新型聚氨酯防水涂料生產(chǎn)線及其工藝

中國新型涂料網(wǎng)訊：
        從20 世紀(jì)80 年代開始，聚氨酯防水涂料因其優(yōu)異的性能得到迅速發(fā)展，尤其經(jīng)過90 年代快速推廣應(yīng)用后，其用量不斷增加，在防水涂料中的占比也不斷上升。

        近幾年來，濰坊市宏源防水材料有限公司業(yè)務(wù)不斷擴(kuò)大，之前的聚氨酯防水涂料生產(chǎn)線已無法滿足要求。為了減少工人勞動強(qiáng)度、提高產(chǎn)品品質(zhì)，公司決定在山東生產(chǎn)基地新建一條高自動化程度、安全環(huán)保的聚氨酯防水涂料生產(chǎn)線。在綜合了中國建筑科學(xué)研究院專家提供的先進(jìn)設(shè)計理念和原有聚氨酯防水涂料生產(chǎn)線運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)后，從2013 年10 月到2014 年3 月，歷經(jīng)5 個月的設(shè)計、安裝、調(diào)試，公司建成投產(chǎn)了一條年產(chǎn)3 萬t 聚氨酯防水涂料的生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線的設(shè)計理念和生產(chǎn)水平都處于國內(nèi)先進(jìn)水平，自投產(chǎn)以來，公司的聚氨酯防水涂料產(chǎn)品性能和質(zhì)量穩(wěn)定性都有了很大提高。本文就該生產(chǎn)線的設(shè)計理念和關(guān)鍵工藝的改進(jìn)等幾個方面，作一簡要介紹。

1.1 生產(chǎn)線設(shè)計要求

1.1.1 產(chǎn)能設(shè)計要求

        單組分聚氨酯防水涂料年生產(chǎn)能力2 萬t，雙組分聚氨酯/聚脲防水涂料年生產(chǎn)能力1 萬t，滿足公司日益增長的產(chǎn)量需求。

1.1.2 質(zhì)量設(shè)計要求

        保證聚氨酯/聚脲防水涂料的生產(chǎn)穩(wěn)定性，產(chǎn)品性能優(yōu)異，符合GB/T 19250—2013《聚氨酯防水涂料》和GB/T 23446—2009《噴涂聚脲防水涂料》的要求，為客戶提供優(yōu)質(zhì)的聚氨酯/聚脲防水涂料。

1.1.3 生產(chǎn)線操作設(shè)計要求

        設(shè)備實(shí)現(xiàn)電氣控制自動化，操作簡便，計量精確，中間過程具有可控性；有效減少人工操作，減輕工人勞動強(qiáng)度。

1.1.4 生產(chǎn)線環(huán)保設(shè)計要求

        通過對真空脫水產(chǎn)生的氣體進(jìn)行處理，降低氣體中有毒物質(zhì)的含量，減少環(huán)境污染；對粉塵進(jìn)行有效吸附，建立無塵車間，給工人提供一個健康的工作環(huán)境。

1.2.1 原材料儲存區(qū)

        預(yù)聚體的合成是聚氨酯防水涂料的基本反應(yīng)，含活潑氫的化合物（聚醚多元醇或聚酯多元醇）和含異氰酸酯基（—NCO）的二元或多元有機(jī)異氰酸酯是聚氨酯防水涂料的主要原材料[2] 。聚醚多元醇型聚氨酯因其性能上的優(yōu)勢，是目前主流的聚氨酯涂料產(chǎn)品，本公司生產(chǎn)的單組分聚氨酯防水涂料和雙組分聚氨酯防水涂料均選用了山東藍(lán)星東大化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)的聚醚DL-2000D 和EP-330N。本公司在原料安排上，液體原材料罐區(qū)的4 個150 m3 不銹鋼儲罐分別儲存了聚醚DL-2000D、EP-330N 以及另外2種主要液體填料氯化石蠟和芳烴油，同時剩余2 個儲罐備用，以應(yīng)對配方的調(diào)整。4 個儲罐中的原料都可以通過中控計量泵精確地輸往各個配料罐。粉料是涂料的次要成膜物質(zhì)，是制備聚氨酯防水涂料不可缺少的原料。而聚氨酯生產(chǎn)過程中的水分主要來自于粉料，粉料含水率過高，將影響產(chǎn)品的儲存穩(wěn)定性，使產(chǎn)品逐漸變稠，以致因黏度過高而無法使用。所以，公司在新涂料車間二層建立了1 100 m2 的粉料倉庫，防止粉料儲存時吸收地面的濕氣，特別是夏季。同時鋪設(shè)了蒸汽回流管道，有效利用蒸汽熱量對粉料進(jìn)行烘干。

