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发布时间:2022-11-28 16:18:49 来源:双捷机械网

改善冷熟化高回弹模塑泡沫制品的方法

(上海晔兴实业有限公司 200436)摘要:介绍ALLCHEM公司新型聚氨酯助剂对汽车座椅,头枕等冷熟化高回弹模塑泡沫制品(High resiliencycold-moulded foam)的工艺及其性能的改善与最近技术进展。关键词: 冷熟化高回弹 聚氨酯助剂1.前言聚氨酯冷熟化模塑泡沫制品主要用于生产汽车座椅、头枕,相对于热模塑制品,具有加工工艺简单,模温适中(℃),消耗能量低;且物理性能优异,脱模时间短,生产效率高等优点。但随着经济的高速发展,特别是近些年我国汽车产销量连续4年世界第一,2012年更是超过了1900万辆。与之配套的汽车内饰企业竞争愈发激烈,土地租金、人力资源、原材料、运输的成本均不断的上升,却很难在产品售价上消化增加的成本。面对现实的种种困难,企业只有通过改变来获得继续生存和盈利的空间。快速脱模、高物性的系统料的改进,可大幅降低人工成本,并可在保证制品的物性前提下,合理的降低产品的密度,从而产生新的盈利点。 2.介绍很多年来,冷熟化高回弹制品大多采用TM20(TDI/PAPI=80:20),TM50(TDI/PAPI=50:50) 等富含TDI的混合异氰酸酯进行生产,优势在于:富含TDI的NCO含量高,低的P/I比可以减少黑料的用量,成本较低;富含TDI生产出的泡沫,弹性好、撕裂强度高、系统料流动性佳,制品密度相对较低。缺点有,纯TDI目前属于剧毒品,受公安部管制; TDI对现场操作人员健康有一定影响;富含TDI的系统料熟化慢,影响生产效率;富含TDI生产的泡沫偏软。 因这几年TDI价格较低,从成本上考虑,富含TDI的异氰酸酯是具有很高性价比的,而从操作人员健康角度出发,需减少TDI的用量。TM50体系是比较适中的比例:物性、成本适中,采购较为方便。但仍需解决熟化慢导致的效率慢,高物性的泡沫无法满足,密度稍偏大的问题。 一般而言,熟化慢可以通过增加发泡型催化剂A1和凝胶型催化剂A33来解决,但增加A33用量,会导致泡沫凝胶速度过快,容易产生来不及合模或制品流不满、缺角、空洞等不良现象,且易导致制品的收缩,胀气,影响泡沫的性能。 泡沫的物理性能一般由主机厂设定,近些年主机厂也在不断提升物性,最常见的物性如撕裂强度不得低于2.0 N/cm,高要求的要大于2..5 N/cm;拉伸强度不得低于90Kpa,高要求的要大于Kpa。压缩变定由小于10%提高到小于5%。在异氰酸酯相对固定的条件下,则需要从组合聚醚组分里进行研究,选择合适的聚醚、聚合物多元醇和交联剂、硅油、催化剂等。密度一般也有主机厂进行设定,但一般主机厂会给出一定的范围,比如座椅有些主机厂要求是45 5Kg/m3,如能在密度区间能够达到主机厂的性能要求,这样也可降低成本。一般降低密度通过增加水来实现。水是化学发泡剂,通过与异氰酸酯反应生成CO2产生气体,从而降低制品密度。但水份一旦过多,会因体系内的水-异氰酸酯反应(吹发反应)大于多元醇-异氰酸酯反应(凝胶反应),导致脱皮,中心空洞,甚至塌泡现象。因此,在选择一个较为固定的异氰酸酯体系下,另一个主要的原材料为聚醚、聚合物多元醇,固定一个聚醚体系有利于成本的控制。考虑到目前主机厂的基本的性能要求和成本因素,聚醚多元醇可选择4800分子量至6000分子量,聚合物多元醇可选择3628(28%固含量),H45(43%固含量)等普通常用类型,国内生产厂家如上海高桥,天津三石化,金浦锦湖,钟山石化,山东东大等。设定这类标准聚醚产品,易于采购,价格透明,供应链顺畅,整个成本较易控制。在选择固定的异氰酸酯和聚醚体系(330N与POP比例)下,需要改进物性和工艺性能,主要是依靠新型的助剂来实现。本文主要集中讨论助剂对整个泡沫性能和工艺条件的影响,因助剂占整个系统料的比例较低,通过助剂的应用,以最小的成本,赋予泡沫新的生命力。3.实验3.1 主要原料与设备异氰酸酯类:甲苯二异氰酸酯 Lupranate TDI巴斯夫公司产品多苯基多亚甲基多异电脑硬件氰酸酯 Suprasec 5005 亨斯迈公司产品聚醚类:聚醚多元醇 EP-330N 山东东大公司产品聚合物多元醇 POP-93/28山东东大公司产品硅油类:TEGOSTAB B 8738 LF2 赢创德固赛公司产品催化剂类:ALLCHEM为上海晔兴实业有限公司产品ALLCHEM A-1 70%双(2-甲氨基乙基醚) BDMAEE +30% 一缩二丙二醇 DPG ALLCHEM A-3333%三乙烯二胺 TEDA +67% 一缩二丙二醇 DPG ALLCHEM DY-7新型复合胺催化剂ALLCHEM DY-9新型复合胺催化剂3.2 配方与工艺3.2.1实验结果就无从判断预先配制异氰酸酯B组分,如下表1 表1 组分原料(重量分数) 配方 Lupranate TDI 50 Suprasec 5005 50

