聚氨酯硬泡生產(chǎn)工藝

第五章聚氨酯硬泡生產(chǎn)工藝硬泡成型工藝聚氨酯硬泡的基本生產(chǎn)方法聚氨酯硬泡一般為室溫發(fā)泡,成型工藝比較簡(jiǎn)單.按施工機(jī)械化程度可分為手工發(fā)泡和機(jī)械發(fā)泡.根據(jù)發(fā)泡時(shí)的壓力,可分為高壓發(fā)泡和低壓發(fā)泡.按成型方式可分為澆注發(fā)泡和噴涂發(fā)泡.澆注發(fā)泡按具體應(yīng)用領(lǐng)域,制品形狀又可分為塊狀發(fā)泡,模塑發(fā)泡,保溫殼體澆注等.根據(jù)發(fā)泡體系可發(fā)為HCFC發(fā)泡體系，戊烷發(fā)泡體系和水發(fā)泡體系等,不同的發(fā)泡體系對(duì)設(shè)備的要求不一樣.按是否連續(xù)化生產(chǎn)可分為間歇法和連續(xù)法.間歇法適合于小批量生產(chǎn).連續(xù)法適合于大規(guī)模生產(chǎn),采用流水線生產(chǎn)方法,效率高.按操作步驟中是否需預(yù)聚可分為一步法和預(yù)聚法(或半預(yù)聚法)..手工發(fā)泡及機(jī)械發(fā)泡在不具備發(fā)泡機(jī),模具數(shù)量少和泡沫制品的需要量不大時(shí)可采用手工澆注的方法成型.手工發(fā)泡勞動(dòng)生產(chǎn)率低,原料利用率低,有不少原料粘附在容器壁上.成品率也較低.開(kāi)發(fā)新配方,以及生產(chǎn)之前對(duì)原料體系進(jìn)行例行檢測(cè)和配方調(diào)試,一般需先在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行小試,即進(jìn)行手工發(fā)泡試驗(yàn).在生產(chǎn)中,這種方法只適用于小規(guī)?，F(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)施工,生產(chǎn)少量不定型產(chǎn)品或制作一些泡沫塑料樣品.手工發(fā)泡大致分幾步:(1)確定配方,計(jì)算制品的體積,根據(jù)密度計(jì)算用料量,根據(jù)制品總用料量一般要求過(guò)量5%?15%.(2)清理模具，涂脫模劑，模具預(yù)熱.(3)稱料,攪拌混合,澆注,熟化,脫模.手工澆注的混合步驟為:將各種原料精確稱量后,將多元醇及助劑預(yù)混合,多元醇預(yù)混物及多異氰酸酯分別置于不同的容器中,然后將這些原料混合均勻,立即注入模具或需要充填泡沫塑料的空間中去,經(jīng)化學(xué)反應(yīng)并發(fā)泡后即得到泡沫塑料.在我國(guó),一些中小型工廠中手工發(fā)泡仍占有重要的地位.手工澆注也是機(jī)械澆注的基礎(chǔ).但在批量大,模具多的情況下手工澆注是不合適的.批量生產(chǎn),規(guī)?；┕?一般采用發(fā)泡機(jī)機(jī)械化操作,效率高..一步法及預(yù)聚法目前,硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料都是用一步法生產(chǎn)的,也就是各種原料進(jìn)行混合后發(fā)泡成型.為了生產(chǎn)的方便,目前不少?gòu)S家把聚醚多元醇或(及)其它多元醇,催化劑,泡沫穩(wěn)定劑,發(fā)泡劑等原料預(yù)混在一起,稱之為"白料"，使用時(shí)與粗乂口1(俗稱"黑料")以雙組分形式混合發(fā)泡,仍屬于"一步法",因?yàn)樵诨旌习l(fā)泡之前沒(méi)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng).早期的聚氨酯硬泡采用預(yù)聚法生產(chǎn).這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)所用的多異氰酸酯原料為TDI-80.由于TDI粘度小，與多元醇的粘度不匹配;TDI在高溫下?lián)]發(fā)性大;且與多元醇,水等反應(yīng)放熱量大,若用一步法生產(chǎn)操作困難,故當(dāng)時(shí)多用預(yù)聚法.若把全部TDI和多元醇反應(yīng)，制得的端異氰酸酯基預(yù)聚體粘度很高，使用不便.硬泡生產(chǎn)中所指的預(yù)聚法實(shí)際上是“半預(yù)聚法”.即首先TDI與部分多元醇反應(yīng)，制成的預(yù)聚體中NCO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為20%?25%.由于TDI大大過(guò)量，預(yù)聚體的粘度較低.預(yù)聚體再和聚酯或聚醚多元醇,發(fā)泡劑,表面活性劑,催化劑等混合,經(jīng)過(guò)發(fā)泡反應(yīng)而制得硬質(zhì)泡沫塑料.預(yù)聚法優(yōu)點(diǎn)是:發(fā)泡緩和,泡沫中心溫度低,適合于模制品;缺點(diǎn)是:步驟復(fù)雜,物料流動(dòng)性差,對(duì)薄壁制品及形狀復(fù)雜的制品不適用.自從聚合MDI開(kāi)發(fā)成功后,TDI已基本上不再用作硬質(zhì)泡沫塑料的原料，一步法隨之78—取代了預(yù)聚法.5.1.2澆注成型工藝澆注發(fā)泡是聚氨酯硬泡常用的成型方法,即就是將各種原料混合均勻后,注入模具或制件的空腔內(nèi)發(fā)泡成型.聚氨酯硬泡的澆注成型可采用手工發(fā)泡或機(jī)械發(fā)泡,機(jī)械發(fā)泡可采用間歇法及連續(xù)法發(fā)泡方式.機(jī)械澆注發(fā)泡的原理和手工發(fā)泡的相似,差別在于手工發(fā)泡是將各種原料依次稱入容器中,攪拌混合;而機(jī)械澆注發(fā)泡則是由計(jì)量泵按配方比例連續(xù)將原料輸入發(fā)泡機(jī)的混合室快速混合.硬泡澆注方式適用于生產(chǎn)塊狀硬泡,硬泡模塑制品,在制件的空腔內(nèi)填充泡沫,以及其它的現(xiàn)場(chǎng)澆注泡沫.塊狀硬泡及模塑發(fā)泡塊狀硬質(zhì)泡沫塑料指尺寸較大的硬泡塊坯,一般可用間隙式澆注或用連續(xù)發(fā)泡機(jī)生產(chǎn).塊狀硬泡切割后制成一定形狀的制品.模塑硬泡一般指在模具中直接澆注成型的硬泡制品.塊狀硬泡的生產(chǎn)方法和連續(xù)法塊狀軟泡及箱式發(fā)泡軟泡相似.原料中可加入一定量的固體粉狀或糊狀填料.塊狀硬泡在模具頂上常裝有一定重量的浮動(dòng)蓋板.反應(yīng)物料量按模具體積和所需泡沫塑料密度計(jì)算，另加3%?5%比較合適.這種情況下，泡沫上升受到浮動(dòng)蓋板限制,結(jié)構(gòu)更為均勻,各向異性程度減小.也可用自由發(fā)泡生產(chǎn)塊狀硬泡,即在沒(méi)有頂蓋的箱體內(nèi)發(fā)泡,泡沫密度由配方?jīng)Q定.小體積（體積小于0.5m3,厚度不大于10cm）聚氨酯硬泡生產(chǎn)配方及工藝目前已經(jīng)成熟,國(guó)內(nèi)普遍采用.大體積塊狀硬泡發(fā)泡工藝難度較大,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家少.