充量根据要求的密度及整皮质量而定. 大体积块状泡沫一般需用发泡机混合与浇注物料.高,低压发泡机均可.机械发泡,发泡料的乳白时间远比搅拌式混合的短.因此,生产大块泡沫塑料,最好选用大输出量发泡机.连续法生产块状硬泡的过程与块状软泡的相似,所用发泡机,其原理和外观也与生产软泡的机器相似.如Planibloc平顶发泡装置也适用于生产块状硬泡.5.1.2.2 浇注成型中的注意事项浇注发泡成型的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,满足对模具的填充要求,这类催化剂可提高原料体系的流动性,但不影响其固化性.异氰酸酯指数稍大于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的质量.环境温度以20～30℃为宜,原料温度可控制在20～30℃或稍高一些.温度过高或过低都不易得到高质量的制品.对船舶,车辆等大型制品现场浇注成型,难以控制环境温度,则可适当控制原料温度并调节催化剂用量.79—对模具的要求是结构合理,拆装方便,重量轻,耐一定压力,并且内表面还要有较好的光洁度.同时还要根据模具的大小和不同的形状,在合适的位置钻多个排气孔.制造模具的材质一般是铝合金,有时也用钢模.模具温度的高低直接影响反应热移走的速度.模温低,发泡倍率小,制品密度大,表皮厚;模温高则相反.为制得高质量的泡沫塑料制品,一般将模温控制在40～50℃范围.料温和模温较低时,化学反应进行缓慢,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,让化学反应进行完全.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, 所需的熟化时间和温度也不同.一般模塑泡沫在模具中需固化10min后才能脱模.由于混合时间短,混合效率是需重视的因素.手工浇注发泡,搅拌器应有足够的功率和转速.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,甚至在局部范围内出现化学组成不符合配方要求的现象,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的施工方法,可用于冷库,粮库,住宅及厂房屋顶,墙体,贮罐等领域的保温层施工,应用已逐渐普及.喷涂发泡成型的优点是:不需要模具;无论是在水平面还是垂直面,顶面,无论是在形状简单的物体表面或者还是复杂的表面,都可通过喷涂方法形成硬质聚氨酯泡沫塑料保温层;劳动生产率高;喷涂发泡所得的硬质聚氨酯泡沫塑料无接缝,绝热效果好,兼具一定的防水功能.5.1.3.1 低压及高压喷涂一般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的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的同时使之混合发泡.低压喷涂发泡的缺点是:原材料损耗大,污染环境;黑白两种原料容易互串而造成枪嘴,管道堵塞,每次停机都要手工清洗枪嘴;另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一般先开空气压缩机,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,物料在空间很小的混合室内高速撞击并剧烈旋转剪切,混合非常充分. 高速运动的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,具有压力波动小,喷涂雾化效果好,属无气喷涂,原料浪费少, 污染小,喷枪自清洁等一系列优点.目前国内高压喷涂设备主要来自美国Glas-Craft公司,Graco公司,Gusmer等公司.进口的高压喷涂机有的带可控加热器,可把黑白料加热(最高达70℃).为了方便施工,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,白料达到设定的温度.选择合适的喷涂发泡设备,是控制硬质聚氨酯喷涂泡沫平整度及泡沫质量的关键之一.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的要求①毒性小,喷涂发泡时,原料喷散成很细的液滴,为减少对环境的污染和操作人员的健80—康,除发泡剂外,其它原料中的低沸点成分应严加控制,臭味大的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的异氰酸酯含量要控制在很低范围内.②粘度小,有利于在极短时间内混合均匀.③催化剂活性要大,因为喷涂发泡工艺要求反应速度较快,泡沫应很快固化,不流淌.一般选用三亚乙基二胺,二月桂酸二丁基锡等催化剂.具有催化作用的叔胺类多元醇,如由乙二胺与环氧丙烷反应制得的俗称"胺醚"的多元醇,常常用于喷涂发泡.组合料的固化速度应调节在适当的范围,如乳白时间3～5s,不粘时间10～20 s.这样,能保证反应液混合后立即在喷射面固化,形成泡沫塑料.这一点,对由下往上的顶部喷涂特别重要.关于喷涂发泡的环境条件,有几点应注意.(1)喷涂发泡环境温度与待喷物体的表面温度较合适的温度范围是15～35℃.