一、 硬泡組合料里需要計(jì)算的東西是黑白料比例(重量比)是不是合理,另一個(gè)正規(guī)的說法好像叫“異氰酸指數(shù)”是否合理,翻譯成土話就是“按重量比例混合的白料和黑料要完全反應(yīng)完”。因此,白料里所有參與跟-NCO反應(yīng)的東西都應(yīng)該考慮在內(nèi)。理論各組分消耗的-NCO摩爾量計(jì)算如下。
㈠ 主料:聚醚、聚酯、硅油(普通硬泡硅油都有羥值,因?yàn)榧恿硕蚀贾惖南♂?,部分泡沫穩(wěn)定劑型硅油還含有氨基)配方數(shù)乘以各自的羥值,然后相加得數(shù)Q,S1 = Q÷56100
㈡水:水的配方量W S2 = W÷9
㈢參與消耗-NCO的小分子物:配方量為K,其分子量為M,官能度為N S3 =K× N/M(用了兩種以上小分子的需要各自計(jì)算再相加) S = S1 S2 S3
基礎(chǔ)配方所需粗MDI份量[(S×42)÷0.30 ] ×1.05 (所謂異氰酸指數(shù)1.05)
其實(shí)以上計(jì)算只是一個(gè)基本的消耗量,由于黑白料反應(yīng)過程復(fù)雜,實(shí)際-NCO消耗量肯定不止這個(gè)數(shù),比如有三聚催化劑的情況,到底額外消耗了多少-NCO,這個(gè)沒人說得清楚。另外,聚醚里有水分,偏高0.1%就很嚴(yán)重;聚醚羥值也是看人家宣傳單的,我見過有聚醚羥值范圍跨度90mgKOH/g,那個(gè)計(jì)算數(shù)出來后只能參考,不能認(rèn)真!
【試驗(yàn)設(shè)計(jì)】之“冰箱、冷柜”類
本組合料體系重要要求及說明
1、流動(dòng)性要好,密度分布“盡量”均勻。首先要考慮粘度,只有體系粘度小了,初期流動(dòng)性才會(huì)好(主份平均粘度6000mPa.S以下,組合料350mPa.S以下),其次體系中的鉀、鈉雜離子要控制在一個(gè)低限(20ppm以內(nèi)),從而可控制避免三聚反應(yīng)提前,即:體系粘度過早變大。如果流動(dòng)性欠佳,發(fā)泡料行進(jìn)至注料口遠(yuǎn)端就會(huì)出現(xiàn)拉絲痕致使泡孔結(jié)構(gòu)橄欖球化,這個(gè)位置一定抗不住低溫收縮。
2、泡孔細(xì)密,導(dǎo)熱系數(shù)要低。不難理解泡孔細(xì)密是導(dǎo)熱系數(shù)低的前提,此時(shí)首先考慮加有403或某些芳香胺醚進(jìn)入體系(它們所起的作用是首先與-NCO反應(yīng),其生成物與其它組份互溶、乳化穩(wěn)定性提升,并保證發(fā)泡體系初期成核穩(wěn)定,也就是避免迸泡,從而使泡孔細(xì)密)其次聚醚本身單獨(dú)發(fā)泡其泡孔結(jié)構(gòu)要好(例如以山梨醇為起始的635SA比蔗糖為起始的1050泡孔要細(xì)密均勻得多,還有含有甘油為起始劑的835比1050細(xì)密,即便是所謂的4110牌號的聚醚,含丙二醇起始的比二甘醇的好。聚醚生產(chǎn)的聚合催化劑不同,所生產(chǎn)出的聚醚性狀也有差異:氫氧化鉀催化的聚醚分子量分布比二甲胺催化的要窄。另外:聚醚生產(chǎn)時(shí)的工藝控制-----溫控、抽真空、PO--也就是環(huán)氧丙烷流量控制、PO原料質(zhì)量、后處理等等-----也都會(huì)直接影響聚醚發(fā)泡的泡孔結(jié)構(gòu))第三,可以考慮加入一些可以改善泡孔細(xì)密度的聚酯成份。第四,適當(dāng)加入低粘度物調(diào)整總體粘度(如210聚醚)
