一種玻璃鋼用環(huán)氧樹脂生產(chǎn)工藝研究

劉寶成

摘 要：本文分析了玻璃鋼用環(huán)氧樹脂傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，發(fā)現(xiàn)這種工藝一般為間歇式反應釜生產(chǎn)，質(zhì)量控制環(huán)節(jié)基本由人工操作，生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量波動大、大批量生產(chǎn)困難。本文提出了一種自動化生產(chǎn)玻璃鋼用環(huán)氧樹脂的方法，從加料計量、物料輸送、溫度控制、混合反應時間及出料包裝均采用自動化流水線方式，經(jīng)過批量生產(chǎn)表明，本生產(chǎn)工藝生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、人工成本低、生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)保，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

關鍵詞：玻璃鋼 環(huán)氧樹脂 生產(chǎn)工藝

中圖分類號：TQ32 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（c）-0076-02

玻璃鋼復合材料由于其重量輕、強度高等特點被廣泛使用，環(huán)氧樹脂是玻璃鋼復合材料的主要材料，一般是基礎環(huán)氧樹脂和活性稀釋劑等添加物復配改性而成，提升其韌性、耐熱性、耐候性和施工適應性等。在玻璃鋼成型時需配合固化劑、填料等材料固化成型。玻璃鋼用環(huán)氧樹脂的傳統(tǒng)工藝一般采用反應釜生產(chǎn)，優(yōu)勢是原料加入量、溫度及反應時間控制靈活，但單釜產(chǎn)量不大，生產(chǎn)效率比較低，質(zhì)量波動大。本文提出一種玻璃鋼用環(huán)氧樹脂（以下簡稱環(huán)氧樹脂）自動化生產(chǎn)方法，使物料的預熱、計量、輸送、混合反應及包裝都是通過PLC系統(tǒng)監(jiān)控和自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程全封閉、自動化和連續(xù)化。此法生產(chǎn)效率高、質(zhì)量控制精準穩(wěn)定，適用于環(huán)氧樹脂的批量化生產(chǎn)。

1 傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝

目前國內(nèi)環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)一般采用傳統(tǒng)工藝，屬于單釜小批量生產(chǎn)。由于環(huán)氧樹脂的原料粘度較大，為達到充分混合的效果，一般采用20立方反應釜。每釜生產(chǎn)需要經(jīng)過物料稱量、預熱及反應過程，達到工藝要求出料稱量，重復上述過程即可大量生產(chǎn)。整個生產(chǎn)過程是間歇式的，大批量生產(chǎn)效率低，人工成本高，批次間工藝控制會產(chǎn)生差異造成質(zhì)量波動，給復合材料制造帶來質(zhì)量風險。

2 自動化生產(chǎn)工藝研究

本研究提出的環(huán)氧樹脂自動化生產(chǎn)的方法見圖1。本研究的思路是將物料輸送、溫度、壓力、計量等參數(shù)實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)控制，核心是保證各物料嚴格按質(zhì)量比例均勻混合反應。

首先是由上料泵A1～An將各種基礎環(huán)氧樹脂、稀釋劑等原料加入原料儲罐，B1～Bn是帶有夾套和自循環(huán)的儲罐，儲罐設溫度傳感器，溫度升降通過冷熱水調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)。儲罐內(nèi)設液位高低保護功能，系統(tǒng)可保護性停止。物料的配比是在一定溫度和壓力下，通過質(zhì)量流量計實現(xiàn)的。變頻泵C1～Cn通過壓力變送器控制其轉(zhuǎn)數(shù)，實現(xiàn)物料輸送壓力保持相對穩(wěn)定，恒定流速。D1～Dn使用的是質(zhì)量流量計。物料流量E1～En由電磁閥來調(diào)節(jié)，控制單位時間通過流量計D1～Dn的各種物料質(zhì)量，實現(xiàn)投料比例在工藝規(guī)定誤差范圍內(nèi)。各種物料經(jīng)過混合器反應后即為成品環(huán)氧樹脂產(chǎn)品，再經(jīng)過流量計和電磁控制閥自動在放料口1和放料口2之間切換分裝。以上控制過程由PLC可編程控制器完成，該控制系統(tǒng)由信號檢查器、信號處理器組成。檢測器采集溫度、壓力等信號，通過信號處理器向閥、泵等執(zhí)行元件發(fā)出調(diào)節(jié)指令達到控制的目的。自動化生產(chǎn)的各個參數(shù)是經(jīng)過反復測試驗證確定的，參數(shù)偏離到一定值時調(diào)整介入，只有所有設置的參數(shù)都達到時，系統(tǒng)才能正常運行，偏離較大且達到一定值或調(diào)整時間超過規(guī)定時，系統(tǒng)進入自循環(huán)保護狀態(tài)。此時對某一物料傳輸過程中的問題進行處理，一般是有雜質(zhì)對閥的影響，需前端過濾。

3 工藝對比討論

環(huán)氧樹脂傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝和自動化生產(chǎn)工藝按年產(chǎn)萬噸比較：傳統(tǒng)工藝平均10t/d·釜，生產(chǎn)效率低；本工藝平均60t/d，生產(chǎn)效率高。傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品批次間質(zhì)量穩(wěn)定性不高；本工藝計量精準，無批次差異，質(zhì)量穩(wěn)定性高。傳統(tǒng)工藝需多組（釜）人員，約25人；本工藝連續(xù)生產(chǎn)，需10人左右。傳統(tǒng)工藝開放式生產(chǎn)，生產(chǎn)環(huán)境差；本工藝封閉生產(chǎn)，生產(chǎn)環(huán)境好。

4 結語

本研究改變了傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂生產(chǎn)模式，已建成年產(chǎn)1萬t的自動化生產(chǎn)線，累計生產(chǎn)銷售環(huán)氧樹脂近4萬t，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟價值和社會效益，提升了復合材料用環(huán)氧樹脂的制造水平及企業(yè)競爭力。

參考文獻

[1] 王德中.環(huán)氧樹脂生產(chǎn)與應用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2001.

[2] 汪鎮(zhèn)安.化工工藝設計手冊（上冊）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003.

[3] 汪鎮(zhèn)安.化工工藝設計手冊（下冊）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003.