聚氨酯泡沫(OCF)是气雾技术和聚氨酯泡沫技术交叉结合的产物。聚氨酯发泡技术就是生产聚氨酯泡沫的技术。聚氨酯发泡系统主要由料罐、高压计量泵、高压混合喷头与电气控制系统组成。采用高压计量泵与电气控制系统对组分原料进行温度与混合量的检测与调节,使料罐中的组分原料按照一定的工艺比例在高压混合喷头内充分混合,形成泡沫聚氨酯后经布料杆枪浇注在下层成型钢板上。
一、聚氨酯发泡技术概述
1.发泡聚氨酯的成分
发泡聚氨酯由双组分组成,甲组分为多元醇(组合聚醚或聚酯),乙组分为异氰酸酯,施工时两组分进入喷涂机械中混合喷出,呈雾状一分钟发泡凝固成型为具有防水和绝热功能的硬质泡沫材料。
2.发泡聚氨酯的性能
优点,保温性能好。导热系数0. 025左右,比聚苯板还好,是目前建筑保温较好的材料。防水性能好。泡沫孔是封闭的,封闭率达95% ,雨水不会从孔间渗过去。因现场喷涂,形成整体防水层,没有接缝,仟何高分了卷材所不及,减少维修工作量。粘结性能好。能够和木材、金属、砖石、玻璃等材料粘结得非常牢固,不怕大风揭起。用于新作屋面或旧屋面维修都很适宜。特别是旧屋面返修,不必铲除原有的防水层和保温层,只需清除表面的灰、砂杂物,即可喷涂。施工简便速度快。每日每工可喷200多平米,有利于抢进度。收头构造简单。喷涂发泡聚氨酯收头,不用特别处理,大为简化,如使用卷材,在女儿墙处,需留凹槽,收头在凹槽内;若不能留凹槽,需用扁铁封钉收头,还要涂嵌缝膏。经济效益好。如果把保温层和防水层分开,不仅造价高,而且工期长,而发泡聚氨酯一次成活。耐老化好。据国外已用工程总结和研究测试获知,耐老化年限可达30年之久。
缺点,在10℃以下的温度,发泡率降低。因此使用时明显受到季节的制约。厕所卫生间只需防水而不要保温,不宜使用发泡聚氨酯。发泡聚氨酯喷涂成型速度快,不易喷得非常平整,凹凸不平属十正常的。用于屋面防水保温,平整度可放宽,但檐沟、天沟平整度不好,会影响排水流速。因此还需与其他防水材料配合使用。
3.发泡聚氨酯的应用
平屋面防水保温。不上人屋面加喷一道彩色涂料,作为保护层;上人屋面,在上坐浆铺面砖。瓦顶坡屋面。将发泡聚氨酯喷在望板下沿,瓦块座浆在望板上,不会发生滑动。墙体保温。发泡聚氨酯用作墙体保温更具优越性。装配式大墙板,喷在板肋间,粘结好又严密。如用空心砌块,可将发泡聚氨酯喷在孔洞内,塞充饱满。冻库的墙壁,喷涂尤佳。目前墙体改革很关键的是保温技术,发泡聚氨酯可以大展宏图。地下室外墙保温防水,是发泡聚氨酯大显身手的部位,既能保温、防水,又省去其他保护层,一举二得。实际应用,硬质聚氨酯泡沫材料在国内诸多建筑物墙体保温工程中得到推广应用,该类材料以其具有不吸水、不透水的功能,同时还具有优良的保温功效,成为目前建筑节能市场上不可缺少的新型系统保温产品,可代替传统的防水层和保温层广泛应用于屋顶和墙体保温。并且已经形成了多种体系,我们先列举部分如下:
二、喷涂硬泡聚氨酯外墙保温系统组成以及特点
喷涂硬泡聚氨酯外墙外保温系统由聚氨酯防潮底漆层、现场喷涂成型的硬泡聚氨酯保温层、聚氨酯界面砂浆层、胶粉聚苯颗粒防火透气过渡层、抗裂防护层及饰面层构成。该系统具有如下特点:
