xx汽车零部件内饰发泡工艺培训课件

延锋汽车零部件内饰发泡工艺培训一、聚氨酯发泡工艺基础二、典型发泡问题的分析三、聚氨酯发泡工艺常用术语四、聚氨酯发泡设备基础五、案例分享课程内容聚氨酯发泡工艺基础主链上含有--NHCO--基团聚合物通称为聚氨基甲酸酯简称为聚氨酯。Polyurethane，简称PU。

Cross-Linking

inPolyurethanePolymers聚氨酯定义聚氨酯发泡工艺基础聚氨酯理论空间结构根据原料不同和配方的变化，分为软质、半硬质和硬质泡沫。软质：座椅，头枕，地毯；半硬质：扶手，方向盘；硬质：方向盘芯。根据多元醇品种分类，分为聚酯型、聚醚型；根据ISO不同分类：TDI、TM、MT、MDI根据发泡方法分类，可以分为块泡，模塑和喷涂聚氨酯泡沫： 块泡：复合泡沫。 模塑：座椅，扶手，头枕。 喷涂：方向盘，仪表盘。聚氨酯发泡工艺基础聚氨酯分类第一个反应生成聚氨酯，第二个反应生成聚脲（泡沫的骨架），上述两个反应都属于链增长反应，后者还生成二氧化碳，因而即可以看作链增长反应，又可视为发泡反应。注：以上是两个主要的反应，但实际还存在超过10个的副反应存在，因此关键是控制好反应的平衡以获得所需要的结果。聚氨酯发泡工艺基础聚氨酯泡沫形成混合： ISO与Polyolsystem混合，此过程在混合头上完成。

乳白： 混合后泡沫并不是马上起发，而是经过一定时间的流动后，泡沫才开始变白并开始迅速起发。 混合结束到起发之间的时间就是乳白时间。 乳白时间越长则泡沫的流动性越好。 乳白时间长有利于原料在复杂模具中分布。聚氨酯发泡工艺基础聚氨酯泡沫形成上升：涉及到泡沫填充能力和熟化速度。拉丝：涉及泡沫的凝胶程度。收缩：发泡开孔和稳定性的重要指标。聚氨酯发泡工艺基础聚氨酯泡沫形成大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流聚氨酯原材料主要有ISO部分（又称黑料或B料）和POLY部分（又称白料或A料）组成。 Component1（ISO部分）： PureTDI，TDI&MDI和PureMDI。 Component2（POLY部分）： 聚醚：聚醚多元醇和聚合物多元醇。聚氨酯发泡工艺基础聚氨酯原材料助剂：发泡剂：水交联剂：如DEOA催化剂：发泡胺催化剂和凝胶胺催化剂 如：A-400 A-33泡沫稳定剂：硅油开孔剂：本身是一种聚醚其他助剂：如抗氧剂，阻燃剂等聚氨酯发泡工艺基础聚氨酯原材料TDI:甲苯二异腈酸酯

MDI：多亚甲基多苯基多异腈酸酯

TolueneDiisocyanateDiphenylmethaneDiisocyanate聚氨酯发泡工艺基础聚氨酯原材料-ISO部分PureTDI： 目前北美几乎全部使用TDI系统。 主要特点： 制作的产品密度比较低； 产品拉伸比较好； 耐老化性能较低。WholeMDI： 这里的MDI指的是改性的MDI或称MMDI，主要成分： （PrepolymerMDI+（4、4MDI，2、4MDI）Isomers/Oligomers）聚氨酯发泡工艺基础聚氨酯原材料-ISO部分MDI系统主要特点是:

活性比较高，反应速度快； 对模具温度的依赖程度低，可以低模温生产； 后熟化快； 物理性能，特别是耐老化性能非常优良； 撕裂强度较差； 制作的产品密度比较高；

聚氨酯发泡工艺基础聚氨酯原材料-ISO部分MDI&TDI：为了降低WholeMDI的密度，加入部分的TDI以降低产品的密度从而降低产品的成本。依据产品的性能加入的TDI各不相同。TDI&MDI：有TDI+CrudeMDI组合而成；加入的CrudeMDI比例不同，有TM70/30,TM80/20等不同配比。