3、耐低溫抗收縮性要好。這個(gè)無須贅言。一是官能度,總體平均要4以上。其次是發(fā)泡體成型后空間交聯(lián)點(diǎn)分布均勻(直觀解釋是:主聚醚反應(yīng)活性盡量相差不大,連續(xù)的近似的空間結(jié)構(gòu)要穩(wěn)定得多。)
4、粘結(jié)性好。所謂粘結(jié)性表面上是指泡沫體與冰箱、冷柜外殼和內(nèi)膽之間的粘合,其實(shí)是指泡體柔韌性,以及抗收縮性,(水份用量、降低總體羥值,添加柔性結(jié)構(gòu)成分,如210、330N之類都可以改進(jìn)泡沫對殼體的粘附性)
5、成本較低。目前冰箱、冷柜行業(yè)競爭白熱化,性能極佳價(jià)格昂貴的組合料沒人用的起,所以我們必須為成本考慮(比如芳香聚酯價(jià)位要比聚醚的低,可以加一些。)
6、安全性。這是對環(huán)戊烷體系的特別要求(至少環(huán)戊烷不象F11那樣想加多少就加多少,不難理解加多環(huán)戊烷的更具有安全隱患)
7、保證發(fā)泡生產(chǎn)工藝的連續(xù)穩(wěn)定性 冰箱、冷柜連續(xù)生產(chǎn)線一般控制很穩(wěn)定,但不排除偶爾的工藝參數(shù)波動(dòng),比如料溫、環(huán)境溫度高個(gè)一兩度,黑白料比例在小范圍內(nèi)波動(dòng)等等,所以要求組合料有一定的“寬容性”
8、黑料配伍。各款黑料自身性狀、活性不同,那么,白料體系調(diào)整一下有時(shí)就顯得異常必要。(配合5005的沒事,絕不代表與44v20可以任意切換)
主聚醚聚酯的選取方向
1、相溶性。指 “ 聚醚、聚酯/硅油/水/催化劑/物理發(fā)泡劑 ”所組成的體系要互溶性好,均相穩(wěn)定-----至少存放一段時(shí)間不能分層。
2、官能度構(gòu)成及骨架類型。原則上說官能度越高,所發(fā)泡體的物理性能數(shù)值(尺寸穩(wěn)定、抗壓強(qiáng)度等)就越“理想”,但往往官能度高的聚醚粘度偏大(多掛PO也能降低粘度,價(jià)格又下不來),所以,平均一下,4個(gè)官能度馬馬虎虎可以對付了; 另外,如果聚醚體系中有芳香結(jié)構(gòu)(苯環(huán))引入,無疑也會(huì)提升泡體的物理性能。
3、反應(yīng)活。含有伯羥基結(jié)構(gòu)的聚醚(和諸如三乙醇胺之類的小分子交聯(lián)劑)活性高,卻多多少少會(huì)影響發(fā)泡反應(yīng)的中后期流動(dòng)性。所以,其加入量一定要控制在某環(huán)圍內(nèi)。
4、羥值搭配。根據(jù)水用量、黑白料比例預(yù)設(shè),可以大體反算出主份平均羥值范圍,一般為380-410mgKOH/g。
5、經(jīng)濟(jì)性。不僅是指聚醚、聚酯采購價(jià)格低,還應(yīng)綜合其他方面考慮黑白料比例,畢竟現(xiàn)在黑料價(jià)格高企。
6、市售采購之方便性。好不容易調(diào)整出一個(gè)配方,結(jié)果原料市面上只是你有用別人不會(huì)問津,除非財(cái)大氣粗每月用量驚人,否則配料供貨能不能保障就只得看“交情”淺薄。
勻泡劑(硅油)的選擇
1、與組合料其它成份的配伍性。這個(gè)不難理解,否則,生產(chǎn)硅油的廠家就不會(huì)編出那么多型號了------什么F11型、141B型、環(huán)戊烷型、全水型、聚酯型、蔗糖聚醚型等等。硅油型號選配得當(dāng),可以明顯控制導(dǎo)熱系數(shù)低限化。
2、與黑料的配伍性、核化能力。這個(gè)關(guān)注的人不多。其實(shí)多數(shù)情況下“泡孔不好”就是硅油對“黑白料整個(gè)體系的乳化能力不夠”所致。
