POL-發(fā)泡培訓(xùn)教材-聯(lián)創(chuàng)-2013

1、 冰箱冷柜聚氨酯淺析冰箱冷柜聚氨酯淺析山東聯(lián)創(chuàng)節(jié)能新材料股份有限公司 聚氨酯的定義 聚氨基所屬現(xiàn)代詞，指的是高聚物的主鏈上含有重復(fù)的HNCOO基團的高分子化合物,通常由多異氰酸酯、多元醇聚合物或芳香族二胺等經(jīng)逐步加成聚合而成。 聚氨酯的定義中文名：聚氨基甲酸酯；簡稱聚氨酯英文名：polyurethane 聚氨酯泡沫分類 聚氨酯泡沫一般分為硬泡、軟泡及半硬泡 黑料性能指標(biāo)項 目 外 觀 -NCO 酸值（以HCL計） 水解氯 粘度mPas，25 指 標(biāo) 棕紅色粘稠液體,無肉眼可見的沉淀 3032 0.2 0.3 100250 質(zhì)量特性重要度 密度（25）g/cm3 1.2201.250 白料的性能

2、指標(biāo)項 目 外 觀 羥值mg KOH/g 水份%密度（25）g/cm3 粘度mPas，25 指 標(biāo) 淡黃或淺褐色透明液體380-4202.0-2.21.07-1.092100500質(zhì)量特性重要度 白料的組成及作用聚醚-聚醚多元醇-92%-95%催化劑-胺類-1.5%-2.5%硅油-泡沫穩(wěn)定劑-1.5%-3%水- 化學(xué)發(fā)泡劑-1.6%-2.4%發(fā)泡劑-物理發(fā)泡劑-11%-13% 聚醚多元醇 主要反應(yīng)原料，一般說來，凡硬質(zhì)泡沫塑料所采用的多元醇大多數(shù)都是官能團多、羥值高、分子量較低的聚醚多元醇，它和多異氫酸酯反應(yīng)后，其分子中網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多（既交鏈點多且稠密），所得的泡沫塑料硬度大，壓縮強度高，尺寸穩(wěn)定

3、性及耐溫性也好，冰箱硬質(zhì)泡沫需要多元醇的羥基官能度在3-8，平均分子量大約在400-800之間，其羥值當(dāng)量約在100左右（羥值當(dāng)量=分子量/羥基數(shù)） 聚氨酯兩大組份聚氨酯兩大組份 黑料（ISOCYNATE) 化學(xué)名稱：異氰酸酯 白料 ( POLYURETHANE) 化學(xué)名稱：組合聚醚多元醇 催化劑催發(fā)生變化的物質(zhì)叫做催化劑，它分為兩類化劑 是 在化學(xué)反應(yīng)里能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒有1、叔胺類催化劑，2、有機金屬鹽類催化劑 硅油的作用乳化：使聚醚和催化劑及發(fā)泡劑更加有效的混合，改善發(fā)泡劑的相容性。穩(wěn)定泡沫：控制發(fā)泡體系有適當(dāng)?shù)谋砻鎻埩?，產(chǎn)生良好的氣泡網(wǎng)絡(luò)

4、結(jié)構(gòu)。成核：控制泡孔的大小及細密程度 發(fā)泡劑CO2物理發(fā)泡劑 汽化后作為氣泡來源并可移去反應(yīng)熱，避免泡沫中心因溫度過高“燒芯”氟氯烴：CFC-11氫氟氯烴：HCFC-141b氫氟烴：HFC-134a；HFC-245fa；HFC-365mfc烷烴：環(huán)戊烷；異戊烷；或環(huán)、異戊烷混合物液體二氧化碳 發(fā)泡劑的替代與對比 水（2O） 主要作用為化學(xué)發(fā)泡劑、同時也是發(fā)生CO2氣泡原料來源。一般在冰箱、冷柜組合料中水用量為1.6-2.4%之間。 水的重要性1、與異氰酸酯反應(yīng)產(chǎn)生 CO2 (發(fā)泡反應(yīng))2、改善泡沫流動性3、增加泡沫交聯(lián)程度 （泡沫強度）4、水-異氰酸酯反應(yīng)是高放熱性的 （脫模問題）5、由于脲的