如：TM80/20=VT06(TDI80%+CrudeMDI20%)聚氨酯发泡工艺基础聚氨酯原材料-ISO部分聚醚多元醇--Basepolyol

我们现在使用330NY

官能度：官能度越高则物理性能，特别是弹性和耐老化性能越好；

伯羟基含量：伯羟基含量越高则聚醚多元醇的反应活性越高；

粘度：粘度越低则原料的流动性越好，加工性能就越好；聚氨酯发泡工艺基础聚氨酯原材料-POLY部分聚合物多元醇--Polymerpolyol 我们使用的是H45Y

固含量：

固含量越高则泡沫产品硬度越高；粘度：

与固含量相关，固含量越高则粘度越高；粘度越低则原料的流动性越好，加工性能就越好；比例：

产品硬度，物理性能和开孔性的重要控制点；聚氨酯发泡工艺基础聚氨酯原材料-POLY部分聚醚多元醇和聚合物多元醇的未来发展趋势：高官能度的聚醚多元醇；

高固含量和低粘度的聚合物多元醇；

低挥发性；

分子量高，分子量分布范围小；

伯羟基含量进一步提高。聚氨酯发泡工艺基础聚氨酯原材料-POLY部分根据A料与B料反应时的当量关系，可以计算出100克A料需要多少克B料。

发泡指数INDEX：ISO实际用量/ISO理论用量*100；

INDEX范围一般为60—110之间，INDEX较高时，产品比较硬；

其中TDI理想的范围是90－105；

MDI系统理想的范围是85－95。

聚氨酯发泡工艺基础聚氨酯化学-A料跟B料之比对于座椅泡沫而言（TDI系统及TDI&MDI系统）来说，

其对应关系为：聚氨酯发泡工艺基础聚氨酯化学-A料跟B料之比 将聚醚，水，催化剂和稳定剂按一定的比例配制后搅拌均匀的体系；也称为A料 常见的配方：聚氨酯发泡工艺基础聚氨酯化学-聚醚组合料聚氨酯发泡工艺基础工艺流程图原料检验 羟值，含水量，固含量，NCO含量等原材料性能；配料 按配方配制聚醚组合料；浇注 按一定的轨迹，一定的流量，一定的浇注时间向模具中进行投料并控制原料的温度，模具的温度以及浇注时的压力。聚氨酯发泡工艺基础工艺流程成型 两种原料在一定的温度下反应，成型时间约为180s脱模 与脱模剂有极大的关系开孔 泡沫出模后，需要进行开孔，使泡孔破裂，否则泡沫容易收缩后熟化 泡沫出模后，还没有反应完全，需要挂在悬挂链上进行后处理，该过程需要6小时；聚氨酯发泡工艺基础工艺流程聚氨酯发泡工艺基础工艺流程温度（包括料罐温度、模具温度、冷水机温度、机房温度）压力（包括料罐压力、泵前压力、泵后压力、浇注压力、循环压力、过滤网压力）流量（混合头流量）自由发泡高度自由发泡速度流水线节拍聚氨酯发泡工艺基础发泡工艺控制点发泡测试标准-大众泡沫标准（TL52653）聚氨酯发泡工艺基础聚氨酯发泡工艺基础发泡测试标准-大众泡沫标准（TL52653）聚氨酯发泡工艺基础发泡测试标准-大众泡沫标准（TL52653）发泡测试标准-通用泡沫标准（GM6293）聚氨酯发泡工艺基础原因分析：1.浇注方式–泡沫在模具中分布不合适2.模具问题–外协件尺寸或两个工装间有差异3.过度飞溅–浇注时有气泡形成4.有外协件在模具中–流动受阻产生气泡5.未充满–未形成足够压力以赶出气体6.起发太快–泡沫前端移动太快典型发泡问题的分析气泡原因分析1.操作–从脱模到包装2.气袋掉下–在固化时太早或太快3.熟化不够–不能阻止泡沫变形4.泡沫鼓起–开模时泡孔由于压力膨胀典型发泡问题的分析变形原因分析1.模具结构–模具形状复杂2.模具脏–不能使模具保持干净3.脱模剂不够、固含量不够4.熟化不够–起模时泡沫强度不够典型发泡问题的分析撕裂原因分析1.模具分型面上有碎片2.合模不正确3.模具内化工料量不正确–计量4.温度5.TPR6.浇注方式典型发泡问题的分析硬边和溢料原因分析1.太稳定–起发时泡孔破裂比例太低2.催化剂含量高-在脱模时熟化太过开孔困难4.混合头积料–聚氨酯积在混合室内5.过度填充–模具内压力过高6.熟化不够–冷却时泡沫强度不足以保持产品形状7.气袋落下–气袋的夹持力释放典型发泡问题的分析收缩原因分析：1.模具漏气–过度飞溅或过度排气2.校对-TDI或polyol流量变化3.催化剂平衡–起发与凝胶速度不匹配4.原料受污染–原材料中混有其他原料5.浇注方式–模具中发泡分布不正确6.过度填充–模具内压力过高7.未充满–模具内已经充满但不足以建立稳定的内压8.气袋过早落下–浇注后气袋压力释放太早9.模具温度–太冷或太热10.机械震动–在泡沫成型时模具震动太大11.组份的影响–影响发泡的反应12.混合头受污染–泡沫积在混合室内典型发泡问题的分析塌泡/逃气