1.2.2 溫控設(shè)備區(qū)（加熱、冷卻）

        新聚氨酯防水涂料生產(chǎn)線采用鍋爐蒸汽加熱，設(shè)備選型時，出于環(huán)保節(jié)能的考慮，選用了新型燃煤蒸汽鍋爐。鍋爐采用上燃機(jī)理設(shè)計，達(dá)到燃煤鍋爐的煙塵排放要求，可在一類環(huán)保地區(qū)使用，無噪聲擾民。燃煤蒸汽發(fā)生器與燃油、電加熱蒸汽鍋爐相比，可以減少30%的能耗，蒸汽發(fā)生器的受熱面積能達(dá)到92%，再加上配套的省煤器，使所產(chǎn)生的熱量能夠被鍋爐充分吸收，大大節(jié)省了鍋爐的運(yùn)行成本。

       老生產(chǎn)線上的聚氨酯反應(yīng)釜采用冷導(dǎo)熱油降溫，效率很低，特別是在夏季，反應(yīng)釜要從115 ℃降溫到80 ℃，需要150 min 左右。新聚氨酯生產(chǎn)線安裝了夾套，采用冷水降溫，反應(yīng)釜從115 ℃降溫到80 ℃只需70 min，大大縮短了降溫時間，提高了生產(chǎn)效率。

1.2.3 真空設(shè)備區(qū)

        含水率是聚氨酯防水涂料生產(chǎn)過程中最需要控制的指標(biāo)。由于水的相對分子質(zhì)量只有18，含有2 個羥基，相同質(zhì)量的水和聚醚DL-2000D 所能消耗的—NCO 的數(shù)量相差100 多倍，所以在合成聚氨酯預(yù)聚體時，要避免水分的參與，防止多余的水分消耗—NCO，導(dǎo)致聚氨酯涂料變稠發(fā)黏。這就是聚氨酯原材料需要脫水的主要原因。

        真空設(shè)備需要穩(wěn)定的工作可靠性，來保證原材料的脫水效果。新聚氨酯生產(chǎn)線采用了兩臺水環(huán)真空泵，其吸氣均勻，工作平穩(wěn)可靠，維修方便；且結(jié)構(gòu)緊湊，泵的轉(zhuǎn)數(shù)較高，可與一般電動機(jī)直聯(lián)，無須減速裝置，用小的結(jié)構(gòu)尺寸就能獲得大的排氣量。聚氨酯原材料在真空脫水時有可能被抽出，所以每個聚氨酯反應(yīng)罐都安裝了緩沖罐，用來檢查物料是否被抽出，同時也起到儲存作用。

1.2.4 液壓設(shè)備區(qū)

        新生產(chǎn)線設(shè)計時就定位于具有國內(nèi)先進(jìn)水平的聚氨酯生產(chǎn)線，所以大部分的控制點(diǎn)都采用電氣控制代替了人工操作。某些重要的操作點(diǎn)，如放料閥，則同時保留了人工操作與氣動閥控制，防止氣動閥出現(xiàn)故障時無法進(jìn)行有效操作。

       氣動閥的工作需要借助壓縮空氣驅(qū)動，而且新聚氨酯生產(chǎn)線基本使用隔膜泵輸送，所以空壓機(jī)的工作穩(wěn)定性就至關(guān)重要。我們選用了具有極佳動力平衡特性的雙螺桿空壓機(jī)，它由電動機(jī)直接驅(qū)動壓縮機(jī)，使曲軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，帶動連桿使活塞產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動，引起氣缸容積變化。由于氣缸內(nèi)壓力的變化，通過進(jìn)氣閥使空氣經(jīng)過空氣濾清器（消聲器）進(jìn)入氣缸；在壓縮行程中，由于氣缸容積縮小，壓縮空氣經(jīng)過排氣閥的作用，經(jīng)排氣管、單向閥（止回閥）進(jìn)入儲氣罐，當(dāng)排氣壓力達(dá)到額定壓力0.7 MPa 時由壓力開關(guān)控制而自動停機(jī)，而當(dāng)儲氣罐壓力降至0.5～0.6 MPa時壓力開關(guān)又自動聯(lián)接啟動。圖1 為聚氨酯某反應(yīng)釜中控操作圖。