冰箱发泡工艺资料

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第一、聚氨酯发泡的基本原理第二、聚氨酯硬泡的泡沫性能第三、组合聚醚产品介绍第四、发泡工艺控制办法第五、冰箱常见问题及解决方案第六、安全及注意事项9/20/20211 第一部分聚氨酯硬泡发泡的基本原理一．基本反应：聚醚多元醇和异氰酸酯反应形成氨基甲酸酯，它构成了聚氨酯的主链，亦即聚氨酯泡沫塑料的主体。此反应为放热反应。在硬质聚氨酯泡沫中，由于其发泡剂主要为低沸点的氟氯烃及烷烃类，这些发泡剂就是靠反应热而蒸发发泡。(1)R-OH+R’-NCO→R’-NH-COOR(2)～～NCO+H2O→～～RNHCOOH→～～NH2+CO2↑9/20/20212 二、泡沫的形成过程１、混合把适当比例的白料和黑料混合（在发泡机的混合头中进行，手工混合时则在烧杯中进行,建议转速3000rpm左右，搅拌6-8s）。２、乳化白料和黑料（异氰酸酯）经搅拌后，经过一段诱导期，发泡气体（如二氧化碳和三氯一氟甲烷、环戊烷等）开始形成并扩大成细小的气泡，使发泡混合料呈“乳”状，即乳化。从开始混合到乳化这一段时间叫做“乳白期”或“乳白时间”，冰箱硬泡的乳白期一般为10-15秒３、起发随着发泡气体的增多，发泡混合料开始膨胀，并且由于液相中发生聚合反应，体系粘度增大。在发泡过程中，气泡数目保持不变，气体量不断增加而使泡沫体积逐渐增大。从物料混合到完全起发一段时间为“上升时间”或“起发时间”。若体系充分发泡时，气泡壁不能承受气体压力而发生开裂，气体便经气泡中逸出而使泡沫形成开孔结构，即形成开孔泡沫。9/20/20213 ４、凝胶时间起发期后，聚合反应继续进行，直至发泡混合体完全胶化（即凝胶），这一段时间称为“凝胶时间”。轻轻触摸如泡沫塑料表皮不再发粘，则表明已经达到“不粘时间”。对硬泡而言，以A、B料混合开始为起点，至从发泡料中能拉出纤维丝为终点，这段时间被称为拉丝时间，也叫纤维时间或凝胶时间。5、不粘时间：从A、B料混合开始至轻触泡沫表面不粘手为止的时间，为不粘时间。6、熟化时间在泡沫胶化后，将泡沫块移入具有一定环境温度的场所进行熟化处理，让泡沫内的聚合反应全部完成。熟化的温度和时间要视泡沫种类而定。冰箱行业不推荐15℃以下发泡。9/20/20214 第二部分泡沫的物理性能1、密度密度又称容重，是硬质聚氨酯泡沫塑料的一项重要性能。密度对硬泡的其它性能，如强度等有明显的影响。其它条件相同情况下，密度大的硬泡，成本则高。不同的使用对象，密度也不等。用于冰箱硬泡箱体内的密度大多为35kg/m3左右。自由发泡时，密度一般在24～26kg/m3。2、强度硬质聚氨酯泡沫塑料的强度取决于它的原料、配方、结构、温度等因素。硬质泡沫塑料受压会发生变形。一般以压缩到样品原厚度的10%时的应力D10，定义为压缩强度。log(强度)＝logA＋Blog(密度)9/20/20215 3、硬泡的导热系数是由以下几个因素构成的。λF=λG+λS+λR+λC式中λF—硬泡的导热系数；λG—气相热导率；λS—固相热导率；λR—辐射传热热导率；λC—对流传热热导率。4、尺寸稳定性硬质聚氨酯泡沫塑料受热或冷冻，尺寸或体积会发生一定变化。变化率大小与泡沫塑料原料的类型，泡沫塑料结构、密度、成型条件等因素有关。通用品种硬泡，在100℃以下环境中，尺寸不会发生明显的变化。耐温性较好的硬泡，特别是含异氰脲酸酯结构的硬泡，在150℃时，尺寸不会发生明显变化，因此可供较高温度下使用。用于冰箱、冰柜等的硬泡，长期处在低温状态，应具有较好的耐低温性，以CFC-11、HCFC-141b、环戊烷等发泡剂发泡的硬泡，在－25℃～－30℃下，尺寸变化率一般都小于1%。