[发明专利]调压仓内生成聚氨酯泡沫块的方法和专用设备

说明书

本发明属于对发泡聚氨酯生产方法的改进，以及为新方法而设计的专用设备。

发泡聚安酯以其柔软、保温、弹性好、价格低、重量轻等优点而大量应用于工农业生产和日常生活之中，用量日益剧增。对其品质的要求也越来越高，种类也越来越多，低密度(小于10kg/m³)与高密度(高于40kg/m³)的发泡聚氨酯的需求也越来越量大，目前传统工艺与设备已经远远不能满足目前的要求。在传统工艺中基本上是沿用在常压(指一个大气压)发泡工艺。传统工艺中按预定的密度指标确定好所需各组份的配料，再按重量比混合后搅拌均匀。混合后的基料在很短的时间内即开始启发、膨胀。将混合基料经仓内喷头喷入发泡仓内(通常发泡仓为开口容器)后即沿仓壁膨胀，所生成的料块基本上与发泡仓内壁所包络的形状相同。特殊密度的泡沫聚氨酯用传统工艺则更较难掌握其质量的一致性。由于工艺条件的限制现行沿用的配方中多加入有毒的二氯甲烷或氟里昂，以形成充足的二氧化碳气源，促进发泡过程的顺利进展。但因此造成生产环境的高度污染，并严重损害操作工人的健康。不采用以上原料，则发泡速度及膨胀延伸方向等都极难以控制，为改变以上缺点所设计的发泡机结构复杂而且操作上有极大难度。要么牺牲生产成本，要么导致造成发泡不均匀，甚至出现夹杂生料即牺牲是目前的改进面临着进退维谷的境地。改进传统工艺及其设备已成为一刻不容缓的课题。

本发明的目的即是提供一种新的加工泡沫聚氨酯的方法及配合该方法所设计的专用设备，使其能实现设备投资低廉的前提下，实现操作简单，质量稳定，成本下降和减少环境污染的效果。

本发明的关键设计在于将传统工艺中常压容器内的发泡操作改为在一密闭调压仓内进行。也就是说使传统工艺中的启发、膨胀、成形工序在密闭调压仓内完成的，仓内气压设定根据产品的密度要求而决定，仓内的气压以标准室外大气压为基准由负到正可调，具体可采用抽气(负压)或充气(正压)来实现。混合基料的启发，膨胀随着混合基料喷头在仓内的移动而逐步成形并充满整个调压发泡仓。

由于以上工序的改进，使整个工艺取得了突破性进展，首次实现了通过压力的调整在不使用二氯甲烷或氟里昂的情况下完成了高质量的泡沫聚氨酯制造，对于额定密度的发泡聚氨酯采用密闭定压的工艺措施在不使用二氯甲烷或氟里昂混合基料产生的有限的二氧化碳得到充分且高效率的利用，产生事半功倍的效果。其结果是开仓后仅有少量二氧化碳最排出，而严重污染环境的二氧甲烷或氟里昂则根本消除，从而大大净化了工作环境，因而在实验现场获得工人们热烈欢迎。采用新方法操作后制备泡沫聚氨酯的原料组份为：聚醚多元醇、TDI、水(H₂O)、硅油、氨催化剂和辛酸亚锡六组份，如果考虑到工业操作的方便可以预先将水、硅油、氨催化剂和辛酸亚锡四种混配成一种使基本配料为三组份注入混合搅拌器。下面结出实施例说明各组份之间在密闭减压发泡仓时的组份关系：

预定发泡聚氨酯的密度为20kg/m³，常规工艺与在密闭调压仓内将气压下降至0.3-0.5个大气压时的新加工方法对比，其六组份基料组份重量比为：

              新方法    旧工艺

聚醚多元醇    100       100

TDI           50-55     75

H₂O          4.5-5.5   5

硅油          1-1.2     2

氨催化剂      0.5       0.5

辛酸亚锡      0.2       0.35

二氯甲烷      0         12    

(或氟里昂)

各组份配比时混合速率基本上同。

十分明显，新的方法不仅省去了对环境有害的二氯甲烷或氟里昂，而且较大量的节约了价格较贵的TDI使生产成本大幅度下降，并且该工艺可以针对不同密度调节相应的仓内气压值，从而可以有效地实现多品种多规格各种密度产品在同一发泡机上完成，并成功根据气压调节来实现发泡聚氨酯料块的质量控制。实现大批量生产下的优质产品率稳定地保持在一个较高的水平上，从而大大提高本行业的投资回报率和单机利润率，是本行业中的一次重要突破。

结合本发明中对工艺方法的改进，本发明的又一关键是设计了在调压仓内生产聚氨酯泡沫块料的专用设备。