聚氨酯夹心板材在专用汽车厢体上的应用.doc

聚氨酯夹心板材在专用汽车厢体上的应用前景广阔多年来，聚氨酯夹心板材在专用汽车厢体上得到了广泛的应用，而且仍然具有广阔的市场发展前景。从聚氨酯夹心板材的市场和技术状态看，产品发展趋势与市场需求态势较好，产品的工艺技术及性能不断得到了提高。聚氨酯夹心板在专用汽车总体结构上的应用对隔热车厢的结构组成、隔热车厢的结构型式的优化起到较好的作用。企业对投资聚氨酯夹心板项目有着较好的发展前景，但应注意规避风险。一、聚氨酯夹心板的市场及技术状况聚氨酯夹心板是建筑行业广泛应用的新型墙体材料，上游产品可带动聚氨酯化工原料、彩钢板、铝板、不绣钢板等产品的生产，下游可延伸外墙保温板、内墙保温板、屋顶保温板、冷藏保温汽车厢板等产品的应用。聚氨酯夹心板符合我国建筑行业新型墙体材料发展应用的产业政策，对推动行业技术进步发挥着积极的作用。目前全世界广泛使用的新型建材之一是聚氨酯夹心板。主要原因是聚氨酯夹心板的自重轻、厚薄度自便、强度高，而且耐腐蚀，并具有丰富亮丽的色彩以及优异的装饰性和成型性。在工业厂房、仓库、冷库、移动板房、展览馆、别墅、民用住宅、医院等不同要求的建筑中得到广泛使用，专用汽车尤其是冷藏保温汽车也采用该种材料。随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的不能提高，需要运送货物的种类不断增多，而且各类货物的性质和物理状态也千差万别。有些货物在储运过程中易受到外界温度、湿度等条件影响而导致腐烂变质。为了始终保持易腐货物的本来质量和使用价值，在运输途中不发生腐烂变质和数量上的短缺，提高货物运输的安全性，减少对环境的污染，实现最佳经济运输，就必须将易腐货物置于其保鲜所需的较低温度条件下。因此，冷藏保温汽车技术向新型厢体结构发展，提高其隔热性能，聚氨酯夹心板材料起着重要的作用。我国的一些冷藏保温设备工程企业，包括冷藏保温汽车的生产企业，长期从事制冷技术应用、金属组装式冷库、加工间、预冷间安装等工作，具有一定的人力、技术、市场基础，对聚氨酯夹心板的生产和应用具有一定的规模优势。(一)国内外市场情况1、国际市场情况国外冷藏保温汽车的发展状况：在十九世纪末和二十世纪初，欧美各国就开始发展冷藏运输工具。二十世纪50年代和60年代冷藏保温汽车和冷藏船舶发展得较快。70年代以来，冷藏保温汽车(冷藏集装箱车)发展得较快。1970年欧洲经济委员会成员国在日内瓦签署了关于易腐货物的国际运输及其所用的专用设备的国际协议(简称ATP)，规定了运输不同易腐货物的温度条件、测定和检验冷藏运输工具有关性能的方法程序，运输工具和检查规定使用的证书格式等。1976年，国际制冷学会组织D2、D3两个专业委员会的有关专家制定的易腐货物运输用汽车、货物集装箱和铁路车辆热工试验的基本试验程序(简称BTP)，于1978年至1979年发表后正式执行。在发达国家，公路运输已成为最重要的方式。一般公路运输的运量约占货物总运量的65%以上，货物周转量则占40%左右，有的则超过一半。欧美日等国的冷藏运输率为80%90%，东欧国家为50%左右，发展中国家一般只有10%25%不等。