手工網狀海綿發泡教程網狀海綿是海綿的一個(ge) 特型產(chan) 品，起步較晚，在中國市場上出現大約為(wei) 1995年。行業(ye) 一般稱其為(wei) ：網綿、爆破綿、粗孔綿。可具體(ti) 描述為(wei) ：具有一定孔徑尺寸、主孔為(wei) 五麵體(ti) 結構的由脈絡絲(si) 連接起...
手工網狀海綿發泡教程
網狀海綿是海綿的一個(ge) 特型產(chan) 品，起步較晚，在中國市場上出現大約為(wei) 1995年。行業(ye) 一般稱其為(wei) ：網綿、爆破綿、粗孔綿。可具體(ti) 描述為(wei) ：具有一定孔徑尺寸、主孔為(wei) 五麵體(ti) 結構的由脈絡絲(si) 連接起的通透型海綿。因其“中空”，又具有海綿的強度與(yu) 延展性，可廣泛地應用於(yu) ：
① 空氣濾清
② 水基過濾
③ 消音
④ 衝(chong) 擊波緩衝(chong)
⑤ 泡沫金屬基材
⑥ 冶金過濾基材
等各領域。
真正網狀海綿的製作應由兩(liang) 步驟完成：發泡、破孔。 網綿孔徑尺寸是發泡時控製的，因而我們(men) 現在把探討的重點放在“發泡”這環節上。
08年之前本人一直做硬泡產(chan) 品，軟泡類的隻接觸過模塑類，塊狀大泡的僅(jin) 停留在理論層次。通過這幾年的摸索試驗和生產(chan) 驗證，總結出一些異於(yu) 常規的工藝和調整思路。幸虧(kui) 做過硬泡十幾年。
感謝所有在此領域幫助過我的兄弟姐妹們(men) ：何申祥、徐東(dong) 明(第五元素)、鄒漢江、何啟斌、邱明華、王建榮、楊誌成、韋海東(dong) 老師、劉守平老師、修玉英老師、何旭林、鄭發山、貢誌林、陳應懷、劉運珍……
【 發泡反應原理 】
同普通海綿一樣，我們(men) 這裏的主反應仍是兩(liang) 個(ge) ：
①大分子多元醇的羥基與(yu) TDI異據氰酸根的反應(以下可簡寫(xie) 成-OH、-NCO)：
②水與(yu) TDI的反應：
在這裏，我們(men) 根本看不出海綿孔徑的變化與(yu) 主反應有什麽(me) 關(guan) 係，很正常，都是一個(ge) 爹媽生的，後天的成長環境才是關(guan) 鍵所在。
很多兄弟做過普通海綿的，都知道：海綿原料裏有個(ge) 組份叫“矽油”的成份，實際上它是個(ge) 中間“調解員”角色， 即：
1、負責將聚醚多元醇、水、催化劑、TDI相互融合好。
2、在CO2產(chan) 生後能穩定泡沫氣囊壁使之富有彈性，不至於(yu) 弱不經風一碰就破(否則就是塌泡沒商量)。
3、又不能太過穩定，在泡沫升長過程中，當氣囊內(nei) 壓力達到一定時，囊壁隔膜會(hui) 被包裹著的氣體(ti) 穿裂(整體(ti) 泡沫還屬粘稠流體(ti) 時就是“迸孔”，發泡成型的後期就是“放氣”)以維係體(ti) 係的穩定。
手工網綿生產(chan) 的步，是要發出具有一定孔徑尺寸的綿來，它的生產(chan) 特性表征為(wei) ：各款原料均勻(但不必“充分”均勻)混合，具有明顯的“起發”、“迸孔”、“升長”、“凝膠”、“放氣”、“定型”的發泡過程。關(guan) 鍵的控製是“迸孔”，凡是能影響“迸孔”程度的因素：原料本質、攪拌混合方式、溫控、氣壓差、助劑使用等等都是我們(men) 研究的目標。
