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行業新聞

斷橋鋁材型材注膠工藝中需要控制的要點介紹

日期:2021-12-02 來源:上海威固化工制品有限公司 瀏覽次數:

鋁型材注膠技術(下文簡稱注膠技術)是通過在鋁型材隔熱槽中注入聚氨酯材料,在聚氨酯材料固化后斷橋來生產聚氨酯注膠隔熱鋁型材(下文簡稱注膠鋁型材)的技術,其流程簡圖如下(對于相容性好的鋁型材可以省去開齒步驟):

注膠技術于上個世紀七八十年代源于美國,已在北美市場獲得廣泛的應用。該技術引入中國已有近十年的歷史,最近幾年隨著注膠設備及聚氨酯隔熱膠供應渠道的增加而得到快速的發展。

該技術具有產品質量穩定及生產效率高的優點,以該技術生產的隔熱鋁型材具有水密性好、斷面設計靈活多變,節約鋁型材用量等特點,因此該技術在國內市場上受到越來越多鋁型材生產廠家的青睞。大量的注膠生產線被投入使用,注膠鋁型材市場呈現快速成長的勢頭。

在其市場蓬勃發展的同時,也存在不少的問題。大多數新投資注膠鋁型材生產線的廠家沒有任何的相關生產經驗,通過短時間的培訓僅僅達到可以生產的狀態,而在尚未對該技術有充分認識的前提下就匆忙進入批量生產。這種認識上的不足導致生產過程中出現較多的質量問題,這些問題的存在不僅影響到注膠生產廠家的發展,而且影響到注膠生產行業的發展。

根據我們對注膠技術的認識與經驗,在此把注膠鋁型材生產過程中的一些要點羅列出來,希望對注膠鋁型材企業有所幫助,進而對行業的發展起到一些推動作用。限于作者知識及經驗的不足,本文可能存在一些謬誤,還望見諒。

1. 聚氨酯注膠材料的性能

聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡稱,其英文名稱為Polyurethane,簡稱為PU(或PUR)。聚氨酯是由多元醇和多異氰酸酯發生加聚反應產生的,其化學反應可用以下反應式表示:

上述雙組分的聚氨酯原材料稱為聚氨酯組合料或聚氨酯原膠(下文稱聚氨酯原膠)。

為了確保聚氨酯注膠材料性能,注膠鋁型材生產廠家可以從不同層面來監測聚氨酯注膠材料的性能,包括:聚氨酯原膠參數、聚氨酯材料性能、及注膠鋁型材性能。

1.1聚氨酯原膠的性能參數

表征聚氨酯原膠的性能參數很多,其中比較重要的性能參數按原膠組分不同分別列出如下。

多元醇組分:粘度、水含量、反應速度等。

異氰酸酯組分:粘度、異氰酸根含量(NCO%)等。

一般來說,聚氨酯隔熱膠生產廠家一般都會在出貨時提供每批產品的檢驗證明(COA),隔熱膠使用廠家可以根據隔熱膠生產廠家的標準驗收,有條件的使用廠家可以抽樣自行檢測,前提條件是監測方法應該盡可能與隔熱膠生產廠家一致。

1.2聚氨酯隔熱膠材料物理性能

在聚氨酯隔熱膠新制訂的國家標準中(《鋁合金建筑鋁型材用輔助材料第2部分:聚氨酯隔熱膠》)列出一系列的測試項目,其中比較重要的有:邵氏硬度、抗拉強度、斷裂伸長率、熱變形溫度、沖擊強度等。

