CN104890175A - 一种加厚型发泡pir板材的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于保温板制备领域，特别涉及一种以发泡PIR作为材质的加厚型保温板的制备工艺。首先在下钢板表面均匀喷涂一层胶体，并且预热下钢板使胶体至拉丝状态；再将黑料、白料、催化剂、发泡剂混合均匀后，喷料浇注于胶体表面，并且和上钢板一起送入层压机中发泡；发泡过程中，上下钢板经双履带机热压、切割、冷却，得到发泡PIR板材。制备出的发泡PIR板材厚度较大，且各方面性能优异，大大扩宽了PIR板材的应用领域。
Description
技术领域
本发明属于保温板制备领域，特别涉及一种以发泡PIR作为材质的加厚型保温板的制备工艺。
背景技术
聚氨酯泡沫塑料是具有优良的物理机械性能、保温性能、耐化学腐蚀性能，且与多种材料有很强粘结力的隔热保温材料均。被广泛应用于航空、船舶、车辆、土木建筑以及纺织等行业四。但是，聚氨酯泡沫燃烧问题突出，极易被点燃，且燃烧过程释放有毒烟雾，造成火灾及人员窒息伤亡。国内外对聚氨酯泡沫的阻燃问题极其重视，颁布了大量相关法律法规，明确要求聚氨酯泡沫材料在外墙保温***中使用时须达到一定阻燃标准。
提高聚氨酯泡沫燃烧性能的方法有2种：一是在配方中大量加入磷、溴、氯等阻燃剂，但是过量添加阻燃剂会降低泡沫的物理性能，影响其施工使用；二是从聚氨酯的结构上对其进行改性。传统的PU聚氨酯泡沫经阻燃处理后氧指数仅为26％左右，防火性能一般为B2级，达不到国家建筑防火阻燃要求圈。提高聚氨酯泡沫阻燃性能的最根本途径还是从聚氨酯泡沫的结构上对其进行改性，具有六元环结构的PIR聚氨酯泡沫(聚异氰脲酸酯硬质泡沫)因其优异的阻燃性能受到广泛重视。
PIR聚氨酯泡沫是由聚酯多元醇与异氰酸酯反应生成。过量的异氰酸酯自发反应生成六元环。给泡沫集体提供交联的同时还通过自身的六元环分子结构促使燃烧结焦成炭，提高泡沫体系的防火性能。与PU聚氨酯泡沫相比，PIR聚氨酯泡沫具有更好的尺寸稳定性、更低的热分解率、更高的机械强度。通过调整聚异氰酸酯的浓度及其配方，防火性能可达Bl级。
现有技术中制备发泡PIR板材的大致工艺为：将原料(黑料、白料、各种助剂)喷涂于下钢板上，原料发泡膨胀直至与上钢板接触、贴紧，充满上下钢板之间，经过进一步固化、成型后得到具有一定厚度的发泡PIR板材。该制备工艺得到的板材厚度有限，一般在100mm左右，发泡时间也短(大约20～30s拉丝)，因此发泡过程容易控制。这里的上下钢板相当于一种发泡定性装置，适当扩大上下钢板间间距确实可以实现发泡PIR板材的厚度的相应增加，但是从喷料至发泡完成的时间也会延长，容易导致制备出的板材内部出现大量的裹气、开裂现象，也会使原料在发泡过程中脱离下钢板，而形成废料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：制备加厚型发泡PIR板材时会出现板材内部出现裹气、开裂现象，也容易导致原料在发泡过程中脱离下钢板。
为解决上述技术问题，本发明采用的制备加厚型发泡PIR板材的技术方案是：
(1)在下钢板表面均匀喷涂一层胶体，并且预热下钢板使胶体处于拉丝状态，
这里的胶体由多异氰酸酯M50和巴斯夫CH1962-4按照质量比19：10混合均匀而成，胶体在下钢板表面的喷涂量为50～150g/m2，预热温度不宜太强烈，选择32—35℃；
(2)先将白料、催化剂、发泡剂混合均匀后，再与黑料混匀得到混料，将所述混料送入混合头，并控制混料温度为28～32℃，
同时待步骤(1)中下钢板表面上的胶体至拉丝状态时，通过固定头将所述混料浇注于所述胶体表面，并且和上钢板一起送入层压机中发泡，后经切割、冷却，得到发泡PIR板材，
在整个制备过程中，采用双履带机热压所述上、下钢板，双履带与所述上、下钢板接触，双履带温度为55～65℃，双履带机带动上、下钢板的传送速度为2.5～2.8m/s。
在步骤(2)中，将黑料、白料、催化剂、发泡剂混合成混料的过程具体为：先将催化剂、发泡剂、白料经过高压泵进入静态混合器混合均匀，再将其与黑料分别经过高压泵送至混合室进行高压碰撞剪切，达到充分混合的效果；
