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1、聚氨酯硬质泡沫喷涂发泡作者：洛阳市制冷设计所来源：洛阳市制冷设计所点击次数：254录入时间：2007-9-13随着聚氨酯工业的发展，聚氨酯硬质泡沫体根据不同的用途要求，逐渐形成了两大分支，一是传统的绝热保温材 料，它主要用于建筑业、制冷设备如冰箱、冰柜、冷藏运输车、管道、大型贮罐等。二是结构泡沫，这是伴随着 高活性原料体系和RIM加工工艺发展起来的高硬度泡沫体，它在家具行业、装饰行业、家用电器等领域中获得了 较快的发展。聚氨酯硬质泡沫体的闭孔结构含量大于90%，封存在泡孔内的气体具有极低的热传导系数，因此，用聚氨酯硬泡 制备的绝热型材，即使在很薄的情况下，也能获得很好的绝热效果，是目前建筑材料
2、中绝热性能最好的品种。对于不易使用模具，诸如大型球形贮罐、大口径异型管件等保温材料的包覆，最好的办法是现场喷涂发泡。一、喷涂发泡的特点该方法是将聚氨酯发泡物料直接喷涂在物体表面上，物料快速发泡并凝胶，形成与基体形状一致的聚氨酯硬泡绝 热保温层。该工艺的主要优点包括以下几个方面。(1) 对于各种形状的基材，不论是平面、立面还是顶面，不论是圆形、球形还是其他不规则形状的复杂物体，都 可以直接实施喷涂发泡加工，勿需昂贵的模具制造费用。(2) 喷涂发泡成型的泡沫保温层的形状与基材物体形状一致；无接缝，绝热效果好；泡沫层外部有一层致密的保 护皮层，能较好地保护内部芯材，同时还容易进行外表面的涂料涂刷和进
3、一步修装。(3) 生产效率高，尤其适用于大面积、异形物体的绝热处理，成型速度快，生产效率高。该种发泡技术与普通泡沫的加工工艺不同。喷涂发泡是利用压缩空气或加工设备产生的高压将高反应性物料以细 小的雾状液滴形式喷出，在专用喷枪的端部或喷射的过程中反应，并在物体表面完成发泡和凝胶的化学反应过程。 为适应这种加工工艺的特殊要求，对喷涂发泡所用的原料和加工条件都与普通泡沫有着较大差别。这些差别主要 体现在以下几方面。(1) 发泡用物料要求粘度低，毒性小。这是喷涂工艺所决定的。物料粘度低，容易计量、混合，在高压喷出时， 能更容易形成细小的雾液，在物体表面更易形成均匀、平滑的泡沫层。喷涂施工由于容易产生物
4、料飞散和气凝胶及有害物质的扩散，容易造成人员吸入和环境污染，因此，在喷涂发泡 配方中应控制使用CFCs低沸点发泡剂，由于掺混MDI中含有较多的易挥发性成分，也应控制在较低的应用范围内。 通常喷涂施工中，空气中异氰酸酯浓度应低于0.01-0.02mg/L。(2) 喷涂发泡原料反应活性高，物料在喷射 至物体表面后能立即反应并迅速固化，使它能在垂直物体、球形物 体等表面上迅速形成泡沫层，而不会发生物料流淌。因此，一般均选用高仲羟基含量的聚醚或端氨基聚醚多元醇； 多选用-NCO含量较高的异氰酸酯，同时在配方中使用高效催化剂。(3) 喷涂物体表面必须清洁、无锈、无粉尘、无露水和结霜等，否则将影响泡沫体与
5、基材的粘接。(4) 被喷涂物体表面温度应控制在15-35C左右。当然，对于大型装备表面，因条件所限，其表面温度不能完全适 应这一要求，但最低温度不应低于5C，否则会影响喷涂发泡的施工效果。(5) 喷涂施工中，一次喷涂量不宜过厚或过薄，过薄会使泡沫体密度上升，费工费时；过厚，泡沫层密度较低， 性能不易均一。通常，一次喷涂厚度约在10-30m m之间较为适宜。(6) 由于现场喷涂施工的特殊性，在户外施工时，除应考虑适宜的温度外，还应考虑自然风速。当风速超过5m/s 时，不宜进行喷涂施工。必要时，应该增设挡风帷幕，并应配备个人防护器具，严禁有害物质对人员的伤害。二、喷涂发泡方法1、 大型装备的表面喷