3.2.2 实验设备手工搅拌器,转速2000转/min;通循环水铝制模具,尺寸400mm*400mm*100mm;超级恒温水浴,控制模温55℃; A,B组分料温度25℃测试;3.2.3 制作方法按A组分:B组分=100:55 (重量比)称重,异氰酸酯指数为100,快速搅拌后洗车设备倒入模具,合模,待熟化后取模,表皮外观良好,无脱皮和不良现象,泡沫不收缩。3.2.4 物性测试标准 制品密度按照GB/T方法测定;压陷负荷按照GB/T方法测定;伸长率按照GB/T方法测定;撕裂强度按照GB/T方法测定;压缩永久变形按照GB/T 方法测定3.2.5发泡数据如下表2 表2 组分原料(重量分数) 配方1 配方2 配方3 配方4 EP-330N 50 50 50 50 POP-93/28 50 50 50 50 水 4 4 4 4 ALLCHEM A-1 0.15 0.1 --- --- ALLCHEM A-33 0.4 0.55 --- --- ALLCHEM DY-7 --- --- 0.2 0.4 ALLCHEM DY-9 --- --- 0.6 0.4 TEGOSTAB B 8738 LF2 0.6 0.6 0.6 0.6 二乙醇胺 1.5 1.5 1.5 1.5 TM50(指数100) 58.7 58.7 58.7 58.7 发泡工艺 乳白时间 s s s s 拉丝时间 52s 50s 71s 68s 脱模时间(模温55℃) 6分30秒 6分30秒 3分30秒 3分 制品密度Kg/m3 40 40 40 40 泡沫性能 压陷负荷25% N 114 121 116 118 压陷负荷65% N 326 349 322 330 伸长率% 92 95 101 105 撕裂强度 N/cm 1.8 1.85 2.02 2.11 压缩永久变形% 疲劳前 启智玩具6.37 6.32 6.35 6.29 1压缩永久变形% 疲劳后 10.51 10.28 8.76 8.19

