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1、发泡制造工艺 (Foam processing technics)1主要内容聚氨酯定义聚氨酯泡沫形成聚氨酯原材料聚氨酯化学聚氨酯聚醚组合料工艺流程工艺控制泡沫性能影响发泡外观的因素2聚氨酯定义主链上含有主链上含有-NHCONHCO- - 基团聚合物通称为聚氨酯甲酸酯简称为聚氨基团聚合物通称为聚氨酯甲酸酯简称为聚氨酯。酯。v根据原料不同和配方的变化，可以分为根据原料不同和配方的变化，可以分为软质，半硬质软质，半硬质和和硬质硬质泡沫；泡沫； 软质软质: : 座椅，头枕，地毯；半硬质：扶手，方向盘；硬质：方向盘座椅，头枕，地毯；半硬质：扶手，方向盘；硬质：方向盘芯。芯。v根据多元醇品种分类，可以分为
2、根据多元醇品种分类，可以分为聚酯型，聚醚型聚酯型，聚醚型；v根据根据ISOISO不同分类：不同分类：TDI, TDI&MDI, MDITDI, TDI&MDI, MDI。v根据发泡方法分类，可以分为根据发泡方法分类，可以分为块泡块泡，模塑模塑和和喷涂喷涂聚氨酯泡沫；聚氨酯泡沫；v模塑：座椅、扶手头枕、方向盘。模塑：座椅、扶手头枕、方向盘。v其他应用：冰箱、冷库保温层、聚氨酯家具其他应用：冰箱、冷库保温层、聚氨酯家具 O O3聚氨酯泡沫形成聚氨酯泡沫形成v混合： ISO与 Polyol system混合 (ISO mixes with Polyol system)v乳白： 混合后泡沫并不是马上起
3、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复杂模具中分布)(102S)v上升： 涉及到泡沫填充能力和熟化速度(909015S)v拉丝： 涉及泡沫的凝胶程度(熟化时间3-4min）v回缩： 考量开孔和稳定性的重要指标1.8%（钢丝支撑时0.9%）4聚氨酯原材料 聚氨酯原材料主要有聚氨酯原材料主要有ISOISO部分部分（又称黑料或（又称黑料或B B料）和料）和聚醚组合料聚醚组合料部分部分（又称白料或（又称白料或A A料）组成。料）组成。vComponent1（ISO部分）： Pure
4、TDIPure TDI，TDI&MDITDI&MDI和和Pure MDIPure MDI。（。（CW5023C-B,TDI&MDI=8020)CW5023C-B,TDI&MDI=8020)vComponent2（聚醚组合料部分）：(CW5019/CW5029/CW5039) 聚醚聚醚: :聚醚多元醇和聚合物多元醇。聚醚多元醇和聚合物多元醇。 助剂：助剂：发泡剂：水发泡剂：水交联剂：如交联剂：如DEOA,TEOADEOA,TEOA等等(TEOA)(TEOA)催化剂：发泡催化剂和交联催化剂及平衡催化剂（催化剂：发泡催化剂和交联催化剂及平衡催化剂（A1&A33)A1&A33)泡沫稳定剂：硅油泡沫稳定
5、剂：硅油( (PU1231&PU1254)其他助剂：如抗氧剂，阻燃剂等其他助剂：如抗氧剂，阻燃剂等5vPure TDI:Pure TDI:目前北美几乎全部使用TDI系统，主要特点是：制作的产品密度比较低；但是同时性能，特别是耐老化性能也比较低。TDI挥发性高，毒性大vWhole MDI:Whole MDI: 这里的这里的MDIMDI指的是改性的指的是改性的MDIMDI或称或称MMDI,MMDI,主要成分：主要成分：(Prepolymer MDI+(4,4MDI,2,4 (Prepolymer MDI+(4,4MDI,2,4 MDI)Isomers/Oligomers)MDI)Isomers/O
6、ligomers)，主要在欧洲使用，特点是主要在欧洲使用，特点是: : 1. 1.活性比较高，反应速度快；活性比较高，反应速度快； 2.2.对模具温度的依赖程度低，可以低模温生产；对模具温度的依赖程度低，可以低模温生产； 3.3.后熟化快；后熟化快； 4.4.物理性能，特别是耐老化性能非常优良；物理性能，特别是耐老化性能非常优良； 5.5.撕裂强度较差；撕裂强度较差； 6.6.价格比较贵价格比较贵; ; 7. 7.制作的产品密度比较高，成本较高；制作的产品密度比较高，成本较高； vMDI&TDIMDI&TDI：为了降低Whole MDI的密度，加入部分的TDI以降低产品的密度从而降低产品的成本
