CN1184061C - 加有纤维垫的聚氨酯发泡体的制造方法及体积增大装置 - Google Patents

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Abstract

提供了加有纤维垫的聚氨酯发泡体的制造方法及纤维垫的体积增大装置。包括使构成纤维垫的玻璃纤维间的粘结力减弱，增大纤维垫体积的步骤和、连续地供给体积增大了的多个纤维垫，在叠层状态下移送的步骤和、向连续移送的纤维垫喷射聚氨酯原液的步骤和、在纤维垫中含浸聚氨酯原液的状态下，聚氨酯原液发泡成形的步骤。通过使构成纤维垫的玻璃纤维间的粘结力减弱，增大体积，可以使聚氨酯原液均匀地浸渍在纤维垫中，可以提高生产率，将各种机械的物性偏差控制在最小。

Description

加有纤维垫的聚氨酯发泡体的制造方法及 体积增大装置
技术领域
本发明涉及加有纤维垫的聚氨酯发泡体，特别是涉及在聚氨酯发泡体的制造方法中附加一个增大纤维垫体积的工序，使纤维垫在聚氨酯发泡体的内部均匀地分布，可以减少制品的损失，提高生产率的加有纤维垫的聚氨酯发泡体的制造方法及纤维垫的体积增大装置。
背景技术
一般，聚氨酯发泡体是由多元醇和异氰酸酯成分构成的海绵状的多孔质的物质，可以分为软质及硬质的两种，但是软质的聚氨酯发泡体是作为衬垫那样的缓冲材料而使用，硬质的聚氨酯发泡体主要的是作为绝热材料而使用。其中，本发明所涉及的是作为绝热材料使用的聚氨酯发泡体，主要作为LNG等的超低温物质的搬运为主的船舶保冷材料而使用的聚氨酯发泡体的制造方法。
以往的技术的加有纤维垫的聚氨酯发泡体的制造方法，如图1所示，一边连续地供给由玻璃纤维构成的连续的纤维垫，一边在纤维垫上喷射聚氨酯原液，聚氨酯原液被含浸在纤维垫上后，经过一定的时间后使聚氨酯原液发泡，形成制品后，取出完成的制品。
在此，纤维垫是用聚酯粘合剂粘合25微米以下的固形粉末状的玻璃纤维丝而构成的衬垫形态。此时，聚酯粘合剂的使用量，一般是作成纤维垫重量的1.3～3重量％，以使在保持衬垫形态的范围内其用量成为最小限度，若脱离此使用范围则会产生各种问题。
即，若聚酯粘合剂量过多，则连接玻璃纤维丝间的粘合剂的强度增加，聚氨酯原液发泡时各衬垫间难以解离，所以不能进行纤维垫的均匀分散，得不到优良的聚氨酯发泡体。另外，若聚酯粘合剂量过少，则玻璃纤维线段间的粘合不充分，难以保持长纤维衬垫的形状。
因此，在制造加有纤维垫的聚氨酯发泡体时，有必要通过纤维垫的均匀含浸和分散以减少制品的上下间密度、拉伸强度、压缩强度等的偏差，确保均匀的质量，来减少聚氨酯发泡体内由于裂纹引起的缺陷。
可是，以往的加有纤维垫的聚氨酯发泡体的制造方法，由于在保持玻璃纤维间的坚固的粘结力的状态下，供给纤维垫，含浸聚氨酯原液，所以聚氨酯原液难以渗透到构成纤维垫的玻璃纤维间，因此，这样生成的聚氨酯发泡体内存在空气层，存在着制品的强度和保冷效果降低的问题。
而且，以往的聚氨酯发泡体内线束不能均匀分散时，有部分的机械强度及绝热效果降低，会引起在超低温状态下收缩、龟裂、扭变等，或者由于外力的冲击容易产生裂纹的问题。
发明内容
本发明的目的在于，为了解决以往技术中所存在的问题而提出的，在向纤维垫喷射聚氨酯原液前，使纤维垫的体积增大，减弱构成纤维垫的玻璃纤维丝间的结束力，使得聚氨酯原液均匀地渗透到纤维垫内，同时使纤维垫均匀地分散在聚氨酯发泡体的内部，即使在-165℃以下的超低温状态在聚氨酯上也不发生收缩、龟裂、扭变等，而且耐冲击性得到提高的加有纤维垫的聚氨酯发泡体的制造方法及纤维垫的体积增大装置。
为了达到上述的目的，本发明的加有纤维垫的聚氨酯发泡体的制造方法，是包括利用多个卷取装置在连续地供给纤维垫的同时，向纤维垫喷射聚氨酯原液的步骤和、使在纤维垫中含浸的聚氨酯原液发泡成形的步骤而构成的加有纤维垫的聚氨酯发泡体的制造方法，其特征在于向上述纤维垫喷射聚氨酯原液前，进而进行使构成上述纤维垫的玻璃纤维间的粘结力减弱，增大纤维垫体积的体积增大步骤。
