
1 彩涂线固化炉的安全使用
在彩涂生产线上,固化炉发生爆炸、爆燃会严重影响生产,甚至危及人身安全。发生这种情况多半是对设备状态及油漆安全生产工艺缺乏深入了解。为尽量避免或减少类似事件的发生,本文针对对油漆结构、爆炸及爆炸极限,进行了综合分析。
固化炉之所以有爆炸的安全隐患,是因为涂料(油漆)中包含有有机溶剂,它在固化炉中会全部释放出来,存在于高温的炉膛内。而且彩涂线的固化炉多采用直接加热方式,在燃烧室内有高温火焰,只要浓度极限达到了,爆炸随时可能发生。
为避免该现象的发生,所有的固化炉均采用补充新鲜空气,排出炉内含溶剂空气,稀释有机溶剂浓度的办法,控制炉内浓度在爆炸下限以下。由于炉内气体温度很高,对它的排放必然加大能源的消耗。从节能的角度出发,又应尽量减少它的排放。这是一对无法调和的矛盾。要想在实际生产中,既保证安全性,又尽量降低生产消耗,就必须对固化炉的工作原理、所使用涂料的化学组成、实际生产的工艺数据有充分的了解,通过计算和测试,在二者之间取得某种平衡。
2 爆炸及爆炸极限
可燃物质(可燃气体、蒸气和粉尘)与空气(或氧气)必须在一定的浓度范围内均匀混合,形成预混气,遇着火源才会发生爆炸,这个浓度范围称为爆炸极限,或爆炸浓度极限。例如一氧化碳与空气混合的爆炸极限为12.5%~80%。可燃性混合物能够发生爆炸的*低浓度和*高浓度,分别称为爆炸下限和爆炸上限,这两者有时亦称为着火下限和着火上限。在低于爆炸下限和高于爆炸上限浓度时,既不爆炸,也不着火。这是由于前者的可燃物浓度不够,过量空气的冷却作用,阻止了火焰的蔓延;而后者则是空气不足,导致火焰不能蔓延的缘故。当可燃物的浓度大致相当于反应当量浓度时,具有*大的爆炸威力(即根据完全燃烧反应方程式计算的浓度比例)。
混合系的组分不同,爆炸极限也不同。同一混合系,由于初始温度、系统压力、惰性介质含量、混合系存在空间及器壁材质以及点火能量的大小等的都能使爆炸极限发生变化。一般规律是:混合系原始温度升高,则爆炸极限范围增大,即下限降低、上限升高。系统压力增大,爆炸极限范围也扩大。容器、管子直径越小,则爆炸范围就越小。
可燃性混合物的爆炸极限范围越宽、爆炸下限越低和爆炸上限越高时,其爆炸危险性越大。这是因为爆炸极限越宽则出现爆炸条件的机会就多;爆炸下限越低则可燃物稍有泄漏就会形成爆炸条件;爆炸上限越高则有少量空气渗入容器,就能与容器内的可燃物混合形成爆炸条件。应当指出,可燃性混合物的浓度高于爆炸上限时,虽然不会着火和爆,但当它从容器或管道里逸出,重新接触空气时却能燃烧,仍有发生着火的危险。
爆炸极限的单位气体或蒸气的爆炸极限的单位,是以在混合物中所占体积的百分比(%)来表示的,如氢与空气混合物的爆炸极限为4%~75%。可燃粉尘的爆炸极限是以混合物中所占体积的质量比g/m3来表示的,例如铝粉的爆炸极限为40g/m3。
3 对油漆的使用分析
3.1 油漆的常规构成
涂料主要由4部分组成:成膜物质、颜料、溶剂、助剂。
成膜物质——是涂料的基础,它对涂料和涂膜的性能起决定性的作用,它具有粘结涂料中其它组分形成涂膜的功能。可以作为成膜物质的使用的物质品种很多,当代的涂料工业主要使用树脂。树脂是一种无定型状态存在的有机物,通常指高分子聚合物。过去,涂料使用天然树脂为成膜物质,现代则广泛应用合成树脂,例如:醇酸树脂、丙烯酸树脂、氯化橡胶树脂、环氧树脂等。
颜料——是有颜色的涂料(色漆)的一个主要的组分。颜料使涂膜呈现色彩,使涂膜具有遮盖被涂物体的能力,以发挥其装饰和保护作用。有些颜料还能提供诸如:提高漆膜机械性能、提高漆膜耐久性、提供防腐蚀、导电、阻燃等性能。颜料按来源可以分为天然颜料和合成颜料,按化学成份,分为无机颜料和有机颜jlsh按在涂料中的作用可分为,着色颜料、体质颜料和特种颜料。涂料中使用*多的是无机颜料,合成颜料使用也很广泛,现在有机颜料的发展很快。