在大體積聚氨酯硬泡生產(chǎn)中,應(yīng)注意防止泡沫內(nèi)部產(chǎn)生的熱量積聚而引起燒芯.一般需控制原料中的水分,不用水發(fā)泡以減少熱量的產(chǎn)生,盡量采用物理發(fā)泡劑以吸收反應(yīng)熱,降低發(fā)泡原料的料溫.間隙式箱式發(fā)泡和模塑發(fā)泡,發(fā)泡過(guò)程大致是這樣的:多元醇,發(fā)泡劑,催化劑等原料精確計(jì)量后置于一容器中預(yù)混合均勻,加入異氰酸酯后立即充分混合均勻,具有流動(dòng)性的反應(yīng)物料注入模具,經(jīng)化學(xué)反應(yīng)并發(fā)泡成型.箱式塊狀發(fā)泡工藝的優(yōu)點(diǎn)是投資少,靈活性大.一個(gè)模具每小時(shí)一般可生產(chǎn)兩塊硬泡.缺點(diǎn)是原料損耗大,勞動(dòng)生產(chǎn)率低.模塑發(fā)泡是在有一定強(qiáng)度的密閉模具（如密閉的箱體）內(nèi)發(fā)泡,密度由配方用量和設(shè)定的模具體積來(lái)決定.一般用于生產(chǎn)一些小型硬泡制品,如整皮硬泡,結(jié)構(gòu)硬泡等.模塑發(fā)泡的模具要求能承受一定的模內(nèi)壓力.原料的過(guò)填充量根據(jù)要求的密度及整皮質(zhì)量而定.大體積塊狀泡沫一般需用發(fā)泡機(jī)混合與澆注物料.高,低壓發(fā)泡機(jī)均可.機(jī)械發(fā)泡,發(fā)泡料的乳白時(shí)間遠(yuǎn)比攪拌式混合的短.因此,生產(chǎn)大塊泡沫塑料,最好選用大輸出量發(fā)泡機(jī).連續(xù)法生產(chǎn)塊狀硬泡的過(guò)程與塊狀軟泡的相似,所用發(fā)泡機(jī),其原理和外觀也與生產(chǎn)軟泡的機(jī)器相似汝口Planibloc平頂發(fā)泡裝置也適用于生產(chǎn)塊狀硬泡.澆注成型中的注意事項(xiàng)澆注發(fā)泡成型的催化劑以胺類催化劑為主,可采用延遲性胺類催化劑延長(zhǎng)乳白時(shí)間,滿足對(duì)模具的填充要求,這類催化劑可提高原料體系的流動(dòng)性,但不影響其固化性.異氰酸酯指數(shù)稍大于100,如105.澆注發(fā)泡成型過(guò)程中,原料溫度與環(huán)境溫度直接影響泡沫塑料制品的質(zhì)量.環(huán)境溫度以20?30℃為宜，原料溫度可控制在20?30℃或稍高一些.溫度過(guò)高或過(guò)低都不易得到高質(zhì)量的制品.對(duì)船舶,車輛等大型制品現(xiàn)場(chǎng)澆注成型,難以控制環(huán)境溫度,則可適當(dāng)控制原料溫度并調(diào)節(jié)催化劑用量.79—對(duì)模具的要求是結(jié)構(gòu)合理,拆裝方便,重量輕,耐一定壓力,并且內(nèi)表面還要有較好的光潔度.同時(shí)還要根據(jù)模具的大小和不同的形狀,在合適的位置鉆多個(gè)排氣孔.制造模具的材質(zhì)一般是鋁合金,有時(shí)也用鋼模.模具溫度的高低直接影響反應(yīng)熱移走的速度.模溫低,發(fā)泡倍率小,制品密度大,表皮厚;模溫高則相反.為制得高質(zhì)量的泡沫塑料制品,一般將模溫控制在40?50℃范圍.料溫和模溫較低時(shí)，化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行緩慢，泡沫固化時(shí)間長(zhǎng);溫度高,則固化時(shí)間短.在注入模具內(nèi)發(fā)泡時(shí),應(yīng)在脫模前將模具與制品一起放在較高溫度環(huán)境下熟化,讓化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行完全.若過(guò)早脫模,則熟化不充分,泡沫會(huì)變形.原料品種與制件形狀尺寸不同,所需的熟化時(shí)間和溫度也不同.一般模塑泡沫在模具中需固化10min后才能脫模.由于混合時(shí)間短,混合效率是需重視的因素.手工澆注發(fā)泡,攪拌器應(yīng)有足夠的功率和轉(zhuǎn)速.混合得均勻,泡沫孔細(xì)而均勻,質(zhì)量好;混合不好,泡孔粗而不均勻,甚至在局部范圍內(nèi)出現(xiàn)化學(xué)組成不符合配方要求的現(xiàn)象,大大影響制品質(zhì)量.5.1.3聚氨酯硬泡噴涂成型聚氨酯硬泡噴涂發(fā)泡成型即是將雙組分組合料迅速混合后直接噴射到物件表面而發(fā)泡成型.噴涂是聚氨酯硬泡是一種重要的施工方法,可用于冷庫(kù),糧庫(kù),住宅及廠房屋頂,墻體,貯罐等領(lǐng)域的保溫層施工,應(yīng)用已逐漸普及.噴涂發(fā)泡成型的優(yōu)點(diǎn)是:不需要模具;無(wú)論是在水平面還是垂直面,頂面,無(wú)論是在形狀簡(jiǎn)單的物體表面或者還是復(fù)雜的表面,都可通過(guò)噴涂方法形成硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫層;勞動(dòng)生產(chǎn)率高;噴涂發(fā)泡所得的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料無(wú)接縫,絕熱效果好,兼具一定的防水功能.低壓及高壓噴涂一般按噴涂設(shè)備壓力分為低壓噴涂和高壓噴涂,高壓噴涂發(fā)泡按提供壓力的介質(zhì)種類又分為氣壓型和液壓型高壓噴涂工藝.低壓噴涂發(fā)泡是靠柱塞泵將聚氨酯泡沫組合料"白料"（即組合聚醚）,"黑料"（即聚合MDI）這兩種原料從原料桶內(nèi)抽出并輸送到噴槍槍嘴，然后靠壓縮空氣將黑白兩種原料從噴槍嘴中吹出的同時(shí)使之混合發(fā)泡.低壓噴涂發(fā)泡的缺點(diǎn)是:原材料損耗大,污染環(huán)境;黑白兩種原料容易互串而造成槍嘴,管道堵塞,每次停機(jī)都要手工清洗槍嘴;另外壓縮空氣壓力不穩(wěn)定,混合效果時(shí)好時(shí)壞,影響發(fā)泡質(zhì)量,噴涂表面不光滑.但低壓噴涂發(fā)泡設(shè)備價(jià)格較高壓機(jī)低.低壓噴涂發(fā)泡施工是一般先開(kāi)空氣壓縮機(jī),調(diào)節(jié)空氣壓力和流量到所需值,然后開(kāi)動(dòng)計(jì)量泵開(kāi)始噴涂施工,槍口與被噴涂面距離300?500mm,以流量1?2kg/min,噴槍移動(dòng)速度0.5?0.8s/m為宜.噴涂結(jié)束時(shí)先停泵，再停壓縮空氣，拆噴槍用溶劑清洗之.高壓噴涂發(fā)泡,物料在空間很小的混合室內(nèi)高速撞擊并劇烈旋轉(zhuǎn)剪切,混合非常充分.高速運(yùn)動(dòng)的物料在噴槍口形成細(xì)霧狀液滴,均勻地噴射到物件表面.高壓型噴涂發(fā)泡設(shè)備與低壓型噴涂發(fā)泡設(shè)備相比,具有壓力波動(dòng)小,噴涂霧化效果好,屬無(wú)氣噴涂,原料浪費(fèi)少,污染小，噴槍自清潔等一系列優(yōu)點(diǎn).目前國(guó)內(nèi)高壓噴涂設(shè)備主要來(lái)自美國(guó)Glas-Craft公司,Graco公司,Gusmer等公司.