3、流動(dòng)性。能使發(fā)泡體系泡孔細(xì)密的硅油可以明顯提升發(fā)泡流動(dòng)性,同時(shí)另外一個(gè)佐證是:發(fā)泡速度略有加快。
4、穩(wěn)定性及用量。有些硅油遇見水、堿性催化劑、含氯發(fā)泡劑或含氯阻燃劑時(shí)會(huì)逐漸變質(zhì);有些則必須加大用量(用量2.5%以上)才會(huì)顯示它是硅油。
5、價(jià)位。能用22元/kg搞定的就不必去用進(jìn)口的45元/kg,要知道每噸組合料中硅油14kg那差價(jià)就是過200元了。
水份額的確定
1、粘結(jié)性。水用量多,泡體表面偏脆,與殼面的粘結(jié)性就差,一般冰箱、冷柜料水用量1.7-2.3%(專指141B體系和環(huán)戊烷體系)。
2、物理發(fā)泡劑體系的選取?,F(xiàn)在到處喊著環(huán)保,141B早就說要限量使用了,可市面下居然還有F11型(或勾兌型F11)組合料交易。水用量只好隨行論價(jià):F11型的---0.6/1.6, 141B型的---1.7/2.2, 環(huán)戊烷型的---2.0/2.4。
3、經(jīng)濟(jì)性.水確實(shí)很便宜的,不過它用多了,黑料量就得加上去,于是還是不合算的機(jī)會(huì)大(自然,是使用組合料的客戶買單。
催化體系確定
1、前期要求。以前很多朋友認(rèn)為乳白起發(fā)慢一些,等料子稀哩嘩啦地流到各自“崗位”底下后再直發(fā)起來。其實(shí)不然,其一:液態(tài)料子極易從箱體縫隙中漏出去造成污物粘模;其二:影響泡孔細(xì)密度和整體結(jié)構(gòu),從而拔高泡體導(dǎo)熱系數(shù);其三:起發(fā)速度加快反而會(huì)加快發(fā)泡料行進(jìn)速度。 一般說來,出槍乳白時(shí)間6-8秒好。
2、中期流動(dòng)。在發(fā)泡定型期間,中期流動(dòng)時(shí)間段(拉絲減去乳白時(shí)間)越長越好,可以保證泡體填充箱體各個(gè)角落,又不至于泡孔變形嚴(yán)重。理想的狀態(tài)是拉絲開始前3-5秒鐘,泡料已經(jīng)充填到位,遠(yuǎn)端排氣孔有明顯逸料出現(xiàn)。
3、后期固化。這個(gè)要求不必太嚴(yán),反正連續(xù)生產(chǎn)中模具不是冰冷的,如果生產(chǎn)線有保溫炕道,不怕到期收不了莊稼。
4、建議搭配。Am-1 環(huán)己胺 。
工藝確認(rèn)
1、發(fā)泡體系確定:141B的還是環(huán)戊烷的。水量/物理發(fā)泡劑量的范圍預(yù)定
2、首先鬧清楚目標(biāo)生產(chǎn)線的工藝細(xì)節(jié):發(fā)泡機(jī)類型、灌注流量、灌注前的溫控?cái)?shù)值、炕道保溫溫控值及保溫時(shí)間、箱體灌注口在哪及發(fā)泡料流經(jīng)路線行程、灌注后合模封洞操作過程。
3、目前(工作)環(huán)境溫度、濕度變化情況。
4、向現(xiàn)場作業(yè)員、質(zhì)檢員求詢目前現(xiàn)行工藝、原料有什么缺陷和請他們提出什么其他具體要求。
具體試驗(yàn)
1、相溶性:①100ml小燒杯加一短玻璃棒,歸零,依次倒入主聚醚(聚酯)攪勻看是否透明。②加入硅油、催化劑、水,攪勻,看是否透明。③加入物理發(fā)泡劑攪勻看是否透明(注意攪拌后揮發(fā)的物理發(fā)泡劑要補(bǔ)回)。④預(yù)配的組合料樣品要存放至少3天透明不分層才好。⑤組合料樣分別放在35、15℃下貯存24hr看是否透明⑥有條件時(shí),需要測設(shè)計(jì)中的組合料粘度(25℃及正常生產(chǎn)狀態(tài)下的溫度)看是不是粘度隨溫度變化有大幅度的波動(dòng)。
