1、1,發(fā)泡工藝基礎(chǔ),課 程 目 標,介紹聚氨酯發(fā)泡工藝基礎(chǔ)原理 發(fā)泡設(shè)備、模具的基礎(chǔ)知識 工業(yè)生產(chǎn)安全防范,2,3,課 程 目錄,聚氨酯的發(fā)展史 聚氨酯的分類 原料的介紹 聚氨酯的發(fā)泡原理 影響發(fā)泡的因素 配方制作基本要素 脫模劑原理及選擇 發(fā)泡設(shè)備簡單介紹,發(fā)泡模具簡單介紹 生產(chǎn)工藝流程解析 常見問題分解 工業(yè)生產(chǎn)安全防范 聚氨酯發(fā)展趨勢 知識要點回顧 持續(xù)改進（發(fā)泡工藝） 經(jīng)驗分享,4,聚 氨 酯 定 義,主鏈上含有-NHCO- 基團聚合物通稱為聚氨酯甲酸酯簡稱為聚氨酯。 簡稱PU。,5,聚 氨 酯 分 類,根據(jù)原料不同和配方的變化，分為軟質(zhì)、半硬質(zhì)和硬質(zhì)泡沫。 軟質(zhì)：座椅，頭枕，海綿 半硬

2、質(zhì)：扶手，方向盤； 硬質(zhì)：方向盤芯、冷庫保溫防水。 根據(jù)多元醇品種分類，分為聚酯型、聚醚型；我們主要是使用聚醚型。 根據(jù)ISO不同分類：TDI、TM、MT、 MDI。,6,聚 氨 酯 分 類,根據(jù)發(fā)泡方法分類，可以分為塊泡，模塑和噴涂聚氨酯泡沫： 分別應(yīng)用： 塊泡：復(fù)合泡沫、海綿。 模塑：座椅，扶手，頭枕。 噴涂：冷庫防水保溫。,7,聚 氨 酯 泡 沫 形 成,反應(yīng)方程式,8,聚 氨 酯 泡 沫 形 成,混合： ISO與 POL混合，此過程在混合頭上完成。 乳白： 混合后泡沫并不是馬上起發(fā)，而是經(jīng)過一定時間的流動后，泡沫才開始變白并開始迅速起發(fā)。 混合結(jié)束到起發(fā)（泡沫上升）之間的時間就是乳白時

3、間。 乳白時間越長則泡沫的流動性越好。 乳白時間長有利于原料在模具中分布。,9,聚 氨 酯 泡 沫 形 成,上升： 涉及到泡沫填充能力和熟化速度。 拉絲： 涉及泡沫的凝膠程度。 收縮： 考量開孔和穩(wěn)定性的重要指標。,10,聚 氨 酯 原 材 料,聚氨酯原材料主要有ISO部分（又稱黑料或B料）和聚醚組合料部分（又稱白料或A料）組成。 ISO部分： TDI、TDI&MDI、 MDI。 聚醚組合料部分： 聚醚：聚醚多元醇和聚酯多元醇。,11,聚 氨 酯 原 材 料,助劑： 催化劑：發(fā)泡胺催化劑和凝膠胺催化劑 泡沫穩(wěn)定劑：有機硅油 發(fā)泡劑：H2O、F-11、F-12、二氯甲烷 阻燃劑：磷酸銨、氧化銻、

4、含鹵（烴、醇、酯、醚）、氫氧化鋁 防老劑 鏈增長劑：三乙醇胺（我們使用的） 顏料 脫模劑,12,聚氨酯原材料-ISO部分,TDI:甲苯二異腈酸酯 MDI：多亞甲基多苯基多異腈酸酯,13,聚氨酯原材料-ISO部分,TDI（甲苯二異氰酸酯）：主要有2，4-和2，6-異構(gòu)體。工業(yè)上主要有三種產(chǎn)品，T100,T80/20,T65/35 主要特點： 制作的產(chǎn)品密度較低 產(chǎn)品拉伸、回彈較好 耐老化性能較差 危害性較大,14,聚氨酯原材料-ISO部分,MDI（二苯甲烷二異氰酸酯）：指的是改性的MDI或稱MMDI，主要成分：MDI+（4、4MDI，2、4 MDI）。 系統(tǒng)主要特點是: 活性比較高，反應(yīng)速度快；