冷熟化

座椅发泡的一种工艺，该工艺制造的发泡称为高回弹发泡（简称为HR发泡）。该工艺制造发泡时模具的温度一般在50-70度之间；聚醚分子量一般在4500-6500之间，ISO可以是TDI/TM/MDI；该工艺生产效率高，耗能少，目前普遍使用；我们的工艺为冷熟化工艺；聚氨酯发泡工艺常用术语泵能力

用来检查计量泵流量输出的稳定性；目前泵能力的验证方法为：

在设定的流量下，连续打35枪，称量每一枪的重量，然后计算能力，根据泵能力的大小判别是否需要修理或更换计量泵；一般情况下，每三个月检查一次泵能力。聚氨酯发泡工艺常用术语泵线性计量泵的转速与输出量之间的相关性的表征。一般选择不同5个转速，然后进行流量测试，得到每个转速下计量泵的输出量，这5个点如在一条线上，说明计量泵转速与输出量之间的线性相关比较好；正常生产浇注时，选择的流量范围需要在泵线性上输出量的上下限之间。聚氨酯发泡工艺常用术语NBT

是newblendingtechnology的简称，即新型混合技术；以前的混合技术是一种ISO与一种POLY组合料进行对喷，混合，反应生成聚氨酯发泡；该种技术调节工艺参数时，只能调节POLY/ISO的混合比，浇注重量这2种变量；无法进行其他的调节；NBT是一种ISO与2种或3种POLY组合料进行对喷，混合后反应生成聚氨酯发泡；NBT可以调节如下变量：配方水分，配方的固含量，配方的指数，浇注重量这4种变量，这样在制造不同密度，不同硬度时工艺的宽容度更大。聚氨酯发泡工艺常用术语TPR

是timedpressurerelease的简称,即压力定时释放，有时也称为放气，即预先开孔；如果放气太早，产品比较嫩，此时容易出现撕裂现象；如果放气比较晚，产品容易出现僵硬现象，出模后容易出现收缩现象；聚氨酯发泡工艺常用术语初喷

