浅谈软质聚氨酯泡沫塑料溢流槽法生产工艺
软质聚氨酯泡沫塑料质轻、柔软、弹性好,具有隔热、隔音和防震作甩宽泛应用于服装鞋帽、垫材、家具和汽车工业等领域。软质聚氨酯泡沫塑料的消费方式有多种,溢流槽水平间断法消费工艺是目前世界上普遍采纳的消费方式之一。阳泉市泡沫塑料有限公司于1992年对60年代引进的英国Wiking公司消费的软泡消费设备停止了大幅度的技术改造,将原来普通间断发泡改成溢流槽法平顶式间断发泡,经数年的实际消费运行标明,溢流槽法消费工艺具有产量大、废品率高、产品性能优异、设备操作方便、故障率低等许多长处。
下文联合溢流槽法消费工艺、设备的根本工作原理和消费应用中的领会,讨论该消费工艺中的一些关键控制因素和实际消费工作中常遇到的一些问题及处置办法。
1原料和典型配方14原料的选择聚醚多元醇是消费软质聚氨酯泡沫塑料(简称软泡)的主要原料之一。在溢流槽法消费工艺中,除消费特殊软泡种类外,一般采纳相对分子质量为3000的聚氧化丙烯三醇如:进口牌号5613多元醇、锦化产的牌号3031K多元醇等。
异氰酸酯是消费软泡的另一主要原料。在块状软泡消费中一般使用TDI-80.异氰酸酯指数一定要适宜,过高或过低将直接影响软泡产品性能和消费工艺的牢靠性。异氰酸酯指数一般应在实验室小试的根底上确定,上机消费后再停止适当调整。
发泡剂的选择:在正常状况以水为主,但是当生量所形成泡沫烧芯、自燃等现象,可采纳水与外发泡剂如二氯甲烷(MC)配合使用。
稳定剂的选择:泡沫稳定剂具有降低泡沫体系的外表张力,控制并稳定泡沫孔型的作用。阳泉泡沫塑料有限公司以采纳进口的软泡用有机硅稳定剂(俗称“硅油”)为主。
催化剂的选择:该消费工艺主要以三亚乙基二胺(A33)等叔胺与辛酸亚锡配合使用。可依据设备等详细条件调整好胺类催化剂和辛酸亚锡之间的配比和用量,确保发泡过程中发泡反馈和凝胶反馈之间的均衡。
14典型配方表1是几种常用的软泡典型配方。
表1不同密度常用的软泡典型配方组分聚醚多元醇水有机硅稳定剂胺催化剂A33辛酸亚锡二氯甲烷TDI指数2设备和设备工作原理溢流槽法消费工艺的关键设备示用意见,该图显示的是混合物料进入溢流槽后发泡过程的设备纵向剖面图。
采纳七组分水平溢流式间断发泡机,最大流量为300kg/min其消费工艺流程为:原料和助剂在贮产低密度软泡种类呶为免高水量产生的高热趾罐中嬉调到适当的温用各自的倪送泵按照配方所要求的用量,经过流量计检测后,进入到消费/回流切换阀。开机消费时,电气控制设备将各组分调整到事先调好的流量,同时将全副切换阀切换在消费状态,这时各组分的物料将自动进入高速搅拌的混合头中,经过充分混合后由进料管输送到溢流槽。从溢流槽中溢出的乳化状的泡沫液将随着载料底纸进入到自动提升和发泡状态。此时泡沫物料位于泡沫最终成型高度的70%处,即泡沫在向前运动的同时只要30%的回升空间。泡沫膨胀由于重力,在向下倾斜的降落板(倾泻板)上发泡。在这个过程中,由于泡沫是向下发泡,减少了侧挡板对泡沫回升的阻力,从而在泡沫进入水平输送带时将得到横截面为矩形的平顶泡沫。最终经烘道熟化和切断装置的切断,形成规整的块状泡沫。
3溢流槽法消费工艺中控制参数的讨论3.1工艺因素3.1.1助剂的调整在间断发泡消费中,当消费的泡沫种类确定后,首先应在实验室中对相应的典型配方停止调试。调整过程中,聚醚多元醇、异氰酸酯、发泡剂用量相对不变,主要调整泡沫稳定剂、胺催化剂和辛酸亚锡等助剂的用量。当实验室小试产品合乎消费的要求时,才干将此配方应用于大机消费中。助剂的用量对泡沫的外观及性能有很大的影响,用量过多或过少都会影响发泡(见表2)。
