28
异氰酸酯的检测
• 外观 • 黏度 • NCO含量 • 水解氯 • 酸度
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冰箱硬泡特点
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流动性
从原料到硬泡，体积增大30倍左右。料液从注料点到冰箱的远端， 需要流动很长一段距离，故原料应具有较高的流动性。 衡量流动性的方法 ◆兰芝模测试法 ◆倾斜模测试法 ◆软塑料流动性测试法
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脱模性
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发泡剂
特征 ■过多的发泡剂导致过剩的流动性 ■过少的发泡剂导致过差的流动性 ■这些情况都会影响泡沫的密度和性能
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组合聚醚生产
将单体聚醚，催化剂，稳定剂，发泡剂等多种原料组 合、熟化一定时间而形成的混合物。
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聚氨酯组合料的检测
• 黏度 • 水分 • 反应时间 乳白时间 拉丝时间 不粘时间 • 自由发泡密度 • 物性参数
（在试验阶段） • 真空发泡技术，如海尔（在试验阶段）
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课间休息
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第三讲、冰箱发泡生产工艺与设备
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冰箱发泡的基本过程
发泡料混合注入保温腔体或壳体夹层，在未固化前须流经相当长的距离才能充 满，充满后整个泡沫的密度、孔结构、强度及导热系数的分布有显著差异，存在明显 的梯度。流动性就是表征发泡体系在发泡过程中克服阻力均匀充满各种复杂保温腔体 或壳体夹层的能力。从本质讲，聚氨酯发泡是一个复杂的物理和化学过程，几乎同时 发生着链增长、发泡及交链三类基本反应。反应初期（乳白期）主要是线形分子的链 增长，反应热少，有少量发泡气体的产生或汽化，此时料液起发产生微小膨胀，同时 由于粘度较小料液产生物理流动，故表现出一定程度的流动性，但不十分显著；随着 反应的继续，放热量进一步增大，大量发泡剂的汽化引起泡沫体的急剧膨胀（发泡 期），此时泡沫的膨胀所引发流动充满大部分腔体；当出现凝胶也就是大分子开始交 链（固化期）时，发泡体系粘度的陡然增加使泡沫与腔壁摩擦增大，虽然在内压的作 用下轻微膨胀，但边界效应使得泡沫体的泡孔拉伸变形，呈现强烈的各向异性，这一 段泡沫体因此也极易收缩变形。
1、定点注射
适用于小门体（长/宽比为1-1.5）或结构较为简单的门体， 料一般打到中心位置。
2、移动注射
适用于大门体（长/宽比大于1.2）或结构较为复杂的门 体，料一般打到中间段，并尽量控制枪头移动开始时开始打料，移动结束时 打料结束。
67
门体发泡方式
0.13
HFC-245fa 59.5 / 15.3
134 No 1000
0.13
cyclopentane 120.7 / 49.3 72 Yes < 15
0.14
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冰箱发泡新技术
• CP与245fa混合发泡，如海信科龙 • CP体系中添加3M助剂发泡，如韩国三星 • 245fa发泡，如美国 • CP与365mfc混合发泡 • CP与245fa、365mfc等混合发泡，添加3M助剂，如美的
◆ -NCO含量 ◆官能度 ◆结构 ■异氰酸酯必须保存在干燥的环境下。 ■异氰酸酯可以与自身、醇类、多元醇和水发生反应。 ■对温度比较敏感，温度的变化会产生固体沉淀。
15
16
17
二苯基甲烷二异氰酸酯MDI
苯胺+甲醛-----二苯胺基甲烷（MDA)+光气-----二苯基甲烷二异氰酸酯 （MDI)
18～26℃（20-24 ℃最佳） 每月1次
0.1～0.3MPa
2～3 bar
5 bar以上 大于2 bar 根据设备而定
11～14
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箱体发泡工艺参数一览表
温度 枪头压力 滤网压力
时间
环境温度 黑/白料温 预热烘道温度 内外模温度
预热时间 注料时间
脱模时间
15～30℃ 18～26℃（20～24℃最佳） 40～55℃(6、7、8、9月份不需进行加热)
环境温度 黑/白料温 预热温度 内外模温度
预热时间 注料时间 脱模时间 黑/白料 小样密度 芯密度
15～30℃ 17～27℃（20～24℃最佳） 35～45℃(6、7、8、9月份不需进行加热)
35～50℃ 13～14MPa 大于2 bar 不低于15min (在发泡房预热） 一般小于7S ≥330s(≤80mm) 80mm以上，每每增加1mm，增加6s 1.20～1.30（1.25最佳）
HBA-2
Boiling Point (°F/°C) HFC-245fa < HBA-2 < HCFC-141b
Molecular Weight
< HFC-245fa
Flammability
No
GWP (100 yr horizon)
< 15
PUR Foam k-factor @ 75°F (BTU in / ft2 hr °F)
25～26.5 34～36
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发泡设备/工艺
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发泡机介绍
干燥空气 进料
白料罐
干燥空气 进料
压力调节
过滤器 热交换器 输料泵
压力调节
白料回路
循环控制阀 过滤器 P
冷
却
PT
线
路
卸料
T
计量泵
黑料回路
循环控制阀
PT