公路冷藏运输的运量占冷藏运输总运量的比率，欧洲发达国家和日本为60%80%，美国为40%50%，而易腐货物冷藏运输的周转量中，公路运输所占比率，欧美日各国均占60%以上。可见，公路运输已取代铁路运输成为冷藏运输的主要方式，冷藏保温汽车已成为专用汽车的主要种类之一。据统计资料显示，目前美国冷藏汽车的保有量约为17万辆，保温车约7万辆，冷藏保温汽车占总载货汽车总保有量的0.8%1%。另有冷藏保温的挂车、半挂车约30万辆，占挂车和半挂车总数的9%10%。法国现有冷藏保温汽车以及冷藏保温挂车和半挂车近4万辆以上，约占全国运输汽车总数的1%。原西德有冷藏保温汽车以及冷藏保温挂车和半挂车近4万辆以上，约占全国运输汽车总数的2%。英国有冷藏保温汽车2万多辆，占全国货运汽车总数的2.8%。日本冷藏保温汽车的保有量约为13万辆，近几年的年产量一般为23万辆，其中冷藏车约占25%35%，冷冻车约占25%左右，保温车约占40%50%。美欧日各国都十分重视冷藏运输，通常把易腐货物运输中所占的比率称为冷藏运输率，以此作为衡量冷藏运输发展程度的标志。以上形势可以看出，随着冷藏汽车的发展，聚氨酯夹心板目前在国际市场上发展势头依据强劲，而且各国的技术配方基本相近，技术水平相当。大体上是这样的：冷藏保温厢板是将聚氨酯原液经高压发泡系统按一定配比混合后，均匀浇注在经下压型机辊压成型后的底层彩钢板上，并和经上压型机辊压成型后的上层彩钢板一道送入双覆带主机，在双覆带主机上下链板间发泡固化成形，固化成形后的复合板在生产线上被自动跟踪带锯机切成预定的长度。近十几年来，世界各国的夹芯板在工业和城市建筑，冷藏冷冻设施，空调管道等领域得到了飞速发展。保温性能好、防火性能好、抗腐蚀性能好、施工方便快捷的聚氨酯夹芯板在众多的夹芯板中脱颖而出，聚氨酯夹芯板在国际上仍然有着巨大的市场潜力和发展空间。从上世纪末至现在，世界各国生产的轻型结构建材，大都是采用聚苯乙烯（EPS）夹芯板和聚氨酯（PU.PIR）夹芯板。2、国内外产品现状、发展趋势与市场需求预测聚氨酯夹心板的生产技术在国内是成熟技术，主要原料是彩钢板、多元醇、异氢酸酯聚合MDI及发泡催化配合剂，在国内均有广阔货源。聚氨酯夹心板是将聚氨酯原液经高压发泡系统按一定配比混合后，均匀浇注在经下压型机辊压成型后的底层彩钢板上，并和经上压型机辊压成型后的上层彩钢板一道送入双覆带主机，在双覆带主机上下链板间发泡固化成形，固化成形后的复合板在生产线上被自动跟踪带锯机切成预定的长度。近十几年来，夹心板在工业和城市建筑，冷藏冷冻设施，空调管道等领域得到了飞速发展。保温性能好、防火性能好、抗腐蚀性能好、施工方便快捷的聚氨酯夹心板在众多的夹心板中脱颖而出，聚氨酯夹心板在国内有着巨大的市场潜力和发展空间。从上世纪末至现在，我国生产的轻型结构建材，大都是较为低档的聚苯乙烯夹心板。这种板材生产工艺简单，生产设备简陋且价格低廉，在轻型建材的市场份额能高达60%强。而机械强度，阻燃保暖性能都远远高于聚苯乙烯夹心板的聚氨酯夹心板，市场份额却只有将近30%。 随着国家对夹心板行业及夹心板产品在安全环保性能及使用寿命的要求大幅度提高，预计在未来几年内，聚氨酯夹心板的年需求量将达到6000万m2，占到市场份额的60%以上。我国目前市场对夹心板需求量为3000-4000万m2。到2012年将达到5000万m2以上。