9/20/20216 5、吸水率常压下，硬质泡沫塑料吸水量并不太大。100mmⅹ100mmⅹ25mm样品浸在约20℃水中1个月，吸水量(体积分数)约为3%～5%，所吸之水分布于硬泡表层。具体数据与泡沫孔径、密度等有关。6、耐化学品性能硬质聚氨酯泡沫塑料能耐多种有机溶剂。在一些极性较强的溶剂里，发生膨胀现象；在较浓的酸和氧化剂中，则发生分解现象。7、使用寿命聚氨酯硬泡究竟能使用几年？这是用户关心的问题，硬泡工业化生产初期，刚开始用作保温隔热材料时，这个问题尤其受到关注。几十年的岁月过去了，实践证明，硬泡是经受得住时间考验的，现在，冰箱、冷冻、冷藏设备上所用的硬泡，几乎没有人担心它的寿命问题了。在正常情况下运行，硬泡的隔热性能自始至终能满足使用要求。130℃以下，可使用30年左右。9/20/20217 F11优势：导热系数、尺寸稳定性、强度等均为各种发泡剂中最好的劣势：不环保，已经淘汰141b优势:沸点32℃适中，操作方便，不需投入设备改造费用，毒性较小，与大多数多元醇溶解性好，属于过度替代产品劣势：①141b对聚氨酯树脂有一定的溶胀作用，压力泡密度应比CFC-11泡沫的密度高10%，才能保证泡沫的尺寸稳定性。②不环保，ODP＝0.11,GWP=0.13，约为CFC-11的1/10。③对冰箱内衬材料ABS和HIPS有一定的溶胀作用，需改用改性的内衬材料,如改性ABS。④导热系数略高CP优势：“一步到位”的最终替代品劣势：a．泡沫固化性(脱模时间)和尺寸稳定性相比较要差的多。b．环戊烷的导热系数与CFC-11与相比高，但能够满足欧洲的能耗要求。c．环戊烷为易燃、易爆的危险物品,爆炸范围1.4-8.7%(体积比)第三部分产品分类介绍9/20/20218 245fa环保产品，比环戊烷相比具有更低的导热系数和密度，沸点较低15.3℃，尺寸稳定性好全H2O产品优势：环保，尺寸稳定性好，粘结性好自由泡密度30-35Kg/m3低密低导产品1、密度更低D≥33Kg/m32、导热系数更低，比常规产品低3-5%快速脱模产品1、4-6min快速脱模2、提高工作效率3、导热系数更低，比常规低3-5%东大优势产品介绍9/20/20219 德国拜耳44V2044v20l德国巴斯夫M20SM20SS烟台万华PM-200PM-2010美国亨斯曼5005黑料产品介绍（家电应用）9/20/202110 第四部分发泡工艺控制办法一、冰箱用硬泡的技术要求（国标要求）项目GB性能指标常规环戊烷实际要求表观芯密度kg/m328-35≥34压缩强度kPa≥100≥150导热系数W/m.k≤0.022≤0.021吸水率（V/V）≤5%≤3%闭孔率≥90≥92低温尺寸稳定性（-20℃24h）平均线性变化率%≤1≤0.5高温尺寸稳定性（100℃24h）%≤1.5≤0.59/20/202111 二、冰箱工艺介绍1、两种发泡方式：环线与八工位发泡2、注料方式：垂直注料和平行注料3、两种发泡方式的区别A、对组合聚醚的要求不同。B、对工艺的要求也不同。八工位发泡可以进行4-6MIN快速脱模的组合聚醚应用，环线意义不大。9/20/202112 二、冰箱工艺介绍9/20/202113 冰箱工艺控制1、工艺控制的关键：工艺状况主要指的是设备的工作状态的好坏（高压发泡机压力、料温控制、料比控制、混合效果、模具的温度等）以上因素直接影响到泡沫的质量（导热系数、泡沫强度、闭孔率），最终影响到冰箱的质量。2、工艺参数控制关键：料比、温度（料温，模温）、密度（箱体、自由泡），压力一、手工自由泡质量控制用聚乙烯烧杯，称取恒温在22±2℃的组合聚醚（A料）100g，精确到0.1g，按规定比例加入恒温到22℃±2℃的粗MDI(B组分)中，搅拌转速2500-3000r/min搅拌6-8s后，迅速倾入常温敞口模具中，用秒表计时，测定乳白时间、纤维时间和不粘时间。