溶剂——能将涂料中的成膜物质溶解或分散为均匀的液态,以便于施工成膜,当施工后又能从漆膜中挥发至大气的物质,原则上溶剂不构成涂膜,也不应存留在涂膜中。很多化学品包括水、无机化合物和有机化合物都可以作为涂料的溶剂组分。现代的某些涂料中开发应用了一些既能溶解或分散成膜物质为液态,又能在施工成膜过程中与成膜物质发生化学反应形成新的物质而存留在漆膜中的化合物,被称为反应活性剂或活性稀释剂。溶剂有的是在涂料制造时加人,有的是在涂料施工时加入。
助剂——也称为涂料的辅助材料组分,但它不能独立形成涂膜,它在涂料成膜后可以作为涂膜的一个组分而在涂膜中存在。助剂的作用是对涂料或涂膜的某一特定方面的性能起改进作用。不同品种的涂料需要使用不同作用的助剂;即使同一类型的涂料,由于其使用的目的,方法或性能要求的不同,而需要使用不同的助剂;一种涂料中可使用多种不同的助剂,以发挥其不同作用。(例如:消泡剂、润湿剂、防流挂、防沉降、催干剂、增塑剂、防霉剂……等)
3.2 涂料的成膜机理
涂料涂饰施工在被涂物件表面只是完成了涂料成膜的**步,还要继续进行变成固态连续膜的过程,才能完成全部的涂料成膜过程。这个由“湿膜”变为。干膜”的过程通常称为“干燥”或“固化”。这个干燥和固化的过程是涂料成膜过程的核心。不同形态和组成的涂料有各自的成膜机理,成膜机理是由涂料所用的成膜物质的性质决定的。通常我们将涂料的成膜发生分为两大类:(1)非转化型一般指物理成膜方式,即主要依靠涂膜中的溶剂或其它分散介质的挥发,涂膜粘度逐渐增大而形成固体涂膜。例如:丙烯酸涂料、氯化橡胶涂料、沥青漆、乙烯涂料等(2)转化型一般指成膜过程中发生了化学反应,及涂料主要依靠化学反应发生成膜。这种戍膜就是涂料中的成膜物质在施工后聚合称为高聚物的涂膜的过程,可以说是一种特殊的高聚物合成方式,它完全遵循高分子合成反应机理。例如:醇酸涂料、环氧涂料、聚氨酯涂料、酚醛涂料等但是,现代的涂料大多不是一种单一的方式成膜,而是依靠多种方式*终成膜的。
4 生产中的工艺管理及计算
4.1 了解所使用的涂料
车间工艺人员必须了解生产线上所使用的涂料,包括它的各项与生产相关的性能指标。对于上线使用的涂料,必须具有以下详实数据,如果涂料厂家不能提供的话,则应实际测量或拒绝上线使用。
4.2 实际溶剂量计算
由于使用的油漆始终处于变化过程,包括厂家、涂覆粘度、涂覆厚度、生产速度等相关因素,车间工艺人员必须能够对生产线上的溶剂带入量进行定量计算,保证生产在安全范围内进行。
A、已知:目标厚度干膜Aμm,干膜密度ρ干,配漆粘度TS,生产速度,带材宽度v(m/min),求解:该涂层每小时带人固化炉的溶剂量。
a、由漆膜厚度算漆膜重量m=A×ρ干克/m2
b、查油漆固体分表,求油漆总重量M=m/%克/m2
说明:因油漆在固化过程中因反应而造成固体分变化的量非常微小,可以认为实际约干膜构成量就是原涂料的固体分量
c、求溶剂重量m'=M-m 克/m2
d、每小时带材面积S=W×v×60m2
e、总溶剂量K=S×m'克/小时
B、底漆炉涂覆底漆Aμm,背漆Bμm,则总溶剂量应分别计算后相加。面漆炉同样。
4.3 安全性考核
按固化炉的摊发蕊量及爆炸下限计算*大允许进入的溶剂量:
Kmax=Q排废风量*爆炸下限/4
超过此值时不得使用,必须立即降速至安全范围以内。


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