慢回弹海绵发泡设备与工艺杂谈

(一)谈谈设备

　　慢回弹海绵发泡设备与普通绵发泡设备基本一样。 

　　国内现在采用两种发泡方式：手工发泡和流水线发泡。一般小型海绵厂用手工设备发，规模大、资金雄厚的厂家用流水线设备发。 

　　海绵刚进入我国时，生产设备大都是由国外引进的，手工泡设备也不例外。影响比较大的如德国Hennecke公司制造的半自动发泡机。(2012年，笔者在印尼看到一台1983年出厂的机器仍在正常使用，内心相当震撼!)

　　半自动发泡机的工作方式如下：聚醚及小料通过计量泵泵入一个悬空的贮料桶中，TDI 通过计量泵泵入另一个悬在搅拌桶上的贮料桶中。准备好模具后，搅拌桶下到模具中央，聚醚及小料卸到搅拌桶中，降下搅拌杆，在低速下将料搅匀，然后快速卸入TDI，高速搅拌3-5秒钟，迅速提起搅拌杆和桶，让料均匀铺展到模具中开始乳白、起发、凝胶，5分钟后即可拆除模具，接着把海绵移至熟化区熟化。这种设备的优点是：称料、上料、卸料全由机器完成，准确度高，省人工，料液铺展均匀；缺点是：相对来说，设备投资较大;另外，每发完一个泡，要清理一次搅拌桶，工作效率不高。

　　随国内海绵发泡技术的进步，国内的手工发泡机制造技术也日趋成熟。现在许多海绵厂都采用分体发泡机。这种发泡机，搅拌桶直连电机，电机配有大一号的变频器，保证搅拌速度在0.5秒之内由0提到1000rpm或者以上。

　　操作方式如下：各种料由人工称量，聚醚和小料依次加入搅拌桶，低速搅匀后，暂停搅拌一分钟左右，投入TDI, 高速搅拌3-5秒，扳倒搅拌桶，让混合料流入模具，铺展、乳白、起发、凝胶，5分钟左右拆除模具，将海绵移至熟化区熟化。这种设备的优点是操作简单，通过更换不同型号的搅拌桶，大密度、小密度、大单、小单都可以做。缺点是料液铺展不均匀，工艺条件难控制，所得产品质量均一性，稳定性不强，损耗大。

　　近走了一些地方，发现半自动发泡机又有重新登台的趋势，这也显示出国内海绵行业的发展形势向好。 流水线发泡机已经比较普及，国内生产厂家众多，各家产品大同小异，主要区别在混合头和控制操作方式，有的用液晶显示器，有的用数显，可以说各有千秋。不再详述了。

　　(二)谈谈工艺

　　有了配方，还要靠好的设备和通过控制严格的工艺条件来完成生产。

　　一、搅拌头型式 

　　流水线发泡机搅拌头大多是狼牙棒型，产生的剪切力足以满足搅拌需要，不再细述。手工发泡机搅拌头，笔者建议用吸盘式的，就是按照搅拌桶型号，在适合的圆型钢板上，对称的钻4-5个3-5cm的圆孔，这种型式的搅拌头旋转起来，不容易卷进空气，TDI加入后也不易被摔出(螺旋桨式搅拌会出现这样的情况)。

　　二、搅拌速度 

　　手工发泡机在未加TDI以前搅拌速度控制在300rpm左右，加TDI之后，要在0.5秒内提速到900rpm左右，不要偏离这个速度太多。速度太低或者太高，发出的绵孔径都比较粗糙。 流水线发泡机混合头搅拌速度控制在4500-5000rpm即可。有的师傅非要用6、7千转的速度来发泡，效果不一定好。因为慢回弹配方中的慢回弹聚醚分子量比较小，料的粘度并不大，不需要太高剪切力。非要用这样的速度，只能是过度搅拌，对泡孔结构无益。

　　三、料温

　　手工泡料温控制在25±1℃，流水线泡料温控制在22±1℃。在南方，料温要相对低些，因为环境温度比较高的时间长；在北方，料温要适度高点，因为环境温度比较低的时间长。尤其是手工泡，料温一定要控制好，因为手工泡发泡过程中不可控制因素太多了。假如操作人员配合不好，拉长操作周期，料液在搅拌桶里长时间停留，因搅拌摩擦生热，料温与室温一样时，料温继续上升;环境温度低于料温时，如摩擦产生的热量不足以补偿因环境温度低引起的散热损失，料温会自然下降。环境温度高于料温时，料温会大幅度上升。不管料温上升或者下降，如果偏离预定温度较大，对发泡都有影响。因为配方是在预设温度下定型的。 

