国内外玻璃钢连续板材生产技术发展位快(三)

陈 博
二、国内连续机制板材生产技术发展情况1965年,国家建材工业部玻璃工业设计院新材料室根据国家发展规划,为研发玻璃钢连续板生产线,着手翻译了一些国外的有关资料,负责人是闻人吉同志(后为天津水泥设计院劳动模范)。查到有几本苏联书上比较具体,还有几份英、美和苏联的专利。笔者一直参与这方面的工作,七十年代武汉建工学院(现武汉理工大学)、上海化工学院(现华东理工大学)、哈尔滨建工学院(后并入哈工大)的几位老师为筹备设立玻璃钢专业收集资料,笔者将原译资料全部送给他们,后来作为了全国高校复合材料专业的教材。记得1966年曾参观过北京建材厂(时位于北京市朝阳区青年路),见到一台连续生产PVC(聚氯乙烯)横波波形瓦的机器。观其传动系统,与所阅资料玻璃钢横波波形瓦的机器原理相同。询知系东北建筑设计院设计。
1966年下半年,因机构变动,新材料室人员一部分调人北京251厂,我们从事三线项目设计,仍留在管庄。三线项目结束后,1968年,由刘南同志负责,在管庄设计纵波玻璃钢波形瓦生产线,常州253厂派了两位同志(记得是张润可、彭伯强两位,都是归侨,北京建工学院毕业)参加。生产线成型段采用了从专利上看到的“成形指”原理。我负责设计纵切机和横切机。设计横切机颇费周章,在天津参观进口的日本PVC连续板机受到启发,一些细节采用了从一本俄文书上看到的结构方案。
图12 玻璃刚波形瓦横切机传动系统原理示意图(253厂)
后来,常州253厂在管庄原设计图纸的基础上,作了一些修改,主要是预成型区改为几道上下错开的木模板。据该厂有关人员介绍,该机组是根据他们1975年到法国考察所见而设计的。此种结构简单可靠。因上、下模板错开,夹心带通过时阻力小,不易破裂,成型的波形轮廓分明,表面光滑。
上海玻璃钢研究所(现为院)机组是仿日本班波株式会社的机组设计的,于1976年建成并试生产,1985年通过部级鉴定。1985年12月,完善连续成型波形瓦机组,并进行玻璃钢波形瓦小批量生产。机组总长60m,班产量(7h)为630~3150kg。
图13 连续纵波波形瓦成型机组布置示意图(上玻院)
1一树脂储罐;2——搅拌器;3——树脂刮板;4——玻纤粗纱;S——沉降室;6——压载;(一)氧血纤维;8———薄膜;9——均布辊;10——加压钢丝刷;11—压辊;12——刮板;13——成型模板;14——固化室(a——预热定型;b——定型固化;c—保温);15—牵引辊;16一纵向切边;17—横向切断
波纹板的主要生产工艺过程:从带有张力的薄膜架上,引出下薄膜,水平方向向前移动(有的机组首先将胶衣树脂涂覆于下薄膜上通过薄膜炉)。将配制好的树脂通过滤网落在运行着的薄膜上,用刮刀将树脂均匀地涂布在薄膜上,树脂含量由刮刀和薄膜间的间隙大小(或使用百分表)来控制。在下薄膜上方是一个切丝沉降室,把无捻粗纱切成50mm定长纤维,均匀地降落在涂有树脂的下薄膜之上,然后放上纵向尼龙(或涤纶)长纤维(间隔10 mm),把蓬松的玻璃纤维网住,再通过两道螺纹压辊,把玻璃纤维压入树脂中,使之浸润,最后合上上薄膜(可用经过表面处理的薄膜,黏附后不容易脱落),成为一体继续向前运行。合成一体的夹层材料通过两道人字形橡皮刮板,被除去气泡之后送入预成型区。预成型区是由20道木模板上下错开排列而成。木模板的波形由浅到深,波宽由宽到窄。初具瓦形的材料进入窑内加热固化,然后出窑,聚酯薄膜从波纹板上剥离收卷以备再用。波纹板经切边、再切割成用户所需的长度(有的机组还有对波纹板进行清洗及干燥的程序)。
1.树脂的配料与加料
使用胶衣树脂和薄膜炉的机组。胶衣树脂的厚度及薄膜炉温度的控制是至关重要的。胶衣树脂的好坏是用手触摸来检验的,良好的胶衣树脂应在薄膜炉出口处发黏,当进入芯子树脂区域应软而不黏。胶衣树脂的凝胶与否是靠调节温度来控制的,而调节炉温的依据是生产线速度。如果要提高或降低生产线速度,必须调整胶衣树脂凝胶温度。否则胶衣树脂就会出现过老或过嫩。过老的胶衣树脂结合不好,易产生起皮、气泡、脱落;过嫩的胶衣树脂会被芯子树脂部分或全部“吃”掉——溶解,这样就失去了胶衣树脂的保护作用。
