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，保證體系反應順利進行；促進氣泡的成核作用；提高氣泡壁穩(wěn)定性，使制品泡孔均勻細密，具有良好的機械性能。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(組合聚醚牌號：HY MA021801) 項目 單位 指標 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反應。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)泡機的注射槍頭把黑料 和白料與環(huán)戊烷的預混物進行混合，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)生化學反應，生成聚氨酯，同時釋放大量熱量。此時預混在組合聚醚的發(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。 化學反應式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反應速度參數(shù) 反應標準條件：各化學試劑溫度為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 目 單位 指標值 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、壓縮強度：≥0.20MPa 4、導熱系數(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 1、嚴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)定劑的化學性能直接決定合成聚氨酯的化學反應和泡沫物理性能。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)泡機的管路不下料。 　　建議至少每周將發(fā)泡機（及預混機）的黑料和白料濾網(wǎng)及槍頭針閥徹底清洗一次。 2、嚴格控制原液的配比和注射量 必須嚴格控制黑料、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。 　　注射量的多少應以工藝要求為標準。注射量低于工藝要求量時將會出現(xiàn)泡體模塑密度低、強度低，甚至出現(xiàn)填充不密實空泡現(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、嚴格控制工藝溫度和熟化時間 　　聚氨酯發(fā)泡是一個較復雜的物理和化學反應過程。原料、模具、提前提前提前預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物質(zhì)，極易與水發(fā)生化學反應，貯存的過程當中應保證容器的干燥密封并充干燥氮氣保護，使用的過程當中不應與水直接接觸。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，應在使用前于70~80℃加熱熔化，并充分攪拌均勻。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、白料應貯存在室溫（20~25℃）下的通風、陰涼、干燥的地方，避免日曬、雨淋。 B、黑白料在發(fā)泡前應進行恒溫處理，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)生化學反應，粘度迅速增大，后注入的泡液還未反應。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、提前提前提前預熱爐溫度應控制在30~50℃，發(fā)泡爐溫度應控制在35~50℃，發(fā)泡模溫度應控制在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熱爐溫內(nèi)進行提前提前提前預熱。否則較熱的聚氨酯液體接觸到箱體或門體時化學反應受到嚴重影響，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，泡液體系反應劇烈。因此必須嚴格控制發(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、提前提前提前預熱爐、發(fā)泡爐及箱體和門體提前提前提前預熱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，壓縮機頻繁啟動。 4、嚴格控制發(fā)泡機的注射壓力在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)泡機現(xiàn)象。 　　發(fā)泡的過程當中應經(jīng)常檢驗發(fā)泡機的注射壓力，清理發(fā)泡機的注射系統(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)泡前的準備工作： A、模具的清理檢驗，發(fā)泡前應將附在發(fā)泡模上漏泡殘沫等雜物清理干凈，檢驗模具配合精度。否則發(fā)泡時將會產(chǎn)生損壞箱體、漏泡等嚴重的質(zhì)量問題箱發(fā)泡前應檢驗箱體的排、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)泡前應檢驗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）體應均勻間隔放置在流水線上。然后檢驗發(fā)泡質(zhì)量是否符合要求。漏泡應用工具清理干凈，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。泡沫體應無明顯的收縮。并記錄檢驗結(jié)果。 07聚氨酯發(fā)泡注意事項及決絕措施 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)泡前預裝時密封不實，有漏泡的間隙。 2、發(fā)泡原液配比不當，發(fā)泡劑偏多。 用美紋紙、海綿或膩子密封嚴實。 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)泡枕頭進行修改。 空泡 發(fā)泡量偏低 原液配比不當，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 導流塊，縮短，發(fā)泡液在箱體內(nèi)的流程 在適當?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)進行提前提前提前預熱。 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，加強黑白 料的混合 對原液進行過濾，定期清洗濾網(wǎng)和針閥。提高原液溫度。 收縮 原液配比不當 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 箱體或門體材料強度不夠收縮變形 延長熟化時間 提高材料抗收縮強度