7、。依据产品的性能加入的TDI各不相同。vTDI&MDITDI&MDI：有TDI+Crude MDI组合而成；加入的Crude MDI比例不同，有TM70/30,TM80/20等不同配比。 5039:TM80/20=1005039:TM80/20=100：32-42 32-42 5019:TM80/20=100：35-44 自配料自配料:TM80/20=100：40-46聚氨酯原材料:ISO部分6v聚醚多元醇聚醚多元醇-Base polyol -Base polyol 官能度：官能度：官能度越高官能度越高则物理性能，特物理性能，特别是是弹性和耐老化性能越好；性和耐老化性能越好； 伯伯羟基含量：基
8、含量：伯伯羟基含量越高基含量越高则聚聚醚多元醇的反多元醇的反应活性越高；活性越高；羟值（mgKOH/gmgKOH/g）34-3834-38 粘度：粘度：粘度越低粘度越低则原料的流原料的流动性越好，加工性能就越好；粘度（性越好，加工性能就越好；粘度（CpS/20CpS/20）11001100（目前使用：（目前使用：MC-3603,MC-3603,其他其他330N330N、zs1618zs1618。厂厂家天津三石化、高家天津三石化、高桥石化、石化、钟山化工、山化工、东大）大）v聚合物多元醇聚合物多元醇-Polymer polyol -Polymer polyol 固含量：固含量：固含量越高固含量越
9、高则泡沫泡沫产品硬度越高；（品硬度越高；（28-4428-44） 粘度：粘度： 与与固含量相固含量相关关，固含量越高，固含量越高则粘度越高；粘度越高；粘度越低粘度越低则原料的流原料的流动性越好，加工性能就越好；性越好，加工性能就越好；粘度粘度（CpS/20CpS/20）40004000（目前使用：（目前使用：YB-8328, YB-8328, 其他其他36283628、93289328）v比例：产品硬度，物理性能和开孔性的重要控制点； ISO含量越大，产品硬度越大，熟化时间越长。v聚醚多元醇和聚合物多元醇的未来发展趋势： 1.高官能度的聚醚多元醇； 2.高固含量和低粘度的聚合物多元醇； 3.低
10、挥发性；聚氨酯原材料聚氨酯原材料: :聚醚组合料部分聚醚组合料部分7聚氨酯化学v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。8聚氨酯化学：A料跟B料之比由于由于A A料与料与B B料之间反应时，存在着当量关系，根据这种关系，可以计料之间反应时，存在着当量关系，根据这种关系，可以计算出，算出，100100克克A A料需要多少克料需要多少克B B料料Ws=Es/Ws=Es/EpEp* *WpWp*INDEX*INDEX发泡指数发泡指数INDEXINDEX：ISOISO实际用量实际用量/ISO/ISO理论用量理论用量* *100100
11、，INDEXINDEX范围一般为范围一般为8511085110之间，之间，INDEXINDEX较高时，产品比较硬，较高时，产品比较硬，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，其对应关系为：系统）来说，其对应关系为：A A料料P1=P1=自配料自配料P2=5019P2=5019P3=5039P3=5039B B料（软泡）料（软泡）ISO=TM8020ISO=TM80201001003030-50-509聚醚组合料v将聚醚，水，催化剂和稳定剂按一定的比例配制后搅拌均将聚醚，水，催化剂和稳定剂按一定的比例配制后搅拌均匀的体系；匀的体系；也称
12、为也称为A A料料v常见的配方：常见的配方：类别类别POLYPOLY的组成的组成软泡比例软泡比例基本聚醚基本聚醚TEP330NGTEP330NG、MC3603MC3603、ZS1618ZS1618100100接枝聚醚接枝聚醚TPOP9328GTPOP9328G、GP104GP104、POP36/28POP36/28硅油硅油Y10366Y10366、L3151L3151, L3555, L35550.8-1.20.8-1.2发泡催化剂发泡催化剂C-225,A-400,A-1C-225,A-400,A-10.5-1.00.5-1.0 交联催化剂交联催化剂T-12,A-33,A-300T-12,A-
