采用软面层技术的聚氨酯连续板材生产线介绍

采用软面层技术的聚氨酯连续板材生产线介绍

Giorgio Pallanza

(意大利OMS 公司)

摘  要：使用传统层压机生产的夹心板与日俱增。市场对这种保温材料的需求也不断增加，因而开发了高速生产模式。总体介绍了用于生产保温板设备的主要组成部件，并且对这种设备上使用的戊烷作了特别的介绍。对用于高速生产的连续板材生产线的升级和提高之处作了进一步的阐明。聚氨酯连续板材生产线的标准结构实际就是一个高速层压机机构。主要的改动包括：1）开卷机，是带有快速切换板面层装置的双开卷机； 2）计量组，稍微增大了尺寸并且能满足更大输出的要求； 3）浇注台和相关的混合配料系统，一个单独摆动的混合枪头是不能确保均匀地喷注到板的面层上，所以需要采用多混合枪头； 4）双履带所需的长度不少于30 m； 5）切割，送料和打包线被设计为高速工作。连续的层压机在过去的几年里应用非常普遍，因为聚氨酯和PIR被视为是其他绝热材料很好的替代品，它大大减小了建筑业中所用墙面的厚度。在连续生产线上使用的戊烷成功替代了所有其它以氯氟化碳为基础的发泡剂，因而高消耗聚氨酯的技术转变成为了环保的生产工艺。对高速层压机的需求实际反映了大生产规模的需要，这也对设备的制造商和夹心板的生产者提出了有趣的挑战。
关键词：夹心板；面层材料；聚氨酯板材；生产设备；连续法板材生产线
1  使用硬面层和软面层的夹心板材的连续生产：从传统生产模式到高速生产模式
1.1  连续板材生产技术
在工业和建筑保温领域中使用聚氨酯泡沫作为材料一直以来都占据着主导地位，在过去投入了大量的时间和精力。由于聚氨酯硬泡的特殊属性和多功能性，它们在各个领域中被广泛使用。
生产板材的工艺被分为连续生产和非连续生产。这两种生产方式都成功地采用了其他发泡剂替代了原来的氟里昂11发泡剂，大多数采用戊烷和其他环保的发泡剂。
连续板材生产方式无疑是最为容易的可达到预想质量和数量的方法。
这种技术适合于大规模高质量的板材生产，无论是生产硬面层或是软面层板材。
一个标准的、传统的、完整的连续板材生产线包括有：(1) 硬面层开卷机，(2) 装料小车，(3) 滚轮压型机，(4) 预热炉，(5)计量设备，(6) 反应混合料分配装置，(7) 软面层开卷机，(8) 双履带，(9) 板材轮廓（板型）改变系统，(10) 板材切割设备，(11) 板材卸料和打包线。
1．硬面层开卷机
开卷机支撑并引导板材进入滚轴压型机中进行压型。开卷机有两个：一个是用于低层面，另一个用于高层面。一个金属双开卷机可被任意添加到第一个开卷机中，允许进行少量的生产开卷。
2．装料小车
装料小车用于在开卷机上装载板材。板材可以在开卷机上被装载，在低速生产线上甚至只需使用一辆叉车进行装载。       在更复杂的生产线上需要使用专门的装料小车。钢结构的装料小车被固定在由液压驱动的轨道上。通过液压气缸驱动一个“V”形状的平台上下移动装载板材。
3．滚轮压型机
选择合适的滚轮压型机不但能够获得所需的板材形状而且还可以节省板材的成本。所需板材的形状决定了滚轮压型机的设置：成型深度，轮廓设计，板材的最大宽度和板材的具体接头设计（雄/雌接头；暗接头；冷藏接头）。
4．预热炉
预热炉用于加热定型的金属面到合适的温度以确保聚氨酯混合物均匀平整地膨胀。金属面的温度控制对确保高质量的发泡板材是至关重要的。不合适的温度可能会导致发泡密度的分配不均以及聚氨酯和金属面之间缺乏粘性。最好使用热空气循环加热炉。
5．计量设备
可使用低压或高压的计量设备。
与低压机相比高压机主要有以下优点：- 更好地混合原料；- 更小巧的混合枪头；- 可在有限的地方安装；- 在生产结束后不用清洁剂（环保的清洁剂）清洗；混合系统包括一个低压预混装置和对多元醇进行计量，然后采用高压计量装置，但是比较贵。
这两种系统共同的优点包括：- 高效监控所有的工作参数；- 由于使用专门的设备才能根据现行的法规，使用环保的发泡剂替代氟里昂11。
6．反应混合料分配装置
一个可以使枪头前/后移动的传动机构，因此能够平稳均匀地浇注混合物到较低的面层上。由于使用了浇注范围更广的喷嘴因而在混合物膨胀的过程中避免了斑点、气泡和泡沫的重叠。
一个坚固的支撑架使得枪头可以根据不同的生产需要进行高速的转动和传送。
如果是软面层需要使用一个喷注板；它必须被加热使软面层获得合适的温度而有良好的粘性；而且在板的下面有一个抽气机，通过复孔可以看见它，这样可确保在层压机进口处的软面层有最好的平整性。
7. 软面层开卷机
根据生产线的不同需要，可以选择生产金属面层、金属/软面层、或是纸/纸面层的不同板材，生产线可以配备开卷机在低、高层上生产软面层。在高速生产以及需要不停产生产中，推荐使用带有双开卷机的系统（当一个开卷机工作时，另一个可作替补或被修理），带有快速切换装置。
8．双履带
双履带系统包括聚氨酯泡沫发起过程和紧接着的固化阶段。除成型压力机之外，双履带两面的金属履板都采用内连接，这样可使带有滚轴轴承的链条有着更高的承载能力。板材停留在双履带上的时间是根据使用的原材料和预先设置的板材厚度。40 mm厚的板材需要大约2～3 min的停留时间。
OMS公司制造的双履带从最短的15 m长到最长的38 m长。标准宽度为1200 mm，两履带的相间距离从20 mm到400 mm。
生产不同厚度的板材需要在打开的履带上插入校准的垫圈。当下层履带被固定，一系列的液压气缸驱动上层履带的移动。
双履带由两个独立的电机驱动，电机带有动态速度反应器，每一个都带有相应的电机减震器以确保双履带间最好的速度同步。
9．板材轮廓（板型）改变系统
采用这种简单而有用的系统是经过特别研究那些可能的不同措施以缩短改变板材的时间。金属履板带有特殊的轨道，轨道上能够准确地插入带有不同形状的铝板，相关形状是依照所要生产板材的类型（屋顶 – 墙面）而定。在边挡处，这些铝板都带有小洞以固定铝质的嵌入物。
需要提醒的是完全改变板材的轮廓要耗费60至90 min时间，具体根据双履带的长度而定。