有的施工单位把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,而且泡沫塑料的密度明显增大.温度在15～25℃范围内,泡沫塑料的密度没有明显变化;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应生成含脲键结构.这种结构含量增高,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,泡沫塑料的脆性增大,且影响与物体表面的粘接性.(3)在室外进行喷涂发泡作业,当风速超过5 m/s时,因反应产生的热量被风吹失,热量不易积累,妨碍泡沫塑料进一步快速发泡反应,不易得到优质泡沫塑料.另外,风速过大,原料损耗也大.为防止喷涂物料细滴的飞散,减少对环境的污染,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,达到上述要求.(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的,一次喷涂的厚度要适宜.一次喷涂厚度一般为10～30mm,最好为15～20mm.具体厚度取决于泡沫塑料原料体系,温度,被喷基材的热导率等因素.一次喷涂厚度太薄,泡沫塑料的密度增大.一次喷涂厚度过大,反应放热难以发散,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的温度应在10℃以上.温度过低,泡沫塑料与物体表面的粘接性差,易脱离,而且泡沫密度明显加大.环境温度最好在15～35℃之间.温度太高,则发泡剂损耗大.一次喷涂的厚度要适宜,单层喷涂的厚度约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的平整度.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的粘接性,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,不易得到满意的泡沫层,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须严格保护,以免破坏隔热效果或造成其它问题.隔汽层及聚氨酯硬泡表面均需采取保护性措施.地坪喷涂完毕后必须作好防水层及其上面的水泥砂浆保护层.墙面泡沫喷涂完毕后也必须采取其面层保护措施,以防碰坏.国内贸易工程设计研究院是我国开展冷库喷涂施工的单位之一,该院对喷涂硬泡的施工提出了一个规程,其中对喷涂硬泡提出六项主要技术指标如下:(1) 密度墙,顶喷涂泡沫密度>37 kg/m3,地面>45 kg/m3;81—(2) 压缩强度(形变10%时的压缩应力) 用于墙面,顶面为≥147kPa,一般地坪≥245 kPa,行走叉车的地坪≥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须达到"0"级标准.5.1.4 块状聚氨酯硬泡生产及加工技术5.1.4.1 块状聚氨酯硬泡的生产块状硬质泡沫塑料是指尺寸较大的泡沫块,截面积大多接近矩形,用于切割制作一定形状的制品.所以,块状硬泡是一种坯料.生产方法分为间歇与连续两种类型.硬质块状泡沫的制造必须符合下列要求: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;模具的数量要少,这就要求熟化时间要短;块状泡沫各部位的密度变化应尽可能地小.间歇法生产块状硬泡过程大致是这样的:多元醇,发泡剂,催化剂等原料精确计量后置于一容器中预混和均匀,最后加入异氰酸酯立即充分混合.反应物料在达到乳白时间前注入模具,经化学反应并发泡后得到硬质泡沫塑料.在实验室,少量的低活性混合物可以用简单的可分散搅拌器手工混合.但当物料多于500g时,最好用机械搅拌器混合.从设备供应商那里可以得到许多设计合理的螺旋或涡轮式搅拌器.它的选择取决于发泡反应混合物的多少和粘度.在间歇法生产块状泡沫中一般使用搅拌式混合.物料必须搅拌均匀才能注入模具,模具顶上常装有浮动盖板.浮动盖板的重量要合适,刚好能限制泡沫向上顶起就足够了.该工艺仅须人工投资,特别适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的情况下的批量生产操作,原料中允许加入一定量的固体粉料或糊状物.这种简单块料工艺能提供每小时每模大约两块泡沫.而每块泡沫必须在泡沫上升终了以后至少需留在模具中10～15min,以防止泡沫的强度不足而损坏.并且若过早脱模,泡沫会变形.通常还要保证3%～5℅过填充量.与自由发泡相比,这通常足以得到平顶的块料和更加均一的,各向异性不明显的泡沫.该法优点是投资少,灵活性大.缺点是原料损耗大,留在混合容器内的原料无法回收;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 表示其生产过程.(1)带铰链的模具,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)泡沫充满模具,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点得用发泡机混合与浇注物料.