(這裏的“迸孔”現象，是聚醚、助劑、TDI 正式攪拌混合倒入發泡箱後，液麵迎光能看見的微氣泡破裂時的迸閃現象。一般會(hui) 在開始攪拌計時後的30~40秒內(nei) 發生，持續時間會(hui) 維持8~15秒)
【TDI的因素】
可以放心地使用80/20型TDI，即：2.4一二異氰酸酯占80%左右，2.6一二異氰酸酯占20%的那種。 2.4位的-NCO活性不一樣，它倆(lia) 與(yu) -OH的反應以及與(yu) 水的反應反先順序也不一樣，別小看這麽(me) 個(ge) 活性差異，起發放出CO2凝膠(快速鏈增長)的活性“相”差，會(hui) 直接導致綿體(ti) 易於(yu) 開孔與(yu) 否。
【聚醚多元醇和聚合物聚醚多元醇的影響】
1、分子量分布
我們(men) 基本都采用三宮能度、3000分子量、完全接掛環氧丙烷做成的聚醚作為(wei) “多元醇”主份使用，大家知道：所謂分子量肯定是指平均值。 如果聚醚大分子個(ge) 頭都是3000的，那大家參與(yu) 反應的競爭(zheng) 性也就同等，不存在厚此薄彼的反應優(you) 先順序現象。很遺憾即便是國際品牌的大公司也無法做出分子量“均一”的大分子聚醚來。
退而求其次，能夠平均分子量是3000，實際分布2700~3300範圍的就已經很不錯了。
不難理解下麵一個(ge) 事實：分子量較小的單個(ge) 聚醚，由於(yu) ①它的個(ge) 小靈活;②外端羥基更接近中心區域而更富有活性，因而能在競爭(zheng) -NCO的時候更能優(you) 先反應。如果“成核”、“汽發”、“迸孔”、“升長”、“放氣”、“定型”是界限明顯的各階段，連貫在一起無疑是完美的發泡過程了。 但實際中 就是聚醚分子量的“小”，招致的反應活性“大”，使得-OH與(yu) -NCO的反應提前，並使得初始“核化”後的氣囊壁粘度(強度)變大，從(cong) 而“迸孔”的難度加大，終導致起始泡囊“合夥(huo) 重組”無法達成 ，海綿的“粗孔”目標實現難度加大。
2、輔助聚醚(輔助多元醇)
有時為(wei) 改進網綿的性能，我們(men) 會(hui) 動用諸如210、ED28、1.4丁二醇(提高撕拉力)和白油POP(提高承載強度)，想法是好的，可由於(yu) 它們(men) 的自身結構使得“粗孔”這個(ge) 基本目標都很難實現。
“210”是二元醇起始的、接掛環氧丙烷的常規聚醚，其分子量是1000，均攤到一個(ge) -OH上的分子量隻有500，它的活性較強。
“1.4-丁二醇”分子量就更小，要命的是它的兩(liang) 個(ge) -OH是“伯羥基”，其活性可想而知。
“ED28”、“POP”裏麵都有高活性的聚氧化乙烯(原料叫環氧乙烷，EO)鏈段，它的活性也很高。
因而添加它們(men) 後，無一例外都會(hui) 導致“凝膠反應”(-OH與(yu) -NCO的反應)提前，海綿的“粗孔”目標實現比較困難。
3、其它多元醇
①蓖麻油是天然品，它的加入會(hui) 明顯加粗泡孔;
②油田破乳劑類型的因其嵌段結構，有些品種會(hui) 加粗泡孔。
但總體(ti) 說來，我們(men) 不鼓勵用這兩(liang) 類，原因“亂(luan) 孔”(發泡時表現為(wei) “迸孔”會(hui) 持續時間遠超過15秒)，而且泡體(ti) 的“除膜”不理想。
③聚酯多元醇 類的活性一般會(hui) 強，粗孔的目的較難達到。
【發泡劑】