5、生成使泡沫發(fā)脆（影響與面材的粘接） 聚氨酯基本反應(yīng)異氰酸酯和水反應(yīng)）：NCOH2O NHCOOHNH2CO2 NCONH2 HNCONH （取代脲） 聚氨酯基本反應(yīng)異氰酸酯和多元醇羥基反應(yīng)） NCOOH NHCOONCO RNHCOO HNCONRCOO NCOHNCONRCOO HNCORNCONRCOO 聚氨酯的混合1、黑白料按一定比例在外力作用下（機器和實驗手工）進行充分的相混合。2、機器建議使用高壓發(fā)泡機，實驗室建議使用轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/秒攪拌8秒鐘。3、機器混合和手工混合差異與參考。 自由泡檢驗的重要性1、判斷組合料流動性好壞的依據(jù)2、開模時間長短的根據(jù) 起發(fā)與乳白 黑白料經(jīng)過充分混合

6、后，發(fā)泡氣體經(jīng)過充分誘導(dǎo)與分布，液面顏色出現(xiàn)乳白現(xiàn)象，同時液面有明顯上漲狀態(tài)。 起發(fā)與乳白重要性1、影響聚氨酯發(fā)泡過程中溢料現(xiàn)象的發(fā)生。2、影響泡孔細密度和整體結(jié)構(gòu)，從而提高泡體 導(dǎo)熱系數(shù)；3、影響發(fā)泡料的行進流動速度 拉絲與凝膠 黑白料經(jīng)過起發(fā)階段充分準(zhǔn)備，逐步進入劇烈的化學(xué)反應(yīng)和更高級的三聚反應(yīng)，同時液體粘度不斷增大直到纖維化。 凝膠時間的重要性 聚氨酯流動結(jié)束時間 。在發(fā)泡定型期間，中期流動時間段（拉絲減去乳白時間）越長越好，可以保證泡體填充箱體各個角落，又不至于泡孔變形嚴(yán)重。 脫粘原理脫粘原理 聚氨酯劇烈化學(xué)反應(yīng)和三聚反應(yīng)的結(jié)束時間參考點，也是聚氨酯完全形成固體的標(biāo)志起始時間。 觀測脫

7、粘的意義 觀測脫粘時間可以有效的判斷聚氨酯進入固體成型時間，從而判斷開模時間的設(shè)定。 固化與熟化 成型與穩(wěn)定的過程，不粘過后，劇烈的三聚反應(yīng)停止，但是反應(yīng)并沒有結(jié)束，開始進行高溫下的輕微后續(xù)三聚反應(yīng)以及聚氨酯泡沫內(nèi)應(yīng)力釋放過程。 固化熟化的意義 該階段可以直接反映箱體、門體的脫模性，目前好多企業(yè)可以300s脫模，該階段一般配用的催化劑為PC-41，PC-41是三聚催化劑,可以比較好的提高熟化時間,從而縮短脫模時間。 聚氨酯在冰箱冰柜中的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)項項 目目單單 位位環(huán)戊烷作環(huán)戊烷作發(fā)泡劑發(fā)泡劑其他發(fā)泡體其他發(fā)泡體系系導(dǎo)熱系數(shù) a 平均溫度10 W/(mK)0.02100.0195壓縮強度或形變1

8、0%的壓縮應(yīng)力 kPa130110尺寸穩(wěn)定性 -30，24h 70/相對濕度95%5%，24h， %1.51.0表觀芯密度 b kg/m33835閉孔率（體積分數(shù)） %90吸水率（體積分數(shù)） %4a導(dǎo)熱系數(shù)試驗應(yīng)在產(chǎn)品生產(chǎn)24h72h內(nèi)進行。b表觀芯密度也可按供需雙方商定。GBT26689-2011 冰箱冰柜用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料冰箱冰柜用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料 聚氨酯泡沫的具體物理指標(biāo)密度 導(dǎo)熱系數(shù) 抗壓強度閉孔率 尺寸穩(wěn)定性 密度 密度是反映物質(zhì)特性的物理量，物質(zhì)的特性是指物質(zhì)本身具有的而又能相互區(qū)別的一種性質(zhì)。 整體密度 芯密度 液體密度（容重）機器自由泡密度 手工自由泡密度 密度與抗壓強度的

