《冰箱发泡工艺》PPT课件.ppt
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1、第一、聚氨酯发泡的基本原理第二、聚氨酯硬泡的泡沫性能第三、组合聚醚产品介绍第四、发泡工艺控制办法第五、冰箱常见问题及解决方案第六、安全及注意事项1/30/20231第一部分第一部分 聚氨酯硬泡发泡的基本原理聚氨酯硬泡发泡的基本原理一基本反应:聚醚多元醇和异氰酸酯反应形成氨基甲酸酯,它构成了聚氨酯的主链,亦即聚氨酯泡沫塑料的主体。此反应为放热反应。在硬质聚氨酯泡沫中,由于其发泡剂主要为低沸点的氟氯烃及烷烃类,这些发泡剂就是靠反应热而蒸发发泡。(1)R-OH+R-NCOR-NH-COOR(2)NCO+H2ORNHCOOHNH2+CO2 1/30/20232二、泡沫的形成过程、混合、混合把适当比例的
2、白料和黑料混合(在发泡机的混合头中进行,手工混合时则在烧杯中进行,建议转速3000rpm左右,搅拌6-8s)。、乳化乳化白料和黑料(异氰酸酯)经搅拌后,经过一段诱导期,发泡气体(如二氧化碳和三氯一氟甲烷、环戊烷等)开始形成并扩大成细小的气泡,使发泡混合料呈“乳”状,即乳化。从开始混合到乳化这一段时间叫做“乳白期”或“乳白时间”,冰箱硬泡的乳白期一般为10-15秒、起发、起发、起发、起发随着发泡气体的增多,发泡混合料开始膨胀,并且由于液相中发生聚合反应,体系粘度增大。在发泡过程中,气泡数目保持不变,气体量不断增加而使泡沫体积逐渐增大。从物料混合到完全起发一段时间为“上升时间”或“起发时间”。若体
3、系充分发泡时,气泡壁不能承受气体压力而发生开裂,气体便经气泡中逸出而使泡沫形成开孔结构,即形成开孔泡沫。1/30/20233、凝胶时间、凝胶时间、凝胶时间、凝胶时间起发期后,聚合反应继续进行,直至发泡混合体完全胶化(即凝胶)起发期后,聚合反应继续进行,直至发泡混合体完全胶化(即凝胶),这一段时间称为,这一段时间称为“凝胶时间凝胶时间”。轻轻触摸如泡沫塑料表皮不再发粘,。轻轻触摸如泡沫塑料表皮不再发粘,则表明已经达到则表明已经达到“不粘时间不粘时间”。对硬泡而言,以。对硬泡而言,以A A、B B料混合开始为起点,料混合开始为起点,至从发泡料中能拉出纤维丝为终点,这段时间被称为拉丝时间,也叫纤至从
4、发泡料中能拉出纤维丝为终点,这段时间被称为拉丝时间,也叫纤维时间或凝胶时间。维时间或凝胶时间。5 5、不粘时间:、不粘时间:从从A A、B B料混合开始至轻触泡沫表面不粘手为止的时间,为不粘时间。料混合开始至轻触泡沫表面不粘手为止的时间,为不粘时间。6 6 6 6、熟化时间、熟化时间、熟化时间、熟化时间在泡沫胶化后,将泡沫块移入具有一定环境温度的场所进行熟化处在泡沫胶化后,将泡沫块移入具有一定环境温度的场所进行熟化处理,让泡沫内的聚合反应全部完成。熟化的温度和时间要视泡沫种类而理,让泡沫内的聚合反应全部完成。熟化的温度和时间要视泡沫种类而定。定。冰箱行业不推荐冰箱行业不推荐冰箱行业不推荐冰箱行
