PU 制造技术

PU生产基本常识
一.       何谓PU发泡体
       所谓PU发泡体就是poly-isocyanate与poly-ol（多元醇）再加上适当的发泡剂之后,发泡反应而成的发泡状物体.
     ~~NCO + ~~OH       ~~N~ ~C~~O~~    
                             H   O
Polyisocyanate   Polyol       Urethane    
   多异氰酸盐   多元醇       氨基酯
     如上之反应式，polyisocyanate和poly-ol反应就形成urethane结构，而许多的urethane结合就形成了polymer（聚合物）之polyurethane,这个物体就叫做PU.
发泡剂一般使用水或低沸点之液体,urethane反应所散发出来的热会使低沸点之液体产生气化,如果用水和poly-isocyanate一起反应,会产生CO2气体,利用CO2气体使具达到发泡的效果.其反应式如下:
2 ~~NCO + H2O       ~~NHCONH~~ + CO2  
二.       原料基本配方及作用
1.       Poly-isocyanate (A)组份
     多异氰酸盐结构,基本有机成份是: MDI或 TDI.
其结构是:
MDI:   OCN         CH2         NCO   常温下是固体
TDI:
CH3         NCO     及   OCN      
   NCO                         CH3   NCO
2、4   TDI                   2、6   TDI
     COIM料A成份是MDI在催化剂存在下部分缩聚即可得碳化二亚胺化二异氰酸酯.此为液体MDI(混合物).其结构为:
OCN       CH2         NCN         CH2         n   NCO
2.       Poly-ol多元醇(B)组份
B组份内含多元醇、硬化剂、催化剂、发泡剂、色膏、UV吸收剂及其他助剂(如抗氧化剂、水解稳定剂、热稳定剂.)
(1)       多元醇:主要的B成分,含   OH结构,形成PU的结构.
(2)       硬化剂:低分子量的二元醇、三元醇、二元胺等.如乙二醇,起架桥和增链作用.
(3)       催化剂(触媒):促使PU之架桥速度(反应速度),并有影响自由发泡密度.如三乙基二胺.          
               N             N
(4)       发泡剂:低沸点溶液(有机物),决定着成品密度高低之一,属物理发泡剂.如Freon-113、11等.
         水:其作用同发泡剂,但效果为F-113的10倍,且有增链的功         用及架桥作用.属化学发泡剂.
(5)       色膏: (a)颜色外观.有黑色膏和白色膏. (b)遮蔽效果,耐抗黄变,如: P152(花王), P505、PW09(COIM).
(6)       UV吸收剂:吸收紫外线,使PU更耐黄变.白PU才加入使用.
典型配方:
8202:     A组分:         66.1KG
         B组分:         60.0KG
         白色膏PW-09   2.7KG
         架桥剂:               6.3KG
         UV-73P吸收剂   1.326KG
三.       PU生产操作条件
1.       流程之概略:
         A料           盖模                           开模
烘料           灌注机   注入                         脱模
         B料       喷模内漆                         取成品
                     装空气袋                   模具清洁
                     擦离型剂(吹气)                                
                                               喷离型剂
2.       成型之基础知识:
     PU发泡成型技术很多,至少须铭记以下几点:
(1)       混合比:
         A/B比是必须定量混合均匀才能得到性能良好之PU.使       NCO与   OH定量化.因此维持A/B混合比是很重要的一点.
       混合比如果有差错,PU会烂料或偏软.混合比混乱的危险性很大.出现异常要找原因,为了获得正确的A/B比,必须:
(a)       吐出量之计算:
原料温度一定(40°C)影响粘度.
TANK背压一定（0.2Kg/cm2~ 0.5Kg/cm2）.
循环压力与吐出压力一致(3~5Kg/cm2范围内),循环压>吐出压,压差<0.5       Kg/cm2.
     设定上述条件之后吐出数回,分别计量A、B吐出量,使A/B比达到规定之比例.
(b).制作自由发泡体
   自由发泡体,5分钟内切开来,检查内部之细胞状态,正确的应是细胞组织细而且均一.自由发泡密度正常(COIM料,0.15~0.17)成型物状态结实
例: 规定比(混合比)A/B=100/100
项目   A/B       100/90       100/95       100/100       100/105       100/110
反应性       乳化时间上升时间指触时间       变化不大变慢变慢       (同左)(同左)(同左)       10~1156~6060~70       变化不大变快变快       (同左)(同左)(同左)
自由发泡5分钟后.切开时内部发泡状态       *不能形成细胞组织.*发泡有空洞.*热的时候是软的.冷的时候变硬.       *不能形成细胞组织.*有粗糙感而且脆.*有空洞.       *细胞组织细而且均一.       *剖面如绢丝般发亮.*细胞组织呈现细网状.*软.       (同左)(同左)*粘糊状.
自由发泡密度       低       低       正常       高       高
成型物状态       *脆化*易裂*烂       *脆化*热的时候是软的.冷的时候变硬.       *结实       *软*收缩厉害.       *脆化*易裂*烂
(2)       温度条件:
(a).原液温度
   液温     粘度     循环压       A/B比一定
                             脱模时间
   液温     反应速度         内部泡径         硬度一定
                             成型物状态
因此,补加原料时一定要给一定温度之原料,必须充分应用备用料桶.
(b).模具温度(45°C~55°C)                   反则,PU表面
模具温度     反应速度       脱模时间       有气泡, 部分          
                             流动性       粗糙起毛.
硬度一定     成型物表面厚     PACK一定
(3)       注入量和计时器设定(略)
(4)       其它:
(a).离型剂
     离型剂要使用离型剂效果好的材料,以量低之需要量涂布,从成分上有Silicon类Wax类或其混合物,目前有油性和水性之分,离型剂的种类影响成型物表面状态,过多麻面,过少粘模.所以要求:
*依照规定,充分稀释.
*不可大量喷洒,但要求均匀.
*喷洒以后必须用布擦拭,使其均一,或水性离型剂用气枪吹均匀,使水分挥发干净.
     (b).压缩空气
           由于原料怕水,所以PU系统内使用的压缩气必须经干燥处理,否则影响品质.
     (c).模具之洗净
         c-1.在模具表面有树脂残留时,离型剂失效造成脱模困难,而且影响温度的传导,必须保持模具清洁.
         c-2.清洗方法: 用DMF溶胀PU残留后用刷子刷,再用M.C冲洗2、3次后才可使用,决不能残留DMF,造成再次粘模.    
     (e).其它-----水对PU的影响
           水对PU制造过程影响非常大,可以看出,水可以作为发泡剂,但太多的水分会使PU发泡体产生异常.据计算:NCO含量为21%计,1g的水要消耗掉A料22.2g,其反应式如上述,所以生产过程中要尽量避免水,水有可能的来源有:
       *压缩空气,务必冷却干燥.
       *操作员工的手汗接触空气袋,所以要求员工戴手套,装空气袋.
       *配料时,A、B料吸收水气:配好料,及时到入料桶内.
       *原料贮存过程中吸收水气:色膏加盖.
       *水性离型剂之水气未能充分挥发,所以要求操作确实.
       *空气中温度影响.
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