脱模剂在聚氨酯泡沫塑料领域起着至关重要的作用,但它们的选择涉及到环境影响、成本和使用效率等诸多因素的平衡。Concentrol的Joaquim Serra Pica和Angel Rodriguez Guitart考虑了一些选择。
在为模制聚氨酯零件选择合适的脱模系统时,有许多因素要考虑。脱模剂行业一直致力于减少对环境的影响,提高使用经济性,保持脱模剂的使用效率。
近年来,最困难的挑战之一是减少水性脱模剂附着零件的油腻感。
从溶剂型转向水性脱模剂的压力一直很大:原始设备制造厂商向行业施压,要求消除挥发性有机化合物。
此外,通过与脱模中使用的溶剂相关的TLV/DNEL值测量的工人接触溶剂,以及对工作区域环境改善的要求,有助于推动从溶剂型脱模剂向水基型脱模剂的转变。
脱模剂行业已开发出一些新的配方,可改善用水性脱模剂和水-溶剂混合型脱模剂生产的最终产品的表面光洁度。零件的表面变得越来越干燥,可以在不牺牲脱模能力的情况下将其胶粘在表面件,加热垫和纺织品助剂上。
这不是一个非此即彼的情况,在100%的溶剂型脱模剂和100%的水性脱模剂之间,还有两种中间解决方案:混合型脱模剂和混合型半溶半水脱模剂。
混合型脱模剂包含至少75-85%的水和5%至15%的溶剂,并且与100%的水性体系相比,通常具有更短的干燥时间以及更好的蜡和活性成分乳化效果。
混合型半溶半水脱模剂是承载一半溶液一半水的脱模剂体系。在脱模性和模制件表面光洁度而言,它们可以做到至少像溶剂型脱模剂一样,但也至少有一半的配方含有VOC。
第三种方法是使用少量但较浓缩的脱模剂。这使用户可以减少TLV,VOC,改善工作环境并减少用量。
更复杂的方法是使用静电喷涂脱模剂。
借助这些,脱模喷枪连接到带负电的电线上,而工作模具连接到正极。当施加高压电流时,在枪头上的电极和模具之间会产生静电场。
当施加器按下扳机以开始脱模剂流动时,气溶胶颗粒带负电。
相反的电荷吸引:模具吸引脱模剂,有效地覆盖其整个表面。这有助于避免不必要的损失,从而有助于减少消耗。
任何常规的溶剂型脱模剂都可以转化为静电模具涂覆工艺,并且可以对其进行优化以提供满足客户或应用需求的适当电导率解决方案。
如今,静电溶液不再具有强烈的气味或其他毒性,可以与I,II或III类溶剂一起使用。
与传统系统相比,使用静电脱模剂可以显着减少30%到50%的消耗,这是因为该工艺避免了在模架、地板和周围环境上过度喷涂。另外,VOC的排放量也大大减少,这有助于改善工作环境。
尽管可以手动喷涂使用,但通过机器人系统应用静电脱模系统更为有效。当喷枪比平时更大,更重时,有必要对特定设备进行投资。
使用静电脱模剂还会导致流速降低30%至50%,这意味着VOC和TLV的产生减少了该百分比。
这有助于改善工作场所环境,并减少了成型过程对整体环境的影响。
不含锡脱模剂:
脱模剂供应商一直在努力用其他有机金属化合物代替有机锡化合物。这已经取得了一定程度的成功,但是新材料也存在一些局限性。
重要的锡基化合物是辛酸亚锡,二月桂酸二丁基锡(DBTDL)和硫醇锡。某些铅、汞和锑盐也被使用。
利用最先进的知识,合作和客户试验来生产定制产品,可以用其他非有机锡物质代替DBTDL作为催化剂。
可燃性:
为了降低易燃性风险,与VOC / TLV一样,最好的选择是将溶剂型脱模剂改为水性脱模剂,但还有其他选择:一种是升级脱模系统以使用挥发性较小的溶剂。
欧盟聚氨酯行业广泛致力于欧洲指令67/548 / CEE(4)中的溶剂分类。这将溶剂分为三类:
Ⅰ类:易燃:闪点低于21ºC的物质。
Ⅱ类:易燃:闪点在21ºC至55ºC之间的物质。