聚氨酯隔熱膠生產廠家一般可以提供由權威檢測機構出具的檢驗報告。這種報告結果表明隔熱膠生產廠家有能力生產出合格的產品,并不能作為特定批次產品性能評判的依據。

有條件的隔熱膠使用廠家可以對每個批次的隔熱膠進行檢驗,沒有條件的使用廠家也應該對每批隔熱膠制備試片留存作為有疑問時追溯的憑證,并定期委外檢測以做到心中有數。

需要注意的是,隔熱膠試片的制作應該有明確的規范,確保試片是在正確的混合比例、良好的混合效果及適當的溫度條件下制備出來的,同時應該確保試片沒有混入氣泡。

1.3注膠鋁型材性能

除了對聚氨酯原膠及隔熱膠物理性能的直接監控外,還可以把注膠鋁型材生產過程中鋁型材樣品的測試作為判別聚氨酯性能的輔助手段。

在注膠鋁型材生產過程中應該經常性按GB5237.4的要求來檢測注膠鋁型材的性能,在數據出現異常時可對隔熱膠性能、注膠工藝、表面相容性及鋁型材設計等各方面進行分析判定。

2. 注膠鋁型材生產工藝參數

聚氨酯隔熱膠作為一種雙組分原膠加聚反應的產物,其混合比例、反應溫度等工藝參數對注膠鋁型材性能起到決定性的影響,在注膠鋁型材生產中遇到的質量問題中超過辦數屬于工藝問題。

2.1混合比例

混合比例偏離會直接導致聚氨酯材料性能的偏離,一般而言,混合比例(多元醇/異氰酸酯,下同)偏低,則硬度下降,拉伸強度偏低;混合比例偏高則斷裂延伸率下降,材料變脆。

混合比例取決于聚氨酯設備的狀況,一方面與聚氨酯設備的性能有關,另一方面與設備保養狀況有關。一般來說,異氰酸酯組分遇水會發生固化反應,因此在設備使用率較低的情況下容易堵塞管道造成比例的變化,異氰酸酯計量泵與管道的狀況是設備保養關注的重點。

在注膠鋁型材生產中,每天生產前應該測量混合比例,如果混合比例超出允許范圍,應立即對設備進行檢修至混合比例恢復正常才能進行生產。

2.2混合頭轉速

一般而言,混合效果與混合頭轉速直接相關,適當的轉速才能保證良好的混合效果。對于早期的氣動混合頭來說比較容易出現由于氣壓降低而導致混合效果下降的問題,應該特別關注。近幾年的新設備全部采用液壓或電動混合頭,一般都可以保證良好的混合效果。

2.3反應溫度

由雙組分原膠加聚反應生成聚氨酯的過程對溫度的影響比較敏感,溫度偏高導致反應速度偏快,氣泡無法順利排出會導致隔熱膠表面出現氣泡現象,但對其它物性影響不大;溫度偏低則會導致聚氨酯的高分子結構熟化不完全,當溫度低于20℃時(配方不同,溫度低限可能不同,但相差幅度應該不大),出現明顯的發脆現象。

反應溫度的影響體現為原料料溫、鋁型材溫度及環境溫度(室溫)的共同作用,其中原料料溫可以通過聚氨酯設備控制;鋁型材溫度過低時可以通過加熱來保證;環境溫度的控制則相對困難,但同時又是最重要的,只有保證較好的環境溫度,才有可能保證產品質量的穩定。

對于環境溫度的控制,華南客戶之前重視程度明顯不足,去年冬天的低溫使不少客戶出現較大質量問題,今年以來越來越多的客戶開始認識到環境溫度的重要性,陸續增加空調房,以確保冬天產品質量的穩定。相對而言華南以外的客戶對環境溫度的重視程度要高的多,大部分客戶都對注膠生產線作了保溫處理。

3. 聚氨酯隔熱膠與鋁型材表面的相容性

聚氨酯的分子結構中含有大量的氨基甲酸酯鍵、醚鍵等極性基團,是一種典型的極性材料,其與極性表面體現出良好的相容性,可以產生很強的附著力;但與低極性的表面則表現出很差的相容性。一般而言:

3.1  粉末噴涂表面

聚氨酯隔熱膠與大部分的粉末處理的鋁型材具有良好的相容性,但對于低光表面(可能含蠟),特定顏色的表面(特定色料或其分散劑可能有影響)可能存在不相容的現象。

對于不相容的情況,可以與粉末涂料供應商溝通以選用相容性更好的粉末;如果粉末供應商無法更改,可以通過遮擋槽口的方法盡量減少甚至避免粉末出現在槽口內,同時開齒來克服不相容的問題。

