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大瀚环境:冷却塔生产工艺及制作

2019-01-17 14:57:26      当前位置:公告动态 > 公司新闻

工艺概述

1. 工艺流程

玻璃钢冷却塔手工(糊)成型的工艺流程如图11-20 所示。虽然工艺形式有多种,但生产过程基本相同,大致都可归结为定型、浸渍、固化三个方面。

(1 )定型

定型的关键是按设计制作的模具,将增强材料均匀地配置。把增强材料预先定型的过程称为预定型。预定型应做到与最终定型形状一致。

(2 )浸渍

浸渍是把增强材料周围的空气用树脂基体置换的过程,浸渍过程分脱泡和浸透两个步骤。基体黏度、基体和增强材料的组成比例、增强材料的形态是支配浸渍好与差、易与难的主要因素。

(3 )固化

固化是化学反应的过程,是分子结构由一维变为三维的过程。通常基体稳定在不妨碍际应用的状态,为使固化表现出来而采用反应引发剂进行化学激发,用促进剂或加热来促进反应。

成型过程中三个方面之间存在着相互影响、相互制约的关系,可用图11-21 表示。

2. 准备工作

(1 )模具处理

冷却塔质量的好与否,表面是否光洁美观,主要决定于模具,因此不仅仅是用清洁剂和清水冲洗(忌用有溶解作用的丙酮),而应对模具进行表面处理,去除模面上的一切尘埃、微粒、油迹等,使模面和冷却塔表面达到镜面效果。

表面处理流程如图11-22 所示,所用的工具、材料以及操作,在前面已进行过论述,这里不再重复。

(2 )制作工具

在制作之前,应把图11-1,图11-4 的有关施工制作工具准备妥当。工具应设专人管理和清理,用后工具上的树脂、物件应及时清理干净,避免操作时工具上的灰尘、生产中的碎杂物粘在湿树脂上,影响冷却塔质量。

1 )为配料工和糊制工提供清洁的工具,并做好工作使用情况及损坏情况记录。

2 )工具上的残存树脂清除后,工具放在封闭的容器内,聚丙酮浸泡(玻璃钢制的工具除外)备用。

3 )交付使用的任何工具,都应是清洁及干燥。

4 )打蜡用的毛巾、羊毛垫子(毡),要用热的肥皂水或清洁剂清洗,再经清水过净,干燥后才能使用。清洁剂也有用热的纯碱水溶液代用,要改变价格较贵又危险的丙酮作为清洁剂。

5 )盛胶衣的专用容器,每次用完都应清洗,不允许有结皮及颗粒存在,也不允许为了方便清洗而在器具内壁涂蜡。

3. 铺层计算

玻璃钢冷却塔的大小不同。风筒上部设置风机、电机、支架、传动装置等的荷载不同,故塔体铺设的玻璃纤维布层数和厚度也不同,应通过计算确定。大致有以下几种计算方法。

(1 )手糊玻璃钢塔体厚度与层数计算

① 厚度测算

手糊玻璃钢塔体厚度计算式为: t =m ×k (11-6)

式中 t ———塔体厚度(mm );

m ———材料单位面积重量(kg/m2);

k ———厚度常数(mm/(kg ·m-2))即每1kg/m2材料的厚度,k值见表11-18。

② 铺层层数计算

手糊玻璃钢冷却塔铺层层数计算式为:

(2 )玻璃钢塔体的重量计算法

1 )按塔的形状尺寸和纤维含量计算法

玻璃钢塔体是由几种不同材料组合而成,其配合比不同,重量也不同。最大的不同往往是由玻璃纤维含量的差异引起。胶衣树脂与铺层树脂虽然有差别,但差别并不大,所以可按照铺层树脂的密度来处理。

设玻璃纤维和树脂的混合密度为ρ,则: ρ=ρg ·α+ρr(1 -α) (11-8)

式中 ρg ———玻璃纤维密度,一般为2.5~2.7g/cm3 ;

α———玻璃纤维含量(%);