5、业不推荐15 15 15 15 以下发泡。以下发泡。1/30/20234第二部分第二部分 泡沫的物理性能泡沫的物理性能1 1 1 1、密度密度密度密度密度又称容重,是硬质聚氨酯泡沫塑料的一项重要性能。密度对硬泡的其密度又称容重,是硬质聚氨酯泡沫塑料的一项重要性能。密度对硬泡的其密度又称容重,是硬质聚氨酯泡沫塑料的一项重要性能。密度对硬泡的其密度又称容重,是硬质聚氨酯泡沫塑料的一项重要性能。密度对硬泡的其它性能,如强度等有明显的影响。其它条件相同情况下,密度大的硬泡,它性能,如强度等有明显的影响。其它条件相同情况下,密度大的硬泡,它性能,如强度等有明显的影响。其它条件相同情况下,密度大的硬泡,它
6、性能,如强度等有明显的影响。其它条件相同情况下,密度大的硬泡,成本则高。不同的使用对象,密度也不等。用于冰箱硬泡箱体内的密度大成本则高。不同的使用对象,密度也不等。用于冰箱硬泡箱体内的密度大成本则高。不同的使用对象,密度也不等。用于冰箱硬泡箱体内的密度大成本则高。不同的使用对象,密度也不等。用于冰箱硬泡箱体内的密度大多为多为多为多为35kg/m335kg/m3左右。自由发泡时,密度一般在左右。自由发泡时,密度一般在左右。自由发泡时,密度一般在左右。自由发泡时,密度一般在242426kg/m326kg/m3。2 2 2 2、强度、强度、强度、强度硬质聚氨酯泡沫塑料的强度取硬质聚氨酯泡沫塑料的强度
7、取硬质聚氨酯泡沫塑料的强度取硬质聚氨酯泡沫塑料的强度取决于它的原料、配方、结构、决于它的原料、配方、结构、决于它的原料、配方、结构、决于它的原料、配方、结构、温度等因素。硬质泡沫塑料温度等因素。硬质泡沫塑料温度等因素。硬质泡沫塑料温度等因素。硬质泡沫塑料受压会发生变形。一般以压缩受压会发生变形。一般以压缩受压会发生变形。一般以压缩受压会发生变形。一般以压缩到样品原厚度的到样品原厚度的到样品原厚度的到样品原厚度的10%10%10%10%时的应力时的应力时的应力时的应力D10D10D10D10,定义为压缩强度。定义为压缩强度。定义为压缩强度。定义为压缩强度。log(log(强度强度强度强度)log
8、logA AB Blog(log(密度密度密度密度)1/30/202353 3、硬泡的导热系数是由以下几个因素构成的。、硬泡的导热系数是由以下几个因素构成的。F=G+S+R+C 式中式中F硬泡的导热系数;硬泡的导热系数;G气相热导率;气相热导率;S固相热导率;固相热导率;R辐射传热热导率;辐射传热热导率;C对流传热热导率。对流传热热导率。4 4、尺寸稳定性尺寸稳定性硬质聚氨酯泡沫塑料受热或冷冻,尺寸或体积会发生一定变化。变硬质聚氨酯泡沫塑料受热或冷冻,尺寸或体积会发生一定变化。变化率大小与泡沫塑料原料的类型,泡沫塑料结构、密度、成型条件等因化率大小与泡沫塑料原料的类型,泡沫塑料结构、密度、成型
9、条件等因素有关。通用品种硬泡,在素有关。通用品种硬泡,在100100以下环境中,尺寸不会发生明显的变化。以下环境中,尺寸不会发生明显的变化。耐温性较好的硬泡,特别是含异氰脲酸酯结构的硬泡,在耐温性较好的硬泡,特别是含异氰脲酸酯结构的硬泡,在150150时,尺寸时,尺寸不会发生明显变化,因此可供较高温度下使用。用于冰箱、冰柜等的硬不会发生明显变化,因此可供较高温度下使用。用于冰箱、冰柜等的硬泡,长期处在低温状态,应具有较好的耐低温性,以泡,长期处在低温状态,应具有较好的耐低温性,以CFC-11CFC-11、HCFC-141bHCFC-141b、环戊烷等发泡剂发泡的硬泡,在环戊烷等发泡剂发泡的硬泡