9/20/202114 1、乳白时间：从A、B料混合开始至发泡料表面出现变白的时间。2、凝胶时间：从A、B料混合开始至能从发泡料中探出纤维丝的时间（也称纤维时间、拉丝时间）。3、不粘时间：从A、B料混合开始至轻触泡沫的表面不粘手的时间4、自由泡沫塑料芯密度：排水法测定，泡沫重量精确至0.01克。二、环戊烷预混站工艺控制：⑴干白料/环戊烷=100:12-13(质量比)⑵白料/黑料料比控制在100/125(质量比)⑶自由泡密度控制为：25±0.5㎏/m3。备注：手工自由泡检测时，取样重量为白料100克，黑料125克从预混后的中间储罐取样，转速为2500-3000转/分，搅拌时间6-8秒，测定密度时取自由泡沫芯部密度达到上述要求。9/20/202115 三、发泡线工艺控制：⑴料比：HCFC-141B控制料比为白料/黑料=1：1.10环戊烷体系控制料比为白料/黑料=1：1.25⑵料温：控制原料温度22±2℃，应保持稳定，特殊情况下需要调整。⑶机器反应时间：乳白时间8-10秒凝胶50-60秒，机器发泡凝胶时间受压力和料温影响较大，凝胶时间不在范围时应调整料温或机器压力。④机器自由泡密度：24-25㎏/m3，最低应大于23.5㎏/m3（视手工自由泡情况和设备情况定）原则为机器自由泡密度比预混站手工自由泡密度低约0.5㎏/m3（不同设备有所区别）。⑤模温：模温控制在40℃左右，一般为35-40℃，视季节情况进行微调。⑥开模时间：6-8分钟，开模时间的影响因素：模温、环温、产品尺寸、产品结构等。⑦环温：最佳发泡环境应控制在15-30℃，低于15℃发泡时泡沫熟化慢，温差导致收缩、脱壳等问题，高于30℃导致料温难于控制，反应时间偏快、发空等问题。9/20/202116 四、冰箱产品注料量和密度控制①确保产品密度35-37㎏/m3，最低密度大于34㎏/m3，不同型号的冰箱密度会有所不同，保温层比较薄的冰箱由于流动时所受阻力较大，箱体密度会偏高。②密度分布的控制：Dmax-Dmin≤2㎏/m3③夏天与冬天注料量和密度控制有所区别：冬天多注料10-15%，是因为冬天模温低、散热快导致泡沫表层结皮厚，用料量多。④门体与箱体密度控制的差别门体一般要比箱体的密度高1-2kg/m3。9/20/202117 五、尺寸稳定性试验泡沫塑料经过熟化后（一般24小时后）进行泡沫试样的选取。试样尺寸：长度为100±1mm；宽度为100±1mm；厚度为25±0.5mm，去掉表皮，按国标规定的温度23±2℃，相对湿度为45-55%进行状态调节1小时后，进行高低温试验。低温条件-30℃，24h尺寸变化≤0.5%高温条件100℃，24h尺寸变化≤0.5%详见GB8811六、如何判断料比是否准确需要两个方面结合判定：1、校正高压机的料比；2、通过机器自由泡与手工自由泡之间的差距来判定：一般情况下，机器自由泡较手工自由泡密度低0.5-1Kg/m3，主要是因为机器自由泡反应获得了更多的热量、反应更加充分。9/20/202118 一、冰箱空洞1.注入量太少增加注入量2.模具温度太低或太高将模具温度调至工艺要求范围3.原料温度太低或太高将原料温度调至工艺要求范围4.黑白料比例不对调整黑白料比例至工艺要求范围5.发泡剂含量太少增加发泡剂含量6.逃气不良增加出气孔7.透气胶带不良换成点状透气胶带8.箱体设计不良改善箱体结构设计9.原料流动性差改善原料流动性第五部分冰箱常见问题及解决方案9/20/202119 冰箱空洞实例9/20/202120 二、泡沫表面气泡1、逃气不良增加出气孔2、原料温度太高或太低将原料温度调至工艺要求范围3、模具温度太高或太低将模具温度调至工艺要求范围4、黑料比例太高将黑白料比例调至工艺要求范围5、混和状态不好改善原料混和效果9/20/202121 三、发泡漏料1.