冷却塔生产工艺及制作

点击次数:   更新时间:19/01/15 15:24:01     来源:www.cnjslqt.com关闭分    享:
  冷却塔生产工艺及制作是一个比较复杂的过程,生产及制作时要把握好每一个细节,只有这样才能保证冷却塔产品的质量,接下来我们给大家详细叙述一下:
  一、工艺概述
  1.工艺流程

  玻璃钢冷却塔手工成型的工艺流程如图所示。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。预定型应做到与之后定型形状一致。
  (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,可用如下图表示。

  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。

  (2)制作工具
  在制作之前,应把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。
  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。
  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。较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)。
  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(mm)。
  t r ———胶衣层厚度(mm)。
  ρr ———同式。
  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,然后根据图上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3~5mm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147MPa(1500kgf/cm2),环氧树脂玻璃钢的弯曲强度不低于196MPa(2000kgf/cm2)。
  二、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

  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。
  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,而且要充分搅拌。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准确称量,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)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。一般涂两层,待开始一层初凝后再涂第2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。
  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0.06~0.1mm 厚的薄布、表面毡等。
  (3)紧贴胶衣的增强材料,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7mm ,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50mm ,有的是采用搭接布的1/2 ,糊完一层后再于第2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%。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,之后脱模。
  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25mm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,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 )脱模工具一般用木制,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。
  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。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。
  之后是塔体拼装,把脱模的单块塔体,按前述的连接方法拼装成完整的塔体。
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