5、 對模具溫度的依賴程度低，可以低模溫生產(chǎn)； 后熟化快； 耐老化性能非常優(yōu)良； 撕裂強度較差； 價格低； 適合做高硬度、高密度產(chǎn)品；,15,聚氨酯原材料-ISO部分,TDI&MDI： 為了降低成本可在TDI內(nèi)加入MDI。 TDI&MDI： 有TDI+MDI組合而成；加入的 MDI比例不同，有TM70/30,TM80/20等不同配比，按具體的配方而定。,16,聚氨酯原材料-聚醚組合料,聚醚多元醇 我們現(xiàn)在使用的GP-1618、ZS-104 官能度：官能度越高則物理性能，特別是彈性和耐老化性能越好； 伯羥基含量：伯羥基含量越高則聚醚多元醇的反應(yīng)活性越高； 粘度：粘度越低則原料的流動性越好，加工性能就

6、越好，及混合程度；,17,聚氨酯原材料-聚醚組合料,固含量：固含量越高則泡沫產(chǎn)品硬度越高； 粘度：與固含量相關(guān)，固含量越高則粘度越高；粘度越低則原料的流動性越好，加工性能就越好； 料比：產(chǎn)品硬度，物理性能和開孔性的重要控制點；,18,聚氨酯原材料-聚醚組合料,聚醚多元醇和聚酯多元醇的未來發(fā)展趨勢： 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； 低揮發(fā)性； 分子量高，分子量分布范圍??； 伯羥基含量進一步提高。,19,聚 氨 酯 化 學(xué),兩個主要反應(yīng)方程式,注釋：以上是兩個主要的反應(yīng)，但實際還存在超過10個的副反應(yīng)存在，因此關(guān)鍵是控制好反應(yīng)的平衡以獲得所需要的結(jié)果。,20,聚氨酯化學(xué)：

7、A料跟B料之比,根據(jù)A料與B料反應(yīng)時的當量關(guān)系，可以計算出100克A料需要多少克B料。 發(fā)泡指數(shù)INDEX：ISO實際用量/ISO理論用量*100； INDEX范圍一般為60110之間，INDEX較高時，產(chǎn)品比較硬； 其中TDI理想的范圍是90105； MDI系統(tǒng)理想的范圍是8595。,21,聚氨酯化學(xué)：A料跟B料之比,對于座椅泡沫而言（TDI系統(tǒng)及TDI&MDI系統(tǒng)）來說，其對應(yīng)關(guān)系為：,22,聚 醚 組 合 料,將聚醚，水，催化劑和穩(wěn)定劑按一定的比例配制后攪拌均勻的體系；也稱為A料 常見的配方：,23,工 藝 流 程,原料檢驗 羥值，含水量，固含量，NCO含量等原材料性能； 配料 按配方配

8、制聚醚組合料； 澆注 按一定的軌跡，一定的流量，一定的澆注時間向模具中進行投料并控制原料的溫度，模具的溫度以及澆注時的壓力。,24,成型 兩種原料在一定的溫度下反應(yīng)，簡稱固化 脫模 與脫模劑有極大的關(guān)系 開孔 泡沫出模后，需要進行開孔，使泡孔破裂，否則泡沫容易收縮。 后熟化 泡沫出模后，還沒有反應(yīng)完全，還需后熟化，該過程需要6小時。,工 藝 流 程,25,工藝流程（從配料到澆注）,26,壓力 壓力循環(huán)的目的使系統(tǒng)平衡高壓循環(huán)壓力澆注壓力（歐洲）；高壓循環(huán)壓力澆注壓力（目前） 不平衡的壓力將導(dǎo)致：澆注重量波動，超差；混合效果不好； POL與ISO的比例不對； 混合程度、串料；,工 藝 控 制,2