正常浇注时，ISO喷嘴与POLY喷嘴同时打开，ISO与POLY对喷，混合的原料流出混合室，生成聚氨酯发泡；

如果浇注时ISO喷嘴与POLY喷嘴未完全同步打开，先打开的喷嘴会导致该组分原料未反应就流出混合室，导致发泡上先浇注点处出现未反应的原料；

如果是聚醚先出来，则发泡上会有粘乎乎的湿料；如果是ISO先出来，则发泡上会有发脆的泡沫（轻度初喷时）或出现ISO（初喷严重时）；另外有一种特殊的情况：先浇注的地方出现偏软的情形，原因可能是ISO与POLY中的1种或2种组分先出来，另外1种POLY出来慢，导致先浇注点发泡偏软聚氨酯发泡工艺常用术语末喷

正常浇注结束时，ISO喷嘴与POLY喷嘴同时关闭；如果一种组分的喷嘴关闭比较慢，关闭比较慢的组分最后会有少量原料未混合就流出混合室，这样泡沫上浇注的最后一点会有湿料，这种现象叫做末喷。聚氨酯发泡工艺常用术语发泡指数Index

ISO与POLY反应时，如果ISO与POLY完全按理论计算的用量进行反应，此时为等当量反应，发泡指数定义为100发泡指数＝ISO实际用量/ISO理论用量*100；目前座椅发泡的指数一般在90-105之间；随着发泡指数的提高，泡沫逐步变硬；Index>105,产品容易烂；Index<85,产品容易闭孔收缩。聚氨酯发泡工艺常用术语泡沫硬度

用来衡量泡沫的支撑能力，目前有两种衡量指标：压陷硬度和压陷深度；压陷硬度，为指定压陷量，如25％，或50％，测试需要的压力（一般用N表示）；压陷深度，为指定压陷的力，然后测量压陷的行程（一般用mm表示）；发泡硬度与泡沫的密度、发泡指数、固含量、水分等因素有关。聚氨酯发泡工艺常用术语一、发泡湿部：

1.料罐（储料、搅拌、控制原料温度）

2.计量泵（按照设定参数供料，并且提供足够的压力，使原料进行对喷、充分混和） 3.液压系统（向各液压阀门提供动力，比如清洗杆、横拉杆）

4.润滑系统（向各泵提供润滑油）

5.混合头（提供原料混和的空间并发生化学反应）

6.气动系统（以压缩空气为动力，根据电气信号控制阀门开关）

7.电控系统（根据设定值以及程序要求控制电气元件运作）

8.温控系统（控制系统温度，液压系统温度、原料系统温度）

9.过滤系统（过滤各种液体原料，防止固体杂质影响精密零件正常运作，例如原料、液压）二、发泡干部：

1.环形履带（载动模具及其它辅助工装连续运作）

2.同步系统（接近开关感应模具定位螺栓，从而控制同步气缸运动，实现同步，使得原料可以按照电脑设定浇注到正确的模具中）聚氨酯发泡设备基础发泡设备主要构成及其作用发泡湿部主要组成部分：

