我国无氟高压发泡模塑生产设备的研发现状

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1、2003中国聚氨酯行业整体淘汰ODS国际论坛论文集我国聚氨酯无氟高压发泡模塑生产成套设备曾红邱红历(中国轻工业机械总公司武汉轻工业机械厂湖北武汉430034)摘要：介绍了目前我国采用环戊烷和二氧化碳作发泡剂替代CFC-11的聚氨酯泡沫发泡新工艺路线，以及对应于这两种新工艺路线，武汉轻工业机械厂所开发研制出的两大类成套设备的用途及构成要点。关键词：发泡设备；聚氨酯泡沫塑料；模塑；无氟；预混为了加快履行联合国《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔协定书》的义务，根据我国编制并修订的《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》的精神，聚氨酯泡沫行业2010年

2、前要实现CFC-11零消费。据此，我们采用对大气臭氧层无任何损害的环戊烷和二氧化碳作为聚氨酯硬泡和软泡的发泡剂，以替代CFC-11，且按新的工艺路线，经消化吸收并改进创新世界上先进的技术，研制了分别使用两种新发泡剂的聚氨酯无氟高压发泡模塑生产成套设备。1聚氨酯无氟(环戊烷)高压发泡模塑生产成套设备环戊烷的物理性质及与CFC-11的比较如表1[1]。表1环戊烷的物理性质及与CFC-11的比较发泡剂分子式相对分子质量密度g/cm3沸点℃气相热导率mW/(m•K)蒸汽压kPa爆炸极限(v/v)%臭氧消耗潜值(ODP值)环戊烷C5H10700.7

3、44912.0341.4～8.00CFC-11CCl3F137.41.49248.5－无1.0注：密度为20℃数据，气相热导率为25℃数据，蒸汽压为20℃数据。根据环戊烷的物理性质，使用环戊烷作聚氨酯硬泡发泡剂的优点为：对大气臭氧层无破坏作用，环保性能较好；价廉，资源丰富；室温下为液态；因分子量低，同密度的泡沫所需发泡剂用量比CFC-11小。缺点是：易燃、易爆，设备费用高；气相热导率较CFC-11高，因而泡沫绝热性相对差些。目前国内海尔、科龙、新飞、长岭等厂家已大批使用环戊烷作冰箱、冷柜绝热层硬泡的发泡剂。使用环戊烷作发泡剂的生产工艺路线

4、如下：[2]根据环戊烷特性和工艺路线，我们研制了聚氨酯无氟（环戊烷）高压发泡模塑生产成套设备。在设备研制时特别注重防爆安全措施的研发，确保安全生产。聚氨酯无氟（环戊烷）高压发泡模塑生产成套设备由环戊烷/多元醇预混系统、聚氨酯无氟（环戊烷）高压发泡机和聚氨酯无氟发泡模塑生产线组成。各组成部分的构成描述如下：3762003中国聚氨酯行业整体淘汰ODS国际论坛论文集1.1环戊烷/多元醇预混系统[2]根据环戊烷的特性，新开发的环戊烷/多元醇预混系统的环戊烷贮料罐，须防止外力的撞击，周围应无火花，如果地面条件不能满足安全要求，或外界气温可能低于0℃

5、，则贮料罐宜置于地下。环戊烷/多元醇预混系统见图1。图1环戊烷预混系统工艺流程图环戊烷和多元醇分别采用二套高精度、中低压的计量泵计量，以保证混合配比的精度。采用混合能力高、低热量产生、防静电的静态混合器，对环戊烷与多元醇进行混合，使环戊烷均匀地溶入多元醇，提高泡沫质量。形成的混合料贮存于由氮气保压的多元醇/环戊烷料罐，以供发泡机使用。环戊烷/多元醇预混系统的安全配置为：环戊烷的计量泵防爆；所有可能接触环戊烷及其气体的装置防静电火花；电机、电器元件均选用防爆等级；且相应管道、接头及阀双层密封，管道上配置电控截止阀；装有环戊烷及其混合料的容器

6、均输入氮气保压，料罐搅拌电机与搅拌轴的连接采用磁性连轴节；在环戊烷贮料罐、计量、混合及混合料罐等区域均配置隔板或护罩，并设有检测探头、抽风系统及防爆控制系统。该防爆控制系统的电源与设备电源分开，并分三级进行防爆控制：第一级为正常工作时控制风机低速抽风，换气量约为每小时换气10次；[2]第二级为当检测传感器检测到环戊烷浓度达到爆炸下限的20%时，[2]控制风机高速抽风；第三级为当检测传感器检测到环戊烷浓度达到爆炸下限的40%时，[2]则切断设备电源，关闭环戊烷进料阀，并使风机高速抽风，使环戊烷的释放浓度被控制在安全值以下。1.2聚氨酯无氟(

7、环戊烷)高压发泡机环戊烷/多元醇混合料的料罐由氮气保压，其搅拌轴与搅拌电机的连接采用磁性连轴节，电机为防爆电机，且料罐用隔离罩分隔，并配有检测探头、抽风系统及防爆三级控制系统；混合料计量泵电机为防爆电机，计量泵及电机也用隔离罩分隔，并配有检测探头、抽风系统及防爆三级控制系统；异氰酸酯料罐和计量泵不必防爆；根据环戊烷释放速度和释放量，可选用可充氮气的混合头，使注射前可向模腔充氮，且注射时使混合料与异氰酸酯进行高速碰撞混合。所有接触混合料的装置须防静电火花并接地。聚氨酯无氟（环戊烷）高压发泡机示意图见图2。3762003中国聚氨酯行业整体淘汰

8、ODS国际论坛论文集图2聚氨酯环戊烷高压发泡机简图1.3聚氨酯无氟(环戊烷)发泡模塑生产线该聚氨酯无氟（环戊烷）发泡模塑生产线按形式可分为直线式、水平环行式和垂直环行式。各种形式生产线均根据原