硬质聚氨酯夹芯板高压灌注发泡工艺及质量检测

兰明华

（中车长江集团冷智装备分公司，湖北武汉 430200)

1 概述

硬质聚氨酯发泡是特殊化学反应过程，化学反应剧烈，是化学变化和物理变化交织在一起的不可逆过程，对冷藏产品的质量、性能有着关键性影响。

本公司三明治夹芯板生产线，采用环保发泡工艺，使用康隆高压发泡机（A-350等）及双层层压机、预混站等设备设施，主要针对20'、40'、45'、48'、53'等冷藏集装箱及铁路隔热车产品的试制及批产。

2 硬质聚氨酯夹芯板发泡通用工艺要求

层压发泡环境：室温≥20℃，相对湿度≤85%，光线充足明亮，无扬尘。本工序所有零配件均有合格标识，金属件的环氧粘接底漆拉拔力不低于2MPa。发泡料应符合相关技术条件要求，在有效期使用期限内。发泡工序操作人员须经培训合格持证上岗，灌注时须穿戴好护目镜或面罩等防护用品。发泡工序使用康隆高压发泡机。发泡木模按木模管理制度在专用区内进行分类存放及领取使用。

3 硬质聚氨酯夹芯板发泡工艺流程

准备→装模→灌注发泡→拆模→清理

3.1 准备

3.1.1 温度调节

启动发泡机温控系统、层压机温控系统，启动发泡机搅拌器及低压循泵，调节发泡料温度在22±3℃范围内，调节层压机模温在35±5℃范围内。

3.1.2 校验混合枪头灌注压力

启动发泡机高压循环程序，查看混合枪头的高压灌注压力表读数是否在135±10bar范围内，如果不在该范围内，用发泡机专用工具调整混合枪头部位的压力调节螺栓，使之满足要求。

3.1.3 输入灌注程序

在发泡机控制面板触摸屏上按发泡作业指导书输入灌注程序。

3.1.4 打发泡小样

当天开班前需机打发泡小样，具体操作：发泡料温度在22±3℃范围内，枪头混合压力在135±10bar范围内，用发泡机混合枪头向透明塑料袋内注入500g-1000g发泡料，按下秒表，当塑料袋内泡料颜色变成乳白时再次按下秒表，记录小样起泡时间（乳白时间）。发泡小样冷却至室温，用锯条从中部切开，查看泡沫性状，取一块泡沫，测量自由密度。

要求小样起泡时间在22～30秒范围内，泡沫颜色乳白，泡质均匀，无分层，无裂缝，空穴等弊病。自由密度符合相关工艺文件要求。小样经检验合格后，才能进行发泡生产。

3.1.5 清点木模

按产品部件领取专用木模，清点数量，保证齐套，同时检查每件木模及拼模架木模板有无损伤，如需修复、更换，及时联系木工房安排制作；木模上所有排气孔保持通畅；

3.2 装模

3.2.1 定位

在拼模架木模板上划线，并调整定位夹具，使二者标识出部件落位的准确位置，不少于三个角；布置好相关底模，用钉子固定牢固；调整并固定四周靠山，靠山高度与工件匹配，其位置与落位后的工件间距相宜；

3.2.2 工件落位

用专用吊具水平吊运工件在拼模架木模上落位，保证工件三个角在定位点上，落位偏差≤2mm。按发泡板装模后的总厚度选取等高垫块，使该厚度的等高垫块均匀分布于发泡板外围空余位置，有效控制层压机合模尺寸；

3.2.3 组装木模

先沿工件四周铺一层海绵和一层PE膜，海绵在下，PE膜在上，接着分别放置四围边模，用锥子将PE膜与待发泡泡沫接触面均匀扎孔透气后包住边模，并用美纹纸将海绵及PE膜间断性粘接固定在边模上。用木块卡紧边模与靠山之间的间隙。

3.2.4 封板合模

用专用吊具水平吊起相匹配的封板工件，三个角处各站一位操作者，按定位夹具限制的尺寸将其放在边模上方20mm-50mm处，微调整封板并落位，用钢直尺复核一遍合模关键尺寸，使封板相对位置偏差≤3mm。