ρr ———树脂密度,一般为1.1~1.2g/cm3 。

重量为:

式中 A ———成品表面积(cm2 );

ρ———玻璃纤维密度(g/cm3 );

t ———成品(塔体)厚度(m m );

t r ———胶衣层厚度(m m );

ρr ———同式(11-8 )。

2 )按塔铺层结构计算

在上述计算中,没有考虑实际操作中铺层重叠,计算结果有一定误差。实际中常采用玻璃纤维含量与使用树脂品种来计算重量。

根据工艺及结构设计确定玻璃纤维含量,充分考虑增强材料的重叠部分,然后根据图11-23 查出对应树脂与玻璃纤维的比值(倍率)B 。

式中 B ———树脂与玻璃纤维的重量比;

α———玻璃纤维含量(%);

W r ———树脂重量(kg );

W f ———玻璃纤维重量(kg )。

4. 基本要求

(1 )成型工艺环境条件

成型时要求室温≥ 15 ℃,相对温度≤ 80 ℃。

(2 )外观质量

冷却塔塔体外表面胶衣层应均匀,平均厚度不大于0.5mm ,表面光滑无裂纹,色调均匀。玻璃钢塔体外表面的气泡和缺损允许修补,但应保持色调一致。修补后塔体外表面上直径3~5m m 气泡在1m2 内不允许超过3 个。塔体内表面为富树脂层。塔体边缘整齐,厚度均匀,无分层,加工断面应加封树脂。

(3 )树脂含量

塔体的树脂量(不计胶衣层和富树脂层)控制在45 %~55 %,富树脂层的树脂含量在70 %以上;喷射成型部分在65 %以上;阴模对压成型玻璃钢风机叶片的树脂含量控制在43 %~50 %。

(4 )固化度

不饱和聚酯树脂玻璃钢的固化度要求不小于80 %,环氧树脂玻璃钢的固化度要求不小于90 %。

(5 )玻璃钢弯曲强度

不饱和聚酯树脂玻璃钢的弯曲强度不低于147 M Pa (1500kgf/cm2 ),环氧树脂玻璃钢的弯曲强度不低于196 M Pa (2000kgf/cm2 )

制作工艺

1. 配方

这里讲的是树脂配方,在FRP 冷却塔中常用的为不饱和聚酯树脂和环氧树脂,故这里只叙述这两种树脂的配方。

(1 )环氧树脂

1 )常用配方(重量分数,见表11-19 )

2 )参考配方(重量分数)

● 环氧树脂100 ,间苯二胺15 ,二丁酯15 ,短切玻璃纤维10 ,冷固化,用于修补。

● 环氧树脂100 ,多乙烯多胺8~10 ,苯乙烯10~25 ,通用,冷固化。

● 环氧树脂100 ,HHPA102 ,吡啶6 ,23 ℃/168h 。

● 环氧树脂100 ,PMDA24 ,热固化,耐热(200 ℃)玻璃钢。

● 环氧树脂100 ,NA40 ,Al2O320 ,玻璃钢成型及胶接耐热,150 ℃/30h 。

● 环氧树脂100 ,118#30 ,180 ℃/40h 。

● 环氧树脂618#100 ,β2羟乙基乙二胺20 ,501 稀释剂10 ,室温固化,玻璃用沃蓝处理,含胶量50 %。

● 环氧树脂618#100 ,200#聚酰胺45 ,三乙烯四胺5 ,501 稀释剂10 ,玻璃布用沃蓝处理,含胶量50 %。

(2 )聚酯树脂

1 )聚酯树脂配方I(重量分数)

● 189# 聚酯树脂100 ,过氧化环己酮二丁酯糊(50 %)1~4 ,萘酸酤苯乙烯溶液(10 %)1~4 ,邻苯二甲酸二丁酯5~10 。

● 191# 聚酯树脂100 ,过氧化苯甲酰糊(50 %)2~3 ,二甲基苯胺苯乙烯溶液(10 %)0.1~0.3 。

● 聚酯树脂100 ,过氧化甲乙酮2 ,环烷酸钴(或辛酸钴)2 。

● 聚酯树脂100 ,过氧化二苯甲酰2 。

热固化:室温+60 ℃/1h +80 ℃/4h +100 ℃/4h +120 ℃/4h 。

2 )聚酯树脂配方Ⅱ (重量分数)