　　一般情况下，料温越低，所发泡孔径越好，海绵各项性能指标越好；料温越高，所发泡孔径越散乱、粗糙，成品各项性能指标越差。有的师傅说，我在30多度照样发泡。殊不知，温度每上升10℃，化学反应速度加快2倍，大家想想这样操作的可控性如何了。

　　笔者曾监测过流水线泡沫喷头料温，进料温度都是22℃，在混合头里停留时间1秒钟，混合头转速5000rpm，料液刚出喷头，其温度已经达到32℃了，而当时的室温才只有25℃左右。由此可见搅拌对料温的影响有多大了。

　　四、助剂配制

　　手工泡不需要配制助剂，只要按投料系数准确称量好加入搅拌桶就行。

　　流水线泡需要把部分助剂用聚醚稀释，以符合泵的工作特性。 助剂浓度要合适。

　　胺用聚醚配成30%浓度就可以，D22配成1%浓度。开孔剂配成浓度为50%的即可。

　　发泡过程如需要调整助剂用量， 假若浓度过高，会让调整幅度变大，这样的结果往往是矫枉过正；过低会使调整产生严重滞后，以上做法都不利于生产。有师傅把锡配成1/400浓度，需要调整锡量时，不停加加减减，就是不能马上达到希望的调整效果。

　　五、链速

　　手工泡不存在链速问题。流水线泡链速要控制好。

　　总的来说，慢回弹流水线泡链速要低于普通泡。过快会把泡拉倒。因为慢回弹海绵用水量少，起发慢，生热慢，热量少，泡的凝胶速度远远低于普通绵，因此，链速一般控制在3.8米/分钟左右就可以。当然，经验丰富的师傅可以任意采用自己能掌控的链速。

　　六、注气 

　　为确保慢回弹海绵开孔，必要时要给混合头里注气。当然，手工泡不存在注气问题。流水线泡必须要考虑注气。密度越小，注气量也要小，密度越大，注气量也要大。有时限于设备上安装的气体流量计量程范围，想加大注气量却做不到，这就要在设计配方，确定发泡工艺前考虑到这个问题，譬如通过加大开孔剂用量，降低锡用量，降低硅油用量，提高料温来实现。

　　(三)谈谈现场判断与控制

　　再好的配方，只有通过生产，制造出高品质的产品，才能体现出配方本身蕴含的价值。因此，只有做到了对生产环节出现的问题的准确判断与从容掌控，才能实现配方设计所要达到的目标。

　　大多数情况下，生产条件与小试条件有较大差别。许多配方，小试没问题，一上机生产，问题来了一大堆。

　　慢回弹海绵制备过程中容易出现的问题有闭孔、开裂、塌泡、下沉、粗孔、压筋、内部出现局部烂芯等，这时就不能死抱配方，而是要立即做出判断，找到原因，做出调整。

　　A、 有没有闭孔，手工泡容易发现，就是拆除模具后，用手捏海绵的四角，如果闭孔，就有捏不动或者胀气十足的感觉，这种情况大多是因为配方中开孔剂少了或者锡多了的缘故。如果海绵表干比较快，继续生产时，就按3%-5%的量递减锡；如果表干比较慢，再做时就按3%-10%的量递增开孔剂。流水线泡只有出了烘道才可以检查，出现闭孔，处理方法同上。

　　B、开裂有横向平面开裂和纵向线开裂。横向开裂大多是锡量不够，这时可以看到海绵开孔性相当好，补加5%左右锡就可以解决；纵向开裂与搅拌强度不够，搅拌时间不足有关，适当调整即可。有时候TDI量不足也可能导致开裂，要注意这个问题。

　　塌泡原因有二：一是忘加硅油或者硅油量严重不足；二是忘加锡或者锡量严重不足。

　　C、出现下沉一般是用的硅油不好或者用量刚好在一个临界点上：仅能支撑住不塌，但又不足以保持体系初的稳定性。

　　D、 海绵切开后，才可以发现的问题有：粗孔、压筋、烂芯：

　　1)出现粗孔一是与开孔剂的质量与用量有关，已经在前几篇有提到。二是TDI量不足。三是料温过高，四是搅拌速度过低或者过高。

　　2)慢回弹里的压筋大多与搅拌不到位有关，也与乳白太快有关。

　　3)海绵内部出现烂芯，并且这个芯好长时间了还发黏，是因为搅拌不均匀造成的。

　　E、慢回弹海绵如果出现闭孔收缩，自出模具30-40分钟就可以看出，这个时候就要做后处理了。一般可用的方法是人工踩踏、木板击打、剥皮放气、高压注气。简单有效的还是人工踩踏，不容易伤海绵，可以夺势而定。天冷的时候，一次不行，多来几次，晒晒踩踩，踩踩晒晒，只要开孔剂质量好，就完全可以恢复。