CN114589775A - 一种集装箱底板生产过程的浸胶工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集装箱底板生产过程的浸胶工艺，包括改性酚醛树脂制备、超滤筛分酚醛树脂胶黏剂、真空干燥控制竹质单元物料含水率以及真空负压浸渍胶粘剂。本发明采取封闭式浸胶设备，将竹质物料置于设备中，以抽真空的方式负压抽吸空气的同时抽取物料细胞腔中水分；达到真空环境后再对物料浸入酚醛树脂胶黏剂。真空干燥控制含水率，可省去生产过程中初次干燥步骤，将其与胶黏剂浸渍工序合二为一，节约蒸汽消耗，达到低碳、节能、环保的效果；真空浸渍技术使酚醛树脂胶液渗透效果得到提升、物料表面胶液分布更均匀、有效控制浸胶量使胶黏剂得到高效回收利用、解决浸胶不均导致产品质量波动问题，使产品各项物理力学性能大大提高。
Description
技术领域
本发明属于林业工程技术领域，具体涉及一种集装箱底板生产过程的浸胶工艺。
背景技术
世界各国和地区之间的经济活动相互依存关联，形成全球经济一体化的有机整体，促进了世界航运业持续发展。联合国贸易与发展会议发布的全球海运发展评述报告指出，2020年全球船队集装箱船的总运力为2.7亿载重吨，同比增长3.3%。而集装箱底板作为集装箱的主要承载部件，其需求量也同步增长，我国的竹基集装箱底板是最重要的产品形式，年产量规模超200万m3产值超百亿元。但是当前竹木复合集装箱底板整体生产工艺与技术装备水平比较落后。特别是关于竹质单元干燥、浸胶、二次干燥以及热压过程等重点工序，主要表现为竹质单元（竹帘或竹席等）需先进行一次干燥甚至绝干状态，需建设大量的干燥窑，生产过程蒸汽消耗 0.85 〜1.135吨/m3，然后又在低浓度酚醛树脂胶液中浸渍吸收大量的水分与胶液，再采用自重滴胶与二次干燥方式以控制浸渍竹材的含水率，但胶液在两端堆积分布不均匀、工艺操作过程繁锁、生产能耗大、胶耗量大、生产效率低、产品质量波动等等，相关生产问题的研究进展缓慢且没有取得实质性突破的研究成果。
本发明目的在于能将集装箱底板生产过程中初次干燥与浸渍胶黏剂二道工序合二为一在封闭式浸胶设备中实现，以抽真空的方式负压抽吸空气的同时抽取物料细胞腔中水分，改性酚醛树脂制备、采用超滤技术筛分酚醛树脂胶黏剂、通过真空干燥控制竹质单元物料含水率以及真空负压浸渍胶粘剂等。浸胶效果得到提升，能有效控制树脂胶黏剂的使用量，使其得到高效回收利用，改善二次干燥含水率不均匀的问题；不仅有效地提高产品物理力学性能，还能达到缩短生产周期、降低能耗的效果，从而有效地为企业降低生产成本，提高综合效益；符合当今社会节能减排和美丽中国生态文明建设的要求；有效促进林产业的进一步发展，对生态建设和经济建设都有现实且长远的意义。
发明内容
本发明提供的技术方案是一种集装箱底板生产过程中的浸胶工艺，主要工艺包括改性酚醛树脂胶的制备、采用超滤工艺处理酚醛树脂胶、通过真空干燥控制物料含水率、真空浸渍物料等。本发明采取封闭式浸胶设备，以抽真空的方式干燥物料；达到真空环境后通过浸渍技术对物料充分浸渍酚醛树脂胶黏剂；真空浸渍技术使酚醛树脂胶液渗透效果得到提升、物料表面胶液分布更均匀、有效控制浸胶量使胶黏剂得到高效回收利用、解决浸胶不均导致二次干燥对胶液质量产生的影响。集装箱底板生产过程中采用真空浸渍技术使产品各项物理力学性能得到改善。
一种集装箱底板生产过程的浸胶工艺包括以下步骤：
（1）改性酚醛树脂胶的制备