(1)保温效果好。硬泡聚氨酯是一种优良的保温材料,其导热系数为0.022——0.027W/(m·K)。喷涂的硬泡聚氨酯与一般墙体材料粘结强度高,无须任何胶粘剂和锚固件,是一种天然的胶粘材料,能形成连续的保温层,保证了保温材料与墙体的整体性并有效阻断热桥。
(2)防火性能突出。聚氨酯添加阻燃剂后,是一种难燃自熄性的材料。聚氨酯表面及门窗口侧面,全部用燃烧性能等级为B1级的胶粉聚苯颗粒浆料严密包覆,在遇火及热的作用时,向内部传递热量少而慢,热量集中在胶粉聚苯颗粒浆料层表面有利于提高保温层的耐火性能。
(3)无空腔构造,抗风压能力强。喷涂硬泡聚氨酯保温层与基层墙体牢固结合,与基层墙体形成一个有机的整体,无接缝、无空腔,减少了风压特别是负风压对高层建筑外墙外保温系统的破坏。
(4)防潮性能优良。硬泡聚氨酯材料有优良的防水性能,能很好的阻断水的渗透,使墙体保持良好、稳定的绝热状况。采用的聚氨酯防潮底漆具有防潮、防水透气的作用,特别是在潮湿的雨季,基层新墙体完工后风干不彻底,以及基层墙体有流水残痕等情况下更具效果,而且能有效防止基层墙面上残留的浮灰对保温层附着力的影响。
(5)与相邻构造层粘结牢固。聚氨酯界面砂浆采用专用的高分子乳液复配适量的无机胶凝材料配制而成。界面砂浆同时对硬泡聚氨酯表面和无机抹面材料均具有良好的粘结效果,从而可以将聚氨酯保温与胶粉聚苯颗粒防火透气过渡层牢固地复合在一起,也对硬泡聚氨酯表面起到一定的保护作用,防止硬泡聚氨酯喷涂后表面因暴露在阳光照射下发生黄变、粉化等不良现象。
三、聚氨酯发泡技术控制要点
1、严格控制原液的理化性能
黑、白料中的多异氰酸酯、组合聚醚、发泡剂,催化剂及泡沫稳定剂的化学性能直接决定合成聚氨酯的化学反应和泡沫物理性能。是生产合格的聚氨酯泡沫基本条件。
黑、白料单体应为通明的粘稠液体,无絮状不溶性杂质。若有不溶性杂质,将会堵塞发泡机的滤网,导致原料流量不稳定,黑白料的配比不符合要求混料不均匀。甚至堵死发泡机的管路不下料。
我司各线在双班生产的情况下,至少每周将发泡机(及预混机)的黑料和白料滤网及枪头针阀彻底清洗一次。
2、严格控制原液的配比和注射量
必须严格控制黑料、组合聚醚和环戊烷的配比。在总注射量不变的情况下,黑料比例过大则会出现空泡,白料比例过大则出现软泡,环戊烷比例过大则出现涨泡,比例过小则出现空泡。黑白料的比例失调,将会出现混料不均匀,泡沫出现收缩现象。
注射量的多少应以工艺要求为标准。注射量低于工艺要求量时将会出现泡体模塑密度低、强度低,甚至出现填充不密实空泡现象。注射量高于工艺要求时将会出现涨泡和漏泡现象,箱体(门体)出现变形。
3、严格控制工艺温度和熟化时间
聚氨酯发泡是一个较复杂的物理和化学反应过程。原料、模具、预热温度及熟化时间的波动将直接影响到发泡质量。
A、黑料是一种较活泼的化学物质,极易与水发生化学反应,贮存的过程中应保证容器的干燥密封并充干燥氮气保护,使用的过程中不应与水直接接触。贮存温度低于5℃会产生结晶现象,因此必须注意防冻。一旦出现结晶,应在使用前于70——80℃加热熔化,并充分搅拌均匀。贮存温度高于50℃会生产一种不溶性的固体,粘度增大,化学性质发生变化。白料亦存在同样的性质。
故要求黑、白料应贮存在室温(20——25℃)下的通风、阴凉、干燥的地方,避免日晒、雨淋。
