摘要:阐述了采用环戊烷替代CFC-11发泡剂的聚氛醋发泡机改造的合理性和经济性。总结了改用环戊烷作为发泡剂的聚氛醋发泡机的改造要汽、内容和具体改造的方案。
关键词:环戊烷;发泡剂;聚氛醋发泡机;改造
氯氟烃类化合物是聚氨酯发泡塑料zui理想的发泡剂，在聚氨酯发泡塑料行业一直被广泛采用，但20世纪70年代末，环保专家研究发现这类化合物的分解物破坏臭氧生态环境，是造成大气中臭氧层空洞的主要原因。因此，整体淘汰消耗臭氧层物质(ODS)已经成为必然趋势，我国规定在2007年7月1日前必须完全淘汰CFC-11发泡剂。CFC-11一代替代品有H CFC-23与H CFC-1411)等，H C FC-23与HCFC-1411)同样会消耗臭氧层，但是破坏程度较小，大概是CFC-11的1(1'/0左右[‘]，因此用它们生产的产品仍然是非环保的，终究要被淘汰。而环戊烷是环保型发泡剂(ODP值=Q GWP< 0 001)，从生产工艺、产品质量、经济性等综合考虑，用环戊烷发泡剂的发泡工艺比较受青睐。但环戊烷属于闪点低、易挥发、易燃易爆的危险化学品，当环戊烷气体在空气中的质量分数达到L 4%一8 TIo范围时，就可能引起爆炸[z1，因此对发泡设备的密封和防爆性能有严格的要求。采用以环戊烷为发泡剂的发泡工艺，对原发泡设备是更新还是改造，是摆在许多聚氨酯发泡塑料生产厂家面前必须选择的问题。对原聚氨酯发泡设备在防爆部位进行改造，完全可以适应新发泡工艺的要求，因此，采用以环戊烷作发泡剂的发泡工艺，选择对原设备进行改造是一种zui经济适用的选择。
本工作简要总结了用环戊烷作为发泡剂，对聚氨酯发泡设备系统的改造要点、内容和具体改造方案。
1环戊烷发泡剂设备系统的改造环戊烷高压发泡机由多元醇、助剂等与环戊烷混合的组合料系统和异氰酸酷系统组成。由于异氰酸酷组分系统不含环戊烷，不需要进行改造，因此，用环戊烷作发泡剂的发泡机的改造主要是对多元醇循环系统进行改造。
11多元醇环戊烷混合料罐
多元醇环戊烷混合料罐由搅拌装置、压力开关、氮气减压阀、单向阀和防爆气动球阀等组成。具体改造如下:
(1)多元醇环戊烷混合料罐搅拌装置中的搅拌电机改成防爆电机，防爆等级不低于EX<lII ATE防护等级在IP54以上。
( 2)为满足防爆要求，料罐里的预压气体为氮气，加一套氮气压力开关、氮气减压阀和单向阀。
(3)为了严格控制加料过程中多元醇、环戊烷混合料溢出，在多元醇、环戊烷混合料罐上内置超高液位报警装置，以防加料超过规定值，液位一旦达到极限，立即报警。
( 4)料罐配有外置可视液位计，四点控制，即控制加料液位、停止加料液位、液位超高或超低报警。
(5)加料口加一个单向阀和防爆气动球阀，用电器控制实现自动加料。
(6)出料口也需要加上一个手动球阀和一个防爆气动球阀，同样采用自动输料，当系统报警时，气动球阀关闭。
12多元醇环戊烷混合料计量单元
改造前，一般混合料计量单元与异氰酸酷料计量单元安装在一起。用环戊烷作为发泡剂，其混合料计量单元与异氰酸酷料计量单元就要分开安装。改造方法如下:
( 1)根据防爆要求，多元醇混合料计量单元必须用围房隔离，可以设计一个泵架，用来固定混合料计量单元。多元醇计量泵上的电机更换为防爆电机，以符合GB50058-92《防爆和火灾危险环境电力装置设计规范》中防爆等级大于EX<lII AT3以上、防护等级在IP54以上的规定。电机和泵之间的联接改用磁性联轴器，以防泄漏和电火花。
( 2)泵的进出口高压、低压压力表更换成防爆压力传感器，其压力信号输送到电控柜可转换为数显，以实现自动控制。
( 3)多元醇环戊烷混合料过滤部分一般采用自清洁过滤器，过滤器拆开以后用DOP替代二氯甲烷清洗并对其外表重新油漆。若刮片结晶严重，很难清洗干净，过虑效果不佳，一定要更新，否则会在管路中产生一个瓶颈，出现抽空现象，影响泵抽吸量，电机驱动过滤器上的电机改成防爆型电机，防护等级在IP54以上。
13流量测试单元
根据产品要需，多元醇、环戊烷混合的组合料和异氰酸酷在试机时必须通过流量测试来调整两种组分的流量，使其按一定的比例进行混合。测试单元有混合头测试，流量测试等。流量测试单元改造如下:
