| 影響配料系統生產線設備質量的因素 | 2020-01-07 |
| 隨著科學技術的不斷進步，涂料的種類日益增多。然而，到目前為止，聚氨酯涂料仍然被認為是好的功能涂料。它們被譽為液體橡膠，是聚氨酯甲酸酯橡膠的簡稱。由于其耐添加劑、低溫、高拉伸強度、大伸長率、硬度和模量變化大、粘附性好、耐磨性、耐油性和耐化學介質腐蝕的特性，它們被廣泛用作各種領域的抗添加劑。聚氨酯防添加劑涂料在中國的生產和應用也已有20多年的歷史。“九五”以來，它一直是建設部向建筑業推廣的產品。為了滿足聚氨酯抗添加劑涂料的市場需求，*抗添加劑涂料體系，形成低、中、高性能抗添加劑涂料系列，2004年5月建成年產5000噸聚氨酯抗添加劑涂料灌裝機生產線。灌裝機生產線自投產以來，已生產近10，000噸單組分和雙組分聚氨酯和噴涂聚脲涂料。該產品用于廚房、衛生間、陽臺、地下室、游泳池、污水添加劑處理池、地鐵、高速鐵路等領域及工業和民用建筑的部分防添加劑。作者主持了生產線的建設，并負責配料系統生產線投產以來的生產。幾年的生產實踐證明，配料系統生產線系統*，配料系統具有生產各種產品的功能，核心液體灌裝機和控制器滿足生產高質量涂料的工藝條件。本文主要介紹配料系統生產線的設計和運行以及影響涂料生產和性能的主要因素。 1配料系統生產線的技術方案是用現代的輔助桶，建設一條多功能、大規模、工藝設備、現代電氣控制和整體技術的配料系統生產線。配料系統是公司聚氨酯防輔助涂層生產線設計的目標，也是配料系統生產線建設遵循的原則。 1.1配料系統生產線聚氨酯的設計功能和規模聚氨酯是聚合物主鏈上含有較多氨基甲酸酯基團(NHCO)的一系列彈性體，根據不同的形狀和功能可分為液體涂料、糊狀密封材料、粘結材料、防腐耐磨材料等產品。根據不同的包裝形式，它可以分為兩大類:雙組分(多組分)和單組分。單組分通過聚氨酯預聚物的NCo端基與空氣中的水分反應固化成膜，而雙組分通過甲組分的NC0端基與乙組分的催化劑按比例混合后反應固化成膜。另一方面，根據當時國內外聚氨酯材料市場的調查，噴涂聚脲彈性防添加劑涂料已經悄然出現。聚氨酯防添加劑涂料的品種、規格、性能和顏色也有多樣化的趨勢。為了限度地發揮已完工生產線的功能，使配料系統適應市場多品種、高質量、大批量的需求，我們確定了生產線的設計目標如下:具有生產單組分和雙組分聚氨酯防添加劑涂料、雙組分噴涂聚脲彈性防添加劑涂料、雙組分建筑密封膠和路橋密封膠等功能。設計規模為每年5000噸(工藝管道等支撐系統的能力為每年10000噸，預留主充液機)。1.2配料系統生產線系統的組成和工藝流程從原材料到生產中添加聚氨酯材料是一個化學反應過程。根據其組成和工藝，聚氨酯材料應屬于精細化工產品，對配比、工藝控制參數和操作步驟有極其嚴格的要求。為此，我們對生產線建設進行了充分的初步研究，并對國外聚氨酯涂料配料系統的工藝設備進行了深入的了解和調研。在此基礎上，確定配料系統生產線由液體物料儲存、計量輸送管道、反應容器、抽真空稱重系統、充氮保護稱重系統、加熱和冷卻稱重系統、廢氣和清洗液回收處理稱重系統、可編程序控制器自動灌裝機和自動灌裝系統組成。為了節省建設投資，單組分和雙組分反應罐分開設置，工藝管道系統等支撐系統共用。 