10．板材切割机
在进入切割机以前，一个可自由转动的滚子传送器传送聚氨酯板材，给予其足够的时间（几秒钟）使泡沫稳固；只有这样才能切割出所要的板材长度。
也可以预先设置所要切割的长度和所需生产的板材数量；一旦达到预设置板材的数量，一个电子定时器将自动设定一个新的预设置长度和相应的切割数量。
专门为软面层所设计的切割机有着不同于金属硬面层板材切割机的机械参数。
这些设备有：圆盘式切割机,带锯式切割机。
11．板材卸料和打包线
在标准的连续板材生产线末端都带有一条卸料和打包线，并可根据板材的尺寸储存所有的板材。
所使用的系统不同，设备的投资也不同：手动型，非常经济；半自动型，中等投资；全自动系统非常贵。
板材的卸料系统是根据板材的产量和所要生产板材的宽度。
OMS公司推荐两种不同的系统：滚子式系统和旋转笼式系统。
1.2  使用戊烷作为替代发泡剂的标准聚氨酯生产设备的主要特征
戊烷替代了氯氟化碳，它以前在不同种类的聚氨酯硬泡生产中作为发泡剂。使用戊烷的危险在于它在室温中有着极高的可燃性，当空气中戊烷气的含量较高时就能引起气体爆炸。
事实上，空气中戊烷气的体积百分比为1.4%(低爆炸限制)到8.1%(高爆炸限制)，任何的可燃源(火星、火苗和高温)都会引起爆炸。
因此，所有使用易爆气体的机器和设备在生产时必须采用合适的技术手段预防：减小爆炸混合气的危险，消除所有可能的危险因素。
技术手段主要包括：
(1)．特殊安全法规下的电路
按照现行的法规，所有用于或位于危险区域的电路必须遵照特殊的技术说明。
根据I.E.C. 79-10国际标准，根据危险物质的数量，生产过程和环境温度等划分所有危险的设备区域；危险区域的面积被预先计算。
电路的类型和最终通风系统的尺寸，都被取决于以上数据，其中通风系统主要是为了减少危险区域的面积。所有在危险区域的电器元件都要按照防爆安全法规执行。
(2)．生产安全防范
为减少可燃源，在机器和设备的生产中执行相关的安全措施：
- 所有设备的金属元件都要有接地系统；
- 使用无静电的装置/元件；
- 所有的管子都是等位连接；
- 通风系统可降低危险区域的警报极限；
- 戊烷气探测系统通过传感器探测；
- 氮气系统用于覆盖储存和/或多元醇/戊烷的储罐；
- 用于储罐的防火系统。
1.3  应用在使用戊烷作为替代发泡剂的标准聚氨酯生产设备上的安全措施
在使用戊烷的机器和设备上采用以下安全措施：
- 在设备内关键处装有带有声音和可视警报的戊烷泄漏探测系统；
- 警报信号系统带有两级警报：
1级警报：声音和可视警报并有相关的按钮停止机器或设备；
2级警报：声音警报并且切断机器或设备的电源；
- 万一戊烷气泄漏，紧急制动按钮将切断/停止生产线；
- 万一戊烷气泄漏，通风系统会增加抽风的能力；
- 监测系统和通风系统相结合；
- 切断所有在警报区域中电路的电源；
- 对所有主要泄漏源的不断监测；
- 所有戊烷进料管的进口处都装有安全阀；
- 防火系统；
- 通风系统和气体探测器带有备用电机。
2  高速层压机