2、抗收縮:自由發(fā)泡樣1hr后切成規(guī)則方形體,量取定邊尺寸后放在-20℃冰柜中24hr看尺寸變化情況,2%以內(nèi)的線性收縮可以接受。
3、自由發(fā)泡:按設(shè)計(jì)的黑白料比例、溫控執(zhí)行自由發(fā)泡,關(guān)注料速、芯密度和拉絲痕跡。
4、流動(dòng)性:自由泡密度、速度確定后,一定要進(jìn)行流動(dòng)性試驗(yàn)。簡易方法是:定量發(fā)泡料(一般為200g)攪勻后立即在發(fā)泡杯口套上稍大一點(diǎn)的長筒塑料袋,拉直垂直向上任由泡料向上生長直至定型(要兩個(gè)人操作)。杯口至頂高度L與料重G的比值將作為一個(gè)重要參數(shù)來評估組合料的流動(dòng)性,L/G越大,流動(dòng)性越好,此后還要分段測取芯密度作為輔助參考(自低向高密度差不能太大,否則流動(dòng)性也不能視作良好,特別是高點(diǎn)那一段)其實(shí),如果試驗(yàn)做多了,在正常自由泡發(fā)泡時(shí),可以看杯中殘留泡的形狀來大致判斷流動(dòng)性的優(yōu)劣:泡提出杯后越象蘑菇越好,越象直棍則越差。
5、工藝條件寬容性:①執(zhí)行預(yù)設(shè)溫控 3、-3℃的發(fā)泡,看是否還保持良好的流動(dòng)性及泡孔結(jié)構(gòu)(“快料”與“慢料”的泡孔不能落差太大)②進(jìn)行白料恒定量,黑料量 10%、-10%的自由發(fā)泡試驗(yàn),常溫下30min時(shí)泡體沒有明顯收縮的就算過得去。
【試產(chǎn)】 之 “冰箱、冷柜”類
這個(gè)簡單了,整桶料子上機(jī)試產(chǎn),按預(yù)定(或現(xiàn)實(shí)執(zhí)行)的工藝條件生產(chǎn),成品裝機(jī)打冷,看箱體收縮情況和保溫情況。一般程序:試產(chǎn)箱中成品泡體要取樣測試導(dǎo)熱系數(shù)等綜合數(shù)據(jù)?,F(xiàn)場需要微調(diào)的一般是:泡料溫控、黑白料比例、添加催化劑、熟化溫度調(diào)整。
仿木產(chǎn)品 之 組合料/工藝控制(內(nèi)部討論版)
【白料體系要求及制品要求】
1、白料粘度:涉及到出槍后的初始流動(dòng)性(機(jī)發(fā)泡型)、攪拌混合效果(包括手工發(fā)泡型)以及出槍流量大小和黑白料比例,原則上不應(yīng)高于2000mPa.S(25℃,以下同),高密度的(自由泡密度130kg/m3以上者)例外。
2、相容性:除非現(xiàn)配現(xiàn)用或是白料整桶上機(jī)邊攪邊打,白料應(yīng)該均相透明不分層(如果選用濁點(diǎn)較低的硅油白料低溫狀態(tài)下也可能不透明,但不可以分層),手工料更是如此。
3、流動(dòng)性:一般仿木料流動(dòng)性要求不太高,這取決于其自身生產(chǎn)工藝的合理安排。對于特型尺寸閉模澆注產(chǎn)品還是要求料子發(fā)泡過程中要有不錯(cuò)的流動(dòng)性,至少它會(huì)影響產(chǎn)品密度分布。
4、適應(yīng)黑料品種與黑白料比例變化:白料體系好能在稍作工藝參數(shù)(料溫、管壓等)調(diào)整的情況下切換黑料品種(M20S、44V20、5005等)或是在黑白料比例合理波動(dòng)范圍內(nèi)保證制品合乎要求。