通过添加间苯二酚、三聚氰胺和碳酸丙烯酯等改性剂，以及竹醋液、柠檬酸或甲基庚烯酮等防腐剂调制。主要原料苯酚/甲醛摩尔比为1/1.5～1/2.5，间苯二酚改性剂为苯酚质量分数的5～15%、碳酸丙烯酯改性剂为苯酚质量分数的2～6%，三聚氰胺为苯酚质量分数的2～5%。制备方法如下：将苯酚、间苯二酚、碳酸丙烯酯和三聚氰胺混合，然后分两次缓慢加入占总量80%、20%的甲醛溶液，加入甲醛时的温度分别为50～55℃、80～85℃，并控制升温速度为0.7～1.0℃/min，反应液温度95～97℃，实现多羟甲基酚与改性剂防腐剂等共聚交联，并添加酚醛树脂胶质量1～4%的质量浓度10～30%的竹醋液、柠檬酸或甲基庚烯酮等防腐剂调制，搅拌均匀后储存。
制备出改性酚醛树脂胶其主要性能指标为：比重1.05～1.25g/cm3、多羟甲基聚合物数均分子量约为1000〜3000、粘度100～400mPa.s、PH值10.5～12.5、固含量42～48%、游离酚含量≤0.6%。
（2）超滤工艺
真空浸渍时通过加水稀释调整酚醛树脂胶液浓度25wt～35wt%，采用中孔纤维超滤膜，超滤技术以工作压力和膜的孔径大小来进行对酚醛树脂胶进行筛分处理，超滤膜的孔径在0.05 um–1 nm之间，操作压力为0.1–0.5 Mpa，主要用于截留去除胶液中的悬浮物、数均分子量超标的胶体微粒。酚醛树脂胶通过输送泵管道传送至真空浸渍设备。
（3）负压排湿浸胶一体化
将竹质单元物料置放于封闭或半封闭设备系统中，设备上部可实现间歇或连续输送物料，下方设置真空系统，真空度为-0.1〜0MPa。采用饱和蒸汽对其预热至60～80℃，真空系统工作使竹质单元物料细胞腔内部自由水分通过压力差或浓度差移动扩散到表面，并排出设备系统，物料含水率控制在20〜30%。
保持真空度为-0.1〜0MPa。调制酚醛树脂胶通过输送泵管道对竹质单元物料进行浸渍，胶泵输送压力为0.3〜0.5MPa，竹帘（席）浸胶时间为3〜8min，浸胶量15～20%（单位体积浸胶竹质单元中，胶液固体质量与竹质单元质量百分比），浸胶结束后胶液经过滤回流循环系统，竹质滤渣等另行排放。
本发明的显著优点：
（1）本发明省去传统竹基集装箱底板生产过程中初次干燥这一步骤，将其与胶黏剂浸渍二道工序合二为一，节约生产过程中的蒸汽消耗，达到缩短生产周期、降低能耗、节能、环保的效果，从而有效地为企业降低生产成本，提高综合效益；符合当今社会节能减排和美丽中国生态文明建设的要求；有效促进林产业的进一步发展，对生态建设和经济建设都有现实且长远的意义。
（2）本发明的真空浸渍技术使酚醛树脂胶液渗透效果得到提升、物料表面胶液分布更均匀、有效控制浸胶量使胶黏剂得到高效回收利用、解决浸胶不均导致二次干燥对胶液质量产生的影响，使产品各项物理力学性能和耐水性得到改善。对相关行业技术创新、节能降耗、高值化利用与高效发展具有重大意义。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
（1）改性酚醛树脂制备
通过添加间苯二酚、三聚氰胺和碳酸丙烯酯改性剂，以及甲基庚烯酮防腐剂调制。主要原料苯酚/甲醛摩尔比为1/1.5，间苯二酚改性剂为苯酚质量分数的5%、碳酸丙烯酯改性剂为苯酚质量分数的2%，三聚氰胺为苯酚质量分数的2%。制备方法如下：将苯酚、间苯二酚、碳酸丙烯酯和三聚氰胺混合，然后分两次缓慢加入占总量80%、20%的甲醛溶液，加入甲醛时的温度分别为50℃、80℃，并控制升温速度为1.0℃/min，反应液温度95℃，实现多羟甲基酚与改性剂共聚交联，并添加酚醛树脂胶质量1%的质量浓度10%的甲基庚烯酮，搅拌均匀后储存。
制备出改性酚醛树脂其主要性能指标为：比重1.05g/cm3、多羟甲基聚合物数均分子量约为1000、粘度100mPa.s、PH值10.5、固含量42%、游离酚含量≤0.6%。
（2）超滤技术
真空浸渍时通过加水稀释调整酚醛树脂胶液浓度35wt%，采用中孔纤维超滤膜，超滤技术以工作压力和膜的孔径大小来进行对酚醛树脂胶进行筛分处理，超滤膜的孔径在0.05 um之间，操作压力为0.1Mpa，主要用于截留去除胶液中的悬浮物、数均分子量超标的胶体微粒。酚醛树脂胶通过输送泵管道传送至真空浸渍设备。