9、7,原料溫度 在所有的工藝參數(shù)中，強調(diào)溫度的穩(wěn)定是首要條件。如果溫度波動，勢必導(dǎo)致其它系統(tǒng)參數(shù)的波動。例如：溫度變化導(dǎo)致原料粘度發(fā)生變化，導(dǎo)致混合效果不好，最終產(chǎn)品發(fā)生產(chǎn)品缺陷。 原料溫度是：25 POL的溫度波動為：1； ISO的溫度波動為：5；,工 藝 控 制,28,工 藝 控 制,發(fā)泡密度 密度太高會增加成本，太低會產(chǎn)品外觀會出現(xiàn)缺陷和物理性能無法達到要求。 澆注軌跡 主要影響產(chǎn)品的外觀，對部分產(chǎn)品的硬度會有影響。 精確計量 確保配方料比統(tǒng)一，產(chǎn)品軟硬一致。 有效混合 對泡沫的外觀和產(chǎn)品性能有影響（暗泡）,29,工 藝 控 制,配方 目前主要使用的是TDI&MDI體系。 MDI體系： 密

10、度范圍52-60g/cm3 TDI 體系 ： 密度范圍35-45g/cm3,30,發(fā) 泡 測 試 標 準,測試項目： 密度：密度=質(zhì)量（kg）/體積（m3) 硬度：壓陷硬度（ILD）、壓縮硬度（CLD） 拉伸強度、斷裂伸長率 撕裂強度 回彈性 壓縮永久變形 阻燃 VOC,31,發(fā) 泡 測 試 標 準,測試條件： 1、快泡取自泡沫的中心，模塑泡沫的式樣則取中心部位或整體試驗。 2、新制的泡沫需在自然狀態(tài)下熟化72小時方可取樣，取樣應(yīng)放在恒溫恒濕內(nèi)（GB/T2918規(guī)定的溫度是232，相對濕度505%）。,32,發(fā) 泡 測 試 標 準,硬度：壓陷硬度（ILD）、壓縮硬度（CLD） 這兩種測試方法的

11、主要區(qū)別是泡沫塑料的加載面積，在ILD試驗中樣件受壓面積是323CM2，而CLD是將整個樣件進行壓縮。在此，我們只討論ILD試驗方法。 在ILD試驗中，試樣大小是38*38*50mm，試驗的壓頭直徑200mm（壓頭底邊有R=10的圓角），支撐板開有6mm的孔，孔間距20mm。壓頭加壓速度（10020）mm/min，首先以5N的壓力作為下壓零點，從零點開始下壓試樣厚度的70%，再以同樣的速度卸荷，重復(fù)加壓、卸荷三次，作為預(yù)壓，重復(fù)預(yù)壓三次后立即以相同的速度壓陷試樣，壓頭壓入試樣的厚度分別為251%、651%，到達變形量之后保持301s記錄相對壓陷值，記下的值即為該壓陷變量下的壓陷硬度。 另外65

12、%ILD/25%ILD=壓陷比，壓陷比是衡量泡沫舒適度的指標。,33,發(fā) 泡 測 試 標 準,拉伸強度是指拉伸試驗至斷裂時所施加的最大拉伸應(yīng)力，斷裂伸長率是指試樣至斷裂時標距內(nèi)試樣的伸長百分比。 拉伸強度=斷裂時載荷/試樣原始截面積 斷裂伸長率=（斷裂標距-原始標距）/原始標距*100%。,34,發(fā) 泡 測 試 標 準,撕裂強度： 通過規(guī)定形狀的式樣加撕裂力，來測定材料的抗撕裂性能。 試樣尺寸為150*25*25mm(GB/T 10808），試樣厚度方向為泡沫上升方向。試樣一端的中心部，沿厚度方向（泡沫上升方向）切一40mm長的切口，沿試樣厚度方向測量厚度，將試樣張開夾在試驗機夾具上，以502

13、0mm/min的速度施加負荷，用刀片切割試樣，保持刀口在中心位置，記下試樣斷裂或撕裂50mm時的最大值。 撕裂強度=測得的最大力值（N）/試樣平均厚度（cm） 一般測3個試樣，取算術(shù)平方根。,35,發(fā) 泡 測 試 標 準,回彈性： 用一個給定直徑、重量的鋼球在規(guī)定的高度上自由落在泡沫塑料試樣表面，記下鋼球回彈高度，用回彈的高度和鋼球下落高度的比值，表示泡沫的回彈性能。 測試要求：試樣尺寸100*100*50mm，落球方向應(yīng)與泡沫使用方向一致，鋼球尺寸為164mm，重16.3g,下落距離460mm。 回彈率=鋼球回彈高度/鋼球下落高度*100% 注意：試樣需水平，鋼球下落前固定（靜止），每件試樣