目前国内能生产聚氨酯夹心板的生产线有几十条，60%以上为进口设备。聚氨酯夹心板材总体生产能力距离市场需求量还有一定的发展空间。(二) 聚氨酯夹心板的工艺流程及技术性能1、聚氨酯夹心板的工艺流程世界各国冷藏保温车厢板制作工艺流程基本相近。如下所示：第一，树脂粘接工艺制作保温板：包括前板、侧板。一是厢板的下料以及准备：1.内、外蒙皮玻璃钢板下料；2.厢板板块保温层聚氨酯泡沫加工；3.边框胶合板、木料的加工；4.玻璃纤维布或毡的下料；5.板块内预埋件的下料以及加工；6.树脂的配比以及搅拌；7.边框胶合板以及木料包裹玻璃纤维布或毡；8.板块组件预拼装；9.清理模具和压力机工作台面；二是厢板板块的制作：1.在压力机工作台面上涂抹脱模剂；2.铺设塑料薄膜；3.放置外板玻璃钢板；4.放置并夹好周边模框。5.根据粘接面积配置量树脂胶；6.将配好的树脂胶放在淋胶箱内；7.在外板蒙皮上淋洒树脂胶；8.铺设玻璃纤维布或毡；9.放置聚氨酯泡沫；10.放置预埋件；11.放置制“Z”字型加强筋并淋洒树脂胶。12.铺设玻璃纤维布或毡；13.淋洒树脂胶；14.铺设内蒙皮；15.压力机内加压、加温并保压固化；16.卸压出模；17.打磨修整板块。第二，整体发泡工艺制作保温板：包括顶板、底板、门板。一是厢板的下料以及准备：1.内、外蒙皮玻璃钢板下料；2.边框木料、胶合板的下料加工；3.板块内预埋件的下料以及加工；4.骨架的加工； 5.清理模具和压力机工作台面；二是厢板板块的制作：1.在压力机工作台面上涂抹脱模剂；2.铺设塑料薄膜；3.放置外板玻璃钢板；4.组装板块骨架以及边框木料、胶合板；5.放置并夹好周边模框。6.计算发泡剂用量；7.放置预埋件；8.铺设内蒙皮；9.压力机加压、加温；10.加工发泡剂注料孔；11.注射发泡剂；12.保温、保压；13.卸压出模；14.清理板块异物。2、聚氨酯夹心板的技术性能聚氨酯夹心板主要技术性能：一是重量轻。一英寸厚的PU板每平方米仅重2磅，相当于混凝土的1.3。二是承载能力强。一英寸厚的PU板每平方米可承受200公斤的压力。三是阻燃性高，防火性能好。经美国ASTM实验结果，硬质PU板既不自燃也不助燃。四是隔热、隔音、保暖。隔热性R值12.5，隔音性26dB。五是吸水率低。经上下双面特殊处理后有完全防水的效果。六是聚氨酯夹心板标准宽度有1160mm、960mm两种。七是聚氨酯夹心板联接方式有凹凸槽式或挂钩式两种。八是聚氨酯夹心板标准厚度为75、100、150、175、200、225、250、300mm等。聚氨酯夹芯板主要项目与数值项 目数 值长度（m）318宽度（mm）9001020厚度（mm）30150芯层密度（kg/m3）382自由密度（kg/m3）351抗压强度（MPa）0.15导热系数（W/mK）0.025闭孔率（%）92尺寸稳定性（%）（30100/96h）3吸水率（%）3聚氨酯夹芯板厢内温度与适用厚度(导热系数:0.024w/m.k)车厢内温度（）夹芯板厚度1075075-590-10100-15100-20125-25125-30150-35175-40200-45250-50300二、聚氨酯夹心板在专用汽车总体结构上的应用1、隔热车厢的结构组成冷藏保温汽车隔热车厢是所有冷藏保温汽车的重要装置。