（1）日料罐

（2）计量泵系统

（3）液压系统

（4）润滑系统

（5）混合头聚氨酯发泡设备基础一、日料罐（1）料罐用碳钢制造，有冷却护套，容量为250升（2）料罐内部最大压力4bar（3）料罐和护套都配备安全泄压阀（4）配备涡轮式叶片的慢速搅拌器，叶片长度为料罐半径，用来使料温均匀（5）压缩空气由一个调节器和单向阀来供给，可阻止原料进入空气管道（6）冷却水接入内部护套，冷却料温冷水机聚氨酯发泡设备基础日料罐主要元器件（1）搅拌电机 搅拌原料，有利于冷却（2）冲顶保护开关 是一种音叉式开关，当原料接近料罐顶部时起保护作用，输出一开关量信号，中止设备动作（3）进料阀 送料时打开，原料由料房送入日料罐搅拌电机冲顶保护开关进料阀聚氨酯发泡设备基础空气干燥机 作用：干燥进入料罐的压缩空气，防止压缩空气中的水份混入ISO料罐而导致ISO产生结晶，引起设备故障热交换器 作用：冷却原料作用热交换器聚氨酯发泡设备基础泵前过滤器 是一种流线形自清洁过滤器。有两种形式，一种为减速电机驱动的自动过滤器，另一种需人工转动 当转动过滤器时将过滤器上的黏附物清除，沉入过滤器底部，POLY及ISO过滤器精度均为200um。人工转动的每班建议2小时1次，每次转5圈 工艺技术员每周两次将过滤器底部的放料阀打开，放掉过滤器底部的残料及垃圾 如果此过滤器堵塞，严重时会发生泵前压力低报警，由于原料供应不畅，亦会影响到计量泵的输出稳定性泵前过滤器聚氨酯发泡设备基础高压过滤器 装在ISO泵的出口管路上（即泵后）当压力表与泵后压力表压力差超过20bar时需更换过滤器高压过滤器过滤器压力表ISO流量计泵后压力表聚氨酯发泡设备基础二、计量泵系统1：泵前压力表2：泵后压力表3：原料收集瓶4：计量泵压力调节盘5：放气阀6：计量泵7：进料管1234567聚氨酯发泡设备基础计量泵变频电机 作用：为计量泵提供动力源。通过变频器控制输出不同转速，，转速越高压力越高电机风扇 作用：冷却变频电机编码器 作用：为变频器提供反馈信号电机风扇有编码器变频电机聚氨酯发泡设备基础三、液压系统 作用：为混合头上的喷嘴及截留阀提供动力。 蓄能器 作用：在液压系统中起着储能、稳压、补偿、缓冲及消除脉动等作用，当系统油压突然下降时它会释放其储存的压力，当油压突然上升时它能起到缓冲，稳定作用 液压泵 作用：吸入液压油转换为高压输出蓄能器液压泵聚氨酯发泡设备基础液压站元件1：液压站电机2：空气滤清器（进油口）3：回油过滤器4：热交换器5：高低压切换阀6：压力表7：溢流阀8：阀岛9：目视液位计10：进油过滤器724138659107聚氨酯发泡设备基础四、润滑系统 润滑剂不会跟ISO起反应。 润滑系统的正常使用是影响到发泡机正常工作非常重要的一道环节。 ISO喷嘴缺少润滑，容易导致卡死。计量泵缺少润滑，机械密封容易损坏。聚氨酯发泡设备基础PLC（可编程序控制器）它是一种带有指令存储器、数字或模拟I/O接口；

以位运算为主能完成逻辑、顺序、定时、计数和算术运算功能；

用于控制机器或生产过程的自动控制装置。聚氨酯发泡设备基础设备基本知识变频器变频器是利用电力半导体器件的通断作用将供频电源变换为另一频率的电能控制装置。变频器的主电路大体上可分为两类：

电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；

电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。聚氨酯发泡设备基础设备基本知识光电开关它是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。

例：在真空开孔机上应用镜反射式光电开关。聚氨酯发泡设备基础设备基本知识热交换器系统控制系统中原料的温度，使其满足要求。由于经过热交换器后，原料温度下降将导致粘度上升，为了确保高压泵的正常运转，需要特殊的喂料泵。具体要求根据流量和原料粘度计算。热交换器的温度控制应在靠近混合头的部分，使原料温度与冷却水的开关进行关联，自动控制冷却水的流量来冷却原料。

聚氨酯发泡设备基础设备基本知识热交换器系统热交换器的冷却水系统采用2级冷却，与原料进行热交换的冷却水温度是15℃，另一级冷却水的温度是6-8℃，如果冷却水的温度是6-8℃与ISO直接接触将导致结晶。低压部分的过滤器是：

POLY:250uISO:25u

高压部分的过滤器是：

TDI:25uMDI:100u过滤器每星期放料二次。聚氨酯发泡设备基础设备基本知识开孔有辊式开孔机、真空开孔机、刷子开孔机。开孔的目的是防止产品变形。辊式开孔机控制间隔的大小。如果间隔太大导致开孔效果不好，间隔太小导致产品上有明显的压痕。开孔有两种方法：