進(jìn)口的高壓噴涂機(jī)有的帶可控加熱器，可把黑白料加熱(最高達(dá)70℃).為了方便施工,在主加熱器與噴槍之間配備長(zhǎng)管.為防止兩個(gè)發(fā)泡料組分在流經(jīng)長(zhǎng)管道時(shí)冷卻降溫,長(zhǎng)管外面包有保溫層,內(nèi)有溫度補(bǔ)償加熱器,以保證黑料,白料達(dá)到設(shè)定的溫度.選擇合適的噴涂發(fā)泡設(shè)備,是控制硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫平整度及泡沫質(zhì)量的關(guān)鍵之上.高壓噴涂發(fā)泡效果明顯優(yōu)于低壓噴涂發(fā)泡.噴涂發(fā)泡工藝對(duì)原料的要求①毒性小，噴涂發(fā)泡時(shí)，原料噴散成很細(xì)的液滴，為減少對(duì)環(huán)境的污染和操作人員的健80—康,除發(fā)泡劑外,其它原料中的低沸點(diǎn)成分應(yīng)嚴(yán)加控制,臭味大的叔胺催化劑盡量少用.特別是聚合MDI中,易揮發(fā)低相對(duì)分子質(zhì)量的異氰酸酯含量要控制在很低范圍內(nèi).②粘度小，有利于在極短時(shí)間內(nèi)混合均勻.③催化劑活性要大，因?yàn)閲娡堪l(fā)泡工藝要求反應(yīng)速度較快，泡沫應(yīng)很快固化，不流淌.一般選用三亞乙基二胺,二月桂酸二丁基錫等催化劑.具有催化作用的叔胺類多元醇,如由乙二胺與環(huán)氧丙烷反應(yīng)制得的俗稱"胺醚"的多元醇,常常用于噴涂發(fā)泡.組合料的固化速度應(yīng)調(diào)節(jié)在適當(dāng)?shù)姆秶?如乳白時(shí)間3?5s,不粘時(shí)間10?20s.這樣,能保證反應(yīng)液混合后立即在噴射面固化,形成泡沫塑料.這一點(diǎn),對(duì)由下往上的頂部噴涂特別重要.關(guān)于噴涂發(fā)泡的環(huán)境條件,有幾點(diǎn)應(yīng)注意.⑴噴涂發(fā)泡環(huán)境溫度與待噴物體的表面溫度較合適的溫度范圍是15?35c有的施工單位把5?8℃作為最低溫度界限.溫度過(guò)低，泡沫塑料容易從物體表面脫落,而且泡沫塑料的密度明顯增大.溫度在15?25℃范圍內(nèi)，泡沫塑料的密度沒(méi)有明顯變化;溫度為5℃時(shí),密度明顯升高.環(huán)境溫度過(guò)高,發(fā)泡劑損耗太大.(2)異氰酸酯很容易和水反應(yīng)生成含脲鍵結(jié)構(gòu).這種結(jié)構(gòu)含量增高,則泡沫塑料較脆.待噴涂物體表面若有露水或霜,應(yīng)予以去除,否則,泡沫塑料的脆性增大,且影響與物體表面的粘接性.⑶在室外進(jìn)行噴涂發(fā)泡作業(yè)，當(dāng)風(fēng)速超過(guò)5m/s時(shí)，因反應(yīng)產(chǎn)生的熱量被風(fēng)吹失，熱量不易積累,妨礙泡沫塑料進(jìn)一步快速發(fā)泡反應(yīng),不易得到優(yōu)質(zhì)泡沫塑料.另外,風(fēng)速過(guò)大,原料損耗也大.為防止噴涂物料細(xì)滴的飛散,減少對(duì)環(huán)境的污染,必要時(shí),可用防風(fēng)帷幕.(4)待噴物體表面要無(wú)銹,無(wú)粉塵,無(wú)油污和無(wú)潮氣.必要時(shí),應(yīng)預(yù)先進(jìn)行清洗和干,達(dá)到上述要求.(5)應(yīng)注意安全衛(wèi)生問(wèn)題,加強(qiáng)勞動(dòng)保護(hù).要戴防護(hù)鏡,避免在施工時(shí)吸入有害化學(xué)原料.噴涂泡沫塑料是一層層堆積起來(lái)的,一次噴涂的厚度要適宜.一次噴涂厚度一般為10?30mm,最好為15?20mm.具體厚度取決于泡沫塑料原料體系，溫度，被噴基材的熱導(dǎo)率等因素.一次噴涂厚度太薄,泡沫塑料的密度增大.一次噴涂厚度過(guò)大,反應(yīng)放熱難以發(fā)散,容易產(chǎn)生燒芯變形等現(xiàn)象.噴涂發(fā)泡施工注意事項(xiàng)環(huán)境溫度和待噴涂表面的溫度應(yīng)在10℃以上.溫度過(guò)低,泡沫塑料與物體表面的粘接性差,易脫離，而且泡沫密度明顯加大.環(huán)境溫度最好在15?35℃之間.溫度太高，則發(fā)泡劑損耗大.一次噴涂的厚度要適宜，單層噴涂的厚度約15mm為宜.厚度太薄，泡沫密度增大，太厚則不易控制噴涂表面的平整度.待噴涂物體表面不能有油,灰塵等.若表面有露水或霜,應(yīng)予以除去,否則將影響泡沫與物體表面的粘接性,影響泡沫性能.在室外噴涂時(shí)，當(dāng)風(fēng)速超過(guò)5m/s時(shí)，物料和熱量損失大，不易得到滿意的泡沫層，并且污染環(huán)境.必要時(shí)可使用防風(fēng)帷幕.聚氨酯保溫層噴涂施工結(jié)束后必須嚴(yán)格保護(hù),以免破壞隔熱效果或造成其它問(wèn)題.隔汽層及聚氨酯硬泡表面均需采取保護(hù)性措施.地坪噴涂完畢后必須作好防水層及其上面的水泥砂漿保護(hù)層.墻面泡沫噴涂完畢后也必須采取其面層保護(hù)措施,以防碰壞.國(guó)內(nèi)貿(mào)易工程設(shè)計(jì)研究院是我國(guó)開(kāi)展冷庫(kù)噴涂施工的單位之一,該院對(duì)噴涂硬泡的施工提出了一個(gè)規(guī)程,其中對(duì)噴涂硬泡提出六項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)如下:(1)密度墻，頂噴涂泡沫密度＞37kg/m3,地面＞45kg/m3;81—⑵壓縮強(qiáng)度(形變10%時(shí)的壓縮應(yīng)力)用于墻面,頂面為Nl47kPa,一般地坪N245kPa,行走叉車的地坪N294kPa;(3)導(dǎo)熱系數(shù)墻,頂泡沫S0.022W/(mK),地坪口.024W/(mK);(4)尺寸穩(wěn)定性不大于2%;(5)吸水率按照GB8810規(guī)定*%;(6)阻燃性能按照GB2406-80規(guī)定(樣塊尺寸150mmx12.5mmx12.5mm),氧指數(shù)N26,按照GB8333-87規(guī)定離火自熄時(shí)間必須達(dá)到"0"級(jí)標(biāo)準(zhǔn).5.1.4塊狀聚氨酯硬泡生產(chǎn)及加工技術(shù)塊狀聚氨酯硬泡的生產(chǎn)塊狀硬質(zhì)泡沫塑料是指尺寸較大的泡沫塊,截面積大多接近矩形,用于切割制作一定形狀的制品.所以,塊狀硬泡是一種坯料.生產(chǎn)方法分為間歇與連續(xù)兩種類型.硬質(zhì)塊狀泡沫的制造必須符合下列要求:泡沫塊體尺寸要大;泡沫斷面應(yīng)為正方形或矩形,以盡量減少切割損失量;模具的數(shù)量要少,這就要求熟化時(shí)間要短;塊狀泡沫各部位的密度變化應(yīng)盡可能地小.間歇法生產(chǎn)塊狀硬泡過(guò)程大致是這樣的:多元醇,發(fā)泡劑,催化劑等原料精確計(jì)量后置于一容器中預(yù)混和均勻,最后加入異氰酸酯立即充分混合.