另外，步骤(2)中，黑料选择多异氰酸酯M50(巴斯夫)；白料选择聚醚多元醇类，具体为CH1833C/A(巴斯夫)，催化剂为CX310(巴斯夫)，发泡剂为HCFC141b或环戊烷，
黑料与白料的重量比为190：100，催化剂占白料重量的1～1.8％，发泡剂占白料重量的6～8％；
步骤(2)发泡过程中，控制乳白时间为4～10s，触板时间为57～67s，拉丝时间为60～70s，
拉丝时间与触板时间之间的差距太短，会导致原料无法填充满上下钢板间的板体空间，差距时间过长则会导致发泡后的板材中出现裹气、开裂现象；
步骤(2)中，采用固定头喷料，相比于摆动头，固定头喷料更为均匀，适合工艺要求较高的加厚型发泡PIR板材的制作。
本发明的有益效果在于：本发明首先在发泡之前，在下钢板表面涂覆胶水，从而在发泡过程中牢固粘结板材，防止发泡板材与下钢板间的脱落；在材料发泡过程中，通过有意识地减少(相比于制备厚度较小的发泡PIR板材)催化剂和发泡剂的配比，实现对长时间发泡过程的稳定控制，避免了材料内部的裹气、开裂现象。制备出厚度较大，且各方面性能优异的发泡PIR板材，大大扩宽了PIR板材的应用领域。
具体实施方式
实施例1
(1)设定上下钢板之间的间距为260mm，在下钢板表面均匀喷涂一层胶体(胶体由M50和巴斯夫CH1962-4按照质量比19：10混合均匀而成，胶体喷涂量为75g/m2)，并且预热下钢板至32℃；
(2)先将催化剂、发泡剂、白料经过高压泵进入静态混合器混合均匀，再将其与黑料分别经过高压泵送至混合室进行高压碰撞剪切，达到充分混合的效果，得到混料，将所得混料送入混合头，并控制混料温度为30℃，
其中，黑料为多异氰酸酯M50(巴斯夫)；白料为聚醚多元醇类，具体为CH1833C/A(巴斯夫)，催化剂为CX310(巴斯夫)，发泡剂为HCFC141b，黑料与白料的重量比为190：100，催化剂占白料重量的1％，发泡剂占白料重量的6％，
同时待步骤(1)中下钢板表面上的胶体至拉丝状态时，通过固定头将所述混料(料温30℃)浇注于所述胶体表面，并且和上钢板一起送入层压机中发泡，发泡过程中，乳白时间为5s，触板时间为60s，拉丝时间为64s，
在整个制备过程中，采用双履带机热压所述上、下钢板，双履带与所述上、下钢板接触，双履带温度为60℃，双履带机带动上、下钢板的传送速度为2.5m/s，后经切割、冷却，得到厚度为260mm的发泡PIR板材。
对比实施例1
与实施例1相比，其余步骤操作不变，增加催化剂、发泡剂在混料中的配比(接近于制备薄板时所采用的配比)，具体步骤如下：
(1)设定上下钢板之间的间距为260mm，在下钢板表面均匀喷涂一层胶体(胶体由M50和巴斯夫CH1962-4按照质量比19：10混合均匀而成，胶体喷涂量为75g/m2)，并且预热下钢板至32℃；
(2)先将催化剂、发泡剂、白料经过高压泵进入静态混合器混合均匀，再将其与黑料分别经过高压泵送至混合室进行高压碰撞剪切，达到充分混合的效果，得到混料，将所得混料送入混合头，并控制混料温度为30℃，
其中，黑料为多异氰酸酯M50(巴斯夫)；白料为聚醚多元醇类，具体为CH1833C/A(巴斯夫)，催化剂为CX310(巴斯夫)，发泡剂为HCFC141b，黑料与白料的重量比为190：100，催化剂占白料重量的2.5％，发泡剂占白料重量的14％，
同时待步骤(1)中下钢板表面上的胶体至拉丝状态时，通过固定头将所述混料(料温30℃)浇注于所述胶体表面，并且和上钢板一起送入层压机中发泡，发泡过程中，触板时间为43s，拉丝时间为50s，
在整个制备过程中，采用双履带机热压所述上、下钢板，双履带与所述上、下钢板接触，双履带温度为60℃，双履带机带动上、下钢板的传送速度为2.5m/s，后经切割、冷却，得到厚度为260mm的发泡PIR板材。
对比实施例2
与实施例1相比，其余步骤操作不变，单纯增加催化剂在混料中的配比(接近于制备薄板时所采用的配比)，具体步骤如下：
(1)设定上下钢板之间的间距为260mm，在下钢板表面均匀喷涂一层胶体(胶体由M50和巴斯夫CH1962-4按照质量比19：10混合均匀而成，胶体喷涂量为75g/m2)，并且预热下钢板至32℃；