真空泵把树脂从树脂桶内抽到反应锅内,锅底有两根管子通至搪瓷配料桶,桶内装有搅拌器,桶下端有阀门,配好的树脂由阀门流出,经尼龙网筛流至下薄膜上(聚酯薄膜厚度以0.03mm、0.04mm 为好)。薄膜上树脂胶液用量由刮刀来控制,刮刀座落在下薄膜两边的支座上,刮刀在支座上旋转来控制与薄膜间的间隙(有刻度来表示),1mm厚的波形瓦,间隙为0.9mm(可用百分表控制)。当停车时电磁铁将刮刀吸下,阻止树脂向前移动。刮刀本身的锐角,角度越小,线性越好,越容易控制。刮刀材料可用玻璃钢、铝板或五夹板制作。
2.切丝沉降
(1)切丝:在成型室内把无捻粗纱经导纱装置送人带有一排切刀的短切机,短切成50mm的定长纤维。成型室内有调温调湿装置控制房间里的温、湿度。有的机组的制毡房是由3个风流系统、8对纤维切割器及1套温度湿度控制装置组成。
短切机一般采用三辊式,即底下一组为切丝轮组,刀轮为长刀型,直径94mm,长200mm,其圆周为6把刀,一根轴上有两组刀,刀片材料为W18Cr4V,硬度为RC63°~66°,橡胶轮为聚氨酯橡胶,直径100mm,其邵尔硬度为70左右。选用长刀,纱在摆动的木条上在刀刃范围内来回,刀的寿命延长了,管理也方便,减轻了劳动强度。
短切机坐在沉降箱上,由于工艺上要求瓦在运行中速度有时作无级变化,短切纤维的供应量也随之而无级变化,因而采用无级变速特性的电磁调速电机,其型号为JZT31-4。
(2)沉降:用高压气流把切断的短切纤维吹散,无定向地均匀地分布在沉降箱底下的薄膜上。
直接沉降风量大小的调节,通过刀轮下风口处的阀加以控制,沉降箱为长方形,尺寸为1000mm ×1200mm×3000mm。通过沉降后的纤维达到工艺上的要求,均匀地分布在薄膜上。
(3)切丝量的计算:单位面积切丝量按下式计算:Q=nπDTV切×10-5/NWV 式中:
Q——单位面积切丝量,kg/m²;n—纱的筒数;D——送丝辊直径,mm;T——纱股数;
V切—切丝速度,r/min;N—纱支数,m/g;W——波瓦展开面的宽度,m;V—机组开车速度,m/min。3.去除气泡
采用三只辊筒,第一只辊筒有小槽起固定尼龙丝作用,第二、第三只是压辊,10mm内分别有1.5mm和1.0mm齿。辊筒下面有尼龙丝,通过滚筒将玻璃纤维压入树脂中,然后覆盖上薄膜,夹层材料通过5只错位辊筒,再用4个橡胶刮刀去除板中的气泡。
4.波形瓦成型及烘窑
(1)成型区:在烘窑内,赶好气泡的夹层材料,通过20道木模板逐渐成波形的过程称为成型。
成型架长度为4~9m,架子上放着20道上下错开、由浅人深、由宽到窄的小模板,模板间隔为200mm,架子前区的2m长为夹层材料波形的变化区域,成型区内有加热设施。里面以红外灯泡加热,由变压器调节温度。
(2)凝胶区:波纹板在进入加热烘窑时尚未完全固化,尚存在发生变形可能,这就要采取措施来
AO
保证波纹板形状稳定。通常是采用直径33mm圆管子,两头弯成90°,其上端有弹簧加压并作导向,其长为700mm,放在波谷里,波纹板通过时,能随着波纹板的厚度变化而调节,但始终压在波纹板上对波纹板起到了稳定形状的作用,效果良好。烘窑后部加上模板防止波纹板收缩。
(3)固化区:固化区有两个烘窑,两个烘窑前后相距有2m长的空隙,前面烘窑是使凝胶态的玻璃钢波纹板达到放热阶段,温度很高,空隙使它自然冷却一下,不致因放热温度太高,使波纹板瓦产生气泡、发白等现象。波纹板进入后面烘窑进一步固化完全。
薄膜回收是通过上下两层薄膜各有一套卷取机构,加以卷取回收,为使卷取平整,并与机组运行同步,简化机构,可选用力矩电机,力矩输出的大小由调压器来控制。
5.切割