反應(yīng)物料在達(dá)到乳白時(shí)間前注入模具,經(jīng)化學(xué)反應(yīng)并發(fā)泡后得到硬質(zhì)泡沫塑料.在實(shí)驗(yàn)室,少量的低活性混合物可以用簡(jiǎn)單的可分散攪拌器手工混合.但當(dāng)物料多于500g時(shí)，最好用機(jī)械攪拌器混合.從設(shè)備供應(yīng)商那里可以得到許多設(shè)計(jì)合理的螺旋或渦輪式攪拌器.它的選擇取決于發(fā)泡反應(yīng)混合物的多少和粘度.在間歇法生產(chǎn)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(dòng)蓋板.浮動(dòng)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(jīng)常改動(dòng)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(chǎn)操作,原料中允許加入一定量的固體粉料或糊狀物.這種簡(jiǎn)單塊料工藝能提供每小時(shí)每模大約兩塊泡沫.而每塊泡沫必須在泡沫上升終了以后至少需留在模具中10?15min,以防止泡沫的強(qiáng)度不足而損壞.并且若過(guò)早脫模，泡沫會(huì)變形.通常還要保證3%?5%過(guò)填充量與自由發(fā)泡相比，這通常足以得到平頂?shù)膲K料和更加均一的，各向異性不明顯的泡沫.該法優(yōu)點(diǎn)是投資少,靈活性大.缺點(diǎn)是原料損耗大,留在混合容器內(nèi)的原料無(wú)法回收;勞動(dòng)生產(chǎn)率低,勞動(dòng)力費(fèi)用高;手工操作化學(xué)原料,有一定潛在不安全因素.圖5-1表示其生產(chǎn)過(guò)程.(1)帶鉸鏈的模具,內(nèi)涂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(dòng)蓋板下上升;(4)泡沫充滿模具,浮動(dòng)蓋板在上,泡沫呈矩形圖5-1間歇法浮動(dòng)蓋板式塊狀硬泡制法要克服上述缺點(diǎn)得用發(fā)泡機(jī)混合與澆注物料.高,低壓發(fā)泡機(jī)均可.反應(yīng)物料要充分混合,同樣在達(dá)到乳白時(shí)間前澆入模具中.經(jīng)過(guò)大約十分鐘(根據(jù)反應(yīng)裝置而定)固化后打開(kāi)模具,取出泡沫塊.通常,塊狀泡沫熟化一周后再進(jìn)行切割.機(jī)械發(fā)泡,反應(yīng)物料乳白時(shí)間遠(yuǎn)比批量攪拌式混合為短.因此,生產(chǎn)大塊泡沫塑料,若采用高反應(yīng)性原料體系,應(yīng)選用大輸出量發(fā)泡機(jī).例如，若要生產(chǎn)密度為30kg/m3硬質(zhì)泡沫塑料，模具尺寸為2mx1mx1m,需約66kg泡沫原料.若這些原料要在20s內(nèi)注入模具,發(fā)泡機(jī)澆注量必須達(dá)到200kg/min.由此可見(jiàn),要求的輸出量是很可觀的.較小輸出量的發(fā)泡機(jī)同樣能生產(chǎn)塊狀泡沫塑料,如圖5-2所示,可用一移動(dòng)分配管將反應(yīng)液注入模具.模具略傾斜汝口用這種改進(jìn)方法生產(chǎn)截面積為1mx0.5m,長(zhǎng)達(dá)數(shù)米的泡沫塑料,機(jī)器輸出量約50kg/min即可.此方法適用于聚氨酯及聚異氰脲酸酯硬泡,后者發(fā)泡過(guò)程乳白時(shí)間較短.泡沫塑料密度在30?200kg/m3范圍可調(diào)節(jié).1—發(fā)泡機(jī);2—多元醇貯罐;3—異氰酸酯貯罐;4—計(jì)量泵;5—混合頭圖5-2塊狀硬質(zhì)泡沫塑料生產(chǎn)工藝連續(xù)法生產(chǎn)塊狀硬泡是最經(jīng)濟(jì)的加工方式.這種方法類似于軟質(zhì)塊狀泡沫的生產(chǎn),所用發(fā)泡機(jī),其原理和外觀也與生產(chǎn)軟泡的機(jī)器相似.原料經(jīng)計(jì)量,混合均勻后連續(xù)注入由紙或聚乙烯膜圍成的料槽內(nèi)發(fā)泡.料槽安放在運(yùn)輸帶上并不斷向前移動(dòng).大部分連續(xù)生產(chǎn)硬泡塊料設(shè)備的運(yùn)輸系統(tǒng),側(cè)壁在垂直方向上可向上移動(dòng).側(cè)壁運(yùn)輸帶與水平方向移動(dòng)的運(yùn)輸帶同步協(xié)調(diào)地驅(qū)動(dòng).有的設(shè)備側(cè)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(yùn)輸帶限制,泡沫只能上升到設(shè)備調(diào)節(jié)的高度,以形成平頂泡沫.一種改進(jìn)型被稱作planibloc平頂發(fā)泡裝置（如圖5-3）也適用于塊狀硬泡.要生產(chǎn)高質(zhì)量塊狀硬泡,原料體系乳白時(shí)間宜短,上升時(shí)間應(yīng)可調(diào)節(jié),不粘時(shí)間也宜短.乳白時(shí)間與不粘時(shí)間短的原料體系,有利點(diǎn)在于:生產(chǎn)的硬泡,泡孔細(xì)而均勻,性能較好;發(fā)泡設(shè)備的運(yùn)輸帶長(zhǎng)度短;固化快的泡沫塑料,可較早地切割成一定長(zhǎng)度.1—混合頭;2—頂部紙;3—壓板;4—泡沫;5—運(yùn)輸帶圖5-3planibloc塊狀泡沫塑料生產(chǎn)裝置5.1.4.2塊狀聚氨酯硬泡的加工技術(shù)連續(xù)加工適用于大批量生產(chǎn)建筑用板材,而間歇加工方式則用于小批量生產(chǎn)各種尺寸以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的板材.可以使用下列制造方法..切割法通過(guò)鋸或削——木材加工所用方法在這里也適用——從塊狀泡沫上切取所需尺碼的泡沫塊,然后包覆所需的表面層,如木板,塑料板,粒子板,玻璃纖維增強(qiáng)塑料板.以聚氨酯,不飽和聚酯,環(huán)氧樹(shù)酯,聚醋酸乙烯酯,氯丁橡膠等為基的粘合劑為宜,根據(jù)所用粘合劑的類型,固化時(shí)需適當(dāng)加壓或加熱.在確認(rèn)所選用溶劑不會(huì)損害泡沫體和層壓材料之后,可以使用含溶劑的粘合劑.由玻璃纖維增強(qiáng)塑料組成的表面層,也可以層壓到泡沫層上.凡適用于玻璃纖維增強(qiáng)塑料的其它工藝方法,如人工貼合,噴涂和真空成型法,在此都適用.但務(wù)必注意用快速固化來(lái)限制苯乙烯對(duì)泡沫的影響.該法的優(yōu)點(diǎn)是:泡沫的生產(chǎn)很簡(jiǎn)單;層壓材料的設(shè)計(jì)及其幾何形狀易于改變,可以經(jīng)濟(jì)地制作較小的零件.該法的缺點(diǎn)是:切割塊料時(shí)有廢料;由于要粘合,增加了附加工序.2.泡沫填充法將反應(yīng)混合物倒入要填充的空腔里,在其反應(yīng)要固化時(shí),泡沫體便粘到表面層上.在有些應(yīng)用中,必須采用特殊的施工步驟,才能確保泡沫對(duì)表面層的良好粘著,金屬片材必須涂敷能增加粘著強(qiáng)度和抗腐蝕的底層材料.