(2)先将催化剂、发泡剂、白料经过高压泵进入静态混合器混合均匀，再将其与黑料分别经过高压泵送至混合室进行高压碰撞剪切，达到充分混合的效果，得到混料，将所得混料送入混合头，并控制混料温度为30℃，
其中，黑料为多异氰酸酯M50(巴斯夫)；白料为聚醚多元醇类，具体为CH1833C/A(巴斯夫)，催化剂为CX310(巴斯夫)，发泡剂为HCFC141b，黑料与白料的重量比为190：100，催化剂占白料重量的2.5％，发泡剂占白料重量的6％，
同时待步骤(1)中下钢板表面上的胶体至拉丝状态时，通过固定头将所述混料(料温30℃)浇注于所述胶体表面，并且和上钢板一起送入层压机中发泡，发泡过程中，触板时间为52s，拉丝时间为58s，
在整个制备过程中，采用双履带机热压所述上、下钢板，双履带与所述上、下钢板接触，双履带温度为60℃，双履带机带动上、下钢板的传送速度为2.5m/s，后经切割、冷却，得到厚度为260mm的发泡PIR板材。
对比实施例3
与实施例1相比，其余步骤操作不变，单纯增加发泡剂在混料中的配比(接近于制备薄板时所采用的配比)，具体步骤如下：
(1)设定上下钢板之间的间距为260mm，在下钢板表面均匀喷涂一层胶体(胶体由M50和巴斯夫CH1962-4按照质量比19：10混合均匀而成，胶体喷涂量为75g/m2)，并且预热下钢板至32℃；
(2)先将催化剂、发泡剂、白料经过高压泵进入静态混合器混合均匀，再将其与黑料分别经过高压泵送至混合室进行高压碰撞剪切，达到充分混合的效果，得到混料，将所得混料送入混合头，并控制混料温度为30℃，
其中，黑料为多异氰酸酯M50(巴斯夫)；白料为聚醚多元醇类，具体为CH1833C/A(巴斯夫)，催化剂为CX310(巴斯夫)，发泡剂为HCFC141b，黑料与白料的重量比为190：100，催化剂占白料重量的1％，发泡剂占白料重量的14％，
同时待步骤(1)中下钢板表面上的胶体至拉丝状态时，通过固定头将所述混料(料温30℃)浇注于所述胶体表面，并且和上钢板一起送入层压机中发泡，发泡过程中，触板时间为49s，拉丝时间为55s，
在整个制备过程中，采用双履带机热压所述上、下钢板，双履带与所述上、下钢板接触，双履带温度为60℃，双履带机带动上、下钢板的传送速度为2.5m/s，后经切割、冷却，得到厚度为260mm的发泡PIR板材。
对比实施例4
参照上述对比实施例1的工艺，制备常规厚度(100mm)的发泡PIR板材，具体步骤如下：
(1)设定上下钢板之间的间距为100mm，在下钢板表面均匀喷涂一层胶体(胶体由M50和巴斯夫CH1962-4按照质量比19：10混合均匀而成，胶体喷涂量为28g/m2)，并且预热下钢板至32℃；
(2)先将催化剂、发泡剂、白料经过高压泵进入静态混合器混合均匀，再将其与黑料分别经过高压泵送至混合室进行高压碰撞剪切，达到充分混合的效果，得到混料，将所得混料送入混合头，并控制混料温度为30℃，
其中，黑料为多异氰酸酯M50(巴斯夫)；白料为聚醚多元醇类，具体为CH1833C/A(巴斯夫)，催化剂为CX310(巴斯夫)，发泡剂为HCFC141b，黑料与白料的重量比为190：100，催化剂占白料重量的2.5％，发泡剂占白料重量的14％，
同时待步骤(1)中下钢板表面上的胶体至拉丝状态时，通过固定头将所述混料(料温30℃)浇注于所述胶体表面，并且和上钢板一起送入层压机中发泡，发泡过程中，触板时间为28s，拉丝时间为31s，
在整个制备过程中，采用双履带机热压所述上、下钢板，双履带与所述上、下钢板接触，双履带温度为60℃，后经切割、冷却，得到厚度为100mm的发泡PIR板材。
对比实施例5
与实施例1相比，其余步骤操作不变，催化剂、发泡剂在混料中的配比略有增加，具体步骤如下：
(1)设定上下钢板之间的间距为260mm，在下钢板表面均匀喷涂一层胶体(胶体由M50和巴斯夫CH1962-4按照质量比19：10混合均匀而成，胶体喷涂量为75g/m2)，并且预热下钢板至32℃；
(2)先将催化剂、发泡剂、白料经过高压泵进入静态混合器混合均匀，再将其与黑料分别经过高压泵送至混合室进行高压碰撞剪切，达到充分混合的效果，得到混料，将所得混料送入混合头，并控制混料温度为30℃，