如需要開齒時,要保證適當的開齒深度及密度才能達到效果,否則會出現開齒后剪切強度仍然不能達標的情況。

3.2電泳漆

有約半數的電泳處理鋁型材存在與聚氨酯隔熱膠不相容的問題。

出現不相容時,如果電泳漆供應廠家無法調整配方時只能通過開齒來克服。

3.3氟碳噴涂

大多數的氟碳鋁型材表面存在與聚氨酯隔熱膠不相容的問題。

可以通過遮擋槽口的方法減少甚至避免氟碳材料在槽口內的出現,同時開齒以克服不相容的問題。

3.4氧化表面

大多數的氧化處理鋁型材與聚氨酯隔熱膠有良好的相容性,對于相容性不好的情況可以通過開齒來克服。

總的來說,相容性的問題在注膠鋁型材的生產中會經常性的存在,只有同過試驗來確定特定表面(需確定涂料生產廠家、型號、批次)處理鋁型材的相容性。如果出現不相容時,可通過更改涂料(涂料生產廠家、型號、批次),降低槽口內表面涂料量,開齒等手段來克服。

4. 其它因素

4.1注膠槽口的設計

個別廠家沒有采用標準槽口,出現鎖點過深等問題,導致聚氨酯隔熱膠實際斷面面積減小,因此造成強度下降,甚至出現嚴重質量問題。

4.2鋁型材斷面的設計

對于斷面較大的鋁型材,不恰當的斷面設計可能造成應力集中從而使注膠鋁型材容易在隔熱膠部位斷裂而影響其使用。

4.3斷橋時間

從液體原膠固化為固體聚氨酯隔熱膠的過程中由于收縮可能造成鋁型材槽口的收縮甚至張開,對于較薄的鋁型材影響尤其明顯,選擇合適的斷橋時間可以最大程度的降低槽口的變形。

4.4注膠鋁型材成品的存放

市場上發現注膠鋁型材成品在長期存放過程中由于露天存放,層間堆放不能保持平整等原因造成鋁型材變形,影響正常使用。正確的成品存放方式也是必不可少的。

除了這些因素之外,有不少的注膠鋁型材生產企業由于管理不到位,沒有形成系統得質量管理體系,在生產過程中出現不同的問題,甚至將不合格的鋁型材流向市場,當客戶出現質量投訴時無法追溯查找原因,這些不僅影響到企業自身的發展,也影響到注膠鋁型材市場的發展。

小結:

聚氨酯隔熱膠作為注膠鋁型材的關鍵原材料,對其質量的控制是注膠鋁型材質量的重要保證。同時由于注膠鋁型材生產廠家采購的隔熱膠原料為雙組分的液體原膠,由原膠轉化為隔熱膠的過程發生在注膠鋁型材的生產過程中,因此注膠鋁型材生產廠家現場工藝過程的控制同樣至關重要。而隔熱膠與鋁型材的復合是通過隔熱膠與鋁型材表面的粘結力,鋁型材表面處理方式對粘結力有決定性的影響。任何環節出現問題都可能導致注膠鋁型材的質量問題,均應足夠重視。

聚氨酯隔熱膠生產企業與注膠鋁型材生產廠家的通力合作才能保證注膠鋁型材生產的有序進行。其中,聚氨酯隔熱膠生產企業不僅需要提供穩定合格的隔熱膠原料,同時應該作為注膠鋁型材生產廠家的顧問介入到注膠鋁型材的生產中去,為注膠鋁型材生產廠家提供培訓與指導;而注膠鋁型材生產廠家在做好自身生產管理的同時,也應與聚氨酯隔熱膠生產企業積極配合,并及時溝通。只有通過雙方的良性互動才能夠共同成長,為市場提供優良的產品,促進注膠鋁型材市場的發展。

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