作为车厢，它具备厢式车厢的共性，但又要求它具有良好的隔热保温性能。隔热车厢是由顶板、底板(地板)、左右侧壁、前壁、后壁(后门框)和门组成。由于要求车厢具有隔热保温性，因此它的骨架具有承载与断热的双重功能。其中以承载为目的的骨架为主骨架。这种骨架一般选用强度和刚度较高的金属(钢、铝型材)结构。而以断热为目的骨架(称为辅助骨架)一般选用非金属材料。常见的有木头、胶合板、玻璃钢、工程塑料等，它可装于主骨架的外侧或内侧。车厢的内外蒙皮分别与主骨架和辅助骨架相联，其间形成了填装隔热材料的空间。因此，主辅骨架共同完成了隔热车厢骨架的全部功能。外蒙皮多为平板形，但左、右侧壁外蒙皮常压成瓦楞形或半圆形，这种具有加强筋的外蒙皮既可增加厢壁强度和刚度，又可增加美观。内蒙皮一般为平板形。为了防止冷冻胴体(整块冻猪、牛、羊内等)等货物撞坏内蒙皮，有的车厢还在内蒙皮内表面再装上木夹板内蒙皮。内外蒙皮常用材料有钢板、铝合金板、不锈钢板、玻璃钢板等。一般金属蒙皮厚度为0.51.5mm，非金属蒙皮厚度为1.53mm。蒙皮与骨架连接方式通常采用拉铆联结。2、隔热车厢的结构型式第一种型式是：整体结构隔热车厢。(1)整体骨架式隔热车厢。该车厢是在一般车厢基础上发展而成的传统结构。在骨架交汇处焊接加强板，以增加整体强度和刚度。车厢加工工艺流程：零部件制作各片金属骨架总成车厢金属骨架总成铆接外蒙皮安装辅助骨架填嵌或喷涂隔热层泡沫材料装内蒙皮装厢内压条及附件装后门总成。整体骨架硬聚氨酯喷涂式车厢是隔热层采用现场喷涂发泡硬聚氨酯泡沫成形工艺，该工艺易于使隔热材料充满整个隔热车厢的隔热空间，故隔热性能较好；硬聚氨酯导热系数比聚苯乙烯要低，因此在保证车厢总传热系数K一定的前提下，可减少车厢壁厚。但喷涂发泡的隔热层厚度不易控制均匀，因此安装内蒙皮之前，隔热层内表面须经加工取平。现场喷涂发泡空气污染比较严重，工人劳动强度大，在冷藏保温汽车车厢制造中已基本不采用此工艺，品是在车厢维修中采用。因此现场喷涂发泡工艺不如现场注入发泡工艺先进。(2)整体隔热层式车厢。这种结构型式是先以整体骨架型式或以分片拼装型式制成车厢，预留隔热层空间，然后整体注入硬聚氨酯泡沫。这种车厢的最大特点是它具有完整的隔热层，车厢的隔热、密封性能好。整体隔热层式车厢的工艺流程：车厢外部整体成形车厢淋雨试验安装车厢内蒙皮注入发泡材料安装厢内附件安装车厢后门。注入发泡有两种方法：一是液态发泡。即将液态聚氨酯各组分机械搅拌，高压喷雾形成。另一种为泡状发泡，即将聚氨酯各组分在注入前先进行一定程度的发泡，然后再注入隔热层空腔内发泡定型。由于发泡工艺分两步进行，因此，第二次发泡时，聚氨酯的膨胀力已降到厢壁蒙皮可以承受的程度，因而不需大型夹具。当然，二次发泡工艺较复杂且难掌握。第二种型式是：分片拼装隔热车厢。分片拼装隔热车厢的结构特点是：将组成车厢的六大片(顶板、底板、左右侧壁、前壁、后壁)和门事先采用聚氨酯或聚苯乙烯泡沫材料分别形成各自的厢壁隔热层，然后利用合适的连接方式(如铆接、粘接、螺纹连接或嵌合连接加铆接等)将各片拼装成完整的车厢。分片拼装隔热车厢根据加工艺不同，可分为分片拼装硬聚氨酯注入发泡式和“三明治”板预制粘接式两种。(1) 分片拼装硬聚氨酯注入发泡式。