最后根据不同封板需要放置上模，如：内侧板凹筋垫条，外顶板凸筋垫板等。

3.3 灌注发泡

装模工件进入层压机，层压机合模，控制实际合模厚度，与相应作业指导书要求相符；层压机倾斜10°，并按下保压键，保压提示灯亮起。

按工艺要求，发泡工双枪同时灌注（如顶、侧板），或单枪从左到右依次灌注（如底架），泡沫上涨流动到灌注口时用堵料棒堵塞灌注孔，直至泡料不再溢出方可取出堵料棒。

灌注孔都堵上后层压机倾斜复位，此刻计算保压时间30min-60min，与相应作业指导书保持一致。

3.4 拆模

工件保温保压结束后，层压开模，将工件拉出至拆模架。收齐上模垫板，撬开边模与靠山之间的卡块，用专用吊具水平吊起工件，离拆模架高200mm-500mm，用撬铲沿水平方向撬动并拆除四周边模，然后将工件水平吊放置在清理存放台架上。

3.5 清理

先用铲刀清理工件上的残泡、残胶，然后在局部刷涂聚氨酯泡沫清洗剂进行细致清理。顶侧梁、底侧梁等部件可用钢丝刷清理。内侧板、内顶板等外观要求高的板禁止用铲刀、钢丝刷直接处理，要求涂泡沫清洗剂后用软布轻轻擦拭干净。

4 质量检验

4.1 样件检验

4.1.1 样件规格及取样周期

样件为成品夹芯板同工艺条件下的随炉件，规格100mm× 100mm×δ40mm-80mm，带蒙皮，泡沫密度在40-55kg/m3范围内，取样不低于3件。

当人、机、料、法、环、测发生改变时应进行取样，稳定的同类产品按每半年取样一次。

4.1.2 样件粘接强度检验

用聚氨酯结构胶分别将样件上、下面与拉拔头端面粘接，对齐压紧固化不低于8小时。

将试样装夹在拉力试验机上，保证拉拔头上下同心。拉力试验机精度不低于1%，以（5±1）mm/min的拉伸速度进行粘接强度测定。记录每个试样测定结果及界面破坏情况。

样件若从蒙皮处断开，则粘接强度不低于0.2MPa为合格；样件若从泡沫芯材处断开，则粘接强度为合格。

4.2 成品板交验

4.2.1 外观检验

工件水平放置，检查并记录工件外形尺寸、发泡板厚度及表面平整度。要求除局部压筋外，夹芯板表面平整度＜3mm；

4.2.2 脱层空洞检验

工件脱层空洞采用木槌敲击形式检测，木槌为红松木专用木槌，长500mm，呈椎体，两端部磨成半球体，直径分别为φ30mm和φ15mm。

用专用木槌大端头在夹板上进行敲击，每0.1m2面积敲击4槌，如敲击点出现嘶哑、空心等异常声时，则应在该点向各方向每25mm敲击一槌，依次确认出空洞或脱层范围。

要求空洞和脱层必须进行修复，修复后再次敲击检测合格，工件才能转下序。

4.2.3 密度检验

用锯刀取夹芯板泡沫块，每一灌注孔侧不低于3处，灌注孔对侧不低于3处。所取样块大小约40mm×40mm×40mm，并削除泡沫块表面的粗糙毛边。

用精度为0.1g的电子天平称量各泡沫块的质量Mn（单位g），然后用1000ml的透明玻璃杯加入一半水，放置在电子天平上置零。用一根细铁丝扎进泡沫块，将其完全没入水中，保持静止，记录电子天平此时数值，即为该泡沫块的体积Vn（单位ml）。泡沫块密度Pn（单位kg/m3）计算公式如下：

5 结束语

取所有泡沫块密度的平均值为夹芯板成品密度。成品密度符合工件相应的密度范围，才算合格。成品密度检测采用抽检，每一班次的同一部件抽检一次。