玻璃钢贮罐在电子行业水处理系统中的应用

    电子行业在范围内属于发展快的工业部门,特别是信息通讯工业,消费电子等领域变化的非常快,而且在近几年得到迅速发展。
    英特尔公司是大半导体芯片制造商之一,它成立于1968年,具有30年半导体产品技术创新和市场领军的历史。微处理器所带来的计算机和互联网革命,改变了。英特尔公司在的来务重点与其业务重点相一致,即成为互联网经济构造模块的杰出供应商。
    GE水处理及工艺过程集团,是的纯净水处理、循环水处理、原水废水处理以及工艺生产过程处理的知名供应商。
   半导体元件在制造过程中,使用了许多酸碱溶液、有机溶剂及特殊毒性气体,所产生的废水、废气及毒性物质,污染相当大,潜伏着许多环保问题,而随着电子资源工业的蓬勃发展,半导体产业的成长更加迅速,而其产业未来致使的发展一定在水和环境问题上。
    关于纯水和超纯水,半导体、集成电路芯片及封装、液晶显示、高精度线路板、光电器件、各路电子器件、微电子工业、大规模、超大规模集成电路需用大量的高纯水、超纯水清洗半成品、成品。集成电路的集成度越高,对水质的要求也越高。目前我国电子工业部把电子级水质技术分为五个行业标准,分别为18MΩ.cm、15MΩ.cm、10MΩ.cm、2MΩ.cm、0.5MΩ.cm,以区分不同水质。
    关于污泥铜废水及其他废水,由于产品类型及规格相当多的变化,制造单元组合不同,因此呈现废水量和水质经常变动的特性,废水主要来源于超纯水清洁晶片,去光阻及蚀刻等程度所排出的废水。
    依照废水特性,大致上可区分为酸碱废水(含硫酸、氢氟酸、磷酸、氢氧化钠)及含氟废水两大类,污泥铜废料主要是蚀刻产生的。
    目前,半导体行业积极采取有效污染防制措施及节能源措施,随着水资源的缺乏,而半导体行业是相当耗水又依赖水资源的产业,因此,在水资源方面采取如下方法措施:1、节约用水。2、水的回收,经由处理过程以后的水可用于制造超纯水。3、水的循环再利用,半导体工业中,有几种废水不经任何处理即可使用于其他用余,如RO浓缩废液循环再利用。节约用水及水的处理回收再利用对半导体制造业致关重要,水的充分利用,即可以推动整体电子科技产业的环保事业,并提高相关产品的环保形象,进一步加强产业竞争力。
    从1998年到2006年英特尔用于节水投资(固定资产投资)1亿美元,节省了超过了4亿立方米净水,相当于23万户家庭1年的用水量。同时,英特尔公司通过降低全氟化碳等效排放量8%、连续三年降低20%的能耗,包括所有供应商在内,回收利用68%代学废物、74%的固体废物、30亿加仑的废水。
    由此可见,英特尔公司对水的充分利用及对环保事业做出贡献。
    我公司为英特尔公司在华投资的某分公司制造了三个系统的水处理贮罐及设备:一是超纯水系统,二是泥浆铜废料系统,三是废水处理系统,共计60多台设备。为GE公司纯水系统已制作了20多台设备。
    关于三个系统所需FRP、PP/FRP、PVC/FRP容器,我公司遵循英特尔公司的要求,进行设计及制造。
    容器的设计、生产、检验参照的标准如下:
    HG20696-1999  《玻璃钢化工设备设计规定》[-page-] 
    JC/T587-95    《纤维缠绕增强塑料贮罐》
    HG20640-1997    《塑料设备》
    BS4994  《增强塑料容器和贮罐设计及结构规范》
    ASTM D3299 《玻璃纤维缠绕增强热固性树脂耐化学性贮罐标准规范》
    检验检测方法:
    GB1446-2005  《纤维增强塑料性能试验方法总则》
    GB3854-2005  《纤维增强塑料巴柯尔硬度试验方法》
    GB2576-2005  《玻璃纤维增强塑料不可溶分含量试验方法》
    GB/T1447-2005  《玻璃纤维增强塑料拉伸性能试验方法》
    GB/T1449-2005  《玻璃纤维增强塑料弯曲性能试验方法》
    关于材料的选择,超纯水罐内防腐层选用进口PP材料,RO水贮罐内防腐层选用进口PVC材料,其他则选用玻璃钢。