6、涂发泡 由于大型装备体积庞大，在喷涂发泡施工时，通常使用可随意移动式的轻便灵巧 的小型专业喷涂发泡机械进行多区多层喷涂发泡施工（图1）。每次喷涂发泡厚度应控制在30mm之内。由于每层泡 沫体表面均会自动形成一个比较致密光滑的表皮层，为防止层与层之间出现粘合不良现象，每层喷涂发泡间隔时 间不应超过1h，同时，必须保证每层表面清洁无污，必要时，应在设备基材表面喷涂一层粘合剂。喷涂施工时，反应物料应在适当喷射压力下产生簇状均匀细微的雾液状态，为此，喷枪应轻盈灵巧、易于操作， 喷枪与被喷射物体以垂直位置最佳，喷射距离一般应控制在1.0-1.5m左右为宜。对于以压缩空气为动力的喷枪，在供气管线上必须设置
7、油水分离器并必须配置体积较大的气体贮存缓冲罐，用以 确保在喷射 施工中，喷射动力平稳，无波动，否则会影响喷射物料“雾化”状态，影响发泡层厚度和性能的均一性。2、 管道保温层的喷射发泡与异形设备保温层施工相比，比较规则的管道保温层的实施相对要简单得多。最简 单的方法就是在管道外直接喷射发泡物料。施工时，首先要清除管道外壁所沾附的泥土、油污以及任何影响泡沫 层粘接的杂质，然后将钢管吊装至水平或略有倾斜的能使其轴向旋转的装置上，在使钢管进行恒速转动的同时， 恒速移动喷枪使反应物料均匀喷射至管道外壁。如一次喷射发泡层厚度不够，可以再进行第二、第三次喷射。这 种方法相对较简单，虽然对原料配方体系的要求不
8、像大型立面、异形物体施工那样严格，但在生产中要严格控制 钢管转速平稳，并必须与喷枪喷出量、移动速度及反应物发泡凝胶速度相适应。虽然这种施工方法比较简单，泡 沫绝热层抗压强度不足，在户外等环境中使用会因外表碰损等原因产生渗水、破裂，直接影响管道绝热效果和使 用寿命。为此，在制备的泡沫体保温层外部，还应包裹玻璃丝布、涂覆环氧树脂或聚氨酯保护层，也可以配装塑 料外套管以及安装后外部包覆水泥沙浆等保护层。目前，大口径管道保温层的工业化生产主要是直接使用聚乙烯等外套管作模具，将钢管直接定位于塑料外套管中 心，钢管两端配置适宜的定位端头（图3），使用内置喷枪往回均速移动的办法，将发泡物料喷灌至钢管和塑料管
9、 之间完成钢管的保温层的一次完成，生产简单，实用，效率高。三、喷涂发泡装备通常，喷涂发泡装备结构紧凑，比较小巧轻便，适应于现场喷涂施工。该类设备由可调式计量泵、增加泵、控制 系统组成，并配以较长的物料输送软管和轻盈灵巧的专用喷枪等组成。该装置不设原料工作罐，A、B二组分原料直接使用原料包装桶，使用软管与该类装置相连接，原料经计量后，经 输出软管直接与专用喷枪相连。为扩大原料选择范围，适应现场施工需要，输出软管一般较长，有时还伴随软管 附设发热、保温元件或伴热导线等。喷射发泡机按喷射强烈程度基本分为压缩空气喷射和无压缩空气喷射两种。前者主要依靠压缩空气气流在内混合 室中形成负压吸入物料，混合并喷出。图5列举了 3种典型喷枪的基本设计形式。喷射泡沫用喷枪是该工艺的关键部件之一。各设备生产都将专用喷枪的设计作为开发的重点，设计制造出各种新 式的喷枪，并多已申请专利。随着RIM加工工艺的出现，许多公司利用高压冲击混合原理，设计了许多独特的喷 枪，如Graco公司的双组分喷枪、Gusmer公司的GX-7喷枪等，都具有较好的机械清洗功能而无需溶剂清洗，喷嘴 都设有喷射物流形状调节装置，使喷出的物料可根据应用要求改变喷射面积。
聚氨酯硬质泡沫喷涂发泡
