以液态二氧化碳为发泡剂的聚氨酯海绵逐级减压生产系统的制作方法

本发明涉及聚氨酯海绵生产，进一步地涉及一种以液态二氧化碳为发泡剂的聚氨酯海绵逐级减压生产系统。

背景技术：

1、在已知连续生产聚氨酯块状海绵时，最常用的方法是：采用至少一种包含羟基(-oh)的组分(特别是多元醇类化合物，譬如聚醚)与辅助物理发泡剂(常用二氯甲烷(mc))、成核气体(干燥空气或氮气)及其他助剂混合，再与包含异氰酸根(-con)的组份(特别是异氰酸酯，譬如tdi、mdi等)进行混合，再将化学发泡剂(水)和催化剂(锡)注入到混合物中，经高速搅拌后将最终混合物送入连续运行输送带，最终混合物发生化学反应其中一种产物为气态二氧化碳，反应同时释放大量的热量，mc受热迅速气化并膨胀，混合物反应主产物在成核气泡、mc气泡及反应产生的二氧化碳气泡的共同作用下迅速膨胀形成聚氨酯泡沫体。为了生产优质的聚氨酯泡沫需要控制发泡过程，使聚氨酯泡沫体的泡孔均匀细密，常规的做法是增加催化剂缩短形核时间、调整搅拌速度促进气体分散、调整混合头压力控制气体析出速度、增加形核剂以便增加成核中心。

2、由于二氯甲烷(mc)对环境及人员健康有害，被世界各国列为管控物质限制使用。为解决这一问题，世界各国技术专家经多方研究验证探索出利用液态二氧化碳替代二氯甲烷(mc)进行发泡，二氧化碳自身无色无味、无毒无害，利用液态二氧化碳发泡具有稳定阻燃、发泡效率高、成本更低、泡孔结构合理等优良特性。

3、但由于二氧化碳在室温下是气体，按照已知的工艺利用液态二氧化碳生产优质的聚氨酯泡沫已不适宜，因此亟需一种能在维持液相二氧化碳的温度和压力状态下完成发泡形核过程并生产优质聚氨酯海绵的生产系统。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种以液态二氧化碳为发泡剂的聚氨酯海绵逐级减压生产系统，以液态二氧化碳代替有毒的二氯甲烷(mc)作为物理发泡剂，并在维持二氧化碳液相的温度和压力条件下完成发泡形核过程，生产出泡孔均匀的聚氨酯泡沫。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种以液态二氧化碳为发泡剂的聚氨酯海绵逐级减压生产系统，包括供料系统、搅拌装置和浇筑系统，所述供料系统包括液态二氧化碳高压供料单元，所述液态二氧化碳高压供料单元的出口连通所述搅拌装置的进料口，所述搅拌装置用于在高压下将所述液态二氧化碳和其他原料均匀搅拌得到混合物；所述搅拌装置的出料口连通所述浇筑系统，所述混合物经所述搅拌装置的出料口减压至稍高于液态二氧化碳饱和蒸汽压的压力并送入所述浇筑系统，所述混合物从所述浇筑系统喷出后，其压力被降至大气压力而发泡形成聚氨酯海绵。

4、一些技术方案中，所述浇筑系统包括浇筑模，所述浇筑模包括出料流道，所述出料流道设有凸起结构，所述凸起结构用于使混合物经所述出料流道喷出时形成湍流利于气泡的产生。

5、一些技术方案中，本系统还包括过滤器，所述过滤器设置在所述搅拌装置的出料口与所述浇筑系统之间的管道上，用于对混合物进行过滤和剪切处理以生成微气泡。

6、一些技术方案中，本系统还包括调压装置，所述调压装置包括第一调压阀和第二调压阀，所述第一调压阀设置在所述搅拌装置的出料口和所述过滤器之间的管路上，用于维持所述混合物的压力接近或略高于二氧化碳的溶解分压以减缓二氧化碳析出；所述第二调压阀设置在所述过滤器和所述浇筑系统之间的管路上，用于调降所述混合物的压力以加快二氧化碳析出。

7、一些技术方案中，所述供料系统还包括分别与所述搅拌装置的进料口连接的多元醇高压供料单元、添加剂高压供料单元、异氰酸酯高压供料单元、化学反应剂高压供料单元、助剂高压供料单元和成核气体供料单元。

