PU发泡工艺介绍教案.pptx
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1、会计学1PU发泡工艺介绍发泡工艺介绍课课 程程 目目 标标n n介绍聚氨酯发泡工艺基础原理n n发泡设备、模具的基础知识n n工业生产安全防范2第1页/共57页3课课 程程 目录目录n n聚氨酯的发展史n n聚氨酯的分类n n原料的介绍n n聚氨酯的发泡原理n n影响发泡的因素n n配方制作基本要素n n脱模剂原理及选择n n发泡设备简单介绍n n发泡模具简单介绍n n生产工艺流程解析n n常见问题分解n n工业生产安全防范n n聚氨酯发展趋势n n知识要点回顾n n持续改进(发泡工艺)n n经验分享第2页/共57页4聚聚 氨氨 酯酯 定定 义义主链上含有-NHCO-基团聚合物通称为聚氨酯甲酸
2、酯简称为聚氨酯聚氨酯。简称PU。第3页/共57页5聚聚 氨氨 酯酯 分分 类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,海绵软质:座椅,头枕,海绵 半硬质:扶手,方向盘;半硬质:扶手,方向盘;硬质:方向盘芯、冷库保温防水。硬质:方向盘芯、冷库保温防水。根据多元醇品种分类,分为聚酯型、聚醚型;我们主要是使用聚醚型。根据ISO不同分类:TDI、TM、MT、MDI。第4页/共57页6聚聚 氨氨 酯酯 分分 类类根据发泡方法分类,可以分为块块泡泡,模塑模塑和喷涂喷涂聚氨酯泡沫:分别应用:分别应用:块泡:复合泡沫、海绵。块泡:复合泡沫、海绵。模塑:座椅,扶手,头枕。模塑:座
3、椅,扶手,头枕。喷涂:冷库防水保温。喷涂:冷库防水保温。第5页/共57页7聚聚 氨氨 酯酯 泡泡 沫沫 形形 成成反应方程式第6页/共57页8聚聚 氨氨 酯酯 泡泡 沫沫 形形 成成混合:ISOISO与与 POLPOL混合,此过程在混合头上完成。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。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。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。乳白时间越长则泡沫的流动
4、性越好。乳白时间长有利于原料在模具中分布。乳白时间长有利于原料在模具中分布。第7页/共57页9聚聚 氨氨 酯酯 泡泡 沫沫 形形 成成上升:上升:涉及到泡沫填充能力和熟化速度。涉及到泡沫填充能力和熟化速度。拉丝:拉丝:涉及泡沫的凝胶程度。涉及泡沫的凝胶程度。收缩:收缩:考量开孔和稳定性的重要指标。考量开孔和稳定性的重要指标。第8页/共57页10聚聚 氨氨 酯酯 原原 材材 料料聚氨酯原材料主要有ISO部分部分(又称黑料或B料)和聚醚组合聚醚组合料部分料部分(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。第9页/共57页11聚聚
5、氨氨 酯酯 原原 材材 料料助剂:助剂:催化剂:发泡胺催化剂和凝胶胺催化剂催化剂:发泡胺催化剂和凝胶胺催化剂泡沫稳定剂:有机硅油泡沫稳定剂:有机硅油发泡剂:发泡剂:HH2 2OO、F-11F-11、F-12F-12、二氯甲烷、二氯甲烷阻燃剂:磷酸铵、氧化锑、含卤(烃、醇、酯、醚)阻燃剂:磷酸铵、氧化锑、含卤(烃、醇、酯、醚)、氢氧化铝、氢氧化铝防老剂防老剂链增长剂:三乙醇胺(我们使用的)链增长剂:三乙醇胺(我们使用的)颜料颜料脱模剂脱模剂第10页/共57页12聚氨酯原材料聚氨酯原材料-ISO部分部分TDI:TDI:甲苯二异腈酸酯甲苯二异腈酸酯甲苯二异腈酸酯甲苯二异腈酸酯MDIMDI:多亚甲基多
6、苯基多异腈酸酯多亚甲基多苯基多异腈酸酯多亚甲基多苯基多异腈酸酯多亚甲基多苯基多异腈酸酯第11页/共57页13聚氨酯原材料聚氨酯原材料-ISO部分部分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第12页/共57页14聚氨酯原材料聚氨酯原材料-ISO部分部分MDIMDI(二苯甲烷二异氰酸酯):(二苯甲烷二异氰酸酯):(二苯甲烷二异氰酸酯):(二苯甲烷二异氰酸酯):指的是改性的指的是改性的MDIMDI或称或称MMDIMMDI,主要成分:,主要成分:MDI+MD
7、I+(4 4、4MDI4MDI,2 2、4 MDI4 MDI)。)。系统主要特点是系统主要特点是系统主要特点是系统主要特点是:n n活性比较高,反应速度快;活性比较高,反应速度快;n n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;n n后熟化快;后熟化快;n n耐老化性能非常优良;耐老化性能非常优良;n n撕裂强度较差;撕裂强度较差;n n价格低;价格低;n n适合做高硬度、高密度产品;适合做高硬度、高密度产品;第13页/共57页15聚氨酯原材料聚氨酯原材料-ISO部分部分n nTDI&MDI:n n为了降低成本可在为了降低成本可在TDI内加入内加入MDI。
8、n nTDI&MDI:n n 有有TDI+MDI组合而成;加入组合而成;加入的的 MDI比例不同,有比例不同,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。第14页/共57页16聚氨酯原材料聚氨酯原材料-聚醚组合料聚醚组合料n n聚醚多元醇聚醚多元醇聚醚多元醇聚醚多元醇n n我们现在使用的我们现在使用的我们现在使用的我们现在使用的GP-1618GP-1618、ZS-104ZS-104n n官能度:官能度:官能度:官能度:官能度越高则物理性能,特别是弹性和官能度越高则物理性能,特别是弹性和官能度越高则物理性能,特别是弹性和官能度越高则物理性能,特别是