1 压缩70%,70℃、22h4.结果与讨论4.1对发泡设备的改善从表2可知,配方3和4使用ALLCHEM DY-7和DY-9新型复配型催化剂,乳白时间和拉丝时间大幅降低,更利于制作大型座椅,如轿车后排座椅,面包车三人座,以及卡车后排卧铺,单个泡沫重量超过3Kg。目前国内部分生产厂家使用低压机生产座椅,机器流量在g/秒,生产单座,靠背等制品较小的,单个泡沫在1.5Kg以下的,注射时间可在秒内操作完成(接近泡沫的乳白时间)。但泡沫重量大于2Kg的单一泡沫,低压机将无法实现,使用ALLCHEM DY-7和DY-9新型复配型催化剂,可延长秒的注射时间,适合做3Kg以下的大型泡沫。超过3Kg以上的泡沫制品,应选择大流量的低压或高压机,流量大于300g/秒为宜。4.2对生产效率的改善相比于传统胺催化剂A-1和A33,新型复配型催化剂ALLCH清洗油缸活塞EM DY-7和DY-9可大幅改善熟化时间,脱模时间由6分半加快至3分钟至3分半。配方4为推荐配方,脱模速度最快,表皮熟化好,特别适合圆形流水线,目前在使用ALLCHEM DY-7和DY-9的客户,最快的圈速为2分40秒,人力成本、生产成本大幅度降低。4.3 对泡沫性能的改善随着泡沫密度的降低,泡沫的物理性能也随之降低。由表2可以看出,泡沫制品密度在40Kg/m3时,配方1和2数据,撕裂强度和伸长率,压缩永久变形均不理想;使用ALLCHEM DY-7和DY-9,则可以达到大多数主机厂的性能要求。目前主机厂特别强调压缩永久变形,疲劳后的压缩永久变形特别要求泡沫的物性性能要强,在使用ALLCHEM DY-7和DY-9较容易达到标准。有些高要求的泡沫,如要求撕裂强度 2.(7)实行产业创新发展服务机构培养工程3N/cm,延长大家可以去参观下率 120%,则还需要提高泡沫的密度才能实现。4.4对发泡配方的改善 由于TDI和MDI的价格经常变化,根据价格变化适当调整异氰酸酯互混的比例有利于成本的降低。使用ALLCHEM DY-7和DY-9新型复配型催化剂,B料可由TM20(TDI80%+MDI20%)至TM60(TDI40%+MDI60%)区间变化,而A料无需大幅改动,仅需要改变聚醚多元醇和聚合物多元醇的比例,以保证产品的硬度。但物性性能则需要根据具体的实例进行比例,与表2参数无关。5.技术进展5.1 低模温催化剂近期国家推进节能减排,生产企业用电成本较大,有些客户为降低用电成本,避开高峰时间,选择在晚上,夜间进行生产。生产过程中若能降低模温,不影响到生产效率,可大幅度降低热能的损耗,从而降低生产成本。ALLCHEM公司新推出的ALLCHEM DT-301可降低生产所需的模温,与普通催化剂相比,可降低约度模温。全改性MDI体系,模温可降低至℃,TM50体系,模温可降低至℃。TM20体系可降低至℃。5.2 高物理性能泡沫的改进 主机厂逐渐提高泡沫的性能,特别是撕裂强度和拉伸强度,延长率指标。因生产企业,特别是部分外资工厂,黑料组分较为固定,有些采用改性MDI体系,而主机厂要求泡沫的撕裂强度和拉伸强度需达到TDI泡沫的物性,如撕裂强度大于.3N/cm,拉伸强度大于Kpa。ALLCHEM公司的DL-6501可以显著提高撕裂强度和拉伸强度,适合于全MDI体系和TM体系。5.3 低VOC,低气味泡沫的改进 近些年各主机厂都在改善车内的VOC浓度和气味,与之相关的聚氨酯泡沫产品如汽车座椅、头枕、方向盘、仪表板、顶棚、地毯、前围等制品,使用环保胺类催化剂和低雾化硅油是较为通常的做法,但会造成泡沫物性的大幅降低。ALLC工业阀门HEM公司的ECO-CAT 7331催化剂,与市面上的环保胺类催化剂不同,它可以保持泡沫的物理性能,与ALLCHEM S-3600低雾化硅油配合,可大幅度改善VOC浓度和气味,符合主机厂的相关标准。以下为相关客户通过的相关标准。 主机厂 VOC标准 气味标准 上海通用 GMW 15634,GWM 15635 GMW 3205 上海大众 不锈钢桶法+ VDA 278 PV3900 东风雪铁龙 D40 , D40 D10 5517-E 长安福特 WSS-M99P2222-C1 戴姆勒-奔驰 VDA-278:2011 长城汽车 Q/CC SY 长安汽车 SJ-NW-

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