如果面對(duì)泡沫的那一側(cè)有玻璃纖維露出表面,則人工壓制的玻璃纖維增強(qiáng)塑料就可得到特別好的粘著性能.機(jī)械生產(chǎn)的玻璃纖維增強(qiáng)塑料則必須打毛或涂粘合劑.粒子板,石膏板和石棉水泥板,只要干燥表面無(wú)塵,就能和泡沫粘牢.有兩種現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡制造板材的方法——分層澆注料法和注射法.用分層澆注料發(fā)泡法時(shí),將反應(yīng)混合物澆注到立式模具開(kāi)口端的各個(gè)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(guò)20?25cm汝口果每層的厚度大于這個(gè)數(shù)值,則泡沫的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性就會(huì)受到不利的影響.注料的時(shí)間間隔至少應(yīng)有2min,以使底層有機(jī)會(huì)固化.需注意,第一層的厚度稍有不均勻就會(huì)影響下一層的表面平整性.這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的泡沫壓力很小,因此不需要昂貴的模具.由于反應(yīng)混合物是分幾次澆注到模具內(nèi)的,因而可以使用小而經(jīng)濟(jì)的發(fā)泡機(jī).也可以制得比較低的泡沫密度（大約38kg/m3）.其不足之處是相鄰兩層之間生成的表皮層會(huì)引起泡沫密度不均.由于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(dāng)采用注射法時(shí),表面層和棱層都放入模具內(nèi),對(duì)反應(yīng)混合物必須進(jìn)行精確計(jì)量以保證充滿模腔.還要考慮到所要覆蓋的流動(dòng)距離.對(duì)于較長(zhǎng)的制件,為了縮短泡沫必須流動(dòng)的距離,建議澆注期間混合頭在制件上方通過(guò).也可以把制件分成幾段,然后分段發(fā)泡.模具和夾具的強(qiáng)度必須足以承受泡沫壓力.這主要根據(jù)"填充系數(shù)"來(lái)確定.壓力與填充系數(shù)a的關(guān)系示于表5-1.a為成品模塑泡沫密度與自由發(fā)泡泡沫塑料密度之比值.表5-1泡沫壓力與填充系數(shù)a的關(guān)系a泡沫壓力/kPa1030?402.070?902.5130?160模具溫度影響泡沫密度分布,并影響泡沫沿著表面層的填充以及面層的粘接性.已證明溫度在25?45℃之間效果最好.脫模時(shí)間取決于配方，流動(dòng)距離，模具溫度，填充系數(shù)與脫模后容許的尺寸變化.預(yù)制尺寸和厚度都較小的制件(1m2x3cm)脫模時(shí)間為5min;10?20cm厚的大型制件的脫模時(shí)間為20?60min.為了保持側(cè)面泡沫壓力可以使用涂有隔離劑的可拆式支撐板架.這些支撐板架也可以用作制件邊緣的漏模.這類支撐板也起到保持表面層的間距和模腔排氣的作用.支撐板必須盡可能地與側(cè)面形狀相適合,并允許因溫度和壓力而產(chǎn)生的表面尺寸變化.料在反應(yīng)混合物中摻用細(xì)的或極細(xì)的填料就需要用高耐磨的泵.目前,在硬泡領(lǐng)域里值得一提的只有生產(chǎn)過(guò)程中混合的糊狀阻燃劑.當(dāng)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(shí),模腔應(yīng)在制件發(fā)泡之前就先填滿.通過(guò)每隔80?100cm插入一根10mm直徑的塑料管加入反應(yīng)混合物.泡沫在包住顆粒填料時(shí),會(huì)遇到很高的流動(dòng)阻力,從而大大地提高了泡沫密度.經(jīng)驗(yàn)證明,所需要的反應(yīng)混合物料量同無(wú)粒狀填料而使泡沫制件的密度達(dá)到60kg/m3時(shí)一樣多.模具應(yīng)設(shè)計(jì)得能承受(0.8?1.2)x105Pa的壓力.這類制件用作罩面材料和預(yù)制的民用建筑構(gòu)件(聚氨酯輕質(zhì)混凝土).5.2幾種聚氨酯硬泡制品的制造聚氨酯板材及夾心板硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料板材重量輕,強(qiáng)度高,絕熱效果好,是理想的建筑材料,用于屋面隔熱,冷庫(kù)等.這種板材大多覆有面層,故是以硬泡為芯材的夾心板材或稱復(fù)合板材.面層軟,硬質(zhì)材料均可.軟質(zhì)材料有牛皮紙,聚乙烯涂層牛皮紙,瀝青紙,玻璃纖維織物,瀝青玻璃纖維織物,鋁箔等.硬質(zhì)面材有鋼板(平板及型材),碎木料膠合板,粗紙板,灰泥板,增強(qiáng)水泥板,礦棉板,珍珠巖板,石膏板等.復(fù)合板材加工方法大致分為連續(xù)復(fù)合成型法,非連續(xù)復(fù)合成型法,硬泡塊料切割法等.連續(xù)法勞動(dòng)力費(fèi)用低,節(jié)能,是較先進(jìn)的方法.連續(xù)復(fù)合成型法連續(xù)復(fù)合成型法生產(chǎn)硬質(zhì)泡沫塑料板材,生產(chǎn)效率高.20世紀(jì)60年代初已經(jīng)工業(yè)化,產(chǎn)品主要用在建筑上.建筑物不僅絕熱效果好,而且簡(jiǎn)化屋頂施工過(guò)程,大大節(jié)省勞動(dòng)力費(fèi)用.連續(xù)復(fù)合成型法有如下幾種類型.(1)水平復(fù)合成型水平復(fù)合成型法制復(fù)合板材的過(guò)程大致是這樣的,復(fù)合成型機(jī)上有兩個(gè)連續(xù)提供上,下面材的輥筒.泡沫塑料原料連續(xù)計(jì)量,充分混合后,送到勻速移動(dòng)的底層面材上發(fā)泡.有的底層紙可彎折,使其橫截面成矩形.泡沫逐漸上升,接近終止升高時(shí),上層面材與未凝固的泡沫接合.然后,新復(fù)合的泡沫被輸送至加熱區(qū)固化,使面材與泡沫很好粘接.水平連續(xù)復(fù)合設(shè)備,計(jì)量與混合部分采用高低壓發(fā)泡機(jī)均可.計(jì)量組分二,三,四組分的都有.注料方式有混合頭帶噴出管或分配管往返移動(dòng)注料,也有混合頭固定,連接配料裝置或壓料輥把反應(yīng)物均勻送到底層面材上.泡沫與上,下面材復(fù)合后均需送到上,下間距固定的加熱區(qū)固化,以生成厚度均一,不變形的板材.輸送帶系統(tǒng)有幾種形式:①下層為由鉸鏈連接的浮動(dòng)板（圖5-4），浮動(dòng)板對(duì)泡沫產(chǎn)生的壓力不太大，對(duì)硬泡泡孔結(jié)構(gòu)不會(huì)有破壞作用，生產(chǎn)速度4?8m/min.②固定間距運(yùn)輸帶（圖5-5）,優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)的板材厚度均勻，由于膨脹中的泡沫可能會(huì)對(duì)上下面產(chǎn)生壓力,故需要采用強(qiáng)有力的運(yùn)輸帶.