（3）负压排湿浸胶一体化
将竹质单元物料置放于封闭或半封闭设备系统中，设备上部可实现间歇或连续输送物料，下方设置真空系统，真空度为-0.1MPa。采用饱和蒸汽对其预热至80℃，真空系统工作使竹质单元物料细胞腔内部自由水分通过压力差或浓度差移动扩散到表面，并排出设备系统，物料含水率控制在20%。
保持真空度为-0.1MPa。调制酚醛树脂胶通过输送泵管道对竹质单元物料进行浸渍，胶泵输送压力为0.3MPa，竹帘（席）浸胶时间为3min，浸胶量15%，浸胶结束后胶液经过滤回流循环系统，竹质滤渣等另行排放。
实施例2
（1）改性酚醛树脂制备
通过添加间苯二酚、三聚氰胺和碳酸丙烯酯改性剂，以及柠檬酸防腐剂调制。主要原料苯酚/甲醛摩尔比为1/2.0，间苯二酚改性剂为苯酚质量分数的10%、碳酸丙烯酯改性剂为苯酚质量分数的4%，三聚氰胺为苯酚质量分数的3.5%。制备方法如下：将苯酚、间苯二酚、碳酸丙烯酯和三聚氰胺混合，然后分两次缓慢加入占总量80%、20%的甲醛溶液，加入甲醛时的温度分别为53℃、83℃，并控制升温速度为0.85℃/min，反应液温度96℃，实现多羟甲基酚与改性剂共聚交联，并添加酚醛树脂胶质量2.5%的质量浓度20%的柠檬酸，搅拌均匀后储存。
制备出改性酚醛树脂其主要性能指标为：比重1.15g/cm3、多羟甲基聚合物数均分子量约为2000、粘度250mPa.s、PH值11.5、固含量45%、游离酚含量≤0.6%。
（2）超滤技术
真空浸渍时通过加水稀释调整酚醛树脂胶液浓度30%，采用中孔纤维超滤膜，超滤技术以工作压力和膜的孔径大小来进行对酚醛树脂胶进行筛分处理，超滤膜的孔径在0.0255 um之间，操作压力为0.3Mpa，主要用于截留去除胶液中的悬浮物、数均分子量超标的胶体微粒。酚醛树脂胶通过输送泵管道传送至真空浸渍设备。
（3）负压排湿浸胶一体化
将竹质单元物料置放于封闭或半封闭设备系统中，设备上部可实现间歇或连续输送物料，下方设置真空系统，真空度为-0.08MPa。采用饱和蒸汽对其预热至70℃，真空系统工作使竹质单元物料细胞腔内部自由水分通过压力差或浓度差移动扩散到表面，并排出设备系统，物料含水率控制在25%。
保持真空度为-0.08MPa。调制酚醛树脂胶通过输送泵管道对竹质单元物料进行浸渍，胶泵输送压力为0.4MPa，竹帘（席）浸胶时间为6min，浸胶量18%，浸胶结束后胶液经过滤回流循环系统，竹质滤渣等另行排放。
实施例3
（1）改性酚醛树脂制备
通过添加间苯二酚、三聚氰胺和碳酸丙烯酯改性剂，以及竹醋液防腐剂调制。主要原料苯酚/甲醛摩尔比为1/2.5，间苯二酚改性剂为苯酚质量分数的15%、碳酸丙烯酯改性剂为苯酚质量分数的6%，三聚氰胺为苯酚质量分数的5%。制备方法如下：将苯酚、间苯二酚、碳酸丙烯酯和三聚氰胺混合，然后分两次缓慢加入约占总量80%、20%的甲醛溶液，加入甲醛时的温度分别为55℃、85℃，并控制升温速度为0.7℃/min，反应液温度97℃，实现多羟甲基酚与改性剂共聚交联，并添加酚醛树脂胶质量4%的质量浓度30%的竹醋液，搅拌均匀后储存。
制备出改性酚醛树脂其主要性能指标为：比重1.25g/cm3、多羟甲基聚合物数均分子量约为3000、粘度400mPa.s、PH值12.5、固含量48%、游离酚含量≤0.6%。
（2）超滤技术
真空浸渍时通过加水稀释调整酚醛树脂胶液浓度25～35%，采用中孔纤维超滤膜，超滤技术以工作压力和膜的孔径大小来进行对酚醛树脂胶进行筛分处理，超滤膜的孔径在0.001um之间，操作压力为0.5 Mpa，主要用于截留去除胶液中的悬浮物、数均分子量超标的胶体微粒。酚醛树脂胶通过输送泵管道传送至真空浸渍设备。