化学方法－开孔剂，供应商有Dow/Bayer/TOSDH等

机械方法－开孔机产品从模具中出来，必须尽快进行开孔，时间越短越好，最长时间不能超过50s。聚氨酯发泡设备基础设备基本知识TPR可以防止产品收缩和塌泡。最基本的作用是有效的开孔，便于起模。但是它也可能导致ILD的波动。TPR直接影响泡沫的上升速度。欧洲的生产线是不使用TPR的。聚氨酯发泡设备基础设备基本知识回路压力调节阀门

是控制系统压力平衡的关键。要尽量接近喷嘴。如果远离喷嘴，将会出现压力的波动，从而导致系统的波动和产品不稳定。聚氨酯发泡设备基础设备基本知识常见问题的解决方法

产品出现缺陷涉及到很多方面。 包括：原材料、外协件、设备、操作等等。 如何能尽快发现并且解决问题是关键，需要多总结、多观察，最终能做到预防、预测问题发生，减小损失。

下面和大家分享几个我们遇到的问题。案例分享4月初在延华PU30转台出现了产品闭孔严重，带骨架产品开模易撕裂，产品报废量大，经过工艺及设备部门的多次的调整仍然不能解决问题。当时就现场生产的状况判断为原料中的开孔剂问题，于是在料罐内加入了适量开孔剂，但并未好转。最后经过系统全面地检查发现是配料失误，将未正式用于生产的高水的新配方误用到了生产线上，从而出现了之前所述的产品问题，影响了正常生产。

这件事情说明，工艺部门配料工作的规范化还不够，对问题的分析比较片面，缺乏判断问题根本原因的能力。案例分享案例一.配料失误－2008/04思考：

配料工作的准确性直接影响生产的稳定，而且目前来说配料工作是最容易出现问题的，原因如下：

目前的发泡线有7条，多数情况所有转台同时生产，而每班次仅有一名配料员，配料的工作量相对较大。配料工作还处在一个相对陈旧的模式下运作，存在很大的劳动力浪费，如搬运、称量、检查等。本身的配料工序不够规范化与系统化，基本的文件缺漏严重，加之员工的想当然操作，无法保证配料的准确性与可靠性。案例分享案例一.配料失误－2008/04在3月份发泡工厂PU30生产线发生了ISO管路内有杂质，导致回路堵塞，压力过高，经过两天的调整仍然不能解决问题。当时经过更换DOP洗缸，进行多次大循环，清洗过滤网，并更换计量测试系统，始终没有发现原因所在，无法解决压力问题。最后经过对管路的系统排查，发现是干燥器故障，空气没有完全干燥与ISO反应而导致结晶，部分ISO管路接头处积料严重而堵塞回路，极大影响了正常生产。

这件事情说明，工艺部门对设备缺乏系统的了解，认识和解决设备问题的能力比较欠缺。案例分享案例二.ISO管路压力波动－2008/03思考：

ISO泵的正常工作对生产的稳定性很重要，同时在整个设备系统中ISO泵比较容易出现问题，原因如下：

ISO容易结晶，结晶容易堵塞喷嘴以及回路管道，造成压力的波动。

ISO泵一直在高负荷的状态下运转容易磨损，容易造成输出不稳定。案例分享案例二.ISO管路压力波动－2008/03在2月份JBC100%RSB产品出现了大批量的退货，主要原因为靠背的骨架一端下沉，两边对称度严重超差，影响客户总成装配。经过对骨架及模具的检查，两者均存在不同程度的问题，主要如下： 1.部分骨架本身变形 2.检具的定位点与模具实际的定位点存在差异 3.模具上部分位置与骨架存在干涉最后经过对问题骨架的全检及更改模具定位点位置，同时制定检验标准，基本解决了上述问题。事情说明工艺部门应完整的认识每副发泡模，才能更好地解决问题。案例分享案例三.骨架与模具的配合问题－2008/03思考：