B、黑白料在发泡前应进行恒温处理,控制发泡温度在18——25℃。
温度太低时黑白料的粘度大、流量不稳定、流动性差、混合不均匀,温度太低时生成泡沫的反应速度慢熟化时间长。熟化时间不够时箱体、门体脱模后仍发泡,出现外观变形。
温度太高时反应剧烈不易控制。容易出现注入较大箱体的泡液性能不均一,开始注入的泡液已经发生化学反应,粘度迅速增大,后注入的泡液还未反应。导致后注入的泡液不能将先注入的泡液推到箱体发泡流程的最前端,出现箱体局部空泡现象。
C、预热炉温度应控制在30——50℃,发泡炉温度应控制在35——50℃,发泡模温度应控制在35——45℃。
在冬季待发泡的箱体和门体温度较低,须在预热炉温内进行预热。否则较热的聚氨酯液体接触到箱体或门体时化学反应受到严重影响,出现泡液和壳体不粘现象。
发泡模温度过低时,泡液体系流动性差,固化时间长,反应不彻底,出现空泡;发泡模温度过高时,塑料内胆受热变形,泡液体系反应剧烈。因此必须严格控制发泡模温度和发泡炉的环境温度。
特别是冬季时,每天早上开线是必须对发泡模、预热炉、发泡炉及箱体和门体预热30分钟以上。夏季发泡一段时间后须对发泡系统进行冷却降温。
D、我司使用的黑白料发泡熟化时间必须在6分钟以上。熟化时间太短,箱体、门体脱模后仍发泡,出现外观变形。特别是门体变形后,与箱体装配时出现门封缝隙大、漏冷、箱体不保温,压缩机频繁启动。
4、 严格控制发泡机的注射压力在13——16MPa
注射压力不稳定时黑料和白料的配比不稳定、混合不充分。黑料和白料的注射压力相差控制在5bar内,否则会出现串料损坏发泡机现象。
发泡的过程中应经常检查发泡机的注射压力,清理发泡机的注射系统,不能出现堵料现象。
黑、白料、环戊烷混合不均匀,表现为聚氨酯泡沫密度不均匀、局部出现大的气泡、泡沫开裂、泡沫局部发软:泡沫上出现白色、黄色或黑色的条纹,泡沫缩瘪。
5、发泡前的准备工作:
A、模具的清理检查,
发泡前应将附在发泡模上漏泡残沫等杂物清理干净,检查模具配合精度。否则发泡时将会产生损坏箱体、漏泡等严重的质量问题箱发泡前应检查箱体的排、吸气管是否按要求整理好,是否有弯折。引出线是否齐全,排水管是否已装好。发泡工艺板是否按工艺要求粘贴好。
B、门发泡前应检查门体的把手是否装正,有无歪斜。配线装配尺寸是否符合工艺要求。门锁是否按要求装配好。美纹纸是否按工艺要求粘贴,是否出现漏泡的可能。
6、取放箱(门)体的要求:
取放箱(门)体都要垂直轻拿轻放,不允许有碰伤内、外箱体;发泡后的箱(门)体应均匀间隔放置在流水线上。然后检查发泡质量是否符合要求。漏泡应用工具清理干净,不可擦划伤箱(门)体。
7、发泡工艺控制方法
A、每班生产前,必须检查各参数是否符合工艺要求。以后每隔3个小时再核查一次,并记录检查结果。
B、每班生产前,必须检测一次自由发泡体的混合情况及密度。每班检测一次箱体和门体的模塑泡体的混合情况及密度。然后将自由发泡体和模塑泡体在-20℃冷冻24H,观测其收缩情况。泡沫体应无明显的收缩。并记录检查结果。
聚氨酯泡沫塑料应用范围十分广泛,特别是在家具、运输、冷藏、建筑、绝热等领域,已成为不可缺少的材料之一,成为塑料中应用范围最广的品种之一。随着聚氨酯发泡技术的成熟,我们会看到更多的聚氨酯产品。