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摘要:本文通过几年实验,对人造板用热固性不脱水脲醛树脂胶的生产工艺进行了改进,从而缩短了生产周期,减少了能源消耗,在不降低脲醛树脂胶质量的前提下,降低了成本。
关建词:人造板生产热固性脲醛树脂胶新工艺
人造板生产所用的热固性脲醛树脂胶在制造过程中,由于生产周期长,生产工艺复杂,能源消耗多,质量有时不好保证,生产成本也降不下来。本人和同行通过几年实验,对人造板用热固性不脱水脲醛树脂胶的生产工艺进行了改进,从而缩短了生产周期,减少了能源消耗,在不降低脲醛树脂胶质量的前提下,降低了成本。
黑龙江省兴隆林业局地理位置和气候条件:
黑龙江省兴隆林业局地处北纬,位于黑龙江省中部46°01′30"~46°37′23",东经127°54′40"~127°51′15",林区地处哈尔滨市所辖木兰、通河两县内,局址设在巴彦县兴隆镇。气候属于湿润性季风气候,年均气候1.2℃左右,稳定通过10℃的初终日数123天≥10℃的有效积温2200~2300℃,无霜期约120天(±12天)。其中春季占13%,夏季占65%,秋季占18%,冬季占4%。变化趋势是由东向西渐增。光照丰富,年日照时为2350~2550小时。太阳辐射总量为110千卡/平方厘米,年光和有效辐射50千卡/平方厘米。
一般人造板用水溶性热固性不脱水脲醛树脂胶在制造过程中生产工艺经过九个阶段:
甲醛、尿素投料升温调反应液pH值达预定温度闭汽自然升温保温调反应液的pH值成胶调pH值降温放胶。
此工艺繁琐生产效率低,生产周期长(一般在8h左右)费时,费煤,费电,费汽。针对这些问题,对原生产工艺进行了改进。
l工艺娄型的琏择
1.l缩聚次数的选择
从现有的一次缩聚、二次缩聚和多次缩聚中选择了二次缩聚。二次缩聚可以降低胶中的游离甲醛的含量。
1.2缩聚温度的选择
低温(45℃以下)缩聚周期长,效率低,生产周期长,树脂有分层现象;高温缩聚(90℃)树脂贮存周期长,稳定性好,且生产效率高,周期短。所以决定选择高温缩聚。
1.3反应阶段pH值的选择
生产不脱水热固性脲醛树脂胶反应液有三种形式:(1)弱碱酸弱碱或中性;(2)反应液由弱酸成胶调pH值中性或弱碱性;(3)反应液由强酸弱酸成腔调pH值到时中性或弱碱性。在三种方法中选择了第一种。这样,确定了工艺的主体为二次缩聚,高温成胶,不脱水。
2改进的生产工艺
2.1简化保温过程
热固性脲醛树脂胶的生产过程为一定摩尔比的甲醛和尿素(2:1)在碱性条件下缩合反应成一定比例的一羟甲脲,二羟甲脲,三羟甲脲,四羟甲脲等。在酸性条件下羟(主要是二羟甲脲)缩聚脱水形成线型结构的初期脲醛树脂。整个过程必须有一定温度。可以说是否成胶主要是有一定量的二羟甲脲。而二羟甲脲的生成主要是在碱性条件下,一定摩尔比的甲醛和尿素,靠升温,反应放热自然升温,保温这三个阶段来生成一定的二羟甲脲。经过几年来的实验发
现从升温到闭汽靠反应放热自然升温这两阶段时间(30~50min)所生成的二羟甲脲的含量,就足够以后酸性缩聚成胶所需的二羟甲脲的含量,完全可以简化掉保温过程这段时问(50~70min),通过简化保温过程生产出的不脱水热固性脲醛树脂胶.树脂含量、固化速度、活性期均达到要求,胶合板胶合强度达到标准要求。所以决定在工艺过程中简化掉保温过程,压缩生产时间,提高生产效率,最大限度地降低成品胶的成本。
2.2控制成品胶的反应时间
不脱水胶黏度小,分子量过低,流动性过大,易渗透,当胶压时易透胶;黏度大,流动性能不好,费胶。综合以上问题,决定成品胶反应时间控制在40~60min,黏度在17~25s,树脂含量在48%~50%。经过实践证明,该工艺生产不脱水热固性脲醛树脂胶是可行的,并且黏度控制在17~25s,便于以后填料的填加。
2.3调整放料温度
对于放料温度的控制,传统工艺介绍40℃以下才放料,降温时间长,反应液由80℃以上降到40℃以下需大量的冷却水,既费电又费水,增加生产周期。经过反复实验和实践证明,把反应液的pH控制在中性或微碱性时已生产出稳定的树脂,放料可在70℃以下进行.让胶在桶或容器中自然降温对胶的各项指标和以后使用均不产生影响。所以放料温度选择70℃以下,提高了效率,缩短了降温时问。
3结论
3.l改进的新生产工艺
最后确定热固性不脱水脲醛树脂胶工艺过程为:投料(甲醛、脲素)升温调反应液的pH值为弱碱达预定温度闭汽自然升温调反应液pH值至酸性,当温度达到一定时成胶,调pH值至中性或弱碱性降温70℃以下放料。
3.2经济效益分析
树脂胶的各项指标如下:
pH值=7.0~7.4,固化时间在40~64S,外观为乳白略黄,树脂含量在48%~50%,游离甲醛含量≦0.3%~05%,活性期在3h以上,摩尔比(甲醛:尿素=1.25:1)。该树脂腔在使用时,由于受季节、室温的影响,胶液的固化时间(定量的固化剂)也随之变化。如果靠增加或减少投放固化剂的量来控制反应固化时间长短,固化剂增加或减少至一定量就不起作用。所以在工艺不变的情况下,应采用改变甲醛与尿素的摩尔比来实现。摩尔比增大,树脂固化时间短;反之,固化时间长。所以在保证树脂含量的情况下,春、夏季节采用甲醛与尿素摩尔比小一点的配方,秋、冬季节采用甲醛与尿素摩尔比大一点的配方,这样便可解决冬季室温过低,固化时间过长的问题,从而保证胶合板生产的需要。采用该工艺,生产周期和煤电汽消耗只是原工艺的一半,从经济效益上看,既能省原料,降低原材料消耗,又提高了生产效率,达到了降低成本,缩短生产周期的目的。