图例： BPC：回路压力控制阀 DV：转向阀 P：压力表 T：温度表
BPC DV BPC DV
◆反应速度 ◆脱模性能 ◆流动性 ◆脆性
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催化剂
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水
特征 ■与异氰酸酯反应生成二氧化碳和尿素 ■过量的水导致过剩的流动性和泡沫的脆性 ■过少的水导致流动性过差，并影响泡沫性能
23
1.0%
2.2%
3.0%
24
发泡剂
类型 ■二氧化碳
◆水与异氰酸酯反应得到 ■液体发泡剂
◆在环境温度下是液态 ◆在反应过程中被蒸发 ■低沸点发泡剂 ◆在环境温度下是气态
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冰箱硬泡性能测试项目
项目
芯密度
导热系数 压缩强度(∥) 压缩强度(⊥)
尺寸稳定性
单位 kg/m3 kg/m3 Mw/mK KPa KPa
% %
测试条件 箱体 门体
平均温度23℃
低温-30℃ 24h 高温100℃ 24h
标准值 33-35 33-35 ≤21 ≥150 ≥140
≤1 ≤1
38
第二讲、冰箱发泡发展趋势
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聚醚多元醇
特征 ■含有多羟基的高分子量化合物 ■对聚氨酯泡沫性能起主要作用的物质之一 ■主要的物理特点：
◆ OHv(羟值) ◆官能度 ◆粘度 ◆结构 ■多元醇有很强的吸水性，所以必须保存在干燥环境下 多元醇一般不会自身发生反应
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异氰酸酯
异氰酸酯特征
■含有-N=C=O基团的有机化合物 ■对聚氨酯泡沫性能起主要作用的物质之一 ■主要物理性质：
黑料罐
过滤器 热交换器 输料泵
过滤器 P T
卸料
计量泵
回进 进回 料料 料料
混合头
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混合头
MX
MQ
L-shape
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L型混合头
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混合头
Straight Head
MX
MQ
L-shape
+baffle pin
59
箱体生产线
冰箱生产线
顶部视图
模具固定线
环形线
60
门体生产线
旋转线
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门体生产线
9
如何发泡
• 通俗的讲，聚氨酯的形成就是将两组分的化学液体充分的 混合，两组分的单体化合物进行聚合反应，形成高聚物。
A组分
B组分
聚氨酯泡沫
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手工发泡
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两个重要反应
化学反应
发泡反应和凝胶反应通过不同的催化剂的量进行调节
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聚醚多元醇
• 聚醚多元醇是以OH为端基的聚合物 • 主链上（-0-C-C-)醚键联接 • 起始剂是低分子量的多元醇，多元胺 官能度（3-8个）不等 聚合物的分子量几百到几千 聚醚多元醇的品种众多 有不同的分类 一般以起始剂的的名称命名 如蔗糖聚醚 山梨醇聚醚 甘油聚醚 乙二胺 聚醚 乙二醇聚醚
硬泡泡孔（如图）
硬泡泡孔SEM图
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发泡体系组成
黑 料：异氰酸酯,英文isocyanate(代号I) 白 料：组合聚醚或聚醚多元醇,英文:polyol(代号P) 发泡剂：全氟、半氟、141b、环戊烷（戊烷）、245fa 等，美菱目前用环戊烷（CP） 匀泡剂：又称泡沫稳定剂，通常为有机硅－氧化烯烃共 聚物 催化剂：硬泡配方中以叔胺为主，特殊场合可使用有机 锡催化剂 填 料：碳酸钙、滑石粉、分子筛(粉末)和陶土等。冰 箱发泡一般不用填料。
顶部视图
模具
顶部视图
转盘
转盘线
环形线
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影响冰箱发泡的主要因素
箱体/设计
◆箱体尺寸/大小 ◆箱体结构 ◆保温层厚度 ◆内部预埋件 ◆箱体面材材料 ◆注料孔位置
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影响冰箱发泡的主要因素
发泡设备与工艺
◆混合头类型 ◆混合压力 ◆ P/I 温度 ◆ P/I 的比例 ◆流量 ◆模具温度 ◆箱体预热温度 ◆发泡方式 ◆固化时间 ◆注料量/过填充率 ◆排气孔
冰箱发泡一般在4-6min能够完全固化成型。
影响脱模性因素
◆过填充率 ◆泡沫厚度 ◆模具温度 ◆原料配方
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硬泡导热系数
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硬泡导热系数影响因素
◆发泡剂 ◆泡沫老化 ◆泡沫密度 ◆温度
◆水汽 ◆各项异性
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硬泡压缩强度
泡沫强度取决于原料配方、密度、温度等因素。
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硬泡尺寸稳定性
冰箱不同部位发泡层，其温度也不同，保持冰箱各部位良好的外观尺寸， 要求泡沫具有一定的耐低温和耐高温性。
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冰箱发泡方式
• 箱体发泡方式 有背注式和底注式