5、制品外表結(jié)皮厚度與硬度:仿木制品至少要保證表面“夠硬”,一般都要求表皮有一定的厚度以保證表面硬性。具體指標(biāo)由于涉及到產(chǎn)品密度要求和作業(yè)環(huán)境溫度、濕度變化等因素而難以量化。有些特型產(chǎn)品則要求里、外都要?jiǎng)傆?,甚至能打自攻螺絲而不滑絲。
6、制品表面光潔度與氣泡:制品表面應(yīng)光潔,不能有氣泡、針眼、暗泡(有些產(chǎn)品的背面可以降低要求,如畫框、壁掛)。
7、白線:這是容易出現(xiàn)的缺陷(制品表面出現(xiàn)不規(guī)則的偏白塊斑、長線斑,該處明顯偏軟),要盡量避免,至少白斑處要足夠硬。
8、泡孔細(xì)密度:制品內(nèi)部泡孔致密、勻稱,鶴立雞群的大泡眼(直徑0.2mm以上)越少越好。
9、上漆及貼金箔:制品噴漆或粘貼金箔后不剝落、鼓泡。
10、耐形變:制品穩(wěn)定,長尺寸毛胚品開模后不僅不能“見冷回縮”,終產(chǎn)品飄洋過海歷經(jīng)嚴(yán)寒酷暑也不能變形。
11、抗沖擊:有足夠的韌性(通常可耐1米高的平摔、拋摔)。
12、制品表面耐溶蝕:上漆貼箔前,制品往往需要用溶劑洗去脫模劑、粗糙化處理,過不了這關(guān)肯定不行。
【原料選取簡述】
一、主聚醚(聚酯):
①多數(shù)情況是“4110”為主(多數(shù)份額是60%以上)。作為一個(gè)為廣泛應(yīng)用的硬泡聚醚品種,它具有較為理想的剛性骨架和柔性長鏈(蔗糖與二元醇為起始劑接枝環(huán)氧丙烷),價(jià)格也合適。市場上適用于仿木的并不多,至少要求質(zhì)量穩(wěn)定,那些摻雜的、羥值/粘度隨PO價(jià)格陰晴不定的、泡孔不夠細(xì)密的好不要選用。就4110的生產(chǎn)配方來說,適合做仿木的是[蔗糖 甘油]起始型(可惜,截止目前我只用過兩次,現(xiàn)在好像沒得賣),其次是[蔗糖 丙二醇]起始型,剩下的是[蔗糖 乙二醇或二甘醇]起始型。其他勾兌型的真的不好用。4110的規(guī)格指標(biāo)也有講究,粘度:一般是2500-3500mPa.S,用作全水發(fā)泡體系的還要低一些。羥值:高于430mgKOH/g的做出來的產(chǎn)品只硬不韌,需要摻加其他低羥值的聚醚配合,好是380-420mgKOH/g這個(gè)范圍內(nèi)的。色度外觀:顏色太深的本身就說明聚醚生產(chǎn)過程中控制不好,再者由此做出來的產(chǎn)品外觀也會(huì)偏暗并使白線對比更刺眼,多數(shù)客戶對此不會(huì)滿意。
②403。建議多少要加一些(3-12%)。有了它,泡孔會(huì)細(xì)密,產(chǎn)品表面的氣泡、針眼、暗泡就少得多,產(chǎn)品的整體硬度也會(huì)提升。毛病是太粘不利于白料粘度控制。目前市場上的403也是良莠不齊,真正的403應(yīng)該是乙二胺起始的,原料確實(shí)貴了一些(好像是超過20元/kg),就有人打歪主意,起始劑里加有尿素、甘油,或是把PO量加大來降低成本。加尿素的氨氣味很重,泡孔偏粗,加甘油的硬度受影響,多接PO的403粘度較低也是硬性不夠。
③山梨醇型。以635系列為代表(10-20%)。成本考慮可以不加,但是用后也可以明顯改進(jìn)產(chǎn)品整體硬度和表面效果(光潔、針眼等什么的)。麻煩:這類聚醚粘度不小價(jià)格也偏高。
④軟泡聚醚。220、210、330N、甚至接枝聚醚(36/28之類)。普通硬質(zhì)仿木料可以不加。做高檔品、花盆類的一定要加。這類聚醚羥值低,產(chǎn)品柔韌性好,產(chǎn)品的表面結(jié)皮厚度會(huì)改善。缺點(diǎn):除了210外,其他的與主聚醚互溶性差,愛分層鬧獨(dú)立。