13、33,A-300交联剂交联剂TEOATEOA、DEOADEOA0-2.00-2.0水水2.0-4.02.0-4.010v原料检验原料检验 羟值，含水量，固含量，羟值，含水量，固含量，NCONCO含量等原材料性能；含量等原材料性能；(TM8020 NCO=44.8%)(TM8020 NCO=44.8%)v配料配料 按配方配制聚醚组合料；按配方配制聚醚组合料；v浇注浇注 按一定的轨迹，一定的流量，一定的浇注时间向模具中进行投料并控制原料的温度，模按一定的轨迹，一定的流量，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。具的温度以及浇注时的压力。( (轨迹：设定的路径，流
14、量轨迹：设定的路径，流量=POLY+ISO=320g=POLY+ISO=320g或输入，浇注时或输入，浇注时间视产品而定，模具温度间视产品而定，模具温度45-60，浇注压力=120-180bar。轨迹、流量、浇注时间、模轨迹、流量、浇注时间、模具温度、浇注压力因产品而定。具温度、浇注压力因产品而定。v成型成型 两种原料在一定的温度下，经过喷嘴高压反应，成型时间约为两种原料在一定的温度下，经过喷嘴高压反应，成型时间约为3-53-5分钟分钟v脱模脱模 与脱模剂有极大的关系，蜡遇到发泡反应产生的高温，融化在模具表面形成模与脱模剂有极大的关系，蜡遇到发泡反应产生的高温，融化在模具表面形成模具与成型发泡
15、之间的一层蜡状薄膜，隔离模具与发泡。具与成型发泡之间的一层蜡状薄膜，隔离模具与发泡。v开孔开孔 泡沫出模后，需要进行开孔，使泡孔破裂，否则泡沫容易收缩，发泡内部微孔泡沫出模后，需要进行开孔，使泡孔破裂，否则泡沫容易收缩，发泡内部微孔结构内的高温气体（主要为结构内的高温气体（主要为CO2CO2）冷却，造成发泡气孔壁收缩。）冷却，造成发泡气孔壁收缩。v后熟化后熟化 泡沫出模后，还没有反应完全，需要整齐摆放在料架车上进行后熟化，该过程泡沫出模后，还没有反应完全，需要整齐摆放在料架车上进行后熟化，该过程需要需要2424小时；完全熟化小时；完全熟化7272小时。小时。工艺流程11工艺流程：从配料到浇注1
16、2原料温度原料温度 POLYOLPOLYOL和和ISOISO的粘度，密度，反应活性会跟着温度变化，的粘度，密度，反应活性会跟着温度变化，控制温度对发泡工艺的稳定和再现非常必要控制温度对发泡工艺的稳定和再现非常必要精确计量精确计量 确保配方比例确保配方比例1%1%有效混合有效混合 对泡沫的外观和产品性能有影响对泡沫的外观和产品性能有影响( (压力）压力）熟化条件熟化条件 模具中成型（模具中成型（45456060度）和后熟化度）和后熟化不受污染不受污染 很多产品缺陷与原料体系受污染有关系，如原料中有灰尘，很多产品缺陷与原料体系受污染有关系，如原料中有灰尘，润滑油，机油，润滑油，机油，DOPDOP工
17、艺控制13v发泡指数发泡指数 主要影响产品的硬度，目前一般在主要影响产品的硬度，目前一般在9090110110之间之间v发泡密度发泡密度 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。到要求。45-70kg/M345-70kg/M3v浇注轨迹浇注轨迹 主要影响产品的外观，对有些产品的硬度会有影响主要影响产品的外观，对有些产品的硬度会有影响工艺控制14v压陷硬度：压陷硬度：v泡沫密度：确定产品的成本泡沫密度：确定产品的成本v排放性能：气味，甲醛含量，冷凝成分排放性能：气味，甲醛含量，冷凝成分FOGFOG，胺挥发，
18、胺挥发，VOCVOCv材料性能：材料性能：压陷系数压陷系数回复百分率回复百分率拉伸强度拉伸强度延伸率延伸率剪切强度剪切强度压缩形变压缩形变燃烧性能燃烧性能泡沫性能15GM6293对材料性能的要求16影响泡沫外观的非工艺控制因素模具的影响模具的影响模具型腔：易于脱模，表面光洁度不影响脱模剂的附着力；模具型腔：易于脱模，表面光洁度不影响脱模剂的附着力；模具温度：均匀；模具温度：均匀；模具的倾角：有利与原料的流动性，有利于气体的排出；模具的倾角：有利与原料的流动性，有利于气体的排出；加热管加热管：水管的排布符合工艺要求；：水管的排布符合工艺要求；排气槽排气槽 ：允许发泡产生的气体自由排出，但不允许发泡产生硬边；：允许发泡产生的气体自由排出，但不允许发泡产生硬边；分型面：在面套缝线位置，避免硬边影响外观；分型面：在面套缝线位置，避免硬边影响外观；排气销排气销 ：排气，一般设定在产品：排气，一般设定在产品B B面的高位。面的高位。17