（3）负压排湿浸胶一体化
将竹质单元物料置放于封闭或半封闭设备系统中，设备上部可实现间歇或连续输送物料，下方设置真空系统，真空度为-0.05MPa。采用饱和蒸汽对其预热至60℃，真空系统工作使竹质单元物料细胞腔内部自由水分通过压力差或浓度差移动扩散到表面，并排出设备系统，物料含水率控制在30%。
保持真空度为-0.05MPa。调制酚醛树脂胶通过输送泵管道对竹质单元物料进行浸渍，胶泵输送压力为0.5MPa，竹帘（席）浸胶时间为8min，浸胶量20%，浸胶结束后胶液经过滤回流循环系统，竹质滤渣等另行排放。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种集装箱底板生产过程的浸胶工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）改性酚醛树脂胶制备
以间苯二酚、三聚氰胺、碳酸丙烯酯为改性剂，竹醋液、柠檬酸、甲基庚烯酮中的一种为防腐剂，苯酚和甲醛为原料制备改性酚醛树脂胶；
（2）超滤处理
采用中孔纤维超滤膜，以工作压力和膜的孔径大小来进行对酚醛树脂胶进行筛分处理，用于截留去除胶液中的悬浮物、数均分子量超标的胶体微粒；
（3）负压排湿浸胶一体化
将竹质单元物料放置于半封闭或封闭式浸胶设备中，设备上部实现间歇或连续输送物料，下方设置真空系统，，先采用饱和蒸汽对其预热至60～80℃，真空系统工作，以抽真空的方式负压抽吸空气使设备真空度为-0.1〜0MPa，并使竹质单元物料细胞腔内部自由水分通过压力差或浓度差移动扩散到表面，并排出浸胶设备，竹质单元物料含水率控制在20〜30%；然后通过输送泵管道将步骤（2）的酚醛树脂胶输送至浸胶设备，对竹质单元物料进行浸渍，保持真空度为-0.1〜0MPa，浸胶时间为3〜8min，浸胶量15～20%，浸胶结束后胶液经过滤回流循环。
2.根据权利要求1所述的集装箱底板生产过程的浸胶工艺，其特征在于：步骤（1）中苯酚和甲醛的摩尔比为1：1.5-2.5，间苯二酚为苯酚质量的5～15%、碳酸丙烯酯为苯酚质量的2～6%，三聚氰胺为苯酚质量的2～5%；防腐剂为酚醛树脂质量的1～4%。
3.根据权利要求1所述的集装箱底板生产过程的浸胶工艺，其特征在于：步骤（1）中改性酚醛树脂胶制备方法如下：将苯酚、间苯二酚、碳酸丙烯酯和三聚氰胺混合，然后分两次缓慢加入占总量80%、20%的甲醛溶液，加入甲醛时的温度分别为50～55℃、80～85℃，并控制升温速度为0.7～1.0℃/min，反应液温度95～97℃，实现多羟甲基酚与改性剂共聚交联，并添加酚醛树脂胶质量1～4%的质量浓度10～30%的竹醋液、柠檬酸或甲基庚烯酮，搅拌均匀后储存，得到改性酚醛树脂胶。
4.根据权利要求1所述的集装箱底板生产过程的浸胶工艺，其特征在于：步骤（1）中改性酚醛树脂的主要性能指标为：比重1.05～1.25g/cm3、多羟甲基聚合物数均分子量为1000〜3000、粘度100～400mPa.s、pH值10.5～12.5、固含量42～48%、游离酚含量≤0.6%。
5.根据权利要求1所述的集装箱底板生产过程的浸胶工艺，其特征在于：步骤（2）中中孔纤维超滤膜的孔径为0.05 um–1 nm，工作压力为0.1–0.5 Mpa。
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2022
- 2022-03-08 CN CN202210218765.7A patent/CN114589775A/zh active Pending
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