191#聚酯树脂100 ,过氧化苯甲酰糊(50 %)2~3 ,二甲基苯胺乙烯溶液(10 %)0.1~0.3 。 上述各配方中固化剂等用量可在一定范围内变动,可根据糊制时的温度、湿度、塔体大小等加以调整。

2. 配料

(1 )大配料。在大的容器中每次放入几十公斤树脂,加入需要的颜料糊、填料、稀释剂等。采用机械搅拌,搅拌器叶片最好为双层,搅拌时应使物料上下翻动,搅拌时间由搅拌效果决定,一般在2h 以上,搅拌速度为450~750r/min 。若工艺上需要,可在大配料中预先加入促进剂,但不宜加入固化剂,否则不宜多配,因加固化剂后用不完不宜贮存。

配制黏度大的环氧树脂,一般先将树脂用水加热到40 ℃左右,加入稀释剂,搅拌均匀后再加固化剂,立即使用。

(2 )配小料。小料是指现场制作时每次所用的料。应是用多少配多少,每次以5kg 左右为宜。在夏季,若需要可将配好的小料,连桶浸在水中,同时搅拌,以散热延缓凝胶时间到来。

(3 )小样试验。因材料变更或气候变化,应进行小样实验——小块玻璃钢试验。以此来确定大致配方,并做记录。对于聚酯树脂的常规配方,其他因素不变的情况下,适合操作的凝胶时间为40~60min ,环境温度与促进剂E 的用量关系,可参考表11-20 ,促进剂E 用量与凝胶的关系见表11-21 。

从表11-21 可见:促进剂用量在0.5 %~2 %之间对凝胶时间影响很大。2 %以上凝胶时间减少不多,说明引发所需要的促进剂E 的用量,并非越多越好。

(4 )配料工与糊制工要合作配合。未经工艺员批准不得更改配方。配料工要及时向糊制工提供配好的树脂,督促糊制工按工艺要求使用材料和掌握糊制进度。

(5 )聚酯树脂配料原则:

1 )加料顺序一般先钴化物后酮化物,先酮化物后钴化物也可以,但不能同时加入,应搅拌均匀后再加另一种。

2 )搅拌时速度要慢,特别是小配料或配胶衣时,否则空气混入会给产品造成气泡。

3 )有关工具、容器要严格分开,不应共用。

4 )不论聚酯树脂还是环氧树脂,凡是冷固化配方加入固化剂和促进剂后,要在规定时间内用完。

(6 )所用颜料,为了分散均匀,建议使用颜料糊,而且必须充分搅拌。可用少量苯乙烯等稀释剂将颜料糊稀释,浸泡一定时间再投入大料中搅拌。

(7 )配置带色胶衣时,为使同批冷却塔有同样深浅的颜色,应大配料。配好的胶衣应静置2h 后再加入固化剂、促进剂,稍加搅拌再使用,以免空气混入。

(8 )要加入足够量的固化剂以固化,并利用固化反应热来加速树脂固化。故当气温低时可适当多用促进剂,还可采取适当保暖措施。

(9 )配料时对固化剂、促进剂等各种添加剂精确称量,严禁不称量凭经验的做法。

3. 胶衣制备

胶衣是冷却塔表面的既起保护作用,使塔面光洁明亮,又有装饰作用的树脂层。上胶衣时的有关问题如下。(1 )必须待脱模剂完全干燥后才上胶衣。

(2 )涂刷或喷涂要均匀,不宜过厚或过薄,用量宜300~500g/m2 ,厚度为0.25~0.4mm 。最好涂两层,待第一层初凝后再涂第二层,每次间隔时间约40~60min 。

