PU仿木发泡材料在家具及装饰行业里的应用生产工艺流程

聚氨酯仿木发泡(PU Foam)即为硬质聚氨酯泡沫塑料，是一种新型的合成塑料。聚氨酯（Polyurethane）是聚醚多元醇（--OH）及多异氰酸酯（-NCO）等化学原料聚合而成，具有良好的隔热、防潮、耐氧化、结构强度好等化学物理性能，可调整不同原料及配比制成不同密度或软、硬质的制品。而注模塑成型为整皮硬泡的PU仿木发泡(PU Foam)，具有强度高、韧性好、结构致密坚韧、成型工艺易、生产效率高等特点，且可以依模制出一定形状尺寸、逼真的木材纹理及其它图案的制品，外观与手感接近天然木材，强度比木材高、密度可比木材轻，同时可刨、可钉、可锯，拥有“合成木材”之美称，广泛应用于家具，装饰材料、板材、工艺品、镜框等行业，代替日益紧缺的天然木材。

一，PU仿木发泡的发展状况：聚氨酯被开发于第二次世界大战，始用于军事上，上个世纪五十年代工业化生产，六十年代得以迅速发展。而PU仿木发泡技术于八十年代就在意大利及墨斯科大量用于家具及装饰品行业。中国九十年代由广东鼎盛家具集团首家引进意大利先进的PU发泡高压注塑机及生产工艺，开发生产PU家具配件，大量应用于家具上，也不断完善提高技术工艺及培养了不少生产技术管理人才，并大力进行市场推广，取得良好的经济效益和社会效益。  最近几年，PU仿木发泡优势越来越多被人们的认识，不少国内家具和装饰行业广泛使用之，同时工艺技术普及和设备性能提高，且原辅材料国产化，使PU仿木发泡每年以30%--40%的速度迅猛发展，。而大型家具企业如台升、震升、华丰、联东、雅丽、立富、罗可、瑞丰等厂也都相继筹建自己PU发泡生产车间，大量加工PU发泡家具配件，用于出口欧美家具上，提高产量，降低成本，同样也取得了良好的经济效益。镜框行业中王斌，华鸿，高雅，中顺等都上PU发泡生产线。
二．PU仿木发泡主要原料的作用和发泡原理：聚氨酯（Polyurethane）主要是由聚醚多元醇（--OH）及多异氰酸酯（--NCO）化学聚合而成，其凝固及发泡过程比较复杂，需要不同的助剂和水等发泡剂共同参与，才能达到理想的制品。生产上可简单了解各类的作用，现列表于如下仅作参考。一般将聚醚多元醇、催化剂、泡沫稳定剂及发泡剂等原料混在一起成一组分，并称之为“白料”，使用时与另一组分粗MDI（俗称黑料），以双组合形式混合发泡。现都使用注塑机进行发泡，首先黑料及白料（液体）两组分通过注塑机的计量泵计量准确的配比，送到注塑机混合头（*头）高速均匀混合，然后注射到模具内，并反应凝固发泡熟化成PU仿木发泡塑料。
原料名称                                                                主要作用
聚醚、聚酯或其它多元醇              
主反应原料多异聚氨酯（粗MDI）               
主反应原料水                                          链增长剂，化学发泡剂（产生CO[sub]2[/sub]）
物理发泡剂（HCFC141b）               气化后作为气泡的来源，并移去反应热交联剂                             
提高泡沫的机械性能催化剂                           
催化发泡及凝胶反应泡沫稳定剂            使泡沫稳定，并控制泡孔的大小和结构抗氧剂                       
提高抗热、氧老化，湿老化性能阻燃剂                 使泡沫塑料具有阻燃性颜料                        
  提供各种色泽
三U发泡模具的加工 PU发泡有一个从液体到固体的反应凝固过程，因此用模具生产是最好的选择，这就需要有一套精密耐用的模具。模具材料可用铝、铁等制成，但采用高硬度，耐高温的环氧树脂作材料，并用铁架及石英砂树脂来加固支撑，是较经济实用，且操作方便快速。具体加工程序为：

上架装砂填满

刷表层

打蜡

制备铁架

塞板

整修母模

                 

取出母模

完 成

  
  
