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硬质聚氨酯泡沫板材的生产工艺

  硬质聚氨酯泡沫塑料,简称聚氨酯硬泡,是由硬泡聚醚多元醇(聚氨酯硬泡组合聚醚又称白料)与异氰酸酯(又称黑料)反应制备的,具有重量轻、强度高等优良性能,且尺寸稳定性好,粘结力强,对钢、铝、不锈钢等金属,木材、混凝土、石棉、沥青、纸以及聚乙烯、聚丙烯等大多数塑料材料都具有良好的粘结强度。此外,聚氨酯硬泡还具有闭孔率高、导热系数低等特点,是目前建筑领域应用最广泛、保温隔热性能最好的一类建筑保温材料。

  在建筑板材方面,依照发泡成型的工艺情况可以将硬质聚氨酯泡沫板材分为连续式聚氨酯泡沫板材和间歇式聚氨酯泡沫板材。间歇式聚氨酯泡沫板材要求聚氨酯发泡料在较短暂的时间内填布满较薄的大体积模腔,要求发泡体系要具有优异的活动性,制得的泡沫板材要具有良好的密度分布和优异的尺寸稳定性;连续式聚氨酯泡沫板材则要求发泡参数与生产线速度具有合适的配合性、后期具有优异的脱模性等。下面,百强板材将为大家简单介绍一下连续式聚氨酯泡沫板材以及间歇式聚氨酯泡沫板材的生产工艺。

一、连续式聚氨酯泡沫板材的生产工艺

  硬质聚氨酯泡沫板材的连续化生产,使生产效率得到了大大提高。下面跟随百强板材一起来了解一下水平式聚氨酯泡沫复合板材连续成型的过程:首先,将原料注入发泡机中混合均匀之后,送到匀速移动的面材上进行发泡,同时,将上层面材合向泡沫塑料,最终制得上下两面都带面材的聚氨酯泡沫复合板材。作为面材的材料多数以铝箔、金属材料为主。在发泡传输的过程中,聚氨酯泡沫在双层加压的面板中熟化,之后只需按所需的长度对板材进行切割,即可生产出所需规格的聚氨酯泡沫复合板材。

  在聚氨酯泡沫板材的连续复合成型生产过程中,反应物料的分布一定要均匀。具体的操作方法为: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。若高于此速度,则在混合头进行移动换向时,板材边沿处的反应物料容易浇注过量。另外,若浇注的往返速度过高,在施工操作过程中也不太容易操纵,存在安全隐患。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,因此,需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。

  聚氨酯泡沫复合板材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进行调整。厚度的可调范围在20mm~250mm之间,传送带的速度可在1.0m/min~25m/min范围内根据需要进行调整,板材的宽度也可根据需要在600mm~1200的范围内进行调整。

  此外,百强板材的专家提醒大家还有一点值得注意的是,在高速连续复合发泡成型的生产过程中,反应速度对温度的变化非常敏感,特别是聚异氰脲酸酯泡沫体系。因此,为减弱体系对温度的敏感程度,百强板材的专辑建议大家在生产时采用高粘度规格的异氰酸酯。

二、间歇式聚氨酯泡沫板材的生产工艺

  1、注射式板材的生产

  注射式板材的生产方法是在模具中注射成型,这是一种间歇式加工法。具体的操作工序为:首先将原料注入发泡机中,之后通过发泡机中的计量泵把聚氨酯的两种组分原料打进混合头,待两种原料混合均匀后,通过模具的注进孔把混合好的原料注进模具空腔中(模具空腔中要事先安放好面材),最后,等发泡熟化后,即可从模具中取出板材。

  注射式加工方法的优点是设备简单,能够适应多品种生产。例如,根据应用上的要求而需要选用平面或凹凸形的面材作为复合板材的表层,这种情况也可以采用注射式进行加工。采用这种方法生产板材时,要注意调节发泡时间的参数,对于不同长度的板材要选用不同的配方,这样才能满足不同规格板材成型工艺的要求,特别是对于长度较长的板材来说,调整配方显得尤为重要。

  采用注射式加工方法生产聚氨酯泡沫板材时,原料的凝胶速度对成品的质量影响很大。当两种组分的混合原料注入模具后,必须使其完全布满模腔之后才能凝胶,否则,难以制成泡沫密度均一的制品。假如凝胶固化的速度太快,有可能造成距离注射口近的地方填充密度过大,而距离注射口较远的地方则填充不满,从而形成空腔,这时,调整聚醚组合料的配方就显得尤为重要了。