(3 )胶衣层可用表面毡为增强;胶衣黏度可用3 %~5 %的丙酮调节;环境湿度过大时,可用风机送热风或用红外线灯加热降湿。

(4 )在紧靠胶衣的1~2 层布或毡中用与胶衣相同颜色的树脂,使胶衣用量减少,又可避免下面的纤维或其他颜色显露。

(5 )胶衣中不应混入机械杂质,可用旧的薄尼龙袜过滤;胶衣涂后如要加快固化,可用阳光直照,也可用红外线灯照射,但要保持湿度平衡。

(6 )冬季低温时,为降低胶衣或树脂的黏度,应在使用前2~3h 将胶衣或树脂转入到暖室内。

胶衣颜色由冷却塔的颜色需要而定,一般来说淡色比深色美观,色彩的调配见表11-22 。

胶衣中间色的调配见表11-23 。

4. 糊制

糊制是手工(糊)工艺中主要环节,需多次训练,以求熟练。

(1 )待胶衣初凝,手感软而不黏时,立即铺层糊制。

(2 )冷却塔表面层的主要功能是美观、保护内层,对强度并无过高要求。因树脂固化收缩,易使布纹凸起,造成表面不平滑,故表层除用胶衣外还可用0.06~0.1m m 厚的薄布、表面毡等。

(3 )紧贴胶衣的增强材料,最好用1~2 层断切纤维毡,或用0.2 方格布,要注意排除气泡。树脂也要饱和,以利浸透和排除气泡。

(4 )大塔厚度超过7m m ,可分两次成型,待放热缓慢时再继续。如果使用有蜡树脂糊制厚壁塔体时,为防止固化时发热量过大,却需途中停下来时,只有将前次已固化的含蜡表面磨去才能继续。

(5 )玻璃布之间的接缝应互相错开,搭缝宽度不小于50m m ,有的是采用搭接布的1/2 ,糊完一层后再于第二层补上1/2 。转弯受力处等可增加布层。棱角处尽量不搭接。

(6 )如玻璃布正交铺覆,则玻璃钢两个方向上的力学性能相同,要想玻璃钢各向同性,则需用毡作增强材料,多角度缝合毡为理想,或将布做0°、45°、90°、135°、0°依次铺覆即可。

(7 )用方格布时,含胶量控制在50 %~55 %;用毡时,控制在70 %~75 %。最好逐层计量,树脂定量使用。

(8 )为提高冷却塔收缩段的强度和刚度,在设计的间距中需埋入一定厚度的弯曲钢板(弯曲角度与收缩一致)。应在铺层达到60 %以上后再埋入,这样不影响表层质量。

(9 )糊制时用力沿布的经向和纬向,朝一个方向赶气泡,或从中间向两头赶气泡。使布层贴紧,含胶量均匀。

(10 )糊制时应打开窗户自然通风,用电风扇或吊扇通风,特别是要及时排除苯乙烯气体,否则会影响人体健康,也会影响树脂固化。 糊制完毕后待固化,最后脱模。

5. 喷射

喷射也是手工成型工艺的主要内容。喷射速度高于糊制,在拐角、弯边等处制作更显优势,使用喷射机(喷枪)应注意以下几方面。

(1 )调整切割,使玻璃纤维切割长度在25m m 以上。

(2 )通过泵或压缩机的压力和调整喷头,使之能生成适当的雾状。

(3 )树脂喷射器和玻璃纤维切割量要适当;树脂和玻璃纤维喷射方向相一致。

(4 )一次的喷射量由厚度、脱泡作业性决定。

(5 )对成型面的喷射角度只能是直角,角度大喷出的树脂和玻璃纤维飞散,损耗多。

(6 )在作业现场要有充分的照明度,必须使用防爆照明器材。

采用全部喷射的玻璃钢壁厚不易控制,强度偏低,作为手工工艺的一个组成需要与布、毡的糊制相配合使用。

6. 固化

在模具中糊制的玻璃纤维增强塑料需要一定时间进行固化成型,这是不可缺少的阶段。塔体的巴氏硬度随固化时间的延长而增加,吸水量随固化时间的延长而减少。硬度象征着固化度,固化8h 硬度为8 ;固化24h 后硬度可增加到40 。冷却塔手糊不饱和聚酯树