为达到上述目的，本发明还提供一种加有纤维垫的聚氨酯发泡体的制造方法，其特征是包括：使纤维垫通过转动的辊间，破坏构成纤维垫的玻璃纤维之间的结合用粘结剂，使构成纤维垫的玻璃纤维间的粘结力减弱，从而增大纤维垫体积的第1步骤；连续地供给体积增大了的多个纤维垫，在叠层状态下移送的第2步骤；向连续移送的纤维垫喷射聚氨酯原液的第3步骤；以及在纤维垫中含浸聚氨酯原液的状态下，聚氨酯原液发泡成形的第4步骤。
另外，按照本发明的纤维垫增大装置，其特征是由卷取着由玻璃纤维构成纤维垫的第1辊和、由多个压紧辊构成对由第1辊供给的纤维垫施加压力，通过减弱纤维间的粘结力，增大纤维垫体积的体积增大机构和、卷取通过上述体积增大机构的纤维垫的第2辊和、设置第1辊、第2辊及体积增大机构用的基板而构成的。
附图说明
图1表示以往技术的加有纤维垫的聚氨酯发泡体的制造方法的框图。
图2表示本发明的加有纤维垫的聚氨酯发泡体的制造方法的框图。
图3表示本发明的纤维垫体积增大装置的斜视图。
图4表示图3所示的体积增大机构的动作状态图。
图5表示图3所示的体积增大机构的左视图。
图6表示加有纤维垫的聚氨酯发泡体的制造装置的斜视图。
具体实施方式
以下，根据附图详细地说明本发明优选的实施例。
按照本发明的加有纤维垫的聚氨酯发泡体的制造方法，如图2所示，包括了以下的步骤，即，使构成纤维垫的玻璃纤维间的粘结力减弱，体积增大的步骤和、从卷取了体积增大了纤维垫的多个辊，连续供给纤维垫的移送步骤和、向连续地被移送的纤维垫上喷射聚氨酯原液的步骤和、使含浸在纤维垫中的聚氨酯原液发泡成形的步骤和、取出完成品的步骤。
纤维垫体积增大的步骤中所使用的本发明的纤维垫增大装置，如图3至图5所示。卷取由玻璃纤维构成的纤维垫1的第1辊6和、多个压紧辊11、12、13构成的，对通过这些压紧辊间的纤维垫1施加压力，通过减弱玻璃纤维间的粘结力使纤维垫1的体积增大的体积增大机构10和、一边通过上述增大机构10，一边卷取了体积增大了的纤维垫1的第2辊4和、使上述第1辊6及第2辊4以适当的速度各自进行旋转的步进马达8和、按装上述第1辊6及第2辊4及体积增大机构10的基板2，而构成的。
上述体积增大机构10，是由带有多个齿(T)的压紧辊，每隔一定的间隔齿合地设置着，构成一组，但是，在本实施例中，是由3个压紧辊11、12、13构成一组的。
图4是纤维垫1通过体积增大机构10使体积增大的模样，比较坚固地粘结纤维垫1的玻璃纤维丝1’间的粘结剂1”通过压紧辊11、12、13间时被压破，使得玻璃纤维丝1’间的结合松缓，纤维垫体积1的体积增大。
图5是体积增大机构10的左视图，体积增大机构10的压紧辊，是由通过步进马达40以相同的速度旋转的驱动辊12、13和上述驱动辊12、13的上侧设置的可上下自由移动的间隔调节辊11构成的。上述驱动辊12、13设置在垂直基板2的侧面的支持台30上，并可自由转动，通过电动皮带31互相连接着。另外，位于上述驱动辊12、13的上侧的间隔调节辊11，其轴11a，旋转自在地嵌合在滑动块22上，滑动块22是可上下移动地设置在上述支持台30上。
此时，上述滑动块22是连接着活塞杆21，设在上述支台30上侧的油压汽缸20动作时，随着活塞杆21的升降，滑动块22及间隔调节辊11升降，用此，调节压紧辊11、12、13间的间隔。通过这样的调节驱动辊12、13和间隔调节辊11的间隔，可以调节通过上述压紧辊11、12、13间的纤维垫1的体积增大量。
按照本发明的加有纤维垫的聚氨酯发泡体的制造方法，是由，首先，利用图3所示的纤维垫增大装置，将纤维垫的体积增大后，使用图6的聚氨酯发泡体的制造装置制造聚氨酯发泡体而构成的。
通常，纤维垫1被卷绕在卷取辊上进行供给时，将卷取了纤维垫1的第1辊6位于体积增大装置，供给纤维垫1，通过体积增大机构10后，被卷取在第2辊4上。也就是，步进马达8被驱动时，第1辊6和第2辊4转动，纤维垫1从第1辊一边解开，一边通过体积增大机构10的压紧辊11、12、13之间，被卷取在第2辊4上。
纤维垫1通过体积增大机构10时，安装在上述体积增大机构10的驱动辊12、13及间隔调节辊11上的齿(T)对构成纤维垫1的玻璃纤维1的纤维丝1’施加压力，由此，使粘结玻璃纤维丝1’间的粘结剂1”被破坏。由此玻璃纤维丝1’间的结合力减弱，其结果，通过体积增大机构10的纤维垫1的体积得到增加。