  2、原料的选择

  原料的选择对于聚氨酯硬质泡沫塑料板材的各项性能具有很大程度的影响,因此,怎样选择合适的原料才能使制得的聚氨酯硬质泡沫材料具备更加优异的性能呢?下面就由百强板材的专家为你解答。

  首先,选择合适的聚醚多元醇最为重要。聚醚多元醇是组成聚氨酯硬泡的基础原料之一,它对制得的聚氨酯泡沫芯材的物理力学性能、尺寸稳定性以及发泡工艺性能等方面均有影响。根据起始剂以及羟值和粘度的要求确定了聚醚的型号之后,应选用钾离子含量低的聚醚多元醇。

  泡沫稳定剂(也称为发泡剂)的主要作用是控制泡孔的大小、维持泡孔的稳定以及防止泡孔崩塌,应选择乳化能力强的泡沫稳定剂为宜。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。此外,发泡剂的种类以及用量对聚氨酯硬泡的密度、强度等物理性能也有直接的影响。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,提高泡沫的活动性,有利于泡沫成型。

  催化剂的选择可选用延迟催化体系,从而使得乳白与凝胶的间隔时间较长,有效提高发泡体系的活动性并改善泡沫的性能,以适合生产工艺操纵。此外,泡沫在腔体内是否均匀、泡沫的细腻程度以及泡沫闭孔率的高低等因素对板材的整体保温性能均有很大影响,这些因素关系到泡沫与腔壁粘接的牢固程度以及泡沫的尺寸稳定性等性能。

  阻燃剂的使用可以使制得的聚氨酯泡沫塑料的耐火性能得到显著增强,但是,阻燃剂在发泡过程中会对泡沫产生一定的破坏作用,因此,必须严格调控催化剂的加入量,在保证提高聚氨酯硬泡阻燃效果的条件下,保证泡沫塑料的使用性能和尺寸稳定性不受到影响。

  异氰酸酯的选用是固定的,但异氰酸酯的用量会对聚氨酯泡沫制品的性能产生一定影响,随着异氰酸酯用量的增加,泡沫塑料的交联度增加,其刚度和强度也随之提高,但若异氰酸酯用量过多,会造成泡体发脆,从而使得芯材极易产生裂纹。

  3、箱式保温板材的生产

  箱式保温板材的生产采用类似于箱式软泡生产的模具,具体的施工工序为:首先,将组合聚醚输送至箱式发泡机的工作釜中,搅拌几分钟后将其注入发泡搅拌桶中,然后加入计算好用量的异氰酸酯组分,高速搅拌混合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),之后在上面放置浮动顶板,使混合物进行发泡。放置20分钟待其发泡完成后,即可将箱体的四边侧板打开,取出聚氨酯硬质泡沫,待其自然熟化24小时之后按要求进行切割。

  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。聚氨酯硬质泡沫塑料被加工成一定的外形和尺寸之后,再黏贴上面层材料就成为复合板材。聚氨酯、环氧树脂、不饱和聚酯以及聚乙酸乙烯等胶粘剂都可以用于黏贴聚氨酯硬质泡沫板材。黏贴之前一定要把聚氨酯硬质泡沫板材表面切割时留下的粉尘除干净,采用减压吸尘除粉的方法较为有效。黏贴过程所加压力的大小和加热的程度等均随胶粘剂的种类而异。有的胶粘剂内含溶剂,预先鉴别这些溶剂是否会损坏聚氨酯硬泡材料和面层材料,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为面材。

  材料切割黏贴法的优点是:该方法所需的生产装置较为简单,能制造曲面形的板材,还能改变板材的外形与尺寸,较为方便与经济。制品通常用作建筑物上的曲线部分构件、船艇以及运动器材等方面。缺点是有边角废料产生,浪费泡沫塑料,此外,增加的黏贴工序也使得整体的施工工艺变得更为复杂,且会造成耗用劳动力用度较多。

  综上所述,硬质聚氨酯泡沫塑料是一种综合性能优良的建筑节能隔热保温材料。在实际应用的过程中,上述提到的两种生产工艺有各自的优点,同时也有各自的不足之处:间歇式聚氨酯硬质泡沫板材的生产工艺操纵简单,耗费的本钱低,在我国应用比较广泛;而连续式聚氨酯硬质泡沫板材,我国目前有几十条生产线,产量很大,广泛应用于中心空调的冷风管等领域,但是设备投资巨大,从配方、原料、工艺和制造等方面均有待加强研发力度,我国在这方面做了很多工作,近几年已经取得了明显的进展。

  随着我国聚氨酯建筑节能等有关政策的完善,我国聚氨酯硬质泡沫塑料在各个领域发挥更大的作用,远景将更加光明。

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