(一)談談設備
慢回彈海綿發(fā)泡設備與普通綿發(fā)泡設備基本一樣。
國內現(xiàn)在采用兩種發(fā)泡方式:手工發(fā)泡和流水線發(fā)泡。一般小型海綿廠用手工設備發(fā),規(guī)模大、資金雄厚的廠家用流水線設備發(fā)。
海綿剛進入我國時,生產設備大都是由國外引進的,手工泡設備也不例外。影響比較大的如德國Hennecke公司制造的半自動發(fā)泡機。(2012年,筆者在印尼看到一臺1983年出廠的機器仍在正常使用,內心相當震撼!)
半自動發(fā)泡機的工作方式如下:聚醚及小料通過計量泵泵入一個懸空的貯料桶中,TDI 通過計量泵泵入另一個懸在攪拌桶上的貯料桶中。準備好模具后,攪拌桶下到模具中央,聚醚及小料卸到攪拌桶中,降下攪拌桿,在低速下將料攪勻,然后快速卸入TDI,高速攪拌3-5秒鐘,迅速提起攪拌桿和桶,讓料均勻鋪展到模具中開始乳白、起發(fā)、凝膠,5分鐘后即可拆除模具,接著把海綿移至熟化區(qū)熟化。這種設備的優(yōu)點是:稱料、上料、卸料全由機器完成,準確度高,省人工,料液鋪展均勻;缺點是:相對來說,設備投資較大;另外,每發(fā)完一個泡,要清理一次攪拌桶,工作效率不高。
隨國內海綿發(fā)泡技術的進步,國內的手工發(fā)泡機制造技術也日趨成熟?,F(xiàn)在許多海綿廠都采用分體發(fā)泡機。這種發(fā)泡機,攪拌桶直連電機,電機配有大一號的變頻器,保證攪拌速度在0.5秒之內由0提到1000rpm或者以上。
操作方式如下:各種料由人工稱量,聚醚和小料依次加入攪拌桶,低速攪勻后,暫停攪拌一分鐘左右,投入TDI, 高速攪拌3-5秒,扳倒攪拌桶,讓混合料流入模具,鋪展、乳白、起發(fā)、凝膠,5分鐘左右拆除模具,將海綿移至熟化區(qū)熟化。這種設備的優(yōu)點是操作簡單,通過更換不同型號的攪拌桶,大密度、小密度、大單、小單都可以做。缺點是料液鋪展不均勻,工藝條件難控制,所得產品質量均一性,穩(wěn)定性不強,損耗大。
近走了一些地方,發(fā)現(xiàn)半自動發(fā)泡機又有重新登臺的趨勢,這也顯示出國內海綿行業(yè)的發(fā)展形勢向好。 流水線發(fā)泡機已經(jīng)比較普及,國內生產廠家眾多,各家產品大同小異,主要區(qū)別在混合頭和控制操作方式,有的用液晶顯示器,有的用數(shù)顯,可以說各有千秋。不再詳述了。
(二)談談工藝
有了配方,還要靠好的設備和通過控制嚴格的工藝條件來完成生產。
一、攪拌頭型式
流水線發(fā)泡機攪拌頭大多是狼牙棒型,產生的剪切力足以滿足攪拌需要,不再細述。手工發(fā)泡機攪拌頭,筆者建議用吸盤式的,就是按照攪拌桶型號,在適合的圓型鋼板上,對稱的鉆4-5個3-5cm的圓孔,這種型式的攪拌頭旋轉起來,不容易卷進空氣,TDI加入后也不易被摔出(螺旋槳式攪拌會出現(xiàn)這樣的情況)。
二、攪拌速度
手工發(fā)泡機在未加TDI以前攪拌速度控制在300rpm左右,加TDI之后,要在0.5秒內提速到900rpm左右,不要偏離這個速度太多。速度太低或者太高,發(fā)出的綿孔徑都比較粗糙。 流水線發(fā)泡機混合頭攪拌速度控制在4500-5000rpm即可。有的師傅非要用6、7千轉的速度來發(fā)泡,效果不一定好。因為慢回彈配方中的慢回彈聚醚分子量比較小,料的粘度并不大,不需要太高剪切力。非要用這樣的速度,只能是過度攪拌,對泡孔結構無益。
三、料溫
手工泡料溫控制在25±1℃,流水線泡料溫控制在22±1℃。在南方,料溫要相對低些,因為環(huán)境溫度比較高的時間長;在北方,料溫要適度高點,因為環(huán)境溫度比較低的時間長。尤其是手工泡,料溫一定要控制好,因為手工泡發(fā)泡過程中不可控制因素太多了。假如操作人員配合不好,拉長操作周期,料液在攪拌桶里長時間停留,因攪拌摩擦生熱,料溫與室溫一樣時,料溫繼續(xù)上升;環(huán)境溫度低于料溫時,如摩擦產生的熱量不足以補償因環(huán)境溫度低引起的散熱損失,料溫會自然下降。環(huán)境溫度高于料溫時,料溫會大幅度上升。不管料溫上升或者下降,如果偏離預定溫度較大,對發(fā)泡都有影響。因為配方是在預設溫度下定型的。