10、,在25253030下,尺寸变化率一般都下,尺寸变化率一般都小于小于1%1%。1/30/202365 5、吸水率吸水率常压下,硬质泡沫塑料吸水量并不太大。常压下,硬质泡沫塑料吸水量并不太大。100mm100mm25mm样品浸在约样品浸在约20水中水中1个月,吸水量个月,吸水量(体积分数体积分数)约为约为3%5%,所吸之水,所吸之水分布于硬泡表层。具体数据与泡沫孔径、密度等有关。分布于硬泡表层。具体数据与泡沫孔径、密度等有关。6 6、耐化学品性能耐化学品性能硬质聚氨酯泡沫塑料能耐多种有机溶剂。在一些极性较强的溶剂里,硬质聚氨酯泡沫塑料能耐多种有机溶剂。在一些极性较强的溶剂里,发生膨胀现象;在较浓
11、的酸和氧化剂中,则发生分解现象。发生膨胀现象;在较浓的酸和氧化剂中,则发生分解现象。7、使用寿命、使用寿命聚氨酯硬泡究竟能使用几年?这是用户关心的问题,硬泡工业化生产聚氨酯硬泡究竟能使用几年?这是用户关心的问题,硬泡工业化生产初期,初期,刚开始用作保温隔热材料时,这个问题尤其受到关注。几十年的刚开始用作保温隔热材料时,这个问题尤其受到关注。几十年的岁月过去了,实践证明,硬泡是经受得住时间考验的,现在,冰箱、冷岁月过去了,实践证明,硬泡是经受得住时间考验的,现在,冰箱、冷冻、冷藏设备上所用的硬泡,几乎没有人担心它的寿命问题了。在正常冻、冷藏设备上所用的硬泡,几乎没有人担心它的寿命问题了。在正常情
12、况下运行,硬泡的隔热性能自始至终能满足使用要求。情况下运行,硬泡的隔热性能自始至终能满足使用要求。130以下,可以下,可使用使用30年左右。年左右。1/30/20237F11优势优势:导热导热系数、尺寸系数、尺寸稳稳定性、定性、强强度等均度等均为为各种各种发发泡泡剂剂中最中最好的好的劣劣势势:不:不环环保,已保,已经经淘汰淘汰141b141b优势优势:沸点沸点32 32 适中,操作方便,不需投入适中,操作方便,不需投入设备设备改造改造费费用,用,毒性毒性较较小,与大多数多元醇溶解性好,小,与大多数多元醇溶解性好,属于属于过过度替代度替代产产品品劣劣势势:141b141b对对聚氨聚氨酯树酯树脂有
13、一定的溶脂有一定的溶胀胀作用,作用,压压力泡密度力泡密度应应比比CFC-11CFC-11泡沫的密度高泡沫的密度高10%10%,才能保,才能保证证泡沫的尺寸泡沫的尺寸稳稳定性。定性。不不环环保,保,ODPODP0.11,GWP=0.130.11,GWP=0.13,约为约为CFC-11CFC-11的的1/101/10。对对冰箱内冰箱内衬衬材料材料ABSABS和和HIPSHIPS有一定的溶有一定的溶胀胀作用,需改用改性的内作用,需改用改性的内衬衬材料材料,如改性如改性ABSABS。导热导热系数略高系数略高CPCP优势优势:“一步到位一步到位”的最的最终终替代品替代品劣劣势势:a a泡沫固化性泡沫固化
14、性(脱模脱模时间时间)和尺寸和尺寸稳稳定性相比定性相比较较要差的要差的多。多。b b环环戊戊烷烷的的导热导热系数与系数与CFC-11CFC-11与相比高,但能与相比高,但能够满够满足欧足欧洲的能耗要求。洲的能耗要求。c c环环戊戊烷为烷为易燃、易爆的危易燃、易爆的危险险物品物品,爆炸范爆炸范围围1.4-8.7%(1.4-8.7%(体体积积比比)第三部分第三部分 产品分类介绍产品分类介绍1/30/20238245fa环环保保产产品,比品,比环环戊戊烷烷相比具有更低的相比具有更低的导热导热系数和密系数和密度,沸点度,沸点较较低低15.3 15.3,尺寸,尺寸稳稳定性好定性好全全H2O产产品品 优势