1、      整修母模。不论是由客户提供的还是自己设计制作出来的，开模之前必须对其进行整修，即清除表面上的毛刺、修补小孔洞以及改善开模的死角倒勾，使其表面达到开模前所需要的光滑效果或者某些特殊纹理。2、塞板。由于母模的形状各异，它所形成的型腔至少由两部分组成才能用于生产操作。而制模的过程则是一点一点地间断性制造，原因在于制模材料是流动性的。两个组成部分在制造过程中有一个待干成型的时间，因此必须沿着“分块”的界线将先做的那一块“围起来”，之后才再用同样的方法做下一块，这个过程我们称做“塞板”。3、制备铁架。根据产品的形状和所分成的“块”的形状制备铁架。母模分成了几块，则铁架就应该有相应的几块，块与块之间用销筒与销筒连接，周围用夹具夹紧合宠。4、打蜡、刷料及装砂。A、将母模分出来先做的那部分在其表面上打上用以脱模的原料，它实际上就是一层介质，使母模的表面与干燥的模具表面隔离开来。这个在母模表面涂蜡的过程就叫“打蜡”。B、根据母模的面积大小计算出所需制模材料环氧树脂的用量，再根据环氧树脂的用量配以相应的硬化剂、催化剂的用量。然后将三者放入容器后进行充分搅拌混合，再均匀地涂刷在母模的表面上等其干燥。C、由铁架所围成的空腔体积计算出砂子的用量和树脂的用量，将两者混合。待母模两面涂刷的环氧树脂干燥到一定程度后，将铁架放上去，再将混合好的砂子装入空腔，压紧待干。一块干燥取出后，再制造下一块，直到最后一块模具完成。然后取出母模，腾出模腔，则意味着整个模具的完成。
四U发泡制品的生产流程   模具做好后，就进入了PU制品成型的生产流程，这也是PU发泡生产的核心部分.具体程序阐述如下：

喷 蜡

上木块

模具准备

清  模

                          

清模

注 射

合模

取部件

      注塑机                                                                 砂修             底涂           面涂                 成品1、清洗。清除新模具表面上的毛刺（修补小气孔），擦净模具表面上的尘埃，喷涂专用脱模剂。并在模具上嵌上一些小木头、木棒或钢筋，用于PU制品与其他部件的连接及增强PU的结构力度。2、注射。首先根据客户的要求或产品本身的要求，确定PU的密度和用量的多少。然后按比例将PU的两个组成部分聚醚多元醇和异氰酸酯输入到高压发泡机，在高压发泡机上产生高压混合，两种原料迅速充分混合反应合成PU，再立即注射到已清洗好了的模具里，这个过程一般必须于10多秒钟内完成。3、合模。注射完后，即合上模具。让PU进行发泡熟化，这个过程需要10-20分钟左右。制品越厚越在需要时间越长，才能保证完全熟化。4、取模。熟化后，就可开模取出PU制品。然后清模准备下一次注射。5、洗蜡。由于在注射之前在模具上涂了一层便于取模的脱模剂，产品取出后免不了残留一些脱模剂，而这种脱模剂会影响产品涂装的附着力，因此就需要一个清除的过程，这个过程叫做洗蜡。就是放在一个有二氯甲烷或三氯乙烯化学剂的蒸汽槽里，将制品的脱模剂蒸洗掉。或可用丙酮等刷洗掉蜡.6、砂修。PU制品出来后，存在着边皮、针孔或凹凸不平等缺陷，需要最后一个砂修工序，使制品更光顺平整；另一方面要进行修补，将制品的边角凹凸不平部位进行细心地修补达到产品的标准。PU制品的整个生产过程，一般只需30-40分钟左右，小部件的产品需要的时间更短。这充分体现了高效和周期短的特点。7、底涂处理 一般家具产品的净色涂装工艺有4-5个工序，而PU制品由于表面良好的光滑度、平整度和硬皮密度高，一般只需2-3个工序即达到产品所需要的亮光。但在涂装过程中得注意一个方面，由于PU是由两种原料在高压下混合反应而成，在放热过程中会产生一些气泡，有极少部分滞留在产品的表面而形成气孔。一方面需要修补使其平整光滑；另一方面需喷涂PU底漆，覆盖填平微孔同时也增加附着力，之后的程序就像其他家具产品一样对其进行喷涂处理。
   五：PU家具部件的质量标准：①.密度250---400Kg/m[sup]3[/sup]②表面硬度30-50③不变形、开裂、断裂④无白线、针孔、砂穿、油污、粗糙，表面光滑平顺，无凹凸不平现象。⑤附着力好，无脱漆现象。⑥木纹明显、深浅适度，保持原木材或设计的艺术风格和效果。⑦内埋木牢固且位置要准确，采用硬木提高持针力。⑧尺寸误差为±1.5m/m,或者客户容许的范围。
六：PU发泡和波丽树脂的差异（见表）