脂玻璃钢塔体脱模时间不应小于24h ,否则会因脱模而造成变形。为缩短脱模时间,条件许可时,可在60~80 ℃下处理2~3h 。

塔体脱模后仍需一定时间继续自然固化。不同树脂的玻璃钢自然固化时间也不同,一般环氧树脂,聚酯树脂需要15d 左右,酚醛树脂需要20d ,环氧呋喃树脂需要30d 。

塔体不应放在室外(除短时间加工之外),否则因太阳的不均匀照射,会使有些颜色(特别是果绿色)褪色,而且易变形;塔体较大玻璃钢单块,存放时要有合理支撑点,否则极易变形、翘曲。

因聚酯树脂固化度需要7d 时间才趋于稳定,而加热固化既可缩短室温固化时间又能提高玻璃钢固化度,所以玻璃钢成型塔体在室温固化24h ,硬度迅速上升的趋势已结束,应进行加热固化,或称热处理。

7. 脱模

脱模是指成型的玻璃钢单块塔体与模具分离的过程。脱模对手工工艺至关重要,如不慎,有可能单块玻璃钢塔体被损坏而报废。

脱模的方法及原则为以下方面。

(1 )脱模前先将超过模具边缘的玻璃钢毛边、纱头剪出或凿掉,便于顺利脱模。

(2 )脱模时不能硬打硬敲,根据模具形状结构,因势利导以智脱模。若确需槌打,应用木槌或橡皮槌。

(3 )脱模工具最好用木制,以防止表面划伤。脱模过程为:

1 )用硬铜或硬塑料制成的锲子轻轻锲入成型体与模具之间恰当部位。

2 )在上述基础上,从模具上没有气孔处吹入压缩空气或注入高水,使之逐渐分离,如图11-24 所示。

3 )在模具的适当位置,装上用尼龙等材料制成的顶块从模具下方用镙杆顶出,辅助脱模,如图11-25 所示。顶时用力要恰当,保护好胶衣,尽量在顶块处不留下痕迹。

(4 )脱模后如有分层,可用注射器从针孔中注入树脂。

脱模好与差,关系到塔体质量和模具保护,应设计者与操作人员共同研究和配合。

最后是塔体拼装,把脱模的单块塔体,按前述的连接方法拼装成完整的塔体。抽风式逆流式玻璃钢冷却塔如第3 章中图3-6 所示;横流式玻璃钢冷却塔如图3-7 所示。

生产车间

(1 )玻璃钢车间平面设计考虑因素

玻璃钢冷却塔生产车间平面设计,一般要考虑的因素为:制品种类;制品等级;制品构造和成型方法;成型条件及产品;技术水准和作业环境;周围条件及安全、卫生、保健;原材料贮存场所;树脂的配制;增强材料的裁剪;成品、模具的制作保管;成型设备的配置;起吊设备及冷却塔的组装;产品的发货运输;试验室及附属设施(工具、机械、动力、锅炉、办公等);废物处理及环境保护等。

(2 )平面布置

通常采用集中式布置和分散式布置两种,集中式布置是将主要生产工段放在一个联合车间内;分散式布置是将各主要生产工段分别设计成独立车间,用输送设备将各主要工段连接起来。复合材料手糊成型工艺采用集中式布置为妥。

1 )面积组成主要为以下方面:生产操作需要面积;设备安装与检修面积;变配电室、控制操作室、隔音室、采暖通风等面积。

2 )布置的原则和要求:首先应符合总平面布置和要求;合理规划出入口、通道、楼梯、过桥等,最低高度不得小于3m ;排水沟管、电缆沟、工艺设备管道的地沟、坑等地下构筑物统一合理考虑;要有足够的贮存、堆放面积。按生产顺序及流程布置,使操作连接畅通。