8、一些技术方案中，所述多元醇高压供料单元的出口与所述液态二氧化碳高压供料单元的出口汇集于一静态混合器，所述静态混合器用于均匀混合多元醇和液态二氧化碳形成初始混合物；所述静态混合器的出口与所述添加剂供应单元的出口汇集于一第一高压歧管，用于均匀混合添加剂和所述初始混合物形成中间混合物，所述第一高压歧管的出口连通所述搅拌装置的进料口；所述成核气体供应单元的出口连通所述第一高压歧管的出口，用于向进入所述搅拌装置前的所述中间混合物注入成核气体。

9、一些技术方案中，所述浇筑模包括进料管、进料口左阻尼板、进料口右阻尼板、出料口左阻尼板和出料口右阻尼板，所述进料口左阻尼板设有进料道，所述进料口右阻尼板设有储料道，所述进料道与所述储料道围合形成储料槽，所述储料槽下方设有出料流道a；所述出料口左阻尼板设置在所述进料口左阻尼板下方，所述出料口右阻尼板设置在所述进料口右阻尼板下方，所述出料口左阻尼板和所述出料口右阻尼板之间设有锥形出料流道b，所述锥形出料流道b设置所述凸起结构，所述锥形出料流道b与所述出料流道a相连通。

10、一些技术方案中，所述凸起结构为波纹结构，所述出料口左阻尼板设有第一波纹面，所述出料口右阻尼板设有第二波纹面，所述第一波纹面和所述第二波纹面相配合形成所述波纹结构。

11、一些技术方案中，所述过滤器包括过滤器壳体和过滤网，所述过滤器壳体按进水顺序依次为进水段、扩散段、直线段、收缩段和出水段，所述进水段的截面面积和所述出水段的截面面积相同且小于所述直线段的截面面积，所述进水段、扩散段、直线段、收缩段和出水段的中心轴在同一条直线上；所述过滤网截面呈u型并可拆卸地设置在所述过滤器壳体内，所述过滤网的外壁与所述过滤器壳体的内壁具有一定的间隙，形成过滤流通腔。

12、一些技术方案中，所述液态二氧化碳高压供料单元、多元醇高压供料单元、添加剂高压供料单元、异氰酸酯高压供料单元、化学反应剂高压供料单元和助剂高压供料单元分别设有供料储罐和与各个所述供料储罐连通的自循环排气管路，用于排出管路中的气体以便准确计量用量；所述供料系统还包括设置在各个所述自循环排气管路上的计量装置和测量装置。

13、与现有技术相比，本发明所提供的以液态二氧化碳为发泡剂的聚氨酯海绵逐级减压生产系统具有以下有益效果：

14、1、本发明提供的聚氨酯海绵逐级减压生产系统中液态二氧化碳和其他原料均以高压的形式注入搅拌装置进行混合得到混合物，混合物经搅拌装置的出料口被减压至稍高于液态二氧化碳饱和蒸汽压的压力送入浇筑系统，该混合物从浇筑系统喷出时，其压力被迅速降至大气压力，落在输送链上连续发泡硬化生成聚氨酯海绵泡沫体，二氧化碳在计量、输送及混合的过程中始终都保持液态，防止液态二氧化碳提前析出，影响聚氨酯海绵质量；

15、2、本发明提供的浇筑系统包括过滤器和浇筑模，混合物先经过滤网的剪切作用产生均匀细致的二氧化碳泡种，再从浇筑模的出口流道喷出，浇筑模的出口流道设有波纹结构，当混合物从出口流道中急速喷出时由于截面急剧变化导致撞击形成湍流，且混合物喷出时其压力急剧减至大气压，二氧化碳迅速从混合物中析出并附聚在之前的细小泡核上，形成均匀的泡孔填充在反应生成的固形物之间；

16、3、本发明提供的过滤器先对混合物进行过滤，避免浇筑的混合物中掺杂有杂质，且过滤网截面呈u型并可拆卸地设置在过滤器壳体内，形成较大的过滤面积，过滤杂质更多且效率更高，便于更换清洗，经久耐用；

17、4、本发明采用液态二氧化碳替代有毒的二氯甲烷(mc)作为物理发泡剂，价格低廉、无毒、来源广泛，降低了聚氨酯海绵的生产成本和环境污染。