1.3配料系統生產線工藝芯液灌裝機和計量自動灌裝機的技術特點保證聚氨酯涂料生產和產品質量的芯液灌裝機是反應釜和稱重自動灌裝機。在消化吸收技術的基礎上，結合生產線對功能、規模和整體技術輔桶的目標要求，我們在設計理念上進行了大膽創新，取得了成功。 2.1反應釜聚氨酯配料系統涂裝生產線的芯液灌裝機由5個有效容積為3m、3 1m3的雙攪拌雙螺旋換熱反應釜組成。該結構如圖2所示。聚氨酯配料系統的生產是一個復雜的物理化學過程。改進其傳質和傳熱過程是非常重要的，特別是對于反應速度相對較慢且有一定程度逆反應的有機反應。如何保證參與反應的組分在配料釜中充分、均勻混合，盡可能增加參與反應組分的傳質界面，保證攪拌釜中各層溫度基本相同，是保證反應速度和反應程度的關鍵。考慮到聚氨酯組分具有一定的粘度，ф1600配料罐僅靠單一類型的高速攪拌無法很好地解決問題。根據的添加劑桶，該攪拌罐配備750 r/min變頻調速高速槳式攪拌，50 r/min錨式低速刮料攪拌，確保刮料效果。錨攪拌葉片和計量罐壁之間只有5毫米的均勻間隙，使得計量罐和攪拌器難度不小。依靠與化工液體灌裝機專業制造商的密切合作，液體灌裝機更好地滿足了設計要求。聚氨酯生產也是一個反復加熱和冷卻的過程:聚醚加熱和去除添加劑、冷卻反應、反應放熱(熱量必須及時去除)、冷卻和排放等。為了保證產品質量，根據工藝條件的要求，要求各階段的溫度控制和持續時間要高而準確。如果使用蒸汽加熱和冷卻添加劑來降低溫度，基本上可以滿足要求。然而，我們公司沒有蒸汽鍋爐。如果由于該生產線的需要而增加蒸汽鍋爐，在項目投資、人員配備、管理等方面將需要較大的投資。經過反復考慮，最終創造性地采用了雙螺旋加熱冷卻的方法。一路由螺旋導熱油加熱，另一路由螺旋導熱冷卻添加劑冷卻，以滿足工藝條件的要求。更好地保證了生產各階段的溫度控制要求和升溫降溫速度。與夾套計量罐相比，螺桿本身可以起到加強筋的作用，降低對反應釜的要求，提高反應釜的承壓能力。 2.2計量控制準確可靠地計量加入計量罐的各種原料，以及各種生產過程有效的控制手段，無疑是充分發揮液體灌裝機和稱重系統作用，最終確保生產順利和最終產品質量的必要因素。該生產線自動灌裝機的配料系統采用德國西門子公司S7-300系列產品，保證了稱重系統技術的性和穩定性。選擇易觀看彩色觸摸屏作為稱重儀表。高速分散由LG變頻控制，高速攪拌器可在0-750轉/分鐘之間任意調節，以滿足生產各個階段對攪拌速度的不同要求，從而保證整個自動灌裝機的可靠性。配料系統從現場稱重儀表中采集液體灌裝機的速度、溫度、壓力、流量、閥門開關和運行狀態等信號，并通過RS485接口實現與稱重儀表的實時快速信息交換。為確保可靠性，溫度、壓力等所有過程指標均由兩套遠程和現場稱重系統進行測量和顯示。通過現場工藝參數測量、信號傳輸、集中顯示和程序控制、信號反饋和現場執行，實現生產過程中溫度和壓力的自動控制和調節。渦街流量計一般用于測量主要液體材料，測量精度在0.5級以上。操作員在輸送液體物料前設定所需量，然后按下啟動按鈕，閥門自動打開，液體物料泵自動開始輸送液體物料。當液體物料達到設定值時，液體物料泵自動停止，閥門自動控制關閉。整個液體物料輸送過程自動完成，無需人工干預。