其中，黑料为多异氰酸酯M50(巴斯夫)；白料为聚醚多元醇类，具体为CH1833C/A(巴斯夫)，催化剂为CX310(巴斯夫)，发泡剂为HCFC141b，黑料与白料的重量比为190：100，催化剂占白料重量的1.5％，发泡剂占白料重量的7％，
同时待步骤(1)中下钢板表面上的胶体至拉丝状态时，通过固定头将所述混料(料温30℃)浇注于所述胶体表面，并且和上钢板一起送入层压机中发泡，发泡过程中，触板时间为54s，拉丝时间为59s，
在整个制备过程中，采用双履带机热压所述上、下钢板，双履带与所述上、下钢板接触，双履带温度为60℃，双履带机带动上、下钢板的传送速度为2.5m/s，后经切割、冷却，得到厚度为260mm的发泡PIR板材。
以上实施例1、对比实施例1、2、3、4、5中制备的发泡PIR板材的检测性能数据如表1所示：
表1
从上述表1中的数据比较(特别是“垂直于板面抗拉强度”和“压缩强度”这两个数据)可以看出：常规的催化剂、发泡剂的添加比例虽然可以得到性能不错的薄型发泡PIR板材，但是厚度不能过大，否则还是容易出现材料内部裹气、开裂的缺陷。而采用本发明的方案，大幅度降低催化剂、发泡剂的用量后，成功避免了裹气、开裂的现象，并且制备出使用性能良好的加厚型板材。
对比实施例6
在实施例1的基础上，进一步减少催化剂和发泡剂的用量，具体操作为：
(1)设定上下钢板之间的间距为260mm，在下钢板表面均匀喷涂一层胶体(胶体由M50和巴斯夫CH1962-4按照质量比19：10混合均匀而成，胶体喷涂量为75g/m2)，并且预热下钢板至32℃；
(2)先将催化剂、发泡剂、白料经过高压泵进入静态混合器混合均匀，再将其与黑料分别经过高压泵送至混合室进行高压碰撞剪切，达到充分混合的效果，得到混料，将所得混料送入混合头，并控制混料温度为30℃，
其中，黑料为多异氰酸酯M50(巴斯夫)；白料为聚醚多元醇类，具体为CH1833C/A(巴斯夫)，催化剂为CX310(巴斯夫)，发泡剂为HCFC141b，黑料与白料的重量比为190：100，催化剂占白料重量的0.7％，发泡剂占白料重量的5％，
同时待步骤(1)中下钢板表面上的胶体至拉丝状态时，通过固定头将所述混料(料温30℃)浇注于所述胶体表面，并且和上钢板一起送入层压机中发泡，在整个制备过程中，采用双履带机热压所述上、下钢板，双履带与所述上、下钢板接触，双履带温度为60℃。
发泡结束后物料未接触到上钢板(物料发泡结束后，上表面不平整，整体厚度为196～238mm)，发泡不成功。
对比实施例7
(1)设定上下钢板之间的间距为260mm；
(2)先将催化剂、发泡剂、白料经过高压泵进入静态混合器混合均匀，再将其与黑料分别经过高压泵送至混合室进行高压碰撞剪切，达到充分混合的效果，得到混料，将所得混料送入混合头，并控制混料温度为30℃，
其中，黑料为多异氰酸酯M50(巴斯夫)；白料为聚醚多元醇类，具体为CH1833C/A(巴斯夫)，催化剂为CX310(巴斯夫)，发泡剂为HCFC141b，黑料与白料的重量比为190：100，催化剂占白料重量的1.0％，发泡剂占白料重量的6％，
通过固定头将所述混料(料温30℃)浇注于下钢板表面，并且和上钢板一起送入层压机中发泡，在整个制备过程中，采用双履带机热压所述上、下钢板，双履带与所述上、下钢板接触，双履带温度为60℃。
发泡过程中物料从下钢板表面脱落，发泡不成功。
对比实施例8
参照上述实施例1的工艺，制备常规厚度(100mm)的发泡PIR板材，具体步骤如下：
(1)设定上下钢板之间的间距为100mm，在下钢板表面均匀喷涂一层胶体(胶体由M50和巴斯夫CH1962-4按照质量比19：10混合均匀而成，胶体喷涂量为28g/m2)，并且预热下钢板至32℃；
(2)先将催化剂、发泡剂、白料经过高压泵进入静态混合器混合均匀，再将其与黑料分别经过高压泵送至混合室进行高压碰撞剪切，达到充分混合的效果，得到混料，将所得混料送入混合头，并控制混料温度为30℃，
其中，黑料为多异氰酸酯M50(巴斯夫)；白料为聚醚多元醇类，具体为CH1833C/A(巴斯夫)，催化剂为CX310(巴斯夫)，发泡剂为HCFC141b，黑料与白料的重量比为190：100，催化剂占白料重量的1％，发泡剂占白料重量的6％，