9、關(guān)系 密度與抗壓強度的關(guān)系 抗壓強度 導(dǎo)熱系數(shù) 熱導(dǎo)率 是指材料直接傳導(dǎo)熱量的能力，或稱熱傳導(dǎo)率。熱導(dǎo)率定義為單位截面、長度的材料在單位溫差下和單位時間內(nèi)直接傳導(dǎo)的熱量。熱導(dǎo)率的單位為瓦米-1開爾文-1 。熱導(dǎo)率 ,其中是導(dǎo)熱體的橫截面積，是單位時間內(nèi)傳導(dǎo)的熱量， 是兩熱源間導(dǎo)熱體的厚度， 則是溫度差。 閉孔率 閉孔率規(guī)定為樣品的閉孔體積與樣品外觀體積（可視體積）的比值，即 閉孔率=A0/Aa式中： A0樣品的外觀體積（可視體積）（m3） Aa閉合孔所占的體積（m3） 對于閉孔率，須知道材料本身的密度。 尺寸穩(wěn)定性 硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料受熱或冷凍，尺寸或體積會發(fā)生一定變化。變化率大小與泡沫塑料原

10、料的類型，泡沫塑料結(jié)構(gòu)、密度、成型條件等因素有關(guān)。 冰箱用聚氨酯檢測與作用常規(guī)檢測-批量投入使用的前提流動性檢測-確保質(zhì)量與成本的關(guān)鍵因素密度分布檢測-質(zhì)量與工藝調(diào)整參考能效檢測-質(zhì)量的生命線閉孔率檢測-原料與質(zhì)量的跟蹤監(jiān)測 常規(guī)檢測1、材料進廠手工自由泡檢測2、上機后定時機器自由泡檢測 流動性能檢測必要性 現(xiàn)代化的冰箱冰柜由于空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，對發(fā)泡保溫環(huán)節(jié)的聚氨酯原料在箱體內(nèi)的反應(yīng)要求越來越高，尤其是原料的流動性能直接影響冰箱冰柜的能效和成本控制。為了在目前多為一槍注料的工藝下完全充滿結(jié)構(gòu)復(fù)雜的箱體，不出現(xiàn)填充空虛現(xiàn)象并且能達到密度適中，分布均勻，能效最大的效果，必須對原料的流動性能提出更

11、高的要求。流動性能的檢測也是正確應(yīng)用聚氨酯必須掌握的一項檢測手段。 影響聚氨酯流動性的因素1、原料的品質(zhì)：如硅油和聚醚的種類2、黑料的匹配：如MR200強度高流動性3、工藝的因素：如箱體的溫度、原料的溫度4、配方體系的均衡性：如催化體系的完善 聚氨酯流動性測試方法介紹1、聚乙烯平折袋測試法2、蘭芝模測試法 聚氨酯流動性測試方法介紹 聚氨酯流動性測試方法介紹 流動指數(shù)1、流動指數(shù)(高度/重量)：流動指數(shù)越大代表流動性越好2、S=Sqr(Xn-X撥)2 /(n-1)公式中代表總和，X撥代表x的算術(shù)平均值，2代表二次方，Sqr代表平方根。量度數(shù)據(jù)分布的分散程度，S（標(biāo)準(zhǔn)偏差）越小，這些值偏離平均值就

12、越少3、d：最大密度與最小密度差值。差值越小代表密度分布越均勻 影響現(xiàn)場發(fā)泡的主要因素混合壓力 P/I 溫度 P/I 的比例 流量模具溫度 箱體預(yù)熱溫度發(fā)泡方式 固化時間注料量/過填充率 排氣孔 參數(shù)不合格常見問題 序號 項目問題點 造成的結(jié)果1比例失調(diào)黑料過量粘接性差 ；脆； 流動性差；尺寸穩(wěn)定性差；密度高；空泡.白料過量軟、海綿樣泡體；尺寸穩(wěn)定性差；過多的流動性漏泡，密度低. 2原料溫度溫度過高反應(yīng)速度快；流動性差；漏泡；脫模性差尺寸穩(wěn)定性差；發(fā)泡劑遺失；比例失控.溫度過低反應(yīng)速度慢；比例失控；空泡；脫模性差；密度提高. 3模具溫度低模溫 空泡；粘性差；流動性差；厚表皮；脫模性差；尺寸穩(wěn)定