為了保證計量的準確性，我們還為每個配料罐配備了進口電子秤稱重系統，該系統在一次計量后對添加到配料罐中的原料量進行二次計量檢查，精度為0.5公斤。同時，為了保證最終產品的準確計量，生產線配備了成品配料系統，罐裝和封蓋的整個過程自動完成，精度為10g g。 3.影響配料系統性能的因素。 3.1配料系統生產線的運行生產線于2004年5月完工并投入運行。三年的生產實踐證明，配料系統生產線達到了設計目標和要求。整體技術在國內自主設計制造的聚氨酯防助劑涂料配料系統生產線上擁有技術的助劑桶。 3.2配料系統的生產過程保證了涂料的生產，質量因素保證了涂料的質量和性能。在保證液體灌裝機、配方和原料質量的前提下，生產過程中需要注意許多因素。 3.2.1原材料的儲存和運輸是質量保證的前提。除了選擇供應商之外，原材料的儲存和運輸，特別是聚醚、甲苯二異氰酸酯和溶劑等化學材料，也值得關注。為了保證原料在各種環境下的粘度穩定，聚醚儲存在計量罐中，每個計量罐都裝有節能加熱器，輸送管道上裝有導熱油。甲苯二異氰酸酯原料的低溫儲存會削弱其效果。因此，設置了恒溫干燥室和單獨的進料問題。由于甲苯二異氰酸酯是有毒原料，我們建立了嚴格的收集系統。3.2.2整個加料過程中計量準確的涂料制備原料分為粉末和液體兩種。液體物料在配料系統的控制下自動計量。根據粘度選擇不同的流量計。體積流量計用于高粘度，渦流流量計用于低粘度。由于反應容器配有稱重系統，輸送管道均由耐高溫金屬軟管連接。對于直徑大于40毫米的軟管，在與液體分配罐的連接部分使用輔助桶，以避免稱重誤差。 3.2.3配液罐的溫度控制和壓力控制對聚氨酯防添加劑涂料生產過程各個階段的溫度和壓力工藝指標有嚴格的要求。為了解決遠程壓力傳輸儀表可靠性低的問題，我們設置了現場壓力表。即使對于熱阻等可靠性高的儀器，我們也設置了現場測溫裝置，確保生產過程的工藝指標得到控制，最終確保生產安全和產品質量。 3.2.4去除添加劑和攪拌聚氨酯抗添加劑涂層是生產中的關鍵工序。特別是，在加入液體和粉末后，在加入TID進行反應之前，單一組分必須經過真空加熱、空氣提取和除去添加劑。在去除添加劑的過程中，液體制備罐的溫度應控制在100℃以上，直到添加劑落入工藝要求的添加劑罐中。攪拌也是涂層制備中的一個關鍵因素。通過攪拌使各組分(液-液、液-固)混合均勻，使反應充分，當加入粉末和TID時，混合物迅速充分攪拌。由于攪拌過程中摩擦生熱，應采取散熱措施，使材料穩定在工藝要求。 3.2.5氮氣保護對于單組分涂層的制備非常重要。充氮稱重系統在整個生產過程中非常重要。它為液體分配罐提供保護。在排放過程中，氮氣從液體分配罐上方注入，將聚氨酯產品與空氣中的添加劑分離，從而保護聚氨酯。 3.2.6嚴格的工藝管理聚氨酯防添加劑涂料的生產不同于傳統防添加劑涂料(如改性瀝青卷材)的生產，是一種意義上的化學生產。對人員素質、嚴格的管理規定和嚴格準確的操作控制的要求無法與一般抗添加劑材料的生產相媲美。如果對此認識不足，無法達到合適的添加劑桶，不僅不能保證產品質量，甚至操作和安全事故的發生也不是危言聳聽，應該引起足夠的重視。因此，嚴格的過程管理方法和安全體系保證了生產線投產以來的安全順利生產。 | |