③上下兩面金屬壓板均封裝在一無(wú)驅(qū)動(dòng)裝置的通道內(nèi),通入帶壓熱空氣，使泡沫在一定壓力下加熱固化,通道外設(shè)有牽引裝置（圖5-6）,生產(chǎn)速度可達(dá)60m/min.1—浮動(dòng)板;2—固定板;3—運(yùn)輸帶;4—皮帶加熱器;5—混合頭;6—加熱裝置;7—原料;8—空氣;9—泡沫圖5-4帶浮動(dòng)板的水平復(fù)合成型法工作原理1—面材;2—紅外加熱器;3—混合頭;4—空氣加熱器;5—切割鋸圖5-5固定間距水平復(fù)合成型法示意圖1—上層面材;2—混合頭;3—下層面材;4—噴射空氣;5—帶壓熱空氣;6—牽引裝置;7—切割鋸圖5-6通道式高速連續(xù)復(fù)合裝置示意圖雙金屬面復(fù)合法這種方法實(shí)質(zhì)上是金屬異型板材的加工與硬質(zhì)泡沫塑料發(fā)泡成型兩種操作的結(jié)合.首先把金屬板加工成一定特定形狀的凹凸板,然后把硬泡原料混合均勻后注入上下金屬板之間,發(fā)泡成型后得雙金屬面復(fù)合板.圖5-7和圖5-8分別為雙金屬面復(fù)合成型過(guò)程和復(fù)合板制品.1—紅外加熱器;2—往返移動(dòng)式混合頭;3—切割鋸;4—真空堆疊;5—金屬面材成型圖5-7雙金屬面復(fù)合法圖5-8雙金屬面硬質(zhì)泡沫塑料復(fù)合板材金屬面材通常為鋼板,鋁板,其中有一面可以是帶彩色的金屬板或鍍鋅板.由于金屬面材已加工成一定凹凸形狀,所以復(fù)合板材剛性較大,不易彎曲,適用于大型建筑屋頂絕熱.為了確保硬質(zhì)泡沫塑料與金屬面材間牢固粘接,金屬板要預(yù)熱后才能送到發(fā)泡區(qū).雙金屬?gòu)?fù)合板材成型時(shí),有一點(diǎn)要注意.因其面層高低不平,泡沫料液可能會(huì)分布不均勻.制造具有較深梯形凹槽斷面的復(fù)合板材時(shí),在特別深的凹陷部位,可采用預(yù)發(fā)泡方法,這樣整個(gè)橫截面上的物料分布較均勻.(3)增強(qiáng)復(fù)合板材的成型為提高復(fù)合板材的強(qiáng)度,在成型過(guò)程中,加入增強(qiáng)材料是有效的方法.增強(qiáng)材料有鋼絲網(wǎng),天然纖維,合成纖維,玻璃纖維.常用的增強(qiáng)材料是玻璃纖維.玻璃纖維除有增強(qiáng)作用外,還能提高泡沫塑料的阻燃性.例如,普通聚異氰脲酸酯泡沫塑料置于高溫火焰中,會(huì)炭化并開(kāi)裂;而嵌入玻璃纖維能有效地阻止裂縫繼續(xù)加深.含玻璃纖維的復(fù)合板材耐沖擊,韌性好.這種板材以水平連續(xù)復(fù)合機(jī)加工時(shí),只要另安裝一套玻璃纖維添加系統(tǒng)即可,玻璃纖維被連續(xù)地送到泡沫反應(yīng)混合物中.玻璃纖維應(yīng)預(yù)先經(jīng)表面處理,以提高與泡沫的粘接性.圖5-9是兩種玻璃纖維增強(qiáng)硬泡復(fù)合板材制造工藝示意圖.(A)(B)1—玻璃纖維增強(qiáng)材料;2—上層面材;3—原料貯罐;4—切割刀;5—加熱部分;6—混合頭;7—下層面材圖5-9玻璃纖維增強(qiáng)硬泡復(fù)合板材的制造工藝流程圖圖5-9所示的A,B兩種生產(chǎn)方法很相似，上下層都有面材，區(qū)別在于泡沫塑料在加熱區(qū)能否自由上升.增強(qiáng)硬質(zhì)泡沫塑料板材的密度一般在150?400kg/m3范圍內(nèi)，玻璃纖維含量一般是泡沫塑料板材總量的30%,板材厚度可達(dá)5cm.板材連續(xù)復(fù)合成型生產(chǎn)中,反應(yīng)物料分布一定要均勻.混合頭簡(jiǎn)單地往返澆注物料,在板材寬約1.25m時(shí)，生產(chǎn)速度一般限于9?10m/min.高于此速度,混合頭移動(dòng)換向時(shí),反應(yīng)物料在板材邊緣處易過(guò)量.另外,往返速度過(guò)高,操作上不太安全.若用兩個(gè)以上混合頭聯(lián)合注料,雖然減少每一個(gè)混合頭的澆注量,但混合頭間協(xié)調(diào)操作有些困難.高速連續(xù)復(fù)合成型過(guò)程,最好的澆注物料方法仍是用一個(gè)混合頭,但混合頭不往返移動(dòng),固定在中央,連接一個(gè)壓料輥或其它能使物料迅速分布均勻的配料裝置.高速連續(xù)復(fù)合成型生產(chǎn)過(guò)程對(duì)溫度與泡沫料的反應(yīng)速度非常敏感,特別是聚異氰脲酸酯泡沫體系.為減弱敏感程度,應(yīng)采用高粘度規(guī)格的聚合MDI.5.2.1.2非連續(xù)法生產(chǎn)夾心板非連續(xù)法也稱間歇法,適用于生產(chǎn)速率毋需太高,或較厚的,尺寸較大,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的板材的加工.(1)壓機(jī)注射法圖5-10表示壓機(jī)注射法的原理.計(jì)量泵把化學(xué)原料打入混合頭,混合均勻后,從模具注料孔把原料注入模具空腔.模具空腔內(nèi)已事先安放了面材.發(fā)泡,熟化后,即可從模具中取出板材.1—發(fā)泡機(jī);2—計(jì)量泵;3—混合頭圖5-10壓機(jī)注入法工作原理示意圖這種加工方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單,適應(yīng)多種品種的生產(chǎn).根據(jù)應(yīng)用需要,選用平面或凹凸形面材作復(fù)合板的面層,軟硬面材均可,模具邊框條在泡沫加工完畢后即卸去,可反復(fù)使用.其截面設(shè)計(jì)成凸緣和凹槽相配合的形狀,這樣,復(fù)合板材邊緣也形成相應(yīng)的凹凸形,裝配時(shí)很方便,并能消除"冷橋",提高絕熱效果.壓機(jī)注射法的泡沫反應(yīng)物料，過(guò)填充量一般為10%?15%.壓機(jī)的選擇取決于生產(chǎn)效率.輕型壓機(jī)夾緊力約100kPa,能滿足大多數(shù)板材生產(chǎn)的需要.模具中間設(shè)有隔板，故一次發(fā)泡可得數(shù)塊板材.生產(chǎn)中溫度控制很重要,這關(guān)系到硬泡的性能及泡沫與面層材料的粘接性.注料時(shí)，面層材料的溫度以30?40℃為宜.具體最佳溫度范圍取決于面層材料的熱導(dǎo)率大小及泡沫反應(yīng)物料體系的特性.泡沫在壓機(jī)中保持最大壓力的時(shí)間,除與原料體系有關(guān)外,很大程度上取決于泡沫芯層的厚度及過(guò)填充程度.為防止板材離開(kāi)壓機(jī)后變形,一般說(shuō)來(lái),每1cm厚硬泡在壓機(jī)中保壓時(shí)間為2?3min.生產(chǎn)中，對(duì)保壓時(shí)間應(yīng)留有一定的安全系數(shù).因?yàn)樯a(chǎn)環(huán)境條件很難絕對(duì)恒定，多少會(huì)有一些變化汝口，泡沫厚為50?75mm,板材尺寸為3mx1.2m,生產(chǎn)周期約15min,其中注料時(shí)間約10s.