同时待步骤(1)中下钢板表面上的胶体至拉丝状态时，通过固定头将所述混料(料温30℃)浇注于所述胶体表面，并且和上钢板一起送入层压机中发泡，在整个制备过程中，采用双履带机热压所述上、下钢板，双履带与所述上、下钢板接触，双履带温度为60℃。
发泡结束后，物料未接触到上钢板(物料发泡结束后，上表面不平整，整体厚度为73～82mm)，发泡不成功。
Claims (10)
1.一种加厚型发泡PIR板材的制备方法，其特征在于：所述的制备方法为，
(1)在下钢板表面均匀喷涂一层胶体，并且预热下钢板使胶体处于拉丝状态；
(2)先将白料、催化剂、发泡剂混合均匀后，再与黑料混匀得到混料，将所述混料送入混合头，并控制混料温度为28～32℃，
同时待步骤(1)中下钢板表面上的胶体至拉丝状态时，通过固定头将所述混料浇注于所述胶体表面，并且和上钢板一起送入层压机中发泡，
在整个制备过程中，采用双履带机热压所述上、下钢板，双履带与所述上、下钢板接触，双履带温度为55～65℃。
2.如权利要求1所述的加厚型发泡PIR板材的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的胶体由多异氰酸酯M50和巴斯夫CH1962-4按照质量比19：10混合均匀而成。
3.如权利要求1所述的加厚型发泡PIR板材的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述胶体在下钢板表面的喷涂量为50～150g/m2。
4.如权利要求1所述的加厚型发泡PIR板材的制备方法，其特征在于：步骤(2)中的发泡过程中，控制发泡过程中的触板时间为57～67s，拉丝时间为60～70s。
5.如权利要求1所述的加厚型发泡PIR板材的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的黑料为多异氰酸酯M50。
6.如权利要求1所述的加厚型发泡PIR板材的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的白料为聚醚多元醇类。
7.如权利要求1所述的加厚型发泡PIR板材的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的催化剂为CX310。
8.如权利要求1所述的加厚型发泡PIR板材的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的发泡剂为HCFC141b或环戊烷。
9.如权利要求1所述的加厚型发泡PIR板材的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述黑料与白料的重量比为190：100，所述催化剂占白料重量的1～1.8％，所述发泡剂占白料重量的6～8％。
10.如权利要求1所述的加厚型发泡PIR板材的制备方法，其特征在于：在所述的制备过程中，所述双履带机带动上、下钢板的传送速度为2.5～2.8m/s。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 213100 Jiangsu city of Changzhou province Wujin Fengze Road Economic Development Zone No. 18 Applicant after: Jiangsu crystal snow energy Polytron Technologies Inc Address before: 213100 Jiangsu city of Changzhou province Wujin Fengze Road Economic Development Zone No. 18 Applicant before: CHANGZHOU JINGXUE FREEZING EQUIPMENT COMPANY |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |