發(fā)泡的原理

聚氨酯生產(chǎn)主要原料有：黑料、白料、發(fā)泡劑。 1、黑料:?黑料的學(xué)名為多異氰酸酯，因其是一種黑色粘稠液體，故俗稱黑料。多異氰酸酯的主要品種有MDI、TDI、PAPI，其中MDI（二苯基甲烷二異氰酸酯）用于冰箱聚氨酯泡沫生產(chǎn)。 2、白料：工業(yè)生產(chǎn)冰箱聚氨酯泡沫時，通常先將組合聚醚型多元醇、催化劑，泡沫穩(wěn)定劑進(jìn)行混合，這種混合物是一種白色粘稠液體，俗稱白料。 (1)組合聚醚型多元醇：冰箱聚氨酯泡沫所使用的多元醇為聚醚型多元醇。 (2)催化劑：催化劑的主要作用是加速聚氨酯的形成，縮短凝固時間，提高發(fā)泡質(zhì)量。 (3)泡沫穩(wěn)定劑：泡沫穩(wěn)定劑的主要作用是乳化系統(tǒng)中的各原料組份，保證體系反應(yīng)順利進(jìn)行；促進(jìn)氣泡的成核作用；提高氣泡壁穩(wěn)定性，使制品泡孔均勻細(xì)密，具有良好的機(jī)械性能。穩(wěn)定劑的用量雖然不大，但對泡沫體的泡孔結(jié)構(gòu)、物理性能、制造工藝都有著重大影響。 (4)組合聚醚的性能指標(biāo)(組合聚醚牌號：HY MA021801) 項(xiàng)目 單位 指標(biāo) 備注 水分 % 2.10~2.20 ? 羥值 mg??KOH/g 445~475 ? 酸值 ? PH11 ? 粘度(25℃) mPa*s 2500~3500 ? 密 度(25℃) g/cm3 1.07 黑料1.23 外觀 草黃色透明液體，無機(jī)械雜質(zhì) 3、發(fā)泡劑：在聚氨酯發(fā)泡中，發(fā)泡劑主要作用是產(chǎn)生氣體，在聚氨酯中形成均勻分布的細(xì)小氣泡。發(fā)泡劑本身不參加多異氰酸酯和組合聚醚之間的化學(xué)反應(yīng)。利用氟利昂（如R11、R12）作發(fā)泡劑的發(fā)泡工藝稱為有氟發(fā)泡。發(fā)泡劑不含氟利昂的發(fā)泡工藝稱為無氟發(fā)泡。如環(huán)戊烷發(fā)泡。 02發(fā)泡工藝原理 通過高壓發(fā)泡機(jī)的注射槍頭把黑料 和白料與環(huán)戊烷的預(yù)混物進(jìn)行混合，并注入箱體或門體的外殼和內(nèi)膽之間的夾層內(nèi)。在一定溫度條件下，多異氰酸酯（中的異氰酸根（-NCO））與組合聚醚（中的羥基（-OH））在催化劑的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成聚氨酯，同時釋放大量熱量。此時預(yù)混在組合聚醚的發(fā)泡劑（環(huán)戊烷）不斷汽化使聚氨酯膨脹填充殼體和內(nèi)膽之間的空隙。 化學(xué)反應(yīng)式nO=C=N—R—N=C=O + n HO—R’—OH -------> —( OC—NH—R—NH—COO — R’—O —)n 03環(huán)戊烷發(fā)泡工藝參數(shù)的控制 黑料和白料的配比：黑料∶白料∶環(huán)戊烷 = 145∶100∶11.5 發(fā)泡原液溫度：黑料和白料溫度控制在18~25℃ 模具溫度：40±5℃ 箱提前提前提前預(yù)熱爐溫度：35~50℃，發(fā)泡爐溫度35~55℃。 注射壓力：黑料和白料注射壓力控制在13~16MPa。 