對(duì)于較長(zhǎng)的板材,如房屋側(cè)墻板,大型冷藏車的側(cè)壁板,可用分區(qū)澆注法,每一分割區(qū)都有澆料口.發(fā)泡區(qū)大小以適合發(fā)泡機(jī)注料為前提.分區(qū)澆注法示意圖見(jiàn)圖5-11.另一種方法也適用于生產(chǎn)較長(zhǎng)的板材,即專門設(shè)計(jì)一扁平形狀注料設(shè)備伸入模具腔內(nèi),其移動(dòng)速度能自控(圖5-12).板材長(zhǎng)度可達(dá)12m.圖5-11分區(qū)澆注法示意圖圖5-12長(zhǎng)板材壓機(jī)注入法簡(jiǎn)圖(2)垂直復(fù)合法垂直復(fù)合法適用于制造大尺寸厚板材,如冷藏庫(kù)所需的厚度大于100mm的復(fù)合板材.對(duì)于乳白時(shí)間較短，反應(yīng)速度較快的泡沫塑料原料體系，垂直復(fù)合法不需要大輸出量的發(fā)泡機(jī).輸出量為4?15kg/min發(fā)泡機(jī)一般能滿足生產(chǎn)要求，具體輸出量視板材厚度和硬泡密度而定.還有一些其它復(fù)合方法,其原理相近.5.2.1.3塊料切割粘貼法木工適用的鋸,磨等加工方法均可適用于加工塊狀硬質(zhì)泡沫塑料.硬泡被加工成一定形狀與尺寸后,粘貼上面層材料就成為復(fù)合板材.聚氨酯,環(huán)氧樹(shù)脂,不飽和聚酯,聚乙酸乙烯等膠粘劑都能用于粘貼硬泡.粘貼前,要把硬泡表面切割時(shí)留下的粉塵除干凈.減壓吸塵除粉方法較為有效.粘貼過(guò)程所加壓力大小和加熱程度隨膠粘劑種類而異.有的膠粘劑內(nèi)含溶劑,預(yù)先要鑒別這些溶劑是否會(huì)損壞硬泡和面層材料.玻璃纖維增強(qiáng)聚酯或環(huán)氧樹(shù)脂等增強(qiáng)材料,能粘合于泡沫塑料上作面材.塊料切割粘貼的優(yōu)點(diǎn)是:生產(chǎn)裝置較簡(jiǎn)單,能制造曲面板材,改變板材形狀與尺寸均較方便與經(jīng)濟(jì).制品常用作建筑物上曲線部分的構(gòu)件,船艇,運(yùn)動(dòng)器材等.缺點(diǎn)是有邊角廢料生成,浪費(fèi)泡沫塑料坯料,增加一道粘貼工序,比較麻煩,耗費(fèi)勞動(dòng)力.冰箱等腔體的澆注聚氨酯硬泡在保溫隔熱方面典型的應(yīng)用是作為冰箱冰柜的保溫層.原始的冰箱用玻璃纖維,軟木,巖棉等作保溫材料,但保溫層厚,重量大,保冷效果差.聚氨酯泡沫塑料由于成型方便,保溫隔熱效果優(yōu)異而成為許多種家用器具如電冰箱,冰柜,熱水器等的最佳保溫材料.除此之外,聚氨酯硬泡還用于各種管道,貯罐保溫層的現(xiàn)場(chǎng)澆注填充.聚氨酯原料注入各種器具的殼體空腔內(nèi),可將所有空間充滿硬泡,發(fā)泡成型后,與殼體形成整體,抗沖擊,絕熱效果好.冰箱箱體的填充冰箱,冷柜的箱體外殼一般是薄鋼板,內(nèi)襯是熱塑性塑料.殼體與內(nèi)襯之間填充聚氨酯89—硬泡.發(fā)泡過(guò)程,殼體與內(nèi)襯都必須承受壓力.工位上夾具等部件是生產(chǎn)設(shè)備重要組成部分,支撐與承受發(fā)泡壓力,并使殼體與內(nèi)襯間空隙距離保持恒定.發(fā)泡時(shí),箱體溫度一般控制在40?45℃,以有助于形成總體密度較均勻的泡沫,且使泡沫具有良好的粘接性.澆注口的位置選擇也很重要.冰箱外殼與塑料內(nèi)襯之間的腔體形狀復(fù)雜,大致上屬扁平形狀,在澆注時(shí)要注意使物料充滿整個(gè)空腔,故物料在乳白發(fā)泡過(guò)程應(yīng)具有較好的流動(dòng)性,泡沫必須在凝膠之前（纖維時(shí)間以前）充滿腔體.但物料粘度也不能太低.為了評(píng)價(jià)組合料的流動(dòng)性,人們?cè)O(shè)計(jì)了幾種方法.一種稱為“蘭芝模"（又稱Brett模）法,現(xiàn)已成為用于測(cè)試冰箱硬泡原料流動(dòng)性（泡沫爬升高度）的一種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，測(cè)試時(shí)將50mmx200mmx2000mm的模具豎放,將溫度恒定的泡沫原料注入,固化后測(cè)試泡沫的上升高度及幾個(gè)限定高度處的泡沫密度,泡沫高度與重量的比越高，說(shuō)明流動(dòng)性越好.還有一種方法是用直徑約100mm的長(zhǎng)塑料管，觀察反應(yīng)物料的爬升高度.冰箱腔灌注聚氨酯發(fā)泡料時(shí)，一般過(guò)填充10%?15%,這樣可減少垂直方向與水平方向泡孔形狀和強(qiáng)度的差異.而若泡沫密度過(guò)低,冷凍后收縮率過(guò)大,這就要求冰箱泡沫的密度不能小于某一數(shù)值,否則易變形.因此冰箱硬泡存在"最小填充密度".在冰箱填充硬泡后無(wú)需脫模,但若發(fā)泡幾分鐘后物料還沒(méi)完全固化,則撤去夾具后泡沫可能膨脹,故評(píng)價(jià)泡沫的脫模時(shí)間和相關(guān)性能仍非常重要.反應(yīng)原料一般采用組合料，典型的機(jī)械發(fā)泡工藝參數(shù)為:乳白時(shí)間8?11s,拉絲時(shí)間50?80s,不粘時(shí)間70?110s,脫模時(shí)間4?8min.輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T2081-95"冰箱，冰柜用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料"提出的聚氨酯硬泡技術(shù)指標(biāo)為:表觀芯密度28?35kg/m3壓縮強(qiáng)度>100kPa導(dǎo)熱系數(shù)<0.022W/(mK)吸水率(V/V)<5%閉孔率>90%尺寸穩(wěn)定性(線性變化率)低溫(-20℃24h)<1%高溫(100℃24h)<1.5%管道及貯罐保溫殼層預(yù)制絕熱管的加工地區(qū)集中供熱,石油輸送等管道是由金屬內(nèi)管,硬質(zhì)泡沫塑料絕熱層和外套管(或保護(hù)層)組成的.外層可用聚乙烯,聚氨酯等材料制作.這種管道可在工廠預(yù)制,也可在現(xiàn)場(chǎng)加工.硬質(zhì)泡沫塑料成型方法大致分為以下幾類.1.澆注預(yù)制絕熱管是由金屬內(nèi)管(輸送管)和外管組成,并在兩管之間以硬質(zhì)聚氨酯泡沫作絕熱層.制造這種地面絕熱管的方法很簡(jiǎn)單,只需在內(nèi)鋼管和由聚乙烯,聚丙烯,聚氯乙烯或石棉水泥制成的外套管之間的環(huán)狀空穴里注入液體反應(yīng)混合物發(fā)泡.澆注成型是最普遍的方法,實(shí)際上是一種空腔內(nèi)澆注硬泡原料液的方法.管道的內(nèi)外管充當(dāng)模具,故不必另備模具.圖5-13是其制作原理示意圖.物料從一端注入,發(fā)泡時(shí)管道垂直,水平或傾斜放置均可,微傾斜時(shí)效果最好.在這種狀態(tài)下,反應(yīng)物從下端灌進(jìn)管內(nèi).實(shí)際生產(chǎn)中用這種方法可以加工長(zhǎng)度達(dá)16m的管子.對(duì)于較長(zhǎng)的管道,宜采用所謂移動(dòng)澆注法.