[发明专利]低密度聚氨酯泡沫块生产方法及其装置

说明书

本发明涉及生产超低密度平顶聚氨酯泡沫的方法和装置。

聚氨酯已得到广泛应用并已根据不同要求生产出各种不同密度的产品。

常规调节聚氨酯泡沫密度的方法是增加或减少发泡剂（常为水）或发泡助剂（低沸点溶剂）如三氯单氟甲烷或二氯甲烷）的用量。生产低密度聚氨酯泡沫需要更多的水以提高膨胀率。

聚氨酯的发泡是用有机异氰酸酯与水反应产生的二氧化碳气体达到的。常规方法为生产低密度聚氨酯泡沫而要大量用水，但这会带来下述问题。

（1）异氰酸酯和大量水反应要产生大量热，从而提高了泡沫内部的温度，致使泡沫中可能出现烧焦和脱色，因此必须添加防焦剂。

（2）按重量计100份多元醇中最多只能添加6～7份水才能生产出低密度聚氨酯泡沫，但这种泡沫可能烧焦且在最坏的情况下还可能起火。

（3）由于必须应用大量有机异氰酸酯，三氯单氟甲烷等，形成泡沫的气体损失大，因而不可避免会降低产量。

常规方法是按图1所示生产聚氨酯泡沫的，即先将聚氨酯泡沫原料液倒入大型发泡罐1，然后让溶液发泡并固化泡沫产品，从而生产出聚氨酯泡沫块2，其中发泡罐1的内表面贴有脱膜纸（未示出）。该方法称为“间歇”方法，可在很小的空间内操作，其另一优点是任何形状的泡沫块都可用此形状的发泡罐制得。

但间歇法还有问题。聚氨酯泡沫原料液搅拌后倒进罐1，然后进行发泡致使其液面上升。溶液粘度随液面上升而增大。因此，除顶部和底部而外，发泡罐1的内表面和发泡块表面之间的摩擦增大，从而阻碍了发泡进程。所以，完全发泡块2呈图1所示的园顶而不是平顶，之后必须切掉顶部使其呈平顶，即间歇法需要后续切割步骤并浪费原料（因为要切掉园顶）。

因此本发明的目的是用相同的发泡原料液生产出各种不同密度的聚氨酯泡沫。

另一目的是提出生产低密度平顶聚氨酯泡沫块的方法和设备。

本发明中，先将原料混合，然后让聚氨酯原料液发泡成型，原料选自多元醇，有机异氰酸酯，胺催化剂，硅（氧烷）油，锡催化剂，水（用作发泡剂），颜料，物理性质改进剂如填料以及其它常用于制备聚氨酯泡沫原料液的成分。原料液在减压环境里发泡即可得泡沫块。换句话说，泡沫块密度是通过改变发泡环境的压力而不是通过改变原料液组成来确定的。泡沫块可保持在减压下以避免局部过热。

在本发明提出的第一种生产平顶聚氨酯泡沫的方法中，先将发泡罐置于减压箱中，然后将聚氨酯泡沫原料液搅拌后倒入发泡罐。罐上装有两端敞口的空心柱状模具，该模具可沿罐内表面上下滑动。降低箱中压力，原料液表面即随发泡反应的进行而上升并使空心柱状模具也随之上升。

空心柱状模具上装有检定原料液面和模具顶间的距离的超声探测装置。当此距离短于预定值时，探测装置即可给驱动装置发出电信号。驱动装置接收到电信号后即随原料液表面提升模具。

在本发明提出的第二种生产平顶聚氨酯泡沫的方法中，先将可转动的发泡罐放入减压箱中，然后将聚氨酯泡沫原料液搅拌后倒入发泡罐。降低箱中压力并在发泡反应过程中转动发泡罐以向发泡原料液施加离心力。

在本发明提出的第三种生产平顶聚氨酯泡沫的方法中，先将原料液搅拌后倒入发泡罐。原料液表面随发泡反应的进行而上升。在发泡反应进行到约70%之后并在结束前夕，将一平底面重物块放在发泡原料上升顶面上以使其停止上升。

图1为常规生产聚氨酯泡沫块的设备的截面图。

图2为常规法生产的聚氨酯泡沫块的投影图。

图3为实施本发明聚氨酯泡沫块生产方法的例举设备示意图。

图4为本发明生产聚氨酯泡沫块的例举设备的示意图。

图5为图4设备中发泡罐的投影图。

图6（A）-（D）为图4发泡罐中发泡操作的截面图。

图7为图5所示具有超声探测装置的控制机构框图。

图8（A）-（D）为具有图7所示探测装置时按顺序的发泡步骤截面图。

图9为按本发明另一方案生产聚氨酯泡沫的设备中发泡罐的示意图。

图10为图9罐的顶视图。

图11为图9罐中轴的侧视图。

图12为图9罐的底视图。

图13为按本发明又一方案生产聚氨酯泡沫的设备中发泡罐的示意图。

图14为图13罐的投影图。

图15（A）-（C）为图13罐中按顺序的发泡状态截面图。