此时，构成上述体积增大机构10的驱动辊12、13及间隔调节辊11间的间隔，通过油压汽缸20的动作被调节，通过这样的压紧辊的间隔调节，改变被破坏的粘结剂的量，使通过体积增大10的纤维垫1的体积不同。这里，上述体积增大机构10的压紧辊的间隔，当然是在不损伤构成纤维垫1的玻璃纤维丝1’的范围内进行调节的、是根据纤维垫1的厚度来调节压紧辊的间隔的。体积增大了的纤维垫1被充分地卷绕在第2辊4上时，将第2辊4设置在聚氨酯发泡体制造装置上后，进入聚氨酯发泡体成形。
聚氨酯发泡体制造装置，如图6所示，是由以下部分构成的，即包括基板120和、在上述基板两侧垂直设置的侧壁124上安装的可以转动的多个第2辊4和、设置在上述基板前方的，可移送来自第2辊的纤维垫的第1输送器121和、对由输送器121输送的纤维垫1喷射聚氨酯的原液供给装置125和、设置在上述基板120后方，牵引喷射了聚氨酯原液的纤维垫的第2输送器122。
上述第1输送器121及第2输送器122是由相隔一定距离设置的驱动辊121b、122b和、通过这些辊121b、122b的转动，可移送载在上侧的纤维垫的输送带121a、122a而构成的。
另外，距上述第1输送器121后端规定距离的的基板120的位置形成垂直方向的通道120a，在基板120的下方，设置异型纸供给装置128，通过上述通道120a可以供给异型纸129。另外在上述异型纸出口部分的上下两侧分别设置导向辊127，使供给的异型纸129不起皱纹地将异型纸129导入。
以下说明图6的聚氨酯发泡体制造装置的动作。
从图3所示的体积增大装置而卷取了的体积增大的纤维垫的多个第2辊4依次供给纤维垫1，并叠层。从第2辊4供给，并叠层了的纤维垫1通过第1输送器121沿着基板120移送。在移送纤维垫1期间，从异型纸供给装置128供给异型纸129，位于纤维垫1的下部，在原液供给装置125的下部同时输送必要个数的叠层了的纤维垫1和上述供给的异型纸129。
在移送纤维垫1和异型纸129的途中，从原液供给装置125喷射聚氨酯原液，浸透到纤维垫1的内部。此时，由于聚氨酯原液喷射到比纤维垫1的最上层高的位置，所以纤维垫1是成为含浸在聚氨酯原液中的状态。另外，位于上述纤维垫1的下部的异型纸129，在喷射聚氨酯原液时它不接触基板120的上面，同时，在聚氨酯原液发泡成形成为聚氨酯发泡体时，与聚氨酯发泡体一体化，包装聚氨酯发泡体的一面。
喷射在纤维垫1的聚氨酯原液，经过约30～80秒时，通过化学反应进行发泡成形，由于是以在体积增大的纤维垫1充分浸透聚氨酯原液的状态进行发泡成形，所以可得到制品内部的纤维垫1分布均匀的聚氨酯发泡体。
如上所述，本发明为了增大聚氨酯发泡体的机械强度及超低温稳定性，在投入玻璃纤维增强材料中，设法改善玻璃纤维的分布度，通过降低由于机械强度及物性值的偏差和分布度不均引起的损失，来增大生产性。这样的分布度改善效果可从实验验证，其表示在表1中。
上述实验结果是一边变化聚氨酯原液的成分及通过体积增大部的次数一边进行实验的结果。在表1中，CSM是指连续式纤维垫(Continuous Strand Mat)。
比较例1及2是涉及在不通过本发明的体积增大装置的7层的纤维垫上喷射将多元醇、异氰酸酯及发泡剂的重量比分别作成100∶110∶0.9及100∶130∶0.92组成的聚氨酯原液发泡成形的聚氨酯发泡体。纤维垫的分布状态不均匀，从基准值偏离，制品上下层的密度差也是7kg/m3以上。另外，压缩强度在0.094kg/cm2以上，常温时的拉伸强度，显示0.77kg/cm2以上的偏差等的物性的偏差变大。
另一方面，从实施例1可以看出，将纤维垫通过一次按照本发明的体积增大装置后制造聚氨酯发泡体时，能够满足全体的基准平均物性值的结果。另外，上下层的密度差减少到4kg/m3，压缩强度及常温下的拉伸强度偏差也分别减低到0.077kg/cm2、0.063kg/cm2，表示了大约均一的物性值。特别是，是低温(-170℃)下的拉伸强度偏差是0.051kg/cm2，制品的物性大约呈均匀状态。