一般情況下,料溫越低,所發(fā)泡孔徑越好,海綿各項性能指標越好;料溫越高,所發(fā)泡孔徑越散亂、粗糙,成品各項性能指標越差。有的師傅說,我在30多度照樣發(fā)泡。殊不知,溫度每上升10℃,化學反應速度加快2倍,大家想想這樣操作的可控性如何了。
筆者曾監(jiān)測過流水線泡沫噴頭料溫,進料溫度都是22℃,在混合頭里停留時間1秒鐘,混合頭轉速5000rpm,料液剛出噴頭,其溫度已經(jīng)達到32℃了,而當時的室溫才只有25℃左右。由此可見攪拌對料溫的影響有多大了。
四、助劑配制
手工泡不需要配制助劑,只要按投料系數(shù)準確稱量好加入攪拌桶就行。
流水線泡需要把部分助劑用聚醚稀釋,以符合泵的工作特性。 助劑濃度要合適。
胺用聚醚配成30%濃度就可以,D22配成1%濃度。開孔劑配成濃度為50%的即可。
發(fā)泡過程如需要調整助劑用量, 假若濃度過高,會讓調整幅度變大,這樣的結果往往是矯枉過正;過低會使調整產生嚴重滯后,以上做法都不利于生產。有師傅把錫配成1/400濃度,需要調整錫量時,不停加加減減,就是不能馬上達到希望的調整效果。
五、鏈速
手工泡不存在鏈速問題。流水線泡鏈速要控制好。
總的來說,慢回彈流水線泡鏈速要低于普通泡。過快會把泡拉倒。因為慢回彈海綿用水量少,起發(fā)慢,生熱慢,熱量少,泡的凝膠速度遠遠低于普通綿,因此,鏈速一般控制在3.8米/分鐘左右就可以。當然,經(jīng)驗豐富的師傅可以任意采用自己能掌控的鏈速。
六、注氣
為確保慢回彈海綿開孔,必要時要給混合頭里注氣。當然,手工泡不存在注氣問題。流水線泡必須要考慮注氣。密度越小,注氣量也要小,密度越大,注氣量也要大。有時限于設備上安裝的氣體流量計量程范圍,想加大注氣量卻做不到,這就要在設計配方,確定發(fā)泡工藝前考慮到這個問題,譬如通過加大開孔劑用量,降低錫用量,降低硅油用量,提高料溫來實現(xiàn)。
(三)談談現(xiàn)場判斷與控制
再好的配方,只有通過生產,制造出高品質的產品,才能體現(xiàn)出配方本身蘊含的價值。因此,只有做到了對生產環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題的準確判斷與從容掌控,才能實現(xiàn)配方設計所要達到的目標。
大多數(shù)情況下,生產條件與小試條件有較大差別。許多配方,小試沒問題,一上機生產,問題來了一大堆。
慢回彈海綿制備過程中容易出現(xiàn)的問題有閉孔、開裂、塌泡、下沉、粗孔、壓筋、內部出現(xiàn)局部爛芯等,這時就不能死抱配方,而是要立即做出判斷,找到原因,做出調整。
A、 有沒有閉孔,手工泡容易發(fā)現(xiàn),就是拆除模具后,用手捏海綿的四角,如果閉孔,就有捏不動或者脹氣十足的感覺,這種情況大多是因為配方中開孔劑少了或者錫多了的緣故。如果海綿表干比較快,繼續(xù)生產時,就按3%-5%的量遞減錫;如果表干比較慢,再做時就按3%-10%的量遞增開孔劑。流水線泡只有出了烘道才可以檢查,出現(xiàn)閉孔,處理方法同上。
B、開裂有橫向平面開裂和縱向線開裂。橫向開裂大多是錫量不夠,這時可以看到海綿開孔性相當好,補加5%左右錫就可以解決;縱向開裂與攪拌強度不夠,攪拌時間不足有關,適當調整即可。有時候TDI量不足也可能導致開裂,要注意這個問題。
塌泡原因有二:一是忘加硅油或者硅油量嚴重不足;二是忘加錫或者錫量嚴重不足。
C、出現(xiàn)下沉一般是用的硅油不好或者用量剛好在一個臨界點上:僅能支撐住不塌,但又不足以保持體系初的穩(wěn)定性。
D、 海綿切開后,才可以發(fā)現(xiàn)的問題有:粗孔、壓筋、爛芯:
1)出現(xiàn)粗孔一是與開孔劑的質量與用量有關,已經(jīng)在前幾篇有提到。二是TDI量不足。三是料溫過高,四是攪拌速度過低或者過高。
2)慢回彈里的壓筋大多與攪拌不到位有關,也與乳白太快有關。
3)海綿內部出現(xiàn)爛芯,并且這個芯好長時間了還發(fā)黏,是因為攪拌不均勻造成的。
E、慢回彈海綿如果出現(xiàn)閉孔收縮,自出模具30-40分鐘就可以看出,這個時候就要做后處理了。一般可用的方法是人工踩踏、木板擊打、剝皮放氣、高壓注氣。簡單有效的還是人工踩踏,不容易傷海綿,可以奪勢而定。天冷的時候,一次不行,多來幾次,曬曬踩踩,踩踩曬曬,只要開孔劑質量好,就完全可以恢復。