高,低压发泡机均可.反应物料要充分混合,同样在达到乳白时间前浇入模具中.经过大约十分钟(根据反应装置而定)固化后打开模具,取出泡沫块.通常,块状泡沫熟化一周后再进行切割.机械发泡,反应物料乳白时间远比批量搅拌式混合为短.因此,生产大块泡沫塑料,若采用高反应性原料体系,应选用大82—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,发泡机浇注量必须达到200kg/min.由此可见,要求的输出量是很可观的.较小输出量的发泡机同样能生产块状泡沫塑料,如图5-2所示,可用一移动分配管将反应液注入模具.模具略倾斜.如用这种改进方法生产截面积为1m×0.5m,长达数米的泡沫塑料,机器输出量约50 kg/min即可.此方法适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范围可调节.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连续法生产块状硬泡是最经济的加工方式.这种方法类似于软质块状泡沫的生产,所用发泡机,其原理和外观也与生产软泡的机器相似.原料经计量,混合均匀后连续注入由纸或聚乙烯膜围成的料槽内发泡.料槽安放在运输带上并不断向前移动.大部分连续生产硬泡块料设备的运输系统,侧壁在垂直方向上可向上移动.侧壁运输带与水平方向移动的运输带同步协调地驱动.有的设备侧壁是固定的,但其面层紧紧按在垂直辊轮上,以减少泡沫上升的阻力.顶端受顶部运输带限制,泡沫只能上升到设备调节的高度,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)也适用于块状硬泡.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的原料体系,有利点在于:生产的硬泡,泡孔细而均匀,性能较好; 发泡设备的运输带长度短;固化快的泡沫塑料,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—运输带图5-3 planibloc块状泡沫塑料生产装置5.1.4.2 块状聚氨酯硬泡的加工技术83—连续加工适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结构的板材.可以使用下列制造方法.1.切割法通过锯或削——木材加工所用方法在这里也适用——从块状泡沫上切取所需尺码的泡沫块,然后包覆所需的表面层,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,氯丁橡胶等为基的粘合剂为宜,根据所用粘合剂的类型,固化时需适当加压或加热.在确认所选用溶剂不会损害泡沫体和层压材料之后,可以使用含溶剂的粘合剂.由玻璃纤维增强塑料组成的表面层,也可以层压到泡沫层上.凡适用于玻璃纤维增强塑料的其它工艺方法,如人工贴合,喷涂和真空成型法,在此都适用.但务必注意用快速固化来限制苯乙烯对泡沫的影响.该法的优点是:泡沫的生产很简单;层压材料的设计及其几何形状易于改变,可以经济地制作较小的零件.该法的缺点是:切割块料时有废料;由于要粘合,增加了附加工序. 2.泡沫填充法将反应混合物倒入要填充的空腔里,在其反应要固化时,泡沫体便粘到表面层上.在有些应用中,必须采用特殊的施工步骤,才能确保泡沫对表面层的良好粘着,金属片材必须涂敷能增加粘着强度和抗腐蚀的底层材料.如果面对泡沫的那一侧有玻璃纤维露出表面,则人工压制的玻璃纤维增强塑料就可得到特别好的粘着性能.机械生产的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的方法——分层浇注料法和注射法.用分层浇注料发泡法时,将反应混合物浇注到立式模具开口端的各个表面层之间.混合物的用量必须称量,以使每层的厚度不超过20～25cm.如果每层的厚度大于这个数值,则泡沫的强度和尺寸稳定性就会受到不利的影响.注料的时间间隔至少应有2min,以使底层有机会固化.需注意,第一层的厚度稍有不均匀就会影响下一层的表面平整性.这个方法的优点是产生的泡沫压力很小,因此不需要昂贵的模具.由于反应混合物是分几次浇注到模具内的,因而可以使用小而经济的发泡机.也可以制得比较低的泡沫密度(大约38 kg/m3 ).其不足之处是相邻两层之间生成的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能浇注下一层,因此加工速度较慢.当采用注射法时,表面层和棱层都放入模具内,对反应混合物必须进行精确计量以保证充满模腔.还要考虑到所要覆盖的流动距离.对于较长的制件,为了缩短泡沫必须流动的距离,建议浇注期间混合头在制件上方通过.也可以把制件分成几段,然后分段发泡.模具和夹具的强度必须足以承受泡沫压力.这主要根据"填充系数"来确定.压力与填充系数α的关系示于表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的关系α 泡沫压力/kPa1.2 101.5 30～402.0 70～902.5 130～160模具温度影响泡沫密度分布,并影响泡沫沿着表面层的填充以及面层的粘接性.已证明。