過氯乙烯膠粘劑生產工藝與自動化技術

徐風飛（廣訊檢測（廣東）有限公司，廣東 佛山528226）

1 概述

過氯乙烯膠粘劑是將過氯乙烯樹脂、PVC樹脂加入到環己烷、乙酸乙酯等混合溶劑中，添加少量改性劑，常溫、常壓下，不同物料均勻溶解制成的。主要用于PVC-U 給排水管道的安裝粘接，粘接力強，施工簡便，快捷高效，并且市場需求日益增加，使得配套安裝用膠粘劑得以快速發展[1]。

過氯乙烯膠粘劑自動化生產建設需要有資質的專業公司設計，包括廠房、車間、倉庫以及消防系統、設備安裝、環評與生產安全評價等內容。生產線建成后需經政府安全生產管理部門驗收，通過后才能投入生產。

2 工藝方案

2.1 技術要求

按照年產過氯乙烯膠粘劑10000 噸設計，并按此產能配置設備和安全生產設施。化學溶劑埋地存放，實現物料輸送、計量、加料、灌裝自動化，生產操作由中控系統管理控制。工藝設計、廠房建設、設備安裝、作業規范、安全評價等應符合國家相關標準和政策，達到政府安全生產管理部門驗收標準。

2.2 工藝流程

過氯乙烯膠粘劑生產工藝流程，見圖1。

圖1、過氯乙烯膠粘劑生產工藝流程

2.3 工藝方案

2.3.1物料儲存與供料系統

物料儲存與供料系統包括化學溶劑的儲存、輸送和計量加料。化學溶劑由槽罐車運送，可自動泵入埋地化工儲罐。攪拌罐用料需求由中控系統控制，溶劑輸送泵經管道將化學溶劑泵入液體計量稱中稱量后放入攪拌罐中。同時，為確保配方的準確性，在管路中安裝流量控制儀表，實現溶劑計量、稱量雙保險。

2.3.2溫度控制與攪拌系統

溫度控制與攪拌系統由中控系統控制，可實現過氯乙烯膠粘劑常溫、常壓下生產。化學溶劑通過溶劑輸送泵輸入攪拌罐中，PVC 樹脂、過氯乙烯樹脂等固體粉料經由物料輸送系統加入攪拌罐中。攪拌系統啟動前，在攪拌罐夾套內通入50℃溫水，各種原料充分攪拌、混合，制成粘稠、透明膠粘劑后，將溫水轉換為冷卻水降溫，當膠粘劑溫度降低至20-25℃時，開始排料。

2.3.3膠粘劑中轉系統

膠粘劑中轉系統主要設備為中轉罐、管道和排料控制閥等。攪拌罐排料輸送泵經管道將膠粘劑輸送到中轉罐中等待灌裝。

2.3.4灌裝系統

灌裝系統主要設備為全自動灌裝生產線，可多組同時灌裝。灌裝機儲液槽液位傳感器發出需求信號，中轉罐接收信號后打開排料閥，膠粘劑中轉罐與灌裝機儲液槽應保持有1米以上落差，依靠重力實現自動補料。

2.3.5中控系統

中控系統用于生產監控并發出動作指令。通過程序設計將物料儲存與供料、溫度控制與攪拌、膠粘劑中轉、灌裝等所有動作指令集成為一個軟件控制操作系統，通過電腦終端顯示并控制運行，保證過氯乙烯膠粘劑生產持續、穩定運行。

3 生產自動化

3.1主要生產設備

（1）化工儲罐及配套的液體計量稱、流量控制儀表以及溶劑輸送泵；（2）攪拌罐及配套膠粘劑輸送泵、空壓機、冷水機、冷水槽、溫水槽、控制閥、控制儀表等；（3）膠粘劑中轉罐及配套控制閥、控制儀表；（4）灌裝生產線；（5）電柜、電腦終端和軟件。

3.2 生產自動化

過氯乙烯膠粘劑的生產：啟動中控系統，設定配方，發送操作指令，通溫水。啟動溶劑輸送泵，分別將溶劑環己酮、乙酸乙酯、丁酮、丙酮逐次泵入液體計量稱中稱量后放入攪拌罐中，攪拌。粉體物料輸送系統將過氯乙烯樹脂和PVC 樹脂等固體粉料加入攪拌罐中，各種物料在攪拌罐中充分攪拌、均勻溶解后，即制成透明的過氯乙烯膠粘劑。此后，排出溫水，泵入冷水冷卻，當膠粘劑溫度降低到20-25℃后即可排料，時間約8-10 小時。取樣檢測，合格的膠粘劑排放到中轉罐中。