在结构上，该型式车厢的关键是处理好各片之间的拼接、拼缝的密封和“断热桥”的布置。要求拼接方式合理、连接可靠、装配方便、嵌合型材的品种要少；在工艺上，则要首先保证硬聚氨酯与内外蒙皮、骨架等粘接可靠；其次，要求聚氨酯密度均匀，其均匀性和拼接方式比整体式好，工艺也简单。装配时，车厢底板装在车厢底架上，前壁、左右侧壁立在底板上并用铝型材与车厢底架横梁螺栓固定连接，底板后端与后门框采用嵌合紧固。顶板搁在前壁和左右侧壁上，并采用铆接紧固，顶板后端也采用嵌合方式与后门框紧固。车厢内各厢壁之间连接处均采用角形铝材铆接，并涂以密封胶带或密封膏等密封材料。车厢内装有“T”字型铝材地板或花纹铝材地板，以及挂钩、挂轨、导风条、排水管、照明和报警装置等。车厢装配后，还需在其拼缝处注入聚氨酯泡沫材料，以增加密封性，减少热传导。分片拼装硬聚氨酯注入发泡隔热车厢的工艺流程是：零部件制作各片骨架焊接成形铆接内外蒙皮各片单独注入聚氨酯发泡材料形成隔热层各片拼装成车厢拌缝注入发泡材料或密封胶安装厢内连接件和附件安装后门及附件。分片拼装硬聚氨酯注入发泡式车厢，在结构上，还有一种车厢各片的边框采用聚氯乙烯塑料型材，它既是每片厢板骨架，又是各片板之间的连接件，内外蒙皮可用金属或玻璃钢板，插接到塑料型材上，省去铆接。再把插接好内、外蒙皮的厢板放在专用压机上，注入发泡剂压制成厢板。厢体装配时，将各板块边框塑料型材插接到一起，插接处涂上密封膏，新完成了厢体装配。(2) “三明治”板预制粘接式。“三明治”板拼装结构是近年来发展起来的一种新型隔热车厢结构。它不但在冷藏保温汽车上得到迅速发展，而且在冷藏集装箱上也被广泛采用。“三明治”板又称复合板或夹层板。它是由上下蒙皮和夹在中间的隔热材料板组成。蒙皮材料多为铝板、不锈钢板和金属板以及玻璃纤维类的工程塑料板。隔热材料一般选用性能优良的硬聚氨酯泡沫，也可选用硬聚苯乙烯泡沫，还可选用硬聚苯乙烯泡沫和硬聚氨酯泡沫组合而成的隔热层。“三明治”板制造工艺流程大致如下：蒙皮下料、清洗，将蒙皮其中一个表面打磨粗糙，清除表面尘物，喷涂底漆将一块经上述处理的蒙皮放入形状类似无盖矩形盒模具内，喷漆表面朝上蒙皮上表面喷涂粘液放置隔热材料，隔热材料块与块对接应涂胶粘液在隔热材料的上表面喷涂粘液放置上蒙皮，注意将处理过的蒙皮表面朝向胶粘液真空加压“三明治”板消除压力、固化。为提高“三明治”板的强度，可采用的方法：一是选用高强度的隔热材料；二是在隔热材料块与块之间增加非金属材料加强筋。如木条、玻璃钢、塑料型材等。隔热材料采用硬聚氨酯泡沫的“三明治”板，制作中无需整体注入发泡式所要求的大型夹具。一些冷藏保温汽车生产企业的实践证明，采用聚氨酯泡沫的“三明治”板具备的优点有：厢体外表平整、光滑，厢体重量轻；厢体结构简单、工序简便，适合成批和多品种生产；车厢断热桥设计更为合理；车厢隔热、密封性能好，热工指标可达国家专业指标的A级标准。三、投资聚氨酯夹心板项目应规避风险分析冷藏保温汽车隔热层厚度由车厢的使用要求和选用的隔热材料而定。若选用聚氨酯泡沫隔热材料，对于冷藏汽车，其厚度在50120mm之间；对于保温汽车，其厚度在30100mm之间。若选用聚苯乙烯泡沫隔热材料，其厚度一般比聚氨酯泡沫隔热材料增加20%左右。从冷藏保