這類成型方法,反應(yīng)物料流經(jīng)距離較短,能較均勻地分布在整個(gè)管道上,快速反應(yīng)原料體系也能適用.通過(guò)移動(dòng)混合頭或拉動(dòng)澆有反應(yīng)物料的紙條來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)澆注(圖5-14和圖5-15).前一種在內(nèi)外管空腔中伸入一小型能動(dòng)的混合頭,混合頭均勻移動(dòng),硬泡原料均勻地注入腔內(nèi).后一種則是把反應(yīng)物連續(xù)澆注到管外的紙條上,紙條均勻移入管內(nèi),這些原料隨之進(jìn)入空腔內(nèi)發(fā)泡成型.對(duì)于無(wú)外套管的管道,有一種較方便的連續(xù)發(fā)泡成型方法.管外有一條形金屬或塑料片材,在片材卷合前,將泡沫塑料原料液澆注在片材上.片材卷合和發(fā)泡后,即成為具有硬泡絕熱層的管道.a—混合頭;b—反應(yīng)混合物;a—間隔支架;b—排料管;c—混合頭；c—內(nèi)管線;d—外管d—供料管;e—運(yùn)動(dòng)方向圖5-13澆注模塑法圖5-14采用牽引式混合頭的加工方法圖5-15采用牽引紙的加工法圖5-16內(nèi)管旋轉(zhuǎn)而噴涂設(shè)備自動(dòng)軸向運(yùn)動(dòng)的噴涂法.噴涂噴涂成型法適用于無(wú)外套管,大直徑管道外制作硬泡絕熱層,見(jiàn)圖5-16.硬泡原料液噴在旋轉(zhuǎn)著的管道外表面,混合頭與管道沿軸向作相對(duì)運(yùn)動(dòng).噴涂法制作的硬泡絕熱層,表面不太平整.為了保護(hù)絕熱層免遭損壞,必須用瀝青繃帶,玻璃纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料或塑料涂層將其包覆起來(lái).聚氨酯彈性體是很合適的材料,擠塑法成型的聚乙烯套管也能做保護(hù)層..模塑半圓形預(yù)制件用半圓形硬質(zhì)泡沫塑料預(yù)制件做管道保溫層是一種通用而簡(jiǎn)便的方法.生產(chǎn)廠按標(biāo)準(zhǔn)管徑準(zhǔn)備若干套模具,即可成批加工出一系列管徑的預(yù)制件.使用時(shí),把兩個(gè)半圓形泡沫塑料對(duì)合,就成為一個(gè)完整的絕熱套..塊料切割用塊狀硬質(zhì)泡沫塑料可切割成一定尺寸的絕熱層.這種方法最大的缺點(diǎn)是泡沫塑料的損耗率高.為提高材料的利用率,可按直徑大小如圖5-17所示那樣順次排列切割.但是,不管如何排列,仍有一些材料不能很好利用.圖5-17由塊狀泡沫塑料切割管道絕熱層.2.3.2管子外殼管子的半圓形外殼層由聚氨酯硬泡切取,或用模塑法制得..半圓管殼體和模塑件使用特殊的切割機(jī)和切削機(jī),用塊狀泡沫生產(chǎn)殼體.通常先用塊狀泡沫材料鋸成毛坯,然后按照尺寸將毛坯切割和切削成半圓形的管狀泡沫件.當(dāng)采用模塑發(fā)泡方法生產(chǎn)時(shí),就能獲得封閉式表面結(jié)構(gòu)的模塑管件.根據(jù)不同的需要,殼體可用瀝青氈,塑料薄膜或鋁箔或金屬片材來(lái)包覆.另一種方法是在連續(xù)化生產(chǎn)線上制造殼體.常常使用由完整的殼體切制成的半圓式殼體作為工業(yè)設(shè)備管線系統(tǒng)的絕熱層.為了使得用于低溫管道的絕熱材料具有所需的低水蒸汽滲透性,可在外層鋁箔里面發(fā)泡.無(wú)外覆層的聚氨酯硬泡可滿足熱管道的絕熱要求.管道外殼體要非常適合于管線的轉(zhuǎn)向.閥門,彎管接頭和法蘭可以用模塑件.這種模塑件可用模具發(fā)泡制得,也可用殼體裁切制得.殼體的安裝方法類似于已知的用軟木或礦棉制造殼體的方法.其優(yōu)點(diǎn)是重量輕.聚氨酯殼體易于切割,調(diào)整和固定.無(wú)包覆層的絕熱殼體通常在安裝之后再在外表面上包覆以防護(hù)材料,如PVC薄膜..預(yù)制絕熱管道規(guī)建筑方式的城市供熱系統(tǒng),管道絕熱施工在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行."覆蓋式溝道"這種程序勞動(dòng)強(qiáng)度大并且難以控制.如果溝道灌水或者管道泄漏,絕熱層就會(huì)完全失效.使用聚氨酯絕熱的管道,發(fā)泡是在工廠進(jìn)行的,在廠里發(fā)泡可以做到很均一;另一優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)成本低而效率高.通過(guò)使用不透水蒸汽的外覆層,整個(gè)系統(tǒng)在各個(gè)方向上都是密閉的.所生產(chǎn)的預(yù)制絕熱管內(nèi)徑可達(dá)120mm，長(zhǎng)度可達(dá)16m.管子在現(xiàn)場(chǎng)焊接，焊口處用兩瓣半圓管殼或用現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡方法絕熱,并且纏繞收縮薄膜來(lái)防水.預(yù)制絕熱管既可用"復(fù)合絕熱",也可用"殼式絕熱"方式制造.采用"復(fù)合絕熱"方式,內(nèi),外管之間形成牢固的連接.如果采用"殼式絕熱"方式,內(nèi)管能與絕熱層相對(duì)活動(dòng).這是通過(guò)發(fā)泡前向內(nèi)管上涂敷隔離劑方法達(dá)到的.同理在內(nèi)管和聚氨酯絕熱層之間會(huì)存有空隙.幾種復(fù)合預(yù)制保溫管道示意圖見(jiàn)圖5-18.A—復(fù)合絕熱;B—帶潤(rùn)滑層的復(fù)合絕熱；C—有筒狀外殼的管中管系統(tǒng)，外套管與輸送管同軸且位于絕熱層上圖5-18預(yù)制絕熱管系統(tǒng)城市供熱系統(tǒng)面臨著因溫度變化而產(chǎn)生的熱脹冷縮的問(wèn)題.這種體系所用的材料具有不同的熱膨脹系數(shù),溫度變化很大（內(nèi)部+140℃,外部-20℃）.因此,為了克服所產(chǎn)生的應(yīng)力,必須使用特殊的補(bǔ)償方法.將管子裝上補(bǔ)償元件和固定點(diǎn).為消除應(yīng)力,補(bǔ)償元件和固定點(diǎn)的數(shù)量和位置可以通過(guò)管子的最大允許應(yīng)力,磨擦力和支管的位置來(lái)控制.基本上有兩種可行的補(bǔ)償方法:一種是"外補(bǔ)償"方法主要用于復(fù)合體系.熱膨脹時(shí),整個(gè)管道系統(tǒng)就在砂床上滑動(dòng).內(nèi)管和外管的粘合可使同心管道作為一個(gè)整體,外管和泡沫層的熱膨脹要受到抑制,因?yàn)閮?nèi)管的熱膨脹要小很多.如果在外管和內(nèi)管之間沒(méi)粘合,在內(nèi)管和絕熱層之間就會(huì)產(chǎn)生"內(nèi)補(bǔ)償".帶有隔離劑92—的殼體絕熱以及內(nèi)管與絕熱層之間有空隙的絕熱就是如此,隔離劑將絕熱層和內(nèi)管隔開(kāi).因此,熱應(yīng)力就由內(nèi)管的軸向運(yùn)動(dòng)得到補(bǔ)償.外管在地下是不運(yùn)動(dòng)的.管道系統(tǒng)的熱脹冷縮可以用肘形管和彎頭加以補(bǔ)償.有