13、性差；芯密度低.高模溫 空泡； 漏泡. 4灌注壓力壓力過高注料時濺料；爆管.壓力過低黑白料混合不均勻；流量不穩(wěn)定；循環(huán)壓力要維持在100 Bar以上，循環(huán)壓力與注射壓力之差5Bar. 發(fā)泡異常常見問題點 序號 問題點 產(chǎn)生的原因 解決措施1反應(yīng)時間太慢 組合料催化劑不夠；料溫偏低；黑料加多；環(huán)境溫度太低；加大催化劑的用量；提高料溫；使用合理比例；適當(dāng)控制環(huán)溫；2反應(yīng)時間太快 組合料催化劑過多；料溫偏高；黑料過少；環(huán)境溫度太高；減少催化劑的用量；降低料溫；使用合理比例；適當(dāng)控制環(huán)溫；3泡沫發(fā)不起 組合料出現(xiàn)問題；未加發(fā)泡劑；未攪拌；停止使用；按照比例添加；按照規(guī)定時間攪拌均勻；4泡孔粗大 組合料

14、出現(xiàn)問題；停止使用； 生產(chǎn)中中常見問題分析 序號 問題點 產(chǎn)生的原因 解決措施 1溢料 發(fā)泡劑含量偏大 預(yù)熱烘道溫度及模溫超高；料溫偏高； 料比偏??；內(nèi)膽、門殼密封不到位；灌注量偏大 模具未及時清理，粘貼膠帶太多減少發(fā)泡劑的用量；降低預(yù)熱烘道溫度及模溫；降低料溫調(diào)整到合理的黑白料比；加強密封調(diào)整灌注量及時清理模具或調(diào)整模具，避免貼大量的膠帶和打包帶 2側(cè)板、背板及內(nèi)膽離泡 料溫、預(yù)熱烘道溫度及模溫過低料比過高； 熟化時間過短；組合料粘性偏低；內(nèi)襯表面有灰塵、骯臟或油質(zhì) 提高相應(yīng)溫度；降低料比；延長熟化時間；提高溫度或停用。清潔內(nèi)襯表面 生產(chǎn)中常見問題分析序號 問題點 產(chǎn)生的原因 解決措施3冷藏

15、蒸發(fā)器脫殼 冷藏蒸發(fā)器膠面存在問題；內(nèi)膽存在油污、灰塵； 內(nèi)膽過??； 壓接未到位； 發(fā)泡模配膽未到位； 挑選或停用；清潔；控制吸塑、貼鋁箔、降低溫度改善壓接質(zhì)量；重新配膽調(diào)模；4內(nèi)膽變形 模溫及預(yù)熱烘道溫度過高； 內(nèi)膽過薄； 降低溫度；控制吸塑、貼鋁箔、降低溫度重新配膽調(diào)模；清理模具；5內(nèi)膽與側(cè)板之間的離縫大 發(fā)泡模調(diào)整未到位；入箱不到位；內(nèi)膽尺寸波動； 預(yù)裝箱裝配不到位； 調(diào)整模具；調(diào)整入箱定位；控制吸塑控制預(yù)裝質(zhì)量； 生產(chǎn)中常見問題分析 序號 問題點 產(chǎn)生的原因 解決措施6箱體假滿 灌注過程中急停；灌注量不足；模具傾斜角度過大，密度分布不均勻排出故障；嚴(yán)格按照工藝要求稱重；確保最低灌注量；解剖箱體檢測箱體密度分布，確定合適傾斜角度7空洞 預(yù)熱溫度太低模溫太低 排氣不良黑料對白料比例太高 流動不暢管道阻塞調(diào)整預(yù)熱溫度提高模具溫度提高