Ⅲ类:易燃。闪点高于55ºC的物质。
例如,如果模具使用的是Ⅰ类脱模剂,其中可能包含庚烷,其闪点低于或等于0℃;逻辑步骤是将其更改为闪点为28℃的Ⅱ类脱模剂。这可能包含石脑油C9-C10。
以闪点高于55℃的异烷烃为基础,再次从II类系统转换为III类系统,将显著降低挥发性。更改为更高的闪点溶剂是快速降低VOC和TLV的好方法,但是这是有代价的。
干燥时间随闪点温度的升高而增加,生产线的工作方式变得越来越关键。这是因为在将PU倒入模具之前,需要更长的干燥时间。
挥发性有机化合物VOC和雾气
VOC是大气中存在的最重要的污染物之一,因为它们是对流层或地面臭氧形成过程中的关键物质,并且在全球变暖的氮氧化物形成过程中发挥着重要作用。
对流层臭氧形成过程中涉及的化学反应是一系列复杂的循环,其中一氧化碳和挥发性有机化合物被氧化为水蒸气和二氧化碳,这两种化学反应都会导致气候变化。
欧盟和世界卫生组织将VOC定义为“在101.3 kPa的标准大气压下测得的任何初始沸点小于或等于250°C(482°F)的有机化合物。”
沸点 欧盟/世界卫生组织名称
<50ºC 极易挥发的有机化合物(VVOC)
>50ºC-<250ºC 挥发性有机化合物(VOC)
>250ºC-<400ºC 半挥发性有机化合物(SVOC)
>400ºC 颗粒有机物(POM)
挥发性有机化合物是含有碳原子的有机化学物质,在常温下具有较高的蒸汽压。这个蒸气压与沸点有关。液体的沸点越低,其分子蒸发到周围空气中的速度就越快。
在汽车行业,德国的VDA法规具有很大的影响力。 VDA法规解决了汽车零部件产生的有机物排放问题,在对其进行分析时,区分了两类化合物:VOC和FOG。
根据VDA测试:VOC的排放量是由VVOC和VOC的总和得出的,在测试温度25 <<100ºC且车内浓度至少是外部浓度的两倍时,VOC容易从样品中蒸发。该测试将FOG视为在测试温度>90ºC时从样品中蒸发的VOC和SVOC的总和。
盒式TLV,DNEL
阈限值(TLV)是空气中悬浮物质的浓度。它们对于脱模剂的使用者很重要,因为其中大多数脱模剂都喷涂在模具上。
TLV代表的条件是,几乎所有工人都可以日复一日地反复接触,而不会对健康造成不良影响。
TLV有几种类型。时间加权平均值(TWA)是在正常工作日(每周8小时和每周40小时)中随时间加权的平均浓度,可以使工人反复接触而不会对健康造成不利影响。这些对于定义工厂提取能力的大小和功能非常有用,以确保不违反每种溶剂的TLV
衍生无影响水平(DNEL)是指人类不应该接触的物质的接触水平。
根据欧盟法规,化学物质的制造商和进口商必须计算10吨/年或更多的化学物质的DNEL,作为其化学安全评估(CSA)(2)的一部分。
DNEL可测量该物质对健康造成不良影响的可能性。该电势将根据物质的暴露方式而有所不同,该暴露方式通常由以下元素的组合定义:
- 可能接触该化学品的人群,即通过环境接触的工人,消费者或人类。在某些情况下,可以考虑使用特定的弱势群体,例如孕妇或儿童。
- 暴露的频率和持续时间;
- 接触途径:皮肤,吸入或口服。
以脱芳香化的C9-C10烃(一种通常用作脱模剂中的载体的标准脂肪族溶剂)进行以下分析:DNEL(皮肤接触)为208 mg / kg bw /天,DNEL(吸入)为871 mg / m3。
如果使用III类C11-C12碳氢化合物,则DNEL消失。
这是4月4日至6日在墨西哥城的Centro Banamex举行的UTECH Las Americas上发表的论文的编辑版本。