在美国安装了一条用于生产软面层PIR硬泡绝热板材的连续生产线，它是根据一个新的生产理念开发的，因而代表了世界上最先进的连续生产线。2000年7月正式投产，这条生产线可以以60 m/min的速度生产板材（举例来说，如果实际板宽1.2 m，那就是72 m[sup]2[/sup]/min）。
这一先进技术的设备包括：
* 30m长，60 m/min工作速度（实际生产速度）的双履带；
* 可生产的板厚：范围从10 mm到220 mm；
* 可以生产坡度形（板材截面渐变）板材（最大倾斜为60毫米）；
* 由于在双履带上应用了建设性的创新理念，因而可实现同步自动调整板宽；
* 双履带的加热系统温度可达+80℃可以加工PIR泡沫即使在高反应情况下；
* 可以覆盖整条双履带的围房由自承式绝热板材建成，能够容纳最终散热系统；
* 多元醇+戊烷的计量和混合设备包括三个高压计量组，每一个都配备质量型流量计；
这套设备即使使用市场上提供的替代发泡剂也可正常工作
* 闭环控制系统控制所有的工作参数（计量泵的输出；温度；工作压力；生产速度等）；
* 设备的控制与一台工业用PC（个人电脑）完全的结合以操作和控制整条生产线；
* 安全和通风/抽风系统通过足够的传感器和相关的抽风设备监测所有的工作区域，这样就能安全的使用易燃发泡剂（环戊烷，正戊烷，异戊烷等）。
传统层压机和高速型层压机（至少50m/min）的不同之处归纳起来有以下几点：
l  在软面层的生产中，一个带有快速切换装置的双开卷机（用于上下面层）是必须的。如果只配有一个开卷机，虽然换纸或铝箔的时间是相同的，但是由于面层材料的消耗很大，所以更换的次数会非常频繁。
l  相对传统的生产线，由于高速生产线的原料消耗很高，它的计量设备组需要更大的原料输出；而且，所有的计量线都需要配有带有闭环控制系统的质量型流量计，否则不连续控制所有的工作参数会对总的输出控制产生干扰。
l  浇注导轨上只带有一个能摆动的混合枪头在高速浇注时是不起什么作用的；从机械的角度看，枪头的移动是可以达到的，但是高速浇注是非常不准确的，其浇注材料的惯性会使材料从浇注台中溅出；所以高速浇注的唯一解决方法就是使用两个或三个固定的带有浇注分布器的混合枪头；每一个枪头可以调整其在浇注台上的高度和位置；三个（两个）混合枪头可以满足三个（两个）不同的独立计量线的需要。
l  双履带的结构没有改变，但是它的长度不能少于30 m，否则发起的聚氨酯泡在层压机上的停留时间会太短，这样发起的厚度就会不同。
l  整个的切割，储存和打包线都必须达到与传统生产线相同的准确度和精度。
3  结束语
连续的层压机在过去的几年里应用非常普遍，因为聚氨酯和PIR被视为是其他绝热材料很好的替代品，它大大减小了建筑业中所用墙面的厚度。
在连续生产线上使用的戊烷成功地替代了所有以氯氟化碳为基础的发泡剂，因而高聚氨酯消耗的技术转变成为了环保的生产过程。在任何情况下，我们都必须认识到使用戊烷的生产线需要特殊的结构、生产设计和加工工艺技术。另外，我们还要特别注意人员的安全以避免受伤，安全地操作机器并注意有关的环境问题。
对高速层压机的需求实际反应了大生产规模的需要，这也对设备的制造商和夹心板的生产者提出了有趣的挑战。新技术已经诞生了，需要做的是符合使其走向成熟的要求。

谢谢楼主分享。。

连续板材动态平衡决定产品品质-126PU。