做海綿的都會(hui) 在低密度配方裏動用MC之類的，但MC是強溶劑，它會(hui) 導致發泡其它組份更充分地溶合及分散，從(cong) 而使起步成核數增加，泡孔孔徑起步就是小個(ge) ，“先天不足”之下 想粗孔肯定不容易，因而我們(men) 好還是用水作發泡劑，生產(chan) 也好控製些。
水在泡綿漿料裏麵的分散狀態直接關(guan) 係到綿體(ti) 孔徑的大小與(yu) 泡孔均勻度。如果必須要用短語描述這種分散的優(you) 劣，能造成水珠“珠徑自身大”、“珠徑尺寸均勻”的工藝滿足 是能發出大孔徑、均勻泡孔網綿的不二原則。
【催化劑】
有機錫是沒什麽(me) 好選擇的，辛酸亞(ya) 錫吧。值得注意的是：過期、吸潮、部分失效的T9會(hui) 引起泡綿亂(luan) 孔。
胺類就問題大了：
① A-1
雖然其能完全在前期催化H2O與(yu) -NCO反應，但就是由於(yu) 催化太猛，致使“產(chan) 氣核化”迅猛增加，成核數的增加定會(hui) 引起孔徑偏小。另外，A-1的催化“起發”提前，不利於(yu) 常壓手工發泡操作。、
② A-33
因本身是延遲三乙烯二胺的溶液，其催化H2O / -NCO的反應會(hui) 延後一些，且溫度稍低時，它的催化-OH/-NCO的能力是偏弱的，因而可有效拉開“成核”、“起發”、“迸孔”、“凝膠”的時間差，使手工操作與(yu) 迸泡時間都有保證，用它作為(wei) 胺類催化劑是選擇，孔徑很容易做大。而且其用量越大，孔徑越粗，注意：它的溶解介質好是一縮丙二醇(仲羥基含量高些)，盡可能不要用二甘醇、乙二醇作溶劑，道理同前。如有必要，可自己延遲A-33的初步活性。
③ 環己胺
雖然它是硬泡裏才會(hui) 使用，但我做過的比對試驗中，N,N-二甲基環己胺(簡稱環己胺)是個(ge) 很令人心動的品種，它做出的孔徑比A-33的還大，且孔徑分布均勻度明顯要好。我執行過一段時間的量產(chan) 。
缺點是：氣味太重(苦喉)，起發速度偏快。建議自動線生產(chan) 時複配A-33使用。
④ 苄胺
也是我硬泡歲月裏的寵愛，推介它是因為(wei) 它跟在硬泡上效果一致：起發、凝膠平穩， 泡孔孔徑分布好，做出的孔徑尺寸比A-33的小些。
⑤ 三乙醇胺
硬泡裏的常客，本身參與(yu) 反應且帶有三聚功能。可以使綿體(ti) 壓陷強度提升，美中不足是不能量大使用。
【矽 油】
這是個(ge) 重點，一般來說 ，做粗孔海綿我們(men) 會(hui) 優(you) 先考慮先做“粗”再說。 其實不然，因為(wei) 發泡出的粗孔綿我們(men) 還要拿去破孔，破孔後的孔徑，脈絡絲(si) 結構、殘膜量都會(hui) 有具體(ti) 要求。
誰都希望做出來的網綿看著順眼，孔徑公布均勻，沒什麽(me) 殘膜，沒有斑花等瑕疵。眾(zhong) 所周知，矽油活性有高低，作為(wei) 廣譜的L-580，它可適用於(yu) 高、中、低密度段的配方。 它的孔徑不是粗的，卻是均勻的。8123、8110、4900、5933等雖然“做粗”有優(you) 勢，但孔徑分布差強人意，且殘膜多多，建議複配使用。
矽油用量一般來說是“用量大 泡孔細”，那“量小”呢?也得有個(ge) 限度吧，0.4% 這是下限。也有例外，有些品種是用的越多便越粗孔，隻是我拿到的那類樣品副作用實在太大，無法量產(chan) 應用。
【其它助劑】
在這上麵也花了不少精力，總的來說，外添加的助劑無非是消泡劑，開孔劑之類的，如不考慮孔徑分布均勻性，有大量的類型品種助劑可以使用。