表2配方中助剂用量不当对软泡形态的影响助剂用量不当状况泡沫成型状态有机锡或泡沫稳定剂过量死泡、回弹力缺乏有机锡或泡沫稳定剂用量偏低泡体回陷太多胺催化剂用量偏高泡沫开裂胺催化剂用量偏低底部有空洞现象泡沫稳定剂用量偏高或过量泡沫开裂并有死泡现象或孔型粗大及塌泡3.1.2各组分的温度和压力正常状况下,聚醚多元醇和异氰酸酯的料温控制在18~28°C范围内。若各组分物料的温渡过高,则在泡沫发泡成型过程中发泡反馈容易较凝胶反馈先期完成。而且发泡反馈中产生的CO2也将过早逸出,从而影响软泡的形成,直接招致产品的性能和质量的变迁;若各组分物料的温渡过低,也将产生不良影响,特别是当异氰酸酯的温度低于14°C时,异氰酸酯TDI-80中将可能产生结晶。因此,在实际消费时各组分物料的温度控制一定要适当,尽可能坚持一致,这样有利于消费工艺的控制。
为了保障消费的泡沫塑料有良好的泡孔构造,消费时混合头中始终坚持0.15MPa左右的压力,以确保各组物料混合成效。并且,各物料组分既要有足够的物料进入混合头,还要保障各物料组分在物料输送过程中夹带的空气泡有一个减压释放过程,以减小空气在泡沫料中形成的气泡直径。由于各物料组分粘度和在配方中的用量都不雷同,在消费不同的软泡种类时,各组分的压力有所不同。依据有关资料,联合消费的实际状况总结出了一些压力控制参数。见表3.表3常见泡种类消费时各组分压力(MPa)的控制值组分聚醚水叔胺有机锡硅油混合头空气3.1.3工夫、流量和传递带速度确实定在消费过程中物料从混合头流出的总流量和泡沫的起发工夫,以及传递带速度是该消费工艺消费开机前必需提供的三项重要的参数。
泡沫起发工夫可通过实验室得到,实际消费时泡沫起发工夫要比实验室里的起发工夫短10~20s.在实验室发泡,密度为10~25kg/m3的泡沫起发(回升)工夫90 ~125s密度为26 3.2.3降落板的调理降落板是决定溢流槽法泡沫截面是否成矩形截面的关键设备。降落板有三板J(四板―板等多种趾堵塞可在开车前检葚勰有泄漏或蝣查混,起发工夫为126170s.由于在消费时,泡的宽度、高度和密度根本确定,当传递带速度确定后,从混合头中流出混合物料)v为传递带速度所以,传递带速度可通过公式(2)估算出:板的投影长度(m);。为泡沫凝胶点距降落板末端的投影长度(m),当在传递带上凝胶时取正值,当在降落板上凝胶时取负值;为泡沫起发工夫(min)。3.2设备因素3.2.1混合头的选择在软泡间断发泡消费中,混合头是确保各种物料充分混合平均的重要部件。在溢流槽法消费工艺中,选择混合头应采纳构造合理、搅拌成效好的高速搅拌,如多排针刺状剪切式搅拌,搅拌速度不低于4000r/min;且保障物料在混合头中的工夫不少于0.5s.混合头的各部件之间的密封性一定要好。3.2.2溢流槽确实定溢流槽是溢流槽法消费工艺特有的发泡设备,它是一个侧面为倒梯形的长型铁槽。不同体积的溢流槽,槽宽一般固定不变,但侧面积不同。溢流槽的作用一是平均地调配物料,二则是调理乳白期物料溢出溢流槽时的粘度。
溢流槽体积的选择要合理。若槽体积过小,物料出槽工夫太短,粘渡过低,消费时泡沫将产生潜流、钻料和垂直开裂等现象;若槽体积过大,物料出槽时粘渡过高,则泡沫可能产生粘滞现象。溢流槽体积V可由公式(3)停止估算:(一般设定值为1kg/L)。构造,但根本作用雷同。阳泉市泡沫塑料有限公司采纳四板构造,见。各板的高度能够调理。