9、弹性和耐老化性能越好;耐老化性能越好;耐老化性能越好;耐老化性能越好;n n 伯羟基含量:伯羟基含量: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醚多元醇的反伯羟基含量越高则聚醚多元醇的反伯羟基含量越高则聚醚多元醇的反应活性越高;应活性越高;应活性越高;应活性越高;n n 粘度:粘度: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;就越好,及混合程度;就越好,及混合程度;第15页/共57页17聚氨酯原材料聚氨酯原材料-聚
10、醚组合料聚醚组合料n n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;n n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;n n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;第16页/共57页18聚氨酯原材料聚氨酯原材料-聚醚组合料聚醚组合料n n聚醚多元醇和聚酯多元醇的未来发展趋势:聚醚多元醇和聚酯多元醇的未来发展趋势:聚醚多元醇和聚酯多元醇的未来发展趋势:聚醚多元醇和聚酯多元醇的未来发展趋势
11、:n n高官能度的聚醚多元醇;高官能度的聚醚多元醇;高官能度的聚醚多元醇;高官能度的聚醚多元醇;n n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;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;n n低挥发性;低挥发性;低挥发性;低挥发性;n n分子量高,分子量分布范围小;分子量高,分子量分布范围小;分子量高,分子量分布范围小;分子量高,分子量分布范围小;n n伯羟基含量进一步提高。伯羟基含量进一步提高。伯羟基含量进一步提高。伯羟基含量进一步提高。第17页/共57页19聚聚 氨氨 酯酯 化化 学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
12、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。第18页/共57页20聚氨酯化学:聚氨酯化学:A料跟料跟B料之比料之比根据根据A A料与料与B B料反应时的当量关系,可以计算出料反应时的当量关系,可以计算出100100克克A A料需要多少克料需要多少克B B料。料。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;INDEXINDEX范围一般为范围一般为6011060110之间,之间,INDEXINDEX较高时,产品比较硬;较高时,产品比较硬;其中其中TDITDI理想的范围是理想的范围是9090105105;M
13、DIMDI系统理想的范围是系统理想的范围是85859595。第19页/共57页21聚氨酯化学:聚氨酯化学:A料跟料跟B料之比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,通常要远高于软泡第20页/共57页22聚聚 醚醚 组组 合合 料料n n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;也称为系;也称为A A料料n n常见的配方:常见的配方:第21页/共
14、57页23工 艺 流 程n n原料检验原料检验n n 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;n n配料配料n n 按配方配制聚醚组合料;按配方配制聚醚组合料;n n浇注浇注n n 按一定的轨迹,一定的流量,一定的浇注时间向模按一定的轨迹,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。时的压力。第22页/共57页24成型 两种原料在一定的温度下反应,简称固化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与脱模剂有极大的关系开孔 泡沫出模后
15、,需要进行开孔,使泡孔破裂,否则泡沫容易收缩。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,该过程需要泡沫出模后,还没有反应完全,还需后熟化,该过程需要6 6小时。小时。工 艺 流 程第23页/共57页25工艺流程(从配料到浇注)第24页/共57页26压力压力循环的目的使系统平衡压力循环的目的使系统平衡高压循环压力浇注压力(欧洲);高压循环压力高压循环压力浇注压力(欧洲);高压循环压力 浇注压力(目前)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;不平衡的压力将导致:浇注重量波动,超差;混合效果不好;POLPOL
16、与与ISOISO的比例不对;的比例不对;混合程度、串料;混合程度、串料;工 艺 控 制第25页/共57页27原料温度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。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,势必导致其它系统参数的波动。如果温度波动,势必导致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。产品缺陷。原料温度是:原料温度是:25 25 POLPOL的温度波动为:的温度波动为:11;ISOISO的温度波动为:的温度波动为:55;工 艺 控 制第26
17、页/共57页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)第27页/共57页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/cm3第28页/共57页30发发 泡泡 测测 试试 标标 准准测试项目:密度:密度密度:密度=质量(质量(kgkg)/体积(体积(m3)m3)硬度:压陷硬度(硬度:压陷硬度(ILDILD)、压缩硬度()、
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