从实施例2可以看出，纤维垫二次通过按照本发明的体积增大装置后，制造聚氨酯发泡体时，压缩强度及常温下的拉伸强度偏差分别是0.075kg/cm2、0.061kg/cm2，与实施例1相比较，进一步减少。当然，在低温(-170℃)下的拉伸强度偏差也是0.047kg/m2，比实施例1减少。
表1
  比较例1   比较例2   实施例1   实施例2
组成比     多元醇     100     100     100     100
    异氰酸酯     110     130     130     130
    发泡剂     0.9     0.92     0.9     0.9
    CMS加入量(层)     7     7     7     7
    自由发泡密度(kg/m3)     105.2     104.4     104.8     105.4
制品密度(kg/m3)    上     121.01     121.33     123.31     124.22
   下     128.97     128.33     127.31     127.75
物性     压缩强度(kg/cm2)    20℃     1.21     1.24     1.35     1.39
   偏差     0.094     0.097     0.077     0.075
    拉伸强度(kg/cm2)    常温     2.34     2.49     2.67     2.71
   偏差     0.077     0.079     0.063     0.061
   -170℃     2.76     2.73     3.81     3.93
   偏差     0.061     0.068     0.051     0.047
    纤维垫分布     不合格     不合格     合格     合格
剪断强度(kg/cm2) 长度·宽度方向     1.01     0.97     1.32     1.38
厚度方向     1.23     1.27     1.45     1.50
          CSM体积增大部通过次数     0     0     1     2
发明的效果
如上所述，按照本发明的加有纤维垫的聚氨酯发泡体的制造方法及纤维垫体积增大装置，在纤维垫含浸聚氨酯原液前，使构成纤维垫的玻璃纤维间的结合力减弱，使得聚氨酯原液能够充分扩散到纤维垫的各部，在聚氨酯发泡体的内部，纤维垫能均匀地分布，即使在-160℃下的超低温状态，也不产生收缩、龟裂、扭变，可以得到耐冲击性提高的绝热材料。

Claims (6)

1.加有纤维垫的聚氨酯发泡体的制造方法，其特征是包括：
使纤维垫通过转动的辊间，破坏构成纤维垫的玻璃纤维之间的结合用粘结剂，使构成纤维垫的玻璃纤维间的粘结力减弱，从而增大纤维垫体积的第1步骤；
连续地供给体积增大了的多个纤维垫，在叠层状态下移送的第2步骤；
向连续移送的纤维垫喷射聚氨酯原液的第3步骤；
在纤维垫中含浸聚氨酯原液的状态下，聚氨酯原液发泡成形的第4步骤。
2.纤维垫体积增大装置，其特征是包括：卷取用于制造聚氨酯发泡体的、由玻璃纤维构成纤维垫的第1辊；
向第1辊供给的纤维垫施加压力，通过减弱纤维间的粘结力，增大纤维垫体积的体积增大机构；
卷取通过上述体积增大机构的纤维垫的第2辊。
3.按权利要求2所述的纤维垫体积增大装置，其特征上述体积增大机构是由多个压紧辊构成的，其对由上述第1辊供给的纤维垫一边进行压缩，一边使其通过。
4.按权利要求3所述的纤维垫体积增大装置，其特征在上述压紧辊上带有齿。
5.按权利要求2所述的纤维垫体积增大装置，其特征上述压紧辊包括有用马达旋转的驱动辊；和在驱动辊上侧上下可移动地设置的间隔调节辊。
6.按权利要求5所述的纤维垫体积增大装置，其特征上述间隔调节辊是旋转自在地设置在滑动块上，上述滑动块上下可移动地设置在设有上述驱动辊的支持台上，上述滑动块通过设置在支持台的上侧的油压汽缸可进行升降。
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