14、做三次，每次間隔20s，記錄最大值。,36,發(fā) 泡 測 試 標 準,壓縮永久變形： 在恒定的環(huán)境下，使泡沫材料試樣在一定得時間內(nèi)維持恒定的變形，帶試樣回復(fù)一段時間后，觀察變形對試樣厚度的影響。用試樣的初始厚度與最終厚度之差與試樣初始厚度的比值表示泡沫塑料的永久壓縮變形。 壓縮永久變形=（試樣初始厚度-試樣最終厚度）/試樣初始厚度*100,37,發(fā) 泡 常 用 術(shù) 語,冷熟化 座椅發(fā)泡的一種工藝，該工藝制造的發(fā)泡稱為高回彈發(fā)泡（簡稱為HR發(fā)泡）。 該工藝制造發(fā)泡時模具的溫度一般在50-70度之間；聚醚分子量一般在2500-6500之間，ISO可以是TDI/TM/MDI； 該工藝生產(chǎn)效率高，耗能少

15、，目前普遍使用； 我們的工藝為冷熟化工藝；,38,發(fā) 泡 常 用 術(shù) 語,泵能力 用來檢查計量泵流量輸出的穩(wěn)定性； 目前泵能力的驗證方法為：在設(shè)定的流量下，連續(xù)打35槍，稱量每一槍的重量，然后計算能力，根據(jù)泵能力的大小判別是否需要修理或更換計量泵； 一般情況下，每三個月檢查一次泵能力；,39,發(fā) 泡 常 用 術(shù) 語,泵線性 計量泵的轉(zhuǎn)速與輸出量之間的相關(guān)性的表征。 一般選擇不同5個轉(zhuǎn)速，然后進行流量測試，得到每個轉(zhuǎn)速下計量泵的輸出量，這5個點如在一條線上，說明計量泵轉(zhuǎn)速與輸出量之間的線性相關(guān)比較好； 目前我們的計量泵的線性相關(guān)一般都在99以上；正常生產(chǎn)澆注時，選擇的流量范圍需要在泵線性上輸出量

16、的上下限之間。,40,發(fā) 泡 常 用 術(shù) 語,NBT 是new blending technology的簡稱，即新型混合技術(shù)； 以前的混合技術(shù)是一種ISO與一種POL組合料進行對噴，混合，反應(yīng)生成聚氨酯發(fā)泡；該種技術(shù)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)時，只能調(diào)節(jié)POL/ISO的混合比，澆注重量這2種變量；無法進行其他的調(diào)節(jié)； NBT是一種ISO與2組或3組POLY組合料進行對噴，混合后反應(yīng)生成聚氨酯發(fā)泡；（設(shè)備需變頻器） NBT可以調(diào)節(jié)如下變量：配方水分，配方的固含量，配方的指數(shù)，澆注重量這4種變量等，這樣在制造不同密度，不同硬度時工藝的寬容度更大；,41,發(fā) 泡 常 用 術(shù) 語,TPR 是timed pressu

17、re release的簡稱,即壓力定時釋放，有時也稱為放氣，即預(yù)先開孔； TPR一般參數(shù)為：合模開始后90-120秒左右開始放氣，氣袋下來，2秒左右放氣結(jié)束，氣袋上來； 常見現(xiàn)象：如果放氣太早，產(chǎn)品比較嫩，此時產(chǎn)品容易出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象；如果放氣比較晚，產(chǎn)品容易出現(xiàn)僵硬現(xiàn)象，出模后容易出現(xiàn)收縮現(xiàn)象；,42,發(fā) 泡 常 用 術(shù) 語,初噴 正常澆注開始時，ISO噴嘴與POLY噴嘴同時打開，ISO與POLY對噴，混合的原料流出混合室，反應(yīng)生成聚氨酯發(fā)泡； 如果澆注時ISO噴嘴與POLY噴嘴未完全同步打開，先打開的噴嘴會導(dǎo)致該組分原料未反應(yīng)就流出混合室，導(dǎo)致發(fā)泡上先澆注點處出現(xiàn)未反應(yīng)的原料； 如果是聚醚先出