堅決(jue) 不讚成添加粉劑，“分散均勻”就是個(ge) 問題，色漿例外。
【溫度因素】
發泡溫度大家以前手工泡都喜歡20～23°C這個(ge) 區域，我也喜歡，但僅(jin) 限於(yu) 發泡環境溫度而已。
料溫偏高，起發時間就會(hui) 提前，手工操作的攪拌時間就會(hui) 大受影響，因而必須把料溫降在16℃以下。
並不是料溫越低越好，因為(wei) 1、 TDI 14℃ 以下就會(hui) 結晶成固體(ti) ;2、多元酸醇類的粘度會(hui) 大幅升高，攪拌起來費勁，具體(ti) 溫控大家看自己的實際情況定。
【攪拌】
臥式攪拌機有個(ge) 弊端，攪拌桶的中心區域中底部、擋流板的背流麵會(hui) 有死角。眾(zhong) 所周知，攪拌的目的是把料子混勻，粗孔綿又要求把攪拌速度盡可能降低，還要避免出現渦流混入大量空氣泡造成“豆眼”，因此臥式攪拌機上不宜采用漿葉式的攪拌桶，建議用圓盤式的，可切有上下料子交換洞。
我更希望用立式攪拌機，攪拌桶裏沒有底座等死角，還可以用“略斜”的方法故意造偏心，使攪拌死角的可能小化。
【其它因素】
① 低壓發泡
這類試驗我做過，-0.03Mpa時孔徑的變化至少兩(liang) 個(ge) 級別(常壓40PPI,負壓25PPI)但可操作性不佳。 倒料、攪拌耗時不說，單就10秒鍾內(nei) 把發泡箱的所在區域準確降到-0.03～-0.05Mpa就夠頭痛的，重複性一定不好，調整配方、調整工藝的難度非常大。
② 空氣溫度、氣壓
濕度越大，越難發(指重複性);
氣壓越低(悶熱)越難做。
③ 模具與(yu) 氣溫
用木模具好，特別是底部，如果天熱底墊板溫度高，泡孔會(hui) 變細，高度也難控製。 天冷也一樣，泡孔會(hui) 變粗，高度難以達到理想要求，且底皮厚度大。
④ 渣雜
發泡桶清洗不當，或料子裏混入雜物，泡綿會(hui) 產(chan) 生亂(luan) 花與(yu) 斑花。
【密度要求】
低密度網綿容易做，這個(ge) 好理解。起步氣化的成核數跟攪拌息息相關(guan) 。起發迸孔後，單位重量裏的泡囊數已經固定，每個(ge) 泡囊憑自己的“膨脹倍數”去長胖了。隨著CO2的持續放出，料溫的不斷升高導致的汽球澎脹，終放氣定型後 產(chan) 氣多的一定是粗孔了。
但對於(yu) 中高密度海綿來說，配方用水量必須減少，勢必產(chan) 氣量跟著減少，我們(men) 能夠控製粗孔的調整手段就隻能是 ①攪拌轉速降低，②矽油不得不下調到極限用量，③胺量盡可能高拔，④料溫盡可能低，⑤條件允許時采用負壓發泡，⑥其次還有一個(ge) ，拔高TDI指數了。
【自動線發泡】
手工發泡有個(ge) 大毛病：泡體(ti) 上下孔位差異過大，2/3高度處孔徑大,其次是頂端,越往下孔徑越細.
如果采用自動線(平拉泡)發泡,則跌落板會(hui) 消減海綿發泡時的向上、向下生長的阻力差，上下孔徑的大小會(hui) 差別很小。發泡孔徑的大小完全由混合頭的壓力控製。
究其原理：類似爆米花那樣，混合頭加壓攪和均勻，從(cong) 噴料頭出口竄出迅速卸壓，剛成核的微泡囊會(hui) 迅速完成次膨脹迸泡。隨著CO2的不斷產(chan) 生與(yu) 體(ti) 係的相分離作用，第二次迸泡順利達成。
缺點是：平拉線的走板震動會(hui) 帶來 第二次迸泡後的擾動迸泡，因而大粗孔的8～15PPI產(chan) 品在自動線上也很難量產(chan) 。