    玻璃钢作为一种纤维复合材料,是以玻璃纤维作为增强材料,以合成树脂为基体复合而成的工程材料。不同的玻璃纤维和不同的合成树脂所组成的玻璃钢性能是不同的,只有合理、科学的进行选材,用其所长,避其所短,才能充分发挥玻璃钢的优越性。根据本工程中设备的工作条件及工艺要求,作如下选材:
    基体材料――树脂:采用乙烯基酯树脂-SW901,该树脂具有中等粘度和高反应活性,适合制造高机械性能的玻璃钢制品。该树脂具有对酸碱盐具有优异的耐腐蚀性、良好的热稳定性和高韧性,并具有良好的机械性能,与缠绕玻璃纤维匹配好。该树脂是作为贮罐抗渗,耐腐蚀的材料且具有较高的断裂延伸率和冲击强度,能有效防止制品生产和使用中的表面开裂,同时具备固化快的特点,制品具有良好的强度和韧性。
    增强材料――纤维及其制品
    内衬防渗材料:对于碱类及含HF的废水贮罐内衬防渗层采用合成表面毡,其他除去超纯水和RO水贮罐内衬防渗用规格30g/m2的玻璃表面毡。
    加中层用纤维:采用池窑拉丝无碱无捻玻璃纤维粗纱,即浙江巨石集团公司FW258D 2400TEX,产品为一次大漏板拉丝成型,在树脂中能快速和彻底地浸透;良好的耐磨性,操作条件下无毛羽;机械性能优良的特点。
    FRP设备的工艺设计:
    玻璃钢贮罐的结构大体为四层:内衬层,次内层,加强层,外保护层。
    (1)内衬层的作用:通常是由玻璃纤维表面毡、内衬树脂组成的富树脂层,树脂含量为90%以上。是防渗防腐层,气密性好,光洁度高。
    (2)次内层的作用:(也称中间耐腐蚀层)通常采用内衬树脂加无碱玻璃纤维喷纱增强,树脂含量为75%以上。其作用除了作为耐腐蚀的外,更主的是保护内衬层,起到保护或阻止内衬层裂纹延展的作用。
    结构层:用无碱无捻玻璃纤维缠绕纱浸润结构树脂后环向和交叉向结合的方法缠绕成型,树脂含量为35±5%,作用是承受各种应力及外载荷。壁厚是由我公司设计人员参照贵方所提供的技术规格及工程图纸,运用意大利引进软件和数据库,根据纤维缠绕玻璃钢设计规范,通过合理、科学的计算产品的环向应力、轴向应力、弯曲泊松比,终确定的。
    (3)外表保护层,在树脂胶衣中添加此外线吸收剂UV-9及抗老化剂及喷涂的胶衣颜料。其树脂含量大于90%。[-page-] 
    PP/FRP贮罐其板材采用进口的背面带玻璃钢的板,板的背面有一层玻璃布,大约将近50%的玻璃布在生产板材的过程中被压入热塑性板的表层,另有50%的玻璃布从板材的表面凸出,它用于加固板材,压紧物理粘接。该玻璃布层用于保证PP板材与FRP加强层的强度在操作过程中受到严格的质量控制,其剥离强度低标准为5N/mm2。
    对于PVC/FRP贮罐,同样采用进口PVC板,打磨PVC筒体表面要无坑凹、粉尘、杂物及其他附着物,要作到表面平滑。制作中间层PVC筒体打磨好后在筒体表面PVC与玻璃钢专用粘接剂手糊制一层短切毡。
    其PP/FRP、PVC/FRP设备及贮罐的加强层及外保护层同FRP贮罐的设计。
    容器贮罐的结构设计及制造:
    碟形封头的设计根据美国ASTM D3299或英国BS4994标准,对于罐体直径大于3600mm,设计时使用Roark公式。
    关于FRP贮罐制作过程
    筒体内衬成型。内衬按结构又分内衬层和过渡层,主要起防腐防渗作用。
    (1)内衬树脂配制。根据当时的工作环境、温度条件作出的树脂配方体系进行内衬树脂配兑。
    (2)内衬的制作采用钢制模具,进口维纳斯喷枪喷射成型。内衬树脂含量高,具有很好的防腐防渗作用,其内衬层树脂含量在90%以上,过渡层树脂含量75%左右。
    上下封头成型加强。封头按结构分内衬层和结构层。
    (1)封头内衬层成型与筒体内衬成型工艺及原材料相同,采用喷枪喷射成型,树脂含量高,封头内衬层铺设完毕,深度固化。
    (2)铺设封头结构层,喷枪喷射喷射纱与玻璃布交替进行。玻璃布各单层铺设过程中应施加合理的张力,相互之间适量搭接,并用组合压辊反复滚压赶出气泡以保证纤维完全浸透。
    组装:将固化好的筒体内衬和封头脱模,切割成设计文件规定的尺寸。用组装环将筒体内衬和封头对接。
    铺设对接缝外加强层,打磨接缝区,由内至餐阶梯式(宽度递增)铺设外接缝。整体加强完毕,用内衬树脂及短切毡粘接内缝,由外到内阶梯式(宽度递增)铺设。
