塊狀聚氨酯硬泡的生產

塊狀硬質泡沫塑料是指尺寸較大的泡沫塊,截面積大多接近矩形,用於切割製作一定形狀的製品.所以,塊狀硬泡是一種坯料.生產方法分爲間歇與連續兩種類型. 硬質塊狀泡沫的製造必須符合下列要求: 泡沫塊體尺寸要大;泡沫斷面應爲正方形或矩形,以儘量減少切割損失量;模具的數量要少,這就要求熟化時間要短;塊狀泡沫各部位的密度變化應儘可能地小.

間歇法生產塊狀硬泡過程大致是這樣的:多元醇,發泡劑,催化劑等原料精確計量後置於一容器中預混和均勻,最後加入異氰酸酯立即充分混合.反應物料在達到乳白時間前注入模具,經化學反應併發泡後得到硬質泡沫塑料.在實驗室,少量的低活性混合物可以用簡單的可分散攪拌器手工混合.但當物料多於500g時,最好用機械攪拌器混合.從設備供應商那裏可以得到許多設計合理的螺旋或渦輪式攪拌器.它的選擇取決於發泡反應混合物的多少和粘度.

在間歇法生產塊狀泡沫中一般使用攪拌式混合.物料必須攪拌均勻才能注入模具,模具頂上常裝有浮動蓋板.浮動蓋板的重量要合適,剛好能限制泡沫向上頂起就足夠了.該工藝僅須人工投資,特別適用在配方經常改動或原料粘度比較大或原料體系需要加入填料的情況下的批量生產操作,原料中允許加入一定量的固體粉料或糊狀物.這種簡單塊料工藝能提供

每小時每模大約兩塊泡沫.而每塊泡沫必須在泡沫上升終了以後至少需留在模具中10～15min,以防止泡沫的強度不足而損壞.並且若過早脫模,泡沫會變形.通常還要保證3%～5℅過填充量.與自由發泡相比,這通常足以得到平頂的塊料和更加均一的,各向異性不明顯的泡沫.該法優點是投資少,靈活性大.缺點是原料損耗大,留在混合容器內的原料無法回收;勞動生產率低,勞動力費用高;手工操作化學原料,有一定潛在不安全因素.圖5-1表示其生產過程.

(1)帶鉸鏈的模具,內塗蠟脫模劑或襯以聚乙烯薄膜;(2)澆入泡沫原料;

(3)泡沫正在浮動蓋板下上升;(4)泡沫充滿模具,浮動蓋板在上,泡沫呈矩形

間歇法浮動蓋板式塊狀硬泡製法

要克服上述缺點得用發泡機混合與澆注物料.高,低壓發泡機均可.反應物料要充分混合,同樣在達到乳白時間前澆入模具中.經過大約十分鐘(根據反應裝置而定)固化後打開模具,取出泡沫塊.通常,塊狀泡沫熟化一週後再進行切割.機械發泡,反應物料乳白時間遠比批量攪拌式混合爲短.因此,生產大塊泡沫塑料,若採用高反應性原料體系,應選用大82—輸出量發泡機.例如,若要生產密度爲30kg/m3硬質泡沫塑料,模具尺寸爲2m×1m×1m,需約66kg泡沫原料.若這些原料要在20s內注入模具,發泡機澆注量必須達到200kg/min.由此可見,要求的輸出量是很可觀的. 較小輸出量的發泡機同樣能生產塊狀泡沫塑料,如圖5-2所示,可用一移動分配管將反應液注入模具.模具略傾斜.如用這種改進方法生產截面積爲1m×0.5m,長達數米的泡沫塑料,機器輸出量約50kg/min即可.此方法適用於聚氨酯及聚異氰脲酸酯硬泡,後者發泡過程乳白時間較短.泡沫塑料密度在30～200kg/m3範圍可調節.

塊狀硬質泡沫塑料生產工藝

連續法生產塊狀硬泡是最經濟的加工方式.這種方法類似於軟質塊狀泡沫的生產,所用發泡機,其原理和外觀也與生產軟泡的機器相似.原料經計量,混合均勻後連續注入由紙或聚乙烯膜圍成的料槽內發泡.料槽安放在運輸帶上並不斷向前移動.大部分連續生產硬泡塊料設備的運輸系統,側壁在垂直方向上可向上移動.側壁運輸帶與水平方向移動的運輸帶同步協調地驅動.有的設備側壁是固定的,但其面層緊緊按在垂直輥輪上,以減少泡沫上升的阻力.頂端受頂部運輸帶限制,泡沫只能上升到設備調節的高度,以形成平頂泡沫.一種改進型被稱作planibloc平頂發泡裝置(如圖5-3)也適用於塊狀硬泡.要生產高質量塊狀硬泡,原料體系乳白時間宜短,上升時間應可調節,不粘時間也宜短.乳白時間與不粘時間短的原料體系,有利點在於:生產的硬泡,泡孔細而均勻,性能較好;發泡設備的運輸帶長度短;固化快的泡沫塑料,可較早地切割成一定長度.