模具温度不正确将模具温度调至工艺要求范围2.原料温度太低将原料温度调至工艺要求范围3.箱体密封不好加强箱体密封4.注入量太高降低注射量5.原料混和不好改善原料混和效果6.黑白料比例不对将黑白料比例调至工艺要求范围7.发泡剂含量太高降低发泡剂含量8.原料初始粘度太低增加原料初始粘度9.原料反应性太慢提高原料反应性9/20/202122 四、泡沫收缩1.黑白料比例不对将黑白料比例调至工艺要求范围2.发泡料充填量不够增加发泡料充填量3.原料混和效果不良改善原料混和效果4.脱模时间太短延长脱模时间5.发泡剂含量太高降低发泡剂含量9/20/202123 五、脱模膨胀1.发泡料注入量太多降低发泡注入量2.脱模时间太短延长脱模时间3.模具温度太低将模具温度调至工艺要求范围4.原料反应性太慢提高原料反应性5.模具不良改善不良模具6.原料系统不良改善原料系统9/20/202124 六、脱壳1.模具温度太低1.将模具温度调至工艺要求范围2.脱模时间太短2.延长脱模时间3.内胆及侧板表面受污染3.清除内胆及侧板表面污染物4.泡沫表面局部气泡4.见表面气泡改善对策5.内胆材料接着性差5.改善内胆材料9/20/202125 七、泡沫开裂1.脱模时间太短延长脱模时间2.原料混和效果不良改善原料混和效果3.黑白料比例不对将黑白料比例调至工艺要求范围4.注入量太多或密度太高降低注射量或降低密度5.发泡层厚度太厚降低发泡层厚度或延长脱模时间6.发泡泡沫太硬改善发泡原料系统9/20/202126 八、泡沫烧芯1.注入量太多降低注入量2.发泡层太厚降低发泡层厚度3.发泡剂纯度不好检查发泡剂纯度4.原料系统不良改善原料系统9/20/202127 第六部分储存与安全一、储存白料与异氰酸酯(黑料)的储存必须是在密封的容器内,隔绝空气、防止吸潮。组合聚醚与异氰酸酯料桶不应在阳光下暴晒，必须远离热源放置阴凉干燥处，料桶如果直立放置时，桶盖上不得积水！如果整桶不能一次用完，就必须在每次使用后立即盖紧桶盖，防止水汽、杂质进入桶内。二、操作操作组合聚醚与异氰酸酯时必须戴防护镜、工作服及工作帽；操作异氰酸酯时应戴清洁的橡胶手套。工作环境必须通风良好、清洁卫生。在环境温度较高时，因组合聚醚中发泡剂会部分汽化而产生压力，所以应先开启排气盖排出气体泄压后，再启开桶盖。三、安全当皮肤接触到组合聚醚时，应用水进行冲洗。操作异氰酸酯时应注意，因为它有一定的刺激性，不要吸入其蒸汽，切勿溅到皮肤及眼睛上。如果溅到皮肤及眼睛时，必须立即用医用棉花先将其擦去，然后用大量水冲洗15分钟，再用肥皂或酒精冲洗，如果仍较严重，应到医院诊治。发生大面积异氰酸酯洒地时，应用砂土、木屑进行覆盖处理后，再用大量水冲洗地面。当衣服污染上异氰酸酯时，必须用含乙醇50%、水45%、浓氨液5%配制而成的溶液进行处理后，再用肥皂洗净。9/20/202128 关于目前惠康公司工艺的几点建议一、工艺条件的改善1、高压发泡机的维护和保养，压力和料温的控制，压力系统需要稳定，料温需要处于可控状态。压力和料温控制不好，会对泡沫质量产生很大的影响，从而影响冰箱的质量。2、模具温度的控制范围35-45℃最佳的温度为37-38℃，需要严格控制，否则会带来用料量大、密度分布不均匀等问题，继而影响产品质量。二、组合聚醚应用1、建议应用1：1.05低料比组合聚醚。2、环戊烷料比建议控制1：1.2三、泡沫的检测1、密度分布和密度测试：所需仪器，精度0.01的电子天平，（上海精密科学仪器）便于泡沫密度的准确检测，从而衡量密度分布等2、尺寸稳定性的检测：精确控温冰箱、数显卡尺9/20/202129