由气缸加压的二排牵引轮把波纹板引向前,根据用户要求可切割成任意长度。横向砂轮切割机和三个气缸座落在可移动的小车上,而小车座落在波纹板的下面,切割时由于电磁阀作用使气缸伸出活塞杆把波纹板夹住,使小车与波纹板同步运行,保证了波纹板的90°切割。砂轮是外径为300mm的金刚砂轮片。砂轮切割以水冷却,水中含有大量玻璃钢粉尘,水在流进下水道之前要让粉尘沉淀。在切割过程中不断有粉尘落在板材表面,机组应增加对波纹板进行清洗和干燥的过程。波纹板表面的粉尘及水分不清除干净,连续不断高速度生产的板材内部积压大量的水分及粉尘将造成波纹板上无法去除的白斑,严重影响波纹板的外观和透光率。
6.电器控制
在切丝、赶气泡与切割三个部位各有一个控制板,当机组发生故障时,三个控制板上都有停车开关,按停车后,控制板上都显示红灯,也就是说若切割部位因故障而停车后,其他两块板上也显示红灯。当故障排除后揿电钮板上显示绿色,全部是绿色则说明机组正常,切丝房内可开车。停车时纵向切边不停。另外各部分也可以单独试车。
图16 连续纵波波形瓦成型机组毡材输送(安徽费隆)图15 连续纵波波形瓦成型机组(安徽费隆)中共
图14 连续纵波波形瓦成型机组布置示意图(南京Filon)
图17 连续纵波波形瓦成型机组(安徽费隆)
引进连续成型玻璃钢波形瓦生产线,其年生产能力180万m²,合128万标张/年,费化学公司费隆分部(Filon division Sohio Chemical company)签约, 结为增强原材料生产的。我得悉后、第一时间向时任秦皇岛耀华玻璃钢厂厂长的贾昌茂同志建议,要求英方加上玻纤切割沉降成毡装置。要上市政,其年生产能力129万m,合92万标张/年底Leared Ladled Lad)签约,引进连续成型玻璃钢镀形式村街广先后和美国普罗非尔斯层压板公司(P-太仓库)英公司卖给我国的生产线原是以成品短切玻纤1984年11月南京绝缘材料厂与美国索亥俄1984年、1985年秦皇岛耀华玻璃钢厂与无锡隆机组可生产可生产板材厚度0.6~3.5mm、宽度为500~1500mm任意长度的平板、彩条板、汽车墙板、麻面板、太阳能板、厂房采光板储罐外覆板、挡风板等五大类128个品种规格系列的优质板材,其中隆板材的生产配套,引进了美国SILMAR树脂公司包括与大多数彩色钢板相同外形的板材,费隆板材还可以平板和卷材形式提供。与此同时,为与费的全部树脂配方和工艺技术核心(know-how)软件,共计11大类、106种规格,面对当时我国不饱和聚酯树脂技术开发能力不足的情况下,此举实为必要。安徽天长市运行,属安徽费隆复合材料有限公司。费隆机组于1987年7月投产。
进入21世纪以来,西方国家致力发展科技含量高附加值高的制造技术,玻璃钢板材成品及其连续生产线”2001年,国内第一条“玻璃钢采光板连续成颗在秦皇岛松禾复合材料发展有限公司诞生。
成型生产设备生产萎缩转而寻求外购。我国制造业迄今其出品之“FRP玻璃钢采光板生产机组”以真有个普遍现象,哪儿成功引进了某种生产设备,哪优良的性价比占领了国内60%以上的市场份额,超销往美国、沙特、印度、印尼、马来西亚、阿塞拜疆,哪儿往往就成了某种设备的制造集中地,南非、巴西、俄罗斯等多个国家,并已在斯里南卡建厂。如南京是拉挤设备、南通是格栅模具、冀州及连云港的管罐缠绕机等,秦皇岛已是当今国内外制造连续玻璃钢板材生产设备最为集中之地!该地从平板、纵波波形瓦到横波波形瓦连续成型生产线之系列产品均可提供。
真正意义上的国产第一条生产线是由上世纪当时耀华玻璃钢厂工程师齐世兴牵头对引进的英国生产线进行了仿制、优化升级,并加装了上胶衣系统。只是该生产线并未对外销售,仅供耀华自用(现在仍在使用,2018年由易扬机械公司升级了牵引机及横切锯)。
图18 标准型FRP采光板生产线
图20 超宽幅采光板生产线
松禾产品有多种系列,以标准型FRP采光板生该线产品规格:平板最大有效宽度1500mm;瓦楞高度:最大130mm,有特殊要求可以做
产线为例:
到150mm;
板材厚度:0.4~4.0mm;生产速度:2~8m/min:
20m/min薄板机(0.2~0.4mm)已经在做。
图19 智能型FRP采光板生产线
图21 3.2m超平胶衣平板生产线(车厢专用)

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