熟化時間：≥6min 04反應(yīng)速度參數(shù) 反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)條件：各化學(xué)試劑溫度為20℃，紙杯容量為455毫升，攪拌器為4片螺旋葉片，并帶6厘米的導(dǎo)向環(huán)，在2000轉(zhuǎn)/分鐘的速度下攪拌。 配 比 黑料 145 組合聚醚 100 環(huán)戊烷 13 項(xiàng) 目 單位 指標(biāo)值 攪拌時間 S 6 乳白（始發(fā)）時間 S 14~18 凝膠（拉絲）時間 S 70~86 不粘（止發(fā)）時間 S 125~155 05聚氨酯泡沫性能要求 1、自由發(fā)泡密度：24~27Kg/m3 2、聚氨酯模塑密度：34~36Kg/m3 3、壓縮強(qiáng)度：≥0.20MPa 4、導(dǎo)熱系數(shù)：≤19.6??mw/m·k 5、尺寸穩(wěn)定性（-30℃，24h）：≤1.0% 6、閉孔率：≥97% 06發(fā)泡工藝控制要點(diǎn) 1、嚴(yán)格控制原液的理化性能 ??黑、白料中的多異氰酸酯、組合聚醚、發(fā)泡劑，催化劑及泡沫穩(wěn)定劑的化學(xué)性能直接決定合成聚氨酯的化學(xué)反應(yīng)和泡沫物理性能。是生產(chǎn)合格的聚氨酯泡沫基本條件。 　　黑、白料單體應(yīng)為通明的粘稠液體，無絮狀不溶性雜質(zhì)。若有不溶性雜質(zhì)，將會堵塞發(fā)泡機(jī)的濾網(wǎng)，造成原料流量不穩(wěn)定，黑白料的配比不符合要求混料不均勻。甚至堵死發(fā)泡機(jī)的管路不下料。 　　建議至少每周將發(fā)泡機(jī)（及預(yù)混機(jī)）的黑料和白料濾網(wǎng)及槍頭針閥徹底清洗一次。 2、嚴(yán)格控制原液的配比和注射量 必須嚴(yán)格控制黑料、組合聚醚和環(huán)戊烷的配比。在總注射量不變的情況下，黑料比例過大則會出現(xiàn)空泡，白料比例過大則出現(xiàn)軟泡，環(huán)戊烷比例過大則出現(xiàn)漲泡，比例過小則出現(xiàn)空泡。黑白料的比例失調(diào)，將會出現(xiàn)混料不均勻，泡沫出現(xiàn)收縮現(xiàn)象。 　　注射量的多少應(yīng)以工藝要求為標(biāo)準(zhǔn)。注射量低于工藝要求量時將會出現(xiàn)泡體模塑密度低、強(qiáng)度低，甚至出現(xiàn)填充不密實(shí)空泡現(xiàn)象。注射量高于工藝要求時將會出現(xiàn)漲泡和漏泡現(xiàn)象，箱體（門體）出現(xiàn)變形。 3、嚴(yán)格控制工藝溫度和熟化時間 　　聚氨酯發(fā)泡是一個較復(fù)雜的物理和化學(xué)反應(yīng)過程。原料、模具、提前提前提前預(yù)熱溫度及熟化時間的波動將直接影響到發(fā)泡質(zhì)量。 A、黑料是一種較活潑的化學(xué)物質(zhì)，極易與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，貯存的過程當(dāng)中應(yīng)保證容器的干燥密封并充干燥氮?dú)獗Ｗo(hù)，使用的過程當(dāng)中不應(yīng)與水直接接觸。貯存溫度低于5℃會產(chǎn)生結(jié)晶現(xiàn)象，因此必須注意防凍。一旦出現(xiàn)結(jié)晶，應(yīng)在使用前于70~80℃加熱熔化，并充分?jǐn)嚢杈鶆?。貯存溫度高于50℃會生產(chǎn)一種不溶性的固體，粘度增大，化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化。