硬质聚氨酯泡沫板材生产与工艺

 硬质聚氨酯泡沫板材生产与工艺

1、注射式板材的生产

这种制造方法是在模具中注射成型，这是一种间歇式加工法。发泡机中的计量泵把聚氨酯两种组分原料打进混合头，混合均匀后，通过模具的注进孔把原料注进模具空腔。模具空腔已经事先安放了面材。发泡熟化后，即可从模具中取出板材。

这种加工方法的优点是设备简单，适应多品种生产。根据应用上的需要，选用平面或凹凸形的面材作复合板材的表层，也可以应用。这种方法生产板材时要留意调节发泡时间参数，对于不同长度的板材要选用不同配方，才能满足不同规格板材成型工艺的要求，对于长度较长的板材来说，调整配方就很重要了。生产板材时，两种组分原料注进模具后，必须完全布满模腔后才能凝胶，否则，难以制成泡沫密度均一的制品，假如凝胶固化速度太快，有可能造成间隔注射口近的地方填充密度过大，而间隔注射口较远的地方填充不满，造成空腔。这时，调整聚醚组合料配方显得尤为重要。

2、原料的选择

异氰酸酯(PAPI)组分选用烟台万华PM-200，这个组分是固定的。随着PAPI用量增加，泡沫塑料的交联度增加，其强度和刚度也随之进步，但若PAPI用量过多，泡体将发脆，芯材轻易产生裂纹。

首先选择聚醚多元醇最重要，聚醚多元醇是组成聚氨酯硬泡的基础原料之一，它影响泡沫芯材的物理力学性能、尺寸稳定性和发泡工艺性能。根据起始剂、羟值和粘度确定聚醚型号后，聚醚中夹杂钾离子的含量选择低的。

泡沫稳定剂选择乳化能力强为宜。主要控制泡孔大小、维持泡孔的稳定、防止泡孔崩塌。有机硅酮类泡沫稳定剂对此具有较好的作用,其用量可在1.5～2.5(质量分数)内调节

发泡剂的种类、用量对聚氨酯硬泡的密度、强度等物理性能有直接的影响。发泡剂不仅可以调整和控制泡沫制品的密度和性能，还能降低组合聚醚的粘度、改善其发泡工艺，进步泡沫的活动性，有利于泡沫成型。考虑到可持续发展战略的需要，现在已经限制使用对生态环境破坏严重的CFC

11氟烃类化合物，使用替换发泡剂。

选择催化剂可选用延迟催化体系，使乳白时间与凝胶时间间隔时间较长，有效进步发泡体系的活动性，改善泡沫性能，以适合生产工艺操纵。泡沫在腔体内是否均匀、泡沫细腻程度、泡沫闭孔率高低等因素对板材的整体保温性能有很大影响，这些因素关系到泡沫与腔壁粘接牢固程度，泡沫尺寸稳定性等。

阻燃剂可以进步泡沫塑料的耐火性，但是阻燃剂在发泡过程中对泡沫有破坏作用，在保证进步阻燃效果的条件下，保证泡沫塑料的使用性能和尺寸稳定性。

3、箱式保温板材的生产

采用类似于箱式软泡生产的模具，将组合聚醚输送至箱式发泡机工作釜中，搅拌几分钟后送进发泡搅拌桶中，然后输进计算好的异氰酸酯组分，高速搅拌30秒后，提起搅拌桶并同时打开桶底盖，使混合后的黑白料流进箱式模具中(模具表面涂有脱模剂或者表面展聚乙烯塑料薄膜)，放置浮动顶板，混合物进行发泡。放置20min后，即可将箱体的四边侧板打开，取出聚氨酯硬质泡沫，自然熟化24h后进行切割。

箱式保温板材硬泡组合料的生产留意以下几个方面：⑴选用高官能度聚醚多元醇;⑵水量应控制在0.1%～0.5%之间，避免放热过多引起泡沫烧芯;⑶控制组合料粘度不能过大，假如粘度过大，要选用延迟性催化剂，以适当延长搅拌混合时间和乳白时间，有利于大量原料混合均匀，在大的模具中反应完全，改善活动性。⑷在配方确定的条件下，原料温度是影响发泡速度的主要因素。一般应控制料温在15℃左右。料温过高，反应速度太快，在激烈的放热情况下，加上聚氨酯泡沫本身的导热系数低，积累的热量不易被扩散，大量的热量集中会造成泡沫体烧芯。

在我国，冷躲保温车需要大量厢板，需求量越来越大，厢体的主体材料是聚氨酯硬质泡沫。河南冰熊冷躲车厂一直采用间歇式生产板材的方法。随着国家对夹芯板产品安全环保性能及使用寿命要求大幅进步，预计未来5年，聚氨酯板材的需求量将达到3000万m3,市场份额超过60%。

4、块料切割黏贴法

木工适用的锯、磨等加工方法均可用于加工块状硬质聚氨酯泡沫塑料。硬泡被加工成一定外形和尺寸后黏贴上面层材料就成为复合板材。聚氨酯、环氧树脂、不饱和聚酯、聚乙酸乙烯等胶粘剂都可以用于黏贴硬泡。黏贴之前一定要把硬泡表面切割时留下的粉尘除干净。减压吸尘除粉方法较为有效。黏贴过程所加压力大小和加热程度随胶粘剂种类而异。有的胶粘剂内含溶剂，预先鉴别这些溶剂是否会损坏硬泡和面层材料，玻璃纤维增强聚酯或环氧树脂等增强材料能黏合于泡沫塑料上作面材。材料切割黏贴法的优点是：生产装置较为简单，能制造曲面形板材，改变板材外形与尺寸，均较方便与经济。制品通常用作建筑物上曲线部分构件、船艇等运动器材。缺点是有边废物天生，浪费泡沫塑料，增加一道黏贴工序比较麻烦，耗用劳动力用度较多。

3.2连续板材

连续化生产复合板材，能大大进步生产效率。水平式复合板材连续成型的过程：发泡机把原料均匀混合后，送到匀速移动的面材上发泡，同时，上层面材合向泡沫塑料，天生上下两面都带面材的复合板材。作为面材的材料多数以铝箔、金属材料为主。在发泡传输过程中，泡沫在双层加压面板中熟化，按所需长度切割，即可生产出所需规格的板材。

夹芯板的厚度可通过改变成型机上、下金属板传送带之间的间隔及侧边密封块的厚度来调整。厚度可调范围为20～250mm，传送带速度可在1.0～25m/min间根据需要无级调整，板材宽度也可根据需要在600～1200mm间调整。

板材连续复合成型生产中，反应物料分布一定要均匀。混合头简单地往返浇注物料，在板材宽约1.25m时，生产速度一般限于9～10m/min。高于此速度，混合头移动换向时，反应物料在板材边沿处易过量。另外，往返速度过高，操纵上不太安全。若用两个以上混合头联合注料，虽能减少每一个混合头的浇注量，但混合头不往返移动，固定在中心，连接一个压料辊或其他能使物料迅速分布均匀的配料装置。高速连续复合成型生产过程对温度与一个泡沫塑料的反应速度非常敏感，特别是聚异氰脲酸酯泡沫体系。为减弱敏感程度，应采用高粘度规格的聚合MDI。

目前，我国有聚氨酯连续板材生产线大约五十多条。由于目前市场需求量以及其他因素影响，大多数连续板材生产线没有满负荷运转。随着市场需求增加以及技术更新，不久的将来连续板材成为主流生产方式。