聚氨酯泡沫氣壓、溫度高低對質(zhì)量都有影響
■ 海綿就是泡沫密度低于18 kg/m3以下的低密度PU，方法通常是水用量超過4.5份(每100份多元醇)，TDI用量超過55份，泡沫的散熱問題就非常突出，由于泡沫內(nèi)部的熱量不易散發(fā)，在發(fā)泡過程中溫度自動升溫超過180℃，會引起泡沫自燃，導(dǎo)致火災(zāi)危險。國內(nèi)外解決辦法有三個，即負(fù)壓發(fā)泡技術(shù)、強(qiáng)制冷卻技術(shù)和液態(tài)CO2發(fā)泡技術(shù)。
1、負(fù)壓發(fā)泡技術(shù)
通常，泡沫發(fā)泡過程中，泡孔要承受大氣壓、泡沫自身重量和發(fā)泡時的氣體膨脹力這三種壓力。
P1為大氣壓力，P2為泡孔內(nèi)部氣體膨脹而使泡孔受到的向外膨脹壓力，G為此泡孔上方的泡沫體重量。
在P≥P1+G+P2下，泡沫才能上升。
在負(fù)壓下，P1是一個變量，P2是受P1影響的變量。
根據(jù)我們實驗：一旦在發(fā)泡時泡沫料所受的外部壓力減少30%(即低于大氣壓力30%)，泡沫塑料的密度可以降低15%～20%;當(dāng)泡沫外界壓力減少50%時，泡沫密度能降低25%～30%。一般，在0.1MPa(1 atm)下，用水量在4.3份(每100份聚醚多元醇)情況下，可制得密度為24kg/m3左右的塊泡;當(dāng)外界壓力降為0.05 MPa時，同樣4.3份水可制得密度為16kg/m3的塊泡。值得注意的是，必須適當(dāng)調(diào)整泡沫的上升及凝固時間，即延長上升時間、緩遲凝固時間，以保證泡沫在負(fù)壓下有充分的發(fā)泡機(jī)會。
對于連續(xù)平頂塊狀海綿，"負(fù)壓發(fā)泡"的設(shè)備投資大，中小企業(yè)難以承受，但對于"箱式發(fā)泡"，其投資成本不會太大。
建議：建一個圓筒型真空房，形似"真空干燥箱"，再添一臺抽氣量大的真空泵，以保證在30s內(nèi)達(dá)到所需的真空度。
2、強(qiáng)制冷卻技術(shù)
本技術(shù)的特點是保證軟質(zhì)泡沫塑料體的中心溫度不超過170℃，避免自燃及火災(zāi)的發(fā)生。
強(qiáng)制冷卻的目的是在采用高含水量條件下生產(chǎn)出低密度海綿時，保證泡沫體內(nèi)部溫度不超過臨界溫度170℃。在操作上，這種方法是可行的。只要控制好發(fā)泡時間不超過30min，將大塊泡沫移入強(qiáng)制冷卻室，使泡沫繼續(xù)熟化，即可達(dá)到目的。
該技術(shù)很適合國內(nèi)大中小企業(yè)，投資改造費用少，上馬快，但聚醚生產(chǎn)廠家一定要配合工作，研制出符合高水量低密度PU軟泡專用品種。
為了適用于強(qiáng)制冷卻技術(shù)的高水量PU軟泡體系，聚醚多元醇的相對分子質(zhì)量必須超過3000，以消除因高水量所引起脲鍵增加而導(dǎo)致的泡沫回彈變差、伸長率降低、手感惡化的缺陷。同時在聚醚結(jié)構(gòu)中引入氧化乙烯鏈節(jié)(EO)的含量要高，以保證聚醚與大量水的互溶。
3、液態(tài)CO2發(fā)泡技術(shù)
液態(tài)二氧化碳(LCD)發(fā)泡技術(shù)，早期由意大利康隆集團(tuán)公司開發(fā)，稱之為"CarDio"技術(shù)，一年之后，德國拜耳集團(tuán)公司的亨內(nèi)基機(jī)械公司也相繼開發(fā)成功，稱之為"NovaFlex"技術(shù)，該技術(shù)之所以引起業(yè)界興趣，是因為CO2不僅有可替代軟泡中的二氯甲烷(MC)及CFC-11等輔助發(fā)泡劑的功能，而且液態(tài)CO2的成本只有MC的四分之一，發(fā)泡效率卻高3倍多。國外，康隆公司和亨內(nèi)基公司都已在"Maxfoam"發(fā)泡機(jī)組上進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整改造，生產(chǎn)出泡沫密度約為14kg/m3的平頂連續(xù)泡沫(泡沫寬2.2m、高1.2m)和模塑泡沫等。CarDio法泡沫比以往的Maxfoam泡沫有較柔軟的手感、高度的開孔結(jié)構(gòu)及良好的回彈性。
在軟泡配方方面，高效率表面活性劑的選用，胺類催化劑與錫催化劑的優(yōu)化組合，是生產(chǎn)商品級CO2發(fā)泡PU泡沫的保證。通常，在液態(tài)CO2發(fā)泡技術(shù)中，錫催化劑的用量比MC發(fā)泡技術(shù)的少。4份液態(tài)CO2相當(dāng)于13份MC所起到的作用，而水量要適當(dāng)增加一些，以保證泡沫的硬度。同時增加發(fā)泡劑在聚氨酯海棉的分量，從而加強(qiáng)聚氨酯海棉發(fā)泡在物性中的抗張。也可以在聚氨酯海棉發(fā)泡加一定比例的二氧化硫增加組織中抗張力，使其分子面積加大。
