PU发泡工艺介绍.ppt
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1、1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23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4聚 氨 酯 定 义主链上含有-NHCO-基团聚合物通称为聚氨酯甲酸酯简称为聚氨酯聚氨酯。简称PU。5聚 氨 酯 分 类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。根据多元醇品种分类,分为
2、聚酯型、聚醚型;我们主要是使用聚醚型。根据ISO不同分类:TDI、TM、MT、MDI。6聚 氨 酯 分 类根据发泡方法分类,可以分为块泡块泡,模塑模塑和喷涂喷涂聚氨酯泡沫:分别应用:块泡:复合泡沫、海绵。模塑:座椅,扶手,头枕。喷涂:冷库防水保温。7聚 氨 酯 泡 沫 形 成反应方程式8聚 氨 酯 泡 沫 形 成混合:ISO与 POL混合,此过程在混合头上完成。乳白: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。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。9聚 氨 酯 泡 沫 形 成上升
3、: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。10聚 氨 酯 原 材 料聚氨酯原材料主要有ISO部分部分(又称黑料或B料)和聚醚组合料部分聚醚组合料部分(又称白料或A料)组成。ISO部分:TDI、TDI&MDI、MDI。聚醚组合料部分:聚醚:聚醚多元醇和聚酯多元醇。11聚 氨 酯 原 材 料助剂:催化剂:发泡胺催化剂和凝胶胺催化剂泡沫稳定剂:有机硅油发泡剂:H2O、F-11、F-12、二氯甲烷阻燃剂:磷酸铵、氧化锑、含卤(烃、醇、酯、醚)、氢氧化铝防老剂链增长剂:三乙醇胺(我们使用的)颜料脱模剂12聚氨酯原材料-ISO部分TDI:甲苯二异腈酸酯甲苯
4、二异腈酸酯MDI:多亚甲基多苯基多异腈酸酯多亚甲基多苯基多异腈酸酯13聚氨酯原材料-ISO部分TDI(甲苯二异氰酸酯):主要有2,4-和2,6-异构体。工业上主要有三种产品,T100,T80/20,T65/35主要特点:制作的产品密度较低产品拉伸、回弹较好耐老化性能较差危害性较大14聚氨酯原材料-ISO部分MDI(二苯甲烷二异氰酸酯):(二苯甲烷二异氰酸酯):指的是改性的MDI或称MMDI,主要成分:MDI+(4、4MDI,2、4 MDI)。系统主要特点是系统主要特点是: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;后熟化快;耐老化性能非常优良;撕裂强度较差;价格低;适合做高
5、硬度、高密度产品;15聚氨酯原材料-ISO部分TDI&MDI:为了降低成本可在为了降低成本可在TDI内加入内加入MDI。TDI&MDI:有有TDI+MDI组合而成;加入的组合而成;加入的 MDI比例比例不同,有不同,有TM70/30,TM80/20等不同配比,等不同配比,按具体的配方而定。按具体的配方而定。16聚氨酯原材料-聚醚组合料聚醚多元醇聚醚多元醇我们现在使用的我们现在使用的GP-1618、ZS-104官能度:官能度:官能度越高则物理性能,特别是弹性和耐官能度越高则物理性能,特别是弹性和耐老化性能越好;老化性能越好;伯羟基含量:伯羟基含量:伯羟基含量越高则聚醚多元醇的反伯羟基含量越高则聚
6、醚多元醇的反应活性越高;应活性越高;粘度:粘度:粘度越低则原料的流动性越好,加工性能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;就越好,及混合程度;17聚氨酯原材料-聚醚组合料固含量:固含量:固含量越高则泡沫产品硬度越高;固含量越高则泡沫产品硬度越高;粘度:粘度:与固含量相关,固含量越高则粘度越高;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,加工性能粘度越低则原料的流动性越好,加工性能就越好;就越好;料比:料比:产品硬度,物理性能和开孔性的重要控制产品硬度,物理性能和开孔性的重要控制点;点;18聚氨酯原材料-聚醚组合料聚醚多元醇和聚酯多元醇的未来发展趋势:聚醚多
7、元醇和聚酯多元醇的未来发展趋势:高官能度的聚醚多元醇;高官能度的聚醚多元醇;高固含量和低粘度的聚合物多元醇;高固含量和低粘度的聚合物多元醇;低挥发性;低挥发性;分子量高,分子量分布范围小;分子量高,分子量分布范围小;伯羟基含量进一步提高。伯羟基含量进一步提高。19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。20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;INDEX范围一般为6011
8、0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。21聚氨酯化学:A料跟B料之比对于座椅泡沫而言(对于座椅泡沫而言(TDITDI系统及系统及TDI&MDITDI&MDI系统)来说,系统)来说,其对应关系为: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22聚 醚 组 合 料将聚醚,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:23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 按配方配制聚醚组合料;浇注 按一定的轨迹,一定的流量
9、,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。24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。工 艺 流 程25工艺流程(从配料到浇注)26压力压力循环的目的使系统平衡高压循环压力浇注压力(欧洲);高压循环压力浇注压力(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;工 艺 控 制27原料温度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
10、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 POL的温度波动为:1;ISO的温度波动为:5;工 艺 控 制28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。浇注轨迹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。有效混合对泡沫的外观和产品性能有影响(暗泡)29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/cm3TDI 体系:密度范围35-45g/cm330发 泡 测 试 标 准测试项目:密度:密度=质量
11、(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VOC31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心部位或整体试验。2、新制的泡沫需在自然状态下熟化72小时方可取样,取样应放在恒温恒湿内(GB/T2918规定的温度是232,相对湿度505%)。32发 泡 测 试 标 准硬度:压陷硬度(ILD)、压缩硬度(CLD)u 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323CM2,而CLD是将整个样件进行压缩。在此,我们只讨论ILD试验方法。l在ILD试验中,试样大小是
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