( 1)多元醇、环戊烷混合料测试部分都需要加防爆设置，电磁换向阀改为防爆电磁阀。
( 2)回流测试阀zui好安装在一个隔离间里，可以与计量单元和混合料罐单元安装在一起，通过风机排气。
( 3)异氰酸酷测试阀只需清洗干净，清洁时，一定要彻底拆开。
1 4托架部分
通常聚氨酯发泡机都安装在一个托架上，使整机美观且便于搬运。由于环戊烷发泡剂易燃、易爆，尽可能把环戊烷易漏部位安装在一个独立的围房内，以便风机把泄漏的环戊烷气体排出室内。因此，整体结构应进行改装，托架必须要符合改装后的要求。
(1)把部件安装在托架上，托架上设计有集液槽，以防多元醇、环戊烷混合料渗出后流出。还要设计一个围房把这些组分围起来，与外界隔离，防止环戊烷气体与外部空气混合。
( 2)围房里面的混合气体也需及时排出，所以需要设计抽排风装置，从围房的某个底部(环戊烷气体密度大于空气)将混合气体抽出，而在围房对角的顶部开一个进气口，以便空气对流。抽风电机可以选双速电机，正常工作时低速抽风，当混合气体浓度过高而报警时，电机转速加倍，抽风加速。风机设独立电源或备用电源(即24 h不停电)。为了检测排风状况，需要安装一个风压开关。
(3)围房里需要安装危险气体探测器并且在控制系统里设置气体浓度报警，探测器安装位置应该在距托架10 cm高、且环戊烷易泄漏处。
15混合头部分
两种组分经过计量后在混合头进行高压碰撞混合，混合后再注入模腔进行聚氨酯发泡。因此，产品质量直接取决于混合头的混合效果，混合头是发泡机的核心部件，直接影响到注射精度和产品质量，维修不当还可能会危及发泡操作人员。具体改造方法如下:
( 1)混合头必须进行防爆改造，如电气控制防爆、防静电接地等。
( 2)在闭模浇注中，为了防止环戊烷气体与空气接触，可以直接在混合头加装充氮装置，即把充氮气管直接安在混合头喷射口处，再由电器程序来控制，在每次发泡注射之前先注射氮气，这样就由手动充氮气变成完全自动充氮气。
( 3)混合头的清洗应该由专业人员进行，组装需要达到一定的要求。螺钉拧紧力要一致，不能太紧也不能太松，不能装垫圈;油缸接近开关要调到适当的位置，使油缸到达指定的位置刚好能感应到;装配完后要经过20MPa以上的压力试验，保证无泄漏。
16温控单元
模温机、冷水机提供冷水或热水，用来对混合料进行加热或冷却，保证料温在规定范围内。不同的厂家提供的模温机结构不一样，但原理大同小异，所以在维修之前先理清机械部分和电器部分结构和原理，维修好后，再由电器控制系统来实现自动控制。
17自动润滑系统
很多旧发泡机都是手动润滑，为了提高自动化程度，可以增加计量泵自动润滑装置，把DO P润滑剂送到计量泵轴封处，可以对计量泵进行间隔自动润滑，时间间隔由电控程序设定。
18电气部分
发泡机的所有操作都由电气控制部分来实现，电气部分也极易产生火花，因此电气部分主要是防爆改造。
爆炸危险区的电气改造，必须符合国家标准GB50058- 92舫爆和火灾危险环境电力装置设计规范环口GB 50257- 96《电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范》的相关要求。危险区的电气设备都必须具备相应的防爆等级;电气装置的布线和连接都必须符合相应的密封要求。
为了加强对环戊烷泄漏和危险区排风等状况的监控，必须增加相应的报警装置。并且在危险区内非带电的金属体都必须防静电接地，接地电阻应《4}。在危险区内的电传感装置必须通过隔离栅与电气系统联接。
2应用效果
本单位已分别为海尔公司、科龙公司、大连赛德隆公司等C FC型旧发泡机改造成环戊烷发泡机，实践证明，改造周期为30天左右，速度快，设备能恢复原设备的精度，使用效果良好，运行安全、可靠。改造资金约是购买新设备资金的3(}Io一5(}Io，有较高的经济效益。
3结束语
用环戊烷作发泡剂的聚氨酯发泡机的改造是一项专业技能非常强的工作，一定要在专业人员指导下进行，或者委托专业制造商进行改造。实践证明，旧设备的改造完全达到生产要求和国家防爆有关规定。随着ODS的淘汰，用环戊烷为发泡剂的聚氨酯发泡机的改造必将得到越来越多的推广。