塊狀聚氨酯硬泡的加工技術

連續加工適用於大批量生產建築用板材,而間歇加工方式則用於小批量生產各種尺寸以及複雜結構的板材.可以使用下列製造方法.

1.切割法

通過鋸或削——木材加工所用方法在這裏也適用——從塊狀泡沫上切取所需尺碼的泡沫塊,然後包覆所需的表面層,如木板,塑料板,粒子板,玻璃纖維增強塑料板.以聚氨酯,不飽和聚酯,環氧樹酯,聚醋酸乙烯酯,氯丁橡膠等爲基的粘合劑爲宜,根據所用粘合劑的類型,固化時需適當加壓或加熱.在確認所選用溶劑不會損害泡沫體和層壓材料之後,可以使用含溶劑的粘合劑.由玻璃纖維增強塑料組成的表面層,也可以層壓到泡沫層上.凡適用於玻璃纖維增強塑料的其它工藝方法,如人工貼合,噴塗和真空成型法,在此都適用.但務必注意用快速固化來限制苯乙烯對泡沫的影響. 該法的優點是:泡沫的生產很簡單;層壓材料的設計及其幾何形狀易於改變,可以經濟地製作較小的零件.該法的缺點是:切割塊料時有廢料;由於要粘合,增加了附加工序.

2.泡沫填充法

將反應混合物倒入要填充的空腔裏,在其反應要固化時,泡沫體便粘到表面層上.在有些應用中,必須採用特殊的施工步驟,才能確保泡沫對錶面層的良好粘着,金屬片材必須塗敷能增加粘着強度和抗腐蝕的底層材料.如果面對泡沫的那一側有玻璃纖維露出表面,則人工壓制的玻璃纖維增強塑料就可得到特別好的粘着性能.機械生產的玻璃纖維增強塑料則必

須打毛或塗粘合劑.粒子板,石膏板和石棉水泥板,只要乾燥表面無塵,就能和泡沫粘牢.

有兩種現場發泡製造板材的方法——分層澆注料法和注射法.

用分層澆注料發泡法時,將反應混合物澆注到立式模具開口端的各個表面層之間.混合物的用量必須稱量,以使每層的厚度不超過20～25cm.如果每層的厚度大於這個數值,則泡沫的強度和尺寸穩定性就會受到不利的影響.注料的時間間隔至少應有2min,以使底層有機會固化.需注意,第一層的厚度稍有不均勻就會影響下一層的表面平整性.這個方法的優點是產生的泡沫壓力很小,因此不需要昂貴的模具.由於反應混合物是分幾次澆注到模具內的,因而可以使用小而經濟的發泡機.也可以製得比較低的泡沫密度(大約38 kg/m3 ).其不足之處是相鄰兩層之間生成的表皮層會引起泡沫密度不均.由於需要等待前一層基本固化才能澆注下一層,因此加工速度較慢.

當採用注射法時,表面層和棱層都放入模具內,對反應混合物必須進行精確計量以保證充滿模腔.還要考慮到所要覆蓋的流動距離.對於較長的製件,爲了縮短泡沫必須流動的距離,建議澆注期間混合頭在製件上方通過.也可以把製件分成幾段,然後分段發泡. 模具和夾具的強度必須足以承受泡沫壓力.這主要根據"填充係數"來確定.

3.填料

在反應混合物中摻用細的或極細的填料就需要用高耐磨的泵.目前,在硬泡領域裏值得一提的只有生產過程中混合的糊狀阻燃劑.當使用大篩孔的顆粒材料——粗粒填料,如粒度在10～30mm之間的多孔粘土,泡沫玻璃和多孔石粉時,模腔應在製件發泡之前就先填滿.通過每隔80～100cm插入一根10mm直徑的塑料管加入反應混合物.泡沫在包住顆粒填料時,會遇到很高的流動阻力,從而大大地提高了泡沫密度.經驗證明,所需要的反應混合物料量同無粒狀填料而使泡沫製件的密度達到60 kg/m3時一樣多.模具應設計得能承受(0.8～1.2)×105 Pa的壓力.這類製件用作罩面材料和預製的民用建築構件(聚氨酯輕質混凝土).