2. 设备布置原则及要求

(1 )设备布置基本原则 设备布置要把车间的设备按照工艺流程(如图11-47 所示)要求定位,确定各自的相对位置。设备的布置应根据工艺流程顺序,符合流水作业的要求确定相互之间满足操作要求和规定的距离。要求做到既流程顺畅又整齐美观,既便于安装、操作、维修又便于管理和运输。

(2 )设备布置的工艺要求 设备布置力求工艺流程线畅通、紧凑;设备、车间、人员、运输等通道和检修场地;废料处理;对于噪声大、灰尘多、潮湿的设备要实施隔音、除尘、防潮措施,尽量防止污染;要有良好的采光和通风设施;尽可能节省面积,提高车间利用率。

(3 )玻璃钢生产车间

玻璃钢冷却塔成型车间位置不宜建在水边,以减少湿空气的影响。周围不堆放易燃物,要留有消防车通道及消防设施。

对玻璃钢塔体生产车间的设置要求为:车间电器灯具最好是防爆的;车间入口处备有灭火器、砂箱、灭火设备;车间创造调温、调湿措施,尽力做到冬天≥ 15 ℃,夏天≤ 30 ℃,湿度在≤ 75 %,暂时做不到调温、调湿的,应做到机械通风;车间内有一定的有毒气体,必须排除,要有排风换气设备,要求每小时换气5 次,风速≤ 0.7m/s ;要设置吊装设备,并满足吊装高度;车间地面应采用混凝土,树脂运输定线,糊制定点,点线相连;车间以自然采光为主,人工照明应采用日光灯;配料室要防火、耐火,容器、量具、工具必须清洁、准确;纤维裁剪间要有除尘、吸尘措施,不得将尘埃排到空气中造成公害,并室内要防火;模具保养间光线充足,备有模具维修保养工具、材料等。还有对仓库、脱模剂,胶衣等方面要求,这里不作论述。

3. 人员培训

对于玻璃钢手糊成型操作人员应进行培训,培训内容和要求参考表11-26 。

可以说玻璃钢制品是一种手工艺品,不仅需要反复实践、精益求精,还应掌握一定的复合材料力学、有机化学理论及掌握结构设计、工艺美术的方法。手糊成型看起来方法简单及单调,也不需要过多的设备和工具,但手糊成型恰是工艺要求严格,需要熟练操作技术的操作工进行制作,所以必须对有关人员进行严格有序的培训。

4. 安全生产及防护

常用于玻璃钢冷却塔的不饱和聚酯树脂对人体无多大不良影响。而苯乙烯、强氧化剂(如过氧化环己酮、过氧化二异丙苯)等有一定的毒性和危害。

高浓度的苯乙烯对人的表现有麻醉作用,对皮肤黏膜等的刺激作用。浓度达到3400mg/m3 时,立即会引起黏膜刺激症状,眼部刺痛、流泪、结膜充血、流涕、喷嚏、易疲劳、眩晕等。在一般条件下通常不至于发生严重的急性中毒情况,但在无专用抽风机的情况下,调配聚酯树脂糊及搅拌时苯乙烯浓度可达1800mg/m3 ,平均为1016mg/m3 (停止搅拌30min 降到66mg/m3)。长期受苯乙烯的影响,可能会出现神经系统、消化系统、皮肤黏膜等方面的变化。

过氧化环己酮、过氧化二异丙苯等强氧化剂对皮肤黏膜有刺激作用,直接与皮肤接触会引起腐蚀,眼睛所受威胁最大。但在使用已配制好的树脂糊时,上述两种氧化剂含量较少,无明显的损害作用;丙酮易燃、易挥发,沸点56.1 ℃,毒性较低,主要是麻醉作用和对皮肤黏膜有刺激作用。还有酚醛树脂、环氧树脂等对皮炎有一定影响。

为此,操作人员应穿戴保护眼睛、口罩、工作裤、风帽、胶皮手套等进行防护。对于会产生大量的带状、块状切屑及细小粉尘的车间及工场,必须通风除尘,一般采用高压离心通风机,进行上送下排式通风措施。总之要实行必要劳动防护和安全措施。