白料亦存在同樣的性質(zhì)。 　　故要求黑、白料應(yīng)貯存在室溫（20~25℃）下的通風(fēng)、陰涼、干燥的地方，避免日曬、雨淋。 B、黑白料在發(fā)泡前應(yīng)進(jìn)行恒溫處理，控制發(fā)泡溫度在18~25℃。 　　溫度太低時黑白料的粘度大、流量不穩(wěn)定、流動性差、混合不均勻，溫度太低時生成泡沫的反應(yīng)速度慢熟化時間長。熟化時間不夠時箱體、門體脫模后仍發(fā)泡，出現(xiàn)外觀變形。 　　溫度太高時反應(yīng)劇烈不易控制。容易出現(xiàn)注入較大箱體的泡液性能不均一，開始注入的泡液已經(jīng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，粘度迅速增大，后注入的泡液還未反應(yīng)。造成后注入的泡液不可將先注入的泡液推到箱體發(fā)泡流程的最前端，出現(xiàn)箱體局部空泡現(xiàn)象。 C、提前提前提前預(yù)熱爐溫度應(yīng)控制在30~50℃，發(fā)泡爐溫度應(yīng)控制在35~50℃，發(fā)泡模溫度應(yīng)控制在35~45℃。 　　在冬季待發(fā)泡的箱體和門體溫度較低，須在提前提前提前預(yù)熱爐溫內(nèi)進(jìn)行提前提前提前預(yù)熱。否則較熱的聚氨酯液體接觸到箱體或門體時化學(xué)反應(yīng)受到嚴(yán)重影響，出現(xiàn)泡液和殼體不粘現(xiàn)象。 　　發(fā)泡模溫度過低時，泡液體系流動性差，凝固時間長，反應(yīng)不徹底，出現(xiàn)空泡；發(fā)泡模溫度過高時，塑料內(nèi)膽受熱變形，泡液體系反應(yīng)劇烈。因此必須嚴(yán)格控制發(fā)泡模溫度和發(fā)泡爐的環(huán)境溫度。 　　特別是冬季時，每天早上開線是必須對發(fā)泡模、提前提前提前預(yù)熱爐、發(fā)泡爐及箱體和門體提前提前提前預(yù)熱30分鐘以上。夏季發(fā)泡一段時間后須對發(fā)泡系統(tǒng)進(jìn)行冷卻降溫。 D、我司使用的黑白料發(fā)泡熟化時間必須在6分鐘以上。熟化時間太短，箱體、門體脫模后仍發(fā)泡，出現(xiàn)外觀變形。特別是門體變形后，與箱體裝配時出現(xiàn)門封縫隙大、漏冷、箱體不保溫，壓縮機(jī)頻繁啟動。 4、嚴(yán)格控制發(fā)泡機(jī)的注射壓力在13~16MPa 注射壓力不穩(wěn)定時黑料和白料的配比不穩(wěn)定、混合不充分。黑料和白料的注射壓力相差控制在5bar內(nèi)，否則會出現(xiàn)串料損壞發(fā)泡機(jī)現(xiàn)象。 　　發(fā)泡的過程當(dāng)中應(yīng)經(jīng)常檢驗(yàn)發(fā)泡機(jī)的注射壓力，清理發(fā)泡機(jī)的注射系統(tǒng)，不可出現(xiàn)堵料現(xiàn)象。 　　黑、白料、環(huán)戊烷混合不均勻，表現(xiàn)為聚氨酯泡沫密度不均勻、局部出現(xiàn)大的氣泡、泡沫開裂、泡沫局部發(fā)軟：泡沫上出現(xiàn)白色、黃色或黑色的條紋，泡沫縮癟。 5、發(fā)泡前的準(zhǔn)備工作： A、模具的清理檢驗(yàn)，發(fā)泡前應(yīng)將附在發(fā)泡模上漏泡殘沫等雜物清理干凈，檢驗(yàn)?zāi)＞吲浜暇?。