模塑高回弹是一种性能优异的软质泡沫塑料。具有质轻、柔软、较高的回弹和高度的手感舒适性等特点,亦广泛应用于汽车、家具等日常生活相关行业中。
随着人们生活水平的提高,保护环境的意识越来越强,日常生活用品质量要求越来越高。这几年来对汽车坐垫以及各类产品做出了新的要求,一是在总体质量不下降的前提下,降低物料用量;二是降低气味化。
为了应对上面两点,未来模塑泡主流发展方向也是分两部分谈。首先,对于轻量化,可以选用高分子量聚醚和高固含量POP,调整配方,在降低密度的同时,较少的拉低力学性能。然后,低VOC化,在国标里,国产的原料里很多公司在乙苯三醛这块难以达标,调整的简单方法就是用进口货替换,比如聚醚,催化剂这两处,效果显著。
整个高回弹模塑泡沫的反应成型机理主要有四种反应
1.聚醚+异氰酸酯→氨基甲酸酯
2.水+异氰酸酯→脲+二氧化碳
3.氨基甲酸酯+异氰酸酯→脲基甲酸酯
4.脲+异氰酸酯→缩二脲
多元醇和异氰酸酯反应是所有聚氨酯泡沫都存在的反应。因为用的多元醇大部分是三官能度,所以这种反应也叫交联反应。
R-NCO+-OH→NHCOO-(氨基甲酸酯)
—NCO+HOH-NCO→NHCONH+CO2,
在有水存在的体系中,因为反应有气体放出,通常也称为发泡反应。
实际生产简单配方
4701:70
NC702:30
水:28
硅油:0.2
催化剂:0.6
开孔剂350D:1.5
交联剂:0.5
DOW 466:52
各个原料分析:
1. 聚醚多元醇:聚醚的分子量和结构是泡沫弹性好坏的关键物质。通常选用分子量为3000-12000的EO封端聚醚。伯羟基含量越高,分子量分布越均匀越好。如陶氏的4701,6001,可利亚FA-703,东大的330N(Y)这三款,低气味,低VOC效果也很好。
2. 接枝聚醚(POP):主要起两个作用,一是增加泡沫硬度,有时也可以叫它液体填料。二是良好的开孔作用。对VOC指标也起很大影响,所以也是推荐用DOW的NC702,可利亚的FA-3630,东大的3628/9328。
3. 水:水和异氰酸酯是放热放气反应,因此水决定了配方泡沫密度大小。另外不同的催化剂对水的利用率也不同。如A-1大概对水利用率为70%,而A-33就只有50%左右。同时,水和异氰酸酯生成大量脲基甲酸酯,这种物质对泡沫舒适性不好。
4. 硅油:在泡沫形成过程中起到稳定泡沫的作用,因此也叫泡沫稳定剂。这决定泡沫是否塌泡,开孔或闭孔。其稳定机理通常认为硅油的成模原理和表面张力大小,来提供泡沫的稳定性。道康宁,3M,迈图比较好牌号也全,国产的现在也厂家也多,质量也不错,选择面很广。通常以TM体系为B组分的高回弹,选用活性较高的硅油,MDI体系的选择开孔较好一点的硅油。最后一定要注意批次的重要性。
5. 催化剂:发泡过程中,它决定了泡沫密度,脱模时间快慢。选择催化剂时,要选择发泡和凝胶搭配着用,最好是发泡终止点和凝胶点基本一致较好。通常有两类催化剂,一类是氨类催化剂,一类是有机金属催化剂。有机金属通常含有重金属,很多地方已经禁用,因此高回弹泡沫体系通常选用胺催化剂。再从作用来分,又分为发泡型A-1,A-400和凝粘型A-33,A-300。还有一类是平型催化剂如C-225,NE-210等。
6. 开孔剂:由于模塑泡沫有一定的模压。泡沫在通过模压时,会造成闭孔,使其弹性变差,舒适状态变差。为了提高泡沫的开孔性和舒适性,发泡时,加入一定量的开孔剂是很有必要的,尤其是MDI体系。
7. 交联剂:主要是提高泡沫的交联密度,增加泡沫的硬度,提高泡沫的结皮性。通常选用二乙醇胺,三乙醇胺,甘油等低分子量多官能度醇类做交联剂。由于含量较高,或者叫纯度较高二乙醇胺和三乙醇胺,在冬天是固体,使用不方便。有些厂家采用纯度80%左右的二乙醇胺和三乙醇胺做交联剂,再添加其他物质使其变为液体使用。
8. 阻燃剂:特殊的座靠垫要求高回弹泡沫阻燃。阻燃等级通常按氨指数来检测:当氧指数在28以上时,可以称为B2级阻燃;当氧指数达到30以上时称为B1级阻燃。通常我得模塑高回弹阻燃要求在25以上就可以。阻燃剂型号也很多,如:Dmmp,DCPP等加一些三聚氰胺粉增加阻燃性。另外有几点要注意,由于液体催化剂大多是酸性,对催化剂有形象;三聚氰胺是固体,对物料流动性有影响;用部分阻燃POP,但其VOC中甲醛含量偏高。
9. 异氰酸酯:B料部分主要成分,通常是用T80,纯MDI,MDI50,聚合MDI和液化MDI这几类为基础,按照自己的要求不同比例配。常用分两类,一是TM体系,TDI和聚合MDI混合,如TM80/20(TDI80%,MDI20%),TM50等。另一类是改性MDI体系,如万华的8019,DOW的466,538等。
常见问题及解决方案
1. 产品表皮脱皮:这种现象通常是模温过低引起,如果在开始打枪枪头处脱皮,这可能跟机器有关。
2. 产品闭孔收缩:一般高回弹模塑产品在出模时都要通过破孔工艺。如果破孔困难,或者产品在破孔过程中开裂这类现象,产品就会收缩。原因:配比过低,模压比过大,硅油量偏高。发泡反应凝胶过快了。
3. 产品出现空洞:有多种原因,模压不够,模温太高,硅油量偏低,反应不平衡,凝胶偏慢。如果是边缘角落或者复杂的结构处出现空洞,主要原因是模压不均,局部模压过低,泄压导致。如果是大型模压,模压必须均匀密封。
4. 塌泡:原因很多。首先,手工发泡和机械发泡区别很大。如果是高压机,混合不好,调节高压就好了。A,B料配比失调,通常是B料过多;硅油偏低;发泡催化剂和凝胶催化剂失衡,后期凝胶不够,可以通过提高凝胶催化剂或者提高交联剂用量,降低开孔剂量都可以解决。