⑤聚酯類。芳香聚酯類(視原料的質(zhì)量、品性,5-20%)。原則上不鼓勵(lì)使用。添加大的目的是成本“合算”,不過要是小料配合不當(dāng)麻煩也多多。酸值偏高會(huì)造成泡孔粗、針孔多甚至制品表面會(huì)出現(xiàn)“白霧”。
⑥其他多元醇。(8%以內(nèi))。有多種天然植物油或其改性衍生物可以用,能改進(jìn)產(chǎn)品柔韌性,還可以稍微降低成本。風(fēng)險(xiǎn)同⑤,用不好后果自負(fù)。
⑦其他思路:如果產(chǎn)品屬于高附加值的產(chǎn)品,可以考慮用進(jìn)口的相似聚醚,特別是全水發(fā)泡體系的,國產(chǎn)聚醚原料很難達(dá)到Dow的水準(zhǔn)。
二、輔助小分子物:
(0.5-3%)有甘油及其起始的小分子聚醚、N乙醇胺(N:一、二、三)、小分子二元醇類、甚至MOCA,功用是先期反應(yīng)、整體加硬、或是加表皮厚度硬度、縮短生產(chǎn)周期。也是要選取合適型號、用量合理。
三、硅油:
(1.5-2.5%)這個(gè)是跟著其他原料走的(原料搭配),一般的硬泡硅油都可以用,但要想改進(jìn)產(chǎn)品的一些品性(泡孔細(xì)密、白線、流動(dòng)性)還是應(yīng)該費(fèi)點(diǎn)。價(jià)格24元/kg以下的好不要用。尤其注意聚醚(酯)主體變化后硅油型號可能要換。
四、催化劑:
①前期型的:ROAOCAT-A1,ROAOCAT-5催化劑,功用是控制起發(fā)時(shí)間,帶動(dòng)其他催化劑發(fā)揮功效、改善泡孔細(xì)密度、改善發(fā)泡過程的流動(dòng)性。用量0.5%以內(nèi),視“水”的用量而定,天氣狀況穩(wěn)定時(shí)好是個(gè)“定數(shù)”
②平穩(wěn)型的:ROAOCAT-8 Catalysts,用量0.3-0.6%,目前性價(jià)比高的硬泡催化劑,各期催化能力很平均。
③主催化劑:A-33仿木料中必不可少的催化劑,直接影響結(jié)皮效果和產(chǎn)品硬度,用量至少0.4%。這里的A-33是指固胺(三乙烯二胺)加小分子二元醇溶解的,不是市售的海綿上用品(有很多假冒品)。
④有機(jī)錫:ROAOCAT-D22好,用量極少(萬分之一)就可以明顯改進(jìn)結(jié)皮效果和縮短開模時(shí)間。需要注意的是:小心白料的儲存周期,因?yàn)槠胀ㄓ袡C(jī)錫都是不耐水解的錫催化劑,會(huì)慢慢失效,像D22,用在組合料中一周以后失效跡象就很明顯了,建議動(dòng)用耐水解型的。
⑤三聚類的:好用ROAOCAT-41 (0.3-0.5%) 加硬而不影響泡孔結(jié)構(gòu)。有一段時(shí)間用過DMP-30達(dá)0.5% 效果不太理想。也可少量用二甲基乙醇胺。⑥其他類型的:二甲基芐胺(0.5%)改進(jìn)制品品質(zhì)并不好,除非用于較低密度的、尺寸偏長的、閉模灌注的裝飾用線角板,可以改善料子的流動(dòng)性。ROAOCAT-112催化劑可以加厚結(jié)皮,增加泡沬硬度。
五、發(fā)泡劑配合
現(xiàn)在多數(shù)是 141B/水 發(fā)泡體系。水量0.2-0.7%,普通仿木料141B一般不要超過10份。141B的使用量會(huì)直接影響結(jié)皮厚度與硬度,用多了也會(huì)造成表面有暗泡。
六、其他助劑降粘度、色料、抗黃變等
可以加點(diǎn)不反應(yīng)的東西降低白料粘度,比如DBP之類的來個(gè)3% 。色料、抗氧化劑等直接加進(jìn)去就行了,無須多慮。
七、填料
這里只針對手工發(fā)泡??梢约佣栊约?xì)粉類的東西加強(qiáng)剛硬性。注意:不能加含水量過高的東西。