過氯乙烯膠粘劑灌裝：過氯乙烯膠粘劑中轉罐中的膠粘劑通過灌裝生產線分裝，灌裝機由多組灌裝閥組成，微電腦PLC控制，能夠調整灌裝容量和灌裝參數。灌裝機儲液槽液位傳感器發出需求信號補料，光電傳感器監測缺瓶、退瓶及故障保護。空罐由輸送帶傳送至灌裝機，灌裝閥感應加料，可多組同時進行。空罐加滿后，輸送帶傳動，下一組空罐繼續灌裝。膠粘劑罐封口由上蓋、壓蓋、旋蓋機完成。中轉罐中的膠粘劑需要在10-12小時內完全排料，避免粘附攪拌罐內壁。

4 結果與討論

4.1 過氯乙烯膠粘劑配方

過氯乙烯膠粘劑配方主要原料有過氯乙烯樹脂、PVC 樹脂、環己酮、丙酮、丁酮、乙酸乙酯等[2]，也可添加偶聯劑、聚氨酯樹脂等改善膠粘劑性能。過氯乙烯膠粘劑依據粘接時間分為快干型和慢干型，依據用途分為PVC 給水管、PVC 排水管以及CPVC管用膠粘劑。

本方案選用的基體材料為PVC樹脂和過氯乙烯樹脂，二者溶解度參數為9.4-10.4，極性相近。在過氯乙烯膠粘劑配方中加入PVC 樹脂，可有效提升膠粘劑綜合性能，降低材料成本。基體材料含量越高，粘接強度越高。基體材料用量和比例不同，可生產不同用途膠粘劑。

化學溶劑選擇依據溶解度參數相似相容原則，本方案選用環己酮、丙酮、丁酮、乙酸乙酯混合溶劑提高基體材料的溶解性。化學溶劑揮發性能對膠粘劑固化時間和粘接效果影響較大，溶劑揮發速率大，可以縮短固化時間，但揮發速率過快影響粘接強度，這里選擇高、低揮發性配合的混合溶劑。表1列出來不同化學溶劑蒸發速率，可以看出，環己烷揮發性低，丙酮、丁酮、乙酸乙酯三者揮發性較高，本方案選用揮發速率適中的混合溶劑[3]。通過調整不同溶劑比例可生產快干型或者慢干型膠粘劑。

表1、不同化學溶劑的物理性能

4.2 過氯乙烯膠粘劑攪拌罐溫度

過氯乙烯膠粘劑攪拌罐罐體為夾套結構，冷、熱水自底部進入夾套從頂部流出回到冷、熱水儲水槽，循環使用，可實現冷、熱水轉換。冷水溫度控制在15-20℃，用于冷卻攪拌罐中膠粘劑溫度。由于生產所用溶劑皆為易燃易爆材料，沸點低，揮發性高，因此，攪拌用水溫不宜太高，熱水溫度一般控制在50℃。同樣，水的溫度也不宜太低，否則，會延長粉體均勻溶解時間，影響生產效率。

4.3 過氯乙烯膠粘劑生產安全性評價

過氯乙烯膠粘劑生產用原料和溶劑多為易燃、易爆物品，因此，過氯乙烯膠粘劑須經政府部門審批通過后才能生產。生產用原料和溶劑危險性分類，見表2。

表2、危險化學品分類表

從表2 危險化學品分類表可以看出，過氯乙烯膠粘劑在生產、儲存過程中涉及使用具有可燃性、爆炸性、毒性和腐蝕性的危險化學品，因此，必須根據各類化學品的危險性進行嚴格的分類管理。

建筑物應嚴格按照選址、防火、防爆、防雷、防靜電、通風、照明、布線、給排水、警報系統、工藝噪音和振動等國家有關設計標準執行，選擇有資質的化工建筑設計公司參與安全設施設計。

建立完善的職業安全管理體系，推動各項職業安全法規、制度在生產過程中貫徹執行，提高全員的安全意識，達到搞好安全生產、預防和控制各類事故、職業病及其損失的目標。

5 結語

（1）過氯乙烯膠粘劑生產選用的技術、工藝安全性有較廣泛使用，采用的裝置和技術成熟、性能可靠、操作方便，原材料的利用率較高，經濟效益可觀。

（2）過氯乙烯膠粘劑工藝設計中嚴格遵守國家現行有關安全生產法律、法規以及標準的規定和要求，采取了一系列的安全對策與措施，達到安全生產驗收要求。

（3）按照年產過氯乙烯膠粘劑10000 噸的工藝技術設計的過氯乙烯膠粘劑自動化生產線已經投入運營，生產安全可靠，產品質量穩定，效率高。