否則發(fā)泡時將會產(chǎn)生損壞箱體、漏泡等嚴(yán)重的質(zhì)量問題箱發(fā)泡前應(yīng)檢驗(yàn)箱體的排、吸氣管是否按要求整理好，是否有彎折。引出線是否齊全，排水管是否已裝好。發(fā)泡工藝板是否按工藝要求粘貼好。 B、門發(fā)泡前應(yīng)檢驗(yàn)門體的把手是否裝正，有無歪斜。配線裝配尺寸是否符合工藝要求。門鎖是否按要求裝配好。美紋紙是否按工藝要求粘貼，是否出現(xiàn)漏泡的可能。 6、取放箱取放箱（門）體的要求： 　?。ㄩT）體都要垂直輕拿輕放，不允許有碰傷內(nèi)、外箱體；發(fā)泡后的箱（門）體應(yīng)均勻間隔放置在流水線上。然后檢驗(yàn)發(fā)泡質(zhì)量是否符合要求。漏泡應(yīng)用工具清理干凈，不可擦劃傷箱（門）體。 7、發(fā)泡工藝控制方法 1）每班生產(chǎn)前，必須檢驗(yàn)各參數(shù)是否符合工藝要求。以后每隔3個小時再核查一次，并記錄檢驗(yàn)結(jié)果。 2）每班生產(chǎn)前，必須檢測一次自由發(fā)泡體的混合情況及密度。每班檢測一次箱體和門體的模塑泡體的混合情況及密度。然后將自由發(fā)泡體和模塑泡體在-20℃冷凍24H，觀測其收縮情況。泡沫體應(yīng)無明顯的收縮。并記錄檢驗(yàn)結(jié)果。 07聚氨酯發(fā)泡注意事項(xiàng)及決絕措施 異常問題 可能產(chǎn)生的原因 解決措施 漏泡 1、箱體或門體在發(fā)泡前預(yù)裝時密封不實(shí)，有漏泡的間隙。 2、發(fā)泡原液配比不當(dāng)，發(fā)泡劑偏多。 用美紋紙、海綿或膩?zhàn)用芊鈬?yán)實(shí)。 調(diào)整發(fā)泡原液配比 漲泡 1、發(fā)泡量過多。 2、發(fā)泡模具松動，發(fā)泡時受力變形。 3、機(jī)械室斜板漲泡變形，主要是發(fā)泡枕頭尺寸偏小。 1、調(diào)整發(fā)泡量 2、維修發(fā)泡模具 3、更換發(fā)泡枕頭或?qū)Πl(fā)泡枕頭進(jìn)行修改。 空泡 發(fā)泡量偏低 原液配比不當(dāng)，發(fā)泡劑偏低 發(fā)泡速度太快， 發(fā)泡液在箱體內(nèi)的流程太長。 發(fā)泡時，箱體內(nèi)困氣 增大發(fā)泡量 調(diào)整配比 調(diào)整發(fā)泡速度 更改注泡孔的位置或添加 導(dǎo)流塊，縮短，發(fā)泡液在箱體內(nèi)的流程 在適當(dāng)?shù)奈恢迷黾油笟饪? 不粘 內(nèi)膽表層有油污 內(nèi)膽表層光滑度太高，泡液粘接力差 環(huán)境溫度太低，原液、模具、箱體和門體表層溫度太低。 用酒精清洗油污 更換表層粗糙的內(nèi)膽，或?qū)?nèi)膽表層打磨增加粗糙度 提高環(huán)溫，對發(fā)泡系統(tǒng)進(jìn)行提前提前提前預(yù)熱。 混料 不均勻 注射壓力太低 原液太臟或溫度太低，流量不穩(wěn)定 提高注射壓力，加強(qiáng)黑白 料的混合 對原液進(jìn)行過濾，定期清洗濾網(wǎng)和針閥。提高原液溫度。 收縮 原液配比不當(dāng) 混料不均勻 調(diào)整配比 混料均勻 密度 不均勻 混料不均勻 發(fā)泡液在箱體內(nèi)各向的流程相差太長 混料均勻 更改注泡孔的位置或添加導(dǎo)流塊，縮短，發(fā)泡液在箱體內(nèi)的流程 變形 熟化時間不夠 箱體或門體材料強(qiáng)度不夠收縮變形 延長熟化時間 提高材料抗收縮強(qiáng)度