15、优势:环环保,尺寸保,尺寸稳稳定性好,粘定性好,粘结结性好性好自由泡密度自由泡密度30-35Kg/m3 低密低低密低导产导产品品1 1、密度更低、密度更低D33Kg/m3 2 2、导热导热系数更低,比常系数更低,比常规产规产品低品低3-5%3-5%快速脱模快速脱模产产品品1、4-6min快速脱模快速脱模2、提高工作效率、提高工作效率3、导热导热系数更低,比常系数更低,比常规规低低3-5%东大优势产品介绍东大优势产品介绍1/30/20239德国拜耳德国拜耳44V20 44v20l44V20 44v20l德国巴斯夫德国巴斯夫 M20SM20SS烟台万烟台万华华PM-200 PM-2010PM-20
16、0 PM-2010美国亨斯曼美国亨斯曼5005黑料产品介绍(家电应用)黑料产品介绍(家电应用)1/30/202310第四部分第四部分 发泡工艺控制办法发泡工艺控制办法一、冰箱用硬泡的技术要求(国标要求)一、冰箱用硬泡的技术要求(国标要求)项项 目目GB性能指性能指标标常常规环规环戊戊烷实际烷实际要求要求表表观观芯密度芯密度kg/m328-3534压缩压缩强强度度 kPa100150150导热导热系数系数W/m.k0.022 0.021吸水率吸水率(V/V)5%3%闭闭孔率孔率9092低温尺寸低温尺寸稳稳定性定性(-2024h)平均)平均线线性性变变化率化率%10.5高温尺寸高温尺寸稳稳定性定性
17、(100 24h 24h)%1.50.51/30/202311二、冰箱工艺介绍二、冰箱工艺介绍1、两种发泡方式:环线与八工位发泡2、注料方式:垂直注料和平行注料3、两种发泡方式的区别A、对组合聚醚的要求不同。B、对工艺的要求也不同。八工位发泡可以进行4-6MIN快速脱模的组合聚醚应用,环线意义不大。1/30/202312二、冰箱工艺介绍二、冰箱工艺介绍1/30/202313冰箱工艺控制冰箱工艺控制1 1、工艺控制的关键:工艺状况、工艺控制的关键:工艺状况 主主要要指指的的是是设设备备的的工工作作状状态态的的好好坏坏(高高压压发发泡泡机机压压力力、料料温温控控制制、料料比比控控制制、混混合合效效
18、果果、模模具具的的温温度度等等)以以上上因因素素直直接接影影响响到到泡泡沫沫的的质质量量(导导热热系系数数、泡泡沫沫强强度度、闭闭孔孔率率),最最终终影影响响到冰箱的质量。到冰箱的质量。2 2、工工艺艺参参数数控控制制关关键键:料料比比、温温度度(料料温温,模模温温)、密密度度(箱箱体、自由泡),压力体、自由泡),压力一、手工自由泡质量控制一、手工自由泡质量控制 用用聚聚乙乙烯烯烧烧杯杯,称称取取恒恒温温在在222的的组组合合聚聚醚醚(A料料)100g,精精确确到到0.1g,按按规规定定比比例例加加入入恒恒温温到到222的的粗粗MDI(B组组分分)中中,搅搅拌拌转转速速2500-3000r/m
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