    对于超纯水系统的PP/FRP贮罐及RO水贮罐,其PP及PVC的内衬由专业技师根据ASME RTR-12000标准的要求成型及焊接。
    PP板材采用进口的背面玻璃网的PP-GK板,板的背面有一层玻璃布,大约将近50%的玻璃布在生产板材的过程中被压入热塑性板的表层,另有50%的玻璃布从板材的表面凸出,它用于加固板材,压紧物理粘接。该玻璃布层用于保证PP板材与FRP加强层的粘接强度,剥离PP板材与FRP加强层的强度在操作过程中受到严格的质量控制,其剥离强度低标准为5N/mm2。
    封头的制作,将PP或PVC板材按图纸尺寸切割成蛋糕型的切片。该切片被加热到适当的成型温度,然后放在封头模具上(有玻璃布的一面向外),铸成容器封头的形状,经调整后,用PP焊条高温焊接。
    容器筒体的制作。将切割成规定尺寸的板,有玻璃布的一面向外缠绕在容器筒体模具上,经调整后,用PP焊条高温焊接。相邻2条轴向焊缝错开900。
    FRP设备调试。先认真检验设备运转及工作部位是否正常,特别要细心检查树脂-固化剂双组分泵是否有堵塞现象,之间配比是否达到设计要求;要确保制衬、缠绕、修整、脱模等设备的运行稳定和工作精度。[-page-] 
    清理PP筒体表面。要求PP板材在卷制及焊接过程中注意保持PP板材表面的玻璃布层清洁。用压缩空气清除PP板材表面玻璃布层的粉尘、PP碎屑、焊渣等杂质。
    制作中间层,在板的玻璃布上喷射一层树脂,然后缠绕一层短切毡作为过渡层。
    而PVC/FRP贮罐选用进口PVC板材及管材,打磨PVC筒体表面,要无坑凹、粉尘、杂物及其他附着物,要作到表面平滑,有问题及时修理、维护;
    制作中间过渡层,PVC筒体打磨好后在筒体表面用PVC与玻璃钢专用粘接剂,手糊制一层短切毡。
    在整体缠绕之前,对PP及PVC内衬体进行高电压火花测试,内衬不应有任何火花跳跃,否则,表明存在缺陷,应进行修整。
    对于FRP、PP/FRP、PV/FRP贮罐的顶部设计要经受低115公斤集中荷载对100毫米*100毫米地区无损伤,在铺层结构及厚度上保证其强度和刚度。另外,对于带有搅拌的容器顶部采用石英砂作防滑处理。无论是顶部还是筒体部位,内衬均不计强度。
    整体加强。
    (1)将组装好的设备壳体接入数控纤维缠绕机,打磨、修整设备壳体外表面。
    (2)用短切毡局部加强下封底与筒体拐角应力集中区,调整缠绕角及封头包角,依适应封头应力集中特性。
    (3)采用一高三多、退缠进喷,喷射纱、环向与交叉缠绕交替进行,并通过调整内衬转速及纤维张力,保证罐壁树脂含量。外斜底设备下封头底面与设备轴线不垂直,调整缠绕设备及缠绕参数,整体加强中交叉缠绕的缠绕长度大于设备筒体长度,缠绕纱对设备上下封头形成花蕾式包敷。
    (4)贮罐上的钢制配件,主要是爬梯、围栏、搅拌支架、地锚等。按照相关要坟进行除锈、焊接、涂层。除锈达到St3级,爬梯、围栏等附件的焊接要横平竖直,焊接牢固,不得有漏焊、气孔、夹渣等缺陷。外层的涂装,按照色标要求采购涂料。涂层颜色均匀一致,无针孔、气泡、流挂、异物夹杂等现象。
    (5)装配管口。根据图纸划线定位,开孔安装管口。
    (6)外保护层。整体制作完毕后(包括配件安装),喷涂防护层,抗老化胶衣树脂添加紫外线吸收剂UV-9,整体的打磨后喷涂规定颜色胶衣。
    贮罐的防护及运输
    贮罐制作完毕,用0.04%的微量表面活化剂清洗直到没有清晰的痕迹(气泡)为止,然后用软布从上而下擦干。
    在清洁和晒干后,管口配EPDM垫片,304SS螺栓,用PVC盲板密封,每个容器只留一个开口,采用特制呼吸装置密封,消除在运输过程中由于温度变化对罐体产生影响。
    对于PP/FRP、PVC/FRP贮罐在吊装及运输过程中,采取有效防护措施,确定合适的起重吊点,高型罐体采取2部吊车多吊点方式。然后平稳放在放有软垫支撑托架的运输车上。
    以上所述贮罐及设备由英特尔公司一次性检验验收,为GE公司制作的纯水贮罐及原水贮罐等产品得到该公司好评。中意公司将始终贯彻质量,用户至上的方针,励精图治,打造国际品牌,为客户提供一流的产品和服务,在电子行业的水处理系统及其环保事业做出我们的贡献,为玻璃钢行业的发展迈上新的台阶。