第一块板的作用主要是控制泡沫顶部弧度和高度,一般高度设定在泡沫总高度70%左右,过高将形成两侧高、中间低的凹顶泡沫,过低将形成泡沫顶部弧渡过高;第二块板的作用是控制物料活动,当来自发泡槽边缘的液料中心比两边活动更快时,升起1、2板的接点处明显能够减轻这种现象;第三块板是2、4块板之间的过渡板,主要起改善泡沫流型的作用;第四块板,能够放至与传递带同一水平面,即有着增加或缩短降落板的长度、以适应不同泡沫回升工夫的作用。例如,在消费快速凝胶的泡沫时,由于泡沫回升工夫短,要想取得理想的泡沫塑料,可将第四块板调为水平即缩短降落板的长度,防止因此而带来的泡沫底裂等缺陷。
因此,在消费中当配方不变时,能够依据实际状况,随时通过调整降落板中不同的板块,升高或降低、缩短或增长,最终取得良好形状的泡沫块体。
4溢流槽法消费中几个常见问题及处置办法在软泡的溢流槽法消费过程中,由于原料、设备、人员和环境变迁等起因,消费中产品不免会产生一些问题,下面列出该消费工艺中几个最为常见的问题及处置办法。
4.1泡体顶部开裂现象在溢流法间断发泡消费中,泡沫体顶部常会呈现两边指向溢流槽方向的月牙形开裂,重大时裂缝从顶部向混合头方向不时延伸到泡沫体的中部(长约1~2m)顶部开裂起因是:泡沫固化反馈过慢,形成泡沫液料中间的活动速度比两边侧纸速度要快。处置办法如下:进步催化剂胺用量,增加粘度;减少第一块降落板的倾斜角度;采纳体积大一些的溢流槽;稍稍增加TDI指数,进步交联度。
4.2气泡和纵向开裂在发泡过程中,有时泡沫体在位于发泡槽进料入口的地位有从下至上间断气泡,重大时呈现长度为40 ~100、深度为80~150mm的开裂现象或有沿传递带方向的纵向开裂。产生的起因及处置办法为:(1)注入空气过量,可降低空气注入量;(2)凝胶缺乏,可增加有机锡用量或增加TDI指数来处置;(3)混合头、软管和溢流槽等设备接缝处有泄漏或合头压力和搅拌速度是否正常;(4)辅助发泡剂温度偏高。
4.3侧裂在间断发泡消费时,泡沫体凑近侧纸两边经常呈现一些开裂现象,常见的现象有以下几种。
4.3.1侧面中上部开裂消费中常常呈现有泡沫体侧面呈现垂直于空中的开裂,并且侧面可见有搓起的卷状物现象。产生该现象的起因是侧纸速度低于传递带的速度。可进步侧纸速度来处置。
有时在泡沫体侧面上中部有指向混合头方向的开裂,同时侧纸上有少量的泡沫粘连。起因是反馈过快,使得溢流槽中泡沫液料粘渡过大。处置办法有:降低配方中催化剂胺、锡用量;采纳小体积的溢流槽,及时清理溢流槽两侧挡板上的粘滞物;换用低活性聚醚多元醇。
4.3.2侧面中下部开裂消费中,有时发现泡沫体凑近底纸5有指向混合头方向的开裂和在凑近底纸侧下方有泡沫搓起的硬疙瘩。产生的起因是底纸走偏或太窄形成降落板上物料沉积,可调整底纸走向和宽度。
有时在泡沫的角部发作开裂,一般发作在两侧凑近底纸3~5cm处,以45~60°角度向上伸入泡沫体内,并沿传递带水平方向开裂。产生的起因为:泡沫完全凝胶时在接近降落板的末端。处置办法:减少催化剂胺用量;缩短降落板的长度;增加传递带的速度。正常的泡沫凝胶点一般应在传递带上至降落板的末端(靠传递带端)0.5m范围内。
4.4闭孔现象若泡沫体顶部外表有着一些无孔小疙瘩,且泡沫断面发亮,用口吹试时发现透气性差,这阐明存在明显的闭孔。产生闭孔的起因是泡沫合成反馈中凝胶反馈过快,能够通过减少辛酸亚锡用量以及降低TDI指数来处置。
5完毕语软泡溢流槽法消费工艺流程简略但在消费操作时,影响产品质量的因素较复杂,须要将工艺因素、设备因素及其它因素综合思考。因此,操作技术人员一定要引起器重。文中某些观点为笔者的一些总结和看法,如有不妥之处,望同行们予以指正。
目前国内POP消费厂家缺乏10个,总消费才干缺乏2万1/a其宽泛的用途和优异的性能决定了它良好的开展前景,市场需求增长速度远远超越聚醚多元醇。