PU硬泡和波丽树脂的区别

名 称

化学成分

组织质地

模具制作

产品性能

应用范围

成本

繁易及成本

PU硬泡

聚氨酯

接近木材

制作复杂

不易收缩、变形

大件 简单花

相同体积

Polyurethane

质轻、皮硬，内松

成本高

、裂开，易脱漆

的成本比PE低

双组份

250-400kg/m[sup]3[/sup]

周期长

纹理逼真

Poly树脂

Polyester

制作简单

易变形，收缩

任何形状的部件、

能空心制作时

不饱和树脂

接近石头，皮硬，

成本低

花形立体强

可比Pu低

三组份

质重，内外均匀

周期短

纹理不清晰

密度约1400kg/m[sup]3[/sup]

不易脱漆

小部件，空心部件

七：开发时应注意事项：1.     开模前要确定客户是否同意用PU部件代替实木等。2.     确定涂装效果要求如何、采用何种木材做母模。一般分为无需木纹及有木纹两大种，有木纹一般采用木纹较明显的材质如水曲柳、橡胶木、柳桉等。这样开模出来的产品纹理效果较好，当然裂纹，皮纹，锤纹效果也可做出。3.     母模尺寸要放大0.4%左右，且重要尺寸要提出公差要求，若是结构性部件，要考虑内埋木或钢筋加强，要考虑连接的地方需能埋木块，且要注明准确位置。4.     因开PU模时两侧要有2-4%斜度，要考虑是否影响装配组立，若圆柱形或繁杂的部件需要多个面开启，会造成产品上出现多个合模线，要考虑这种较宽合模线涂装后客户是否接受。5.     考虑成本方面：因PU模具成本高1000-8000元不等，前期投入大，一般是委托方支付模具，故若量不多，则要认真考虑模费高成本的摊入。需委托开模部件有如下几个要求： A.数量大；   B.需大量人工雕刻或机械加工难度大，安全事故隐患多的部件；C.弯木难做的；D.拼接时易开裂（一般直线条的、简单的都不开模）。       若符合上述要求做PU部件成本可降10%--40%6：可用PU发泡代替的家具及装饰配件有：镜框、床头尾屏、顶冠、立水、线条、餐台中柱、沙发配件、饰花，装饰线，吊灯罩，工艺品，花盆等。7：为使尺寸标准及产品完善，最好欲开模部件采用精切加工，因为PU注塑时受环境及操作影响较大，成型后尺寸有较大误差，需借助机械加工来完善及标准化。但设计时最好预留毛料尺寸，且有精切的基准面（靠山面要平整垂直），而有弧度对接（立水）的要采用一段直线拼接。8：开模时间3-10天。9：PU模样做出后，确认要及时准确，且提出具体表面砂修要求。
八：使用过程中应注意事项：1.     防止再污染，PU部件白坯上线前需要用丙酮刷洗，凉干后才喷漆。最好用附着力及有一定韧性的 PU底漆（Bose caot）来喷涂，用喷涂PU底漆能减少残留蜡引起的脱漆现象。但喷了PU漆后48小时就需要喷NC。当然有的厂家也用NC架桥漆来增加附着力，但其覆盖力差点。2.     因PU生产时侧面及底部有气泡及不平整的地方，可能有砂穿现象，或者是脱膜线部位有砂穿，要用PU底覆盖好，不然用格丽斯会出现“吃黑”现象。3.     PU部件有一定可塑性，生产及运输过程一定要堆放整齐、不重压、曝晒、也要轻拿免碰，以免出现撞伤、压伤等现象。4.     若立水等组立时，采用A/B胶或专用PU胶黏结，截面黏结效果会更好。5.     包装方面也要有所加强，确实保护好。6.     生产周期一般为12-20天，预先下单让PU件注射后有充分后熟化过程，质量会稳定些。特别是贴金箔的工艺品或镜框部件更加重要。      

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