18、來，則發(fā)泡上會有粘乎乎的濕料（生料）； 如果是ISO先出來,則發(fā)泡上會有發(fā)脆的泡沫，局部稀爛（輕度初噴時）或出現(xiàn)ISO（初噴嚴重時）； 常見現(xiàn)象：另外有一種特殊的情況，即先澆注的地方出現(xiàn)偏軟的情形，這可能也是初噴的一種形式，原因可能是組分先出來，導(dǎo)致先澆注點發(fā)泡偏軟。,43,發(fā) 泡 常 用 術(shù) 語,發(fā)泡指數(shù)（Index） ISO與POL反應(yīng)時，如果ISO與POL完全按理論計算的用量進行反應(yīng)，此時為等當量反應(yīng)，發(fā)泡指數(shù)定義為100； 發(fā)泡指數(shù)ISO實際用量/ISO理論用量*100；目前座椅發(fā)泡的指數(shù)一般在90-105之間； 隨著發(fā)泡指數(shù)的提高，泡沫逐步變硬； Index105,產(chǎn)品容易爛； In

19、dex85,產(chǎn)品容易閉孔收縮。,44,發(fā) 泡 常見缺陷分解,45,設(shè) 備 基 礎(chǔ) 知 識,PLC（可編程序控制器）,它是一種帶有指令存儲器、數(shù)字或模擬I/O接口； 以位運算為主能完成邏輯、順序、定時、計數(shù)和算術(shù)運算功能； 用于控制機器或生產(chǎn)過程的自動控制裝置。,46,設(shè) 備 基 礎(chǔ) 知 識,變頻器,變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將供頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。 變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。,47,設(shè) 備 基 礎(chǔ) 知 識,光電開關(guān),它是利用被檢測物體對

20、紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可檢測。 真空開孔機上應(yīng)用的是鏡反射式光電開關(guān)。,48,設(shè) 備 基 礎(chǔ) 知 識,熱交換器系統(tǒng)：,控制系統(tǒng)中原料的溫度，使其滿足要求。 由于經(jīng)過熱交換器后，原料溫度下降將導(dǎo)致粘度上升，為了確保高壓泵的正常運轉(zhuǎn)，需要特殊的喂料泵。具體要求根據(jù)流量和原料粘度計算。 熱交換器的溫度控制應(yīng)在靠近混合頭的部分，使原料溫度與冷卻水的開關(guān)進行關(guān)聯(lián)，自動控制冷卻水的流量來冷卻原料。,49,設(shè) 備 基 礎(chǔ) 知 識,開孔機,有輥式開孔機、真空開孔機、刷子開孔機，開控效果是輥式最好，其次是真空開孔機，最差的是刷子開孔機，目

21、前刷子開孔機已經(jīng)很少使用了。 開孔的目的是防止產(chǎn)品變形。 輥式開孔機控制間隔的大小。如果間隔太大導(dǎo)致開孔效果不好，間隔太小導(dǎo)致產(chǎn)品上有明顯的壓痕。 開孔有兩種方法： 化學(xué)方法開孔劑，供應(yīng)商有Dow/Bayer/TOSDH等 機械方法開孔機 產(chǎn)品從模具中出來，必須盡快進行開孔，部分產(chǎn)品出模后會脹氣，此時應(yīng)放置一段時間進行開孔。,50,設(shè) 備 基 礎(chǔ) 知 識,TPR： 可以防止產(chǎn)品收縮和塌泡。 最基本的作用是有效的開孔，便于起模。 但是它也可能導(dǎo)致ILD的波動。 TPR直接影響泡沫的上升速度。 歐洲的生產(chǎn)線是不使用TPR的。,51,設(shè) 備 基 礎(chǔ) 知 識,回路壓力調(diào)節(jié)閥門： 是控制系統(tǒng)壓力平衡的關(guān)鍵。 要盡量