关于提高万华生态板业生产能力和产品质量的整体解决方案

2019-12-28 12:36粟道科技

万华生态板业作为无醛人造板行业的一面旗帜,多年来投入大量的人力物力,潜心致力于无醛刨花板的研发、制造及市场开发,取得了骄人的成绩,是无醛人造板行业的开拓者和领头羊。然而,因为万华生态板业使用是价格高昂的异氰酸酯类胶粘剂,其与传统行业使用的价格低廉的脲醛树脂胶粘剂相比有很大的差别,具体表现在热压生产周期过长、施胶量偏低(与脲醛胶相比)、物理性能指标低、板面质量差、成品加工偏硬、崩边、费刀等诸多问题,最终表现为同等设备的生产能力偏低,产品质量不稳定,大大降低了产品的市场竞争力,成为制约企业发展的瓶颈。

针对无醛刨花板制造存在的问题,我们研发了一种适合刨花板生产使用的无醛生物质胶粘剂,经过大量的小试、中试、大试以及连续平压刨花板生产线上机试验,得出了能大幅度缩短了热压周期、提高了设备的产能,各项物理性能指标大幅提高,提高产品质量等方面的突破。

一、试验的前期阶段

前期的小试、中试、大试的过程都是在栖霞工厂进行的。两年多来,通过不断地调整粘剂的配方,使之适应刨花板的生产工艺,同时积累了大量的试验数据,终于找出了**工艺参数和配比。利用栖霞现有的多层压机设备,在缩短热压周期、提高产能效率问题上,在解决增粘剂、脱模剂问题上,在提高物理性能指标、解决成品板面、崩边等产品质量一系列问题上,都取得了能够在连续平压线生产的现实指导意义。

1、施胶参考配比(本文所涉及的数据测算均以18mm普通板/ m3为参照物)


MDI/生物质胶

施胶量%

MDI(kg/ m3

生物质胶(kg/ m3

表层

2.5/8

7.88

25.2

芯层

2.0/2.0

7.7

7.7

合计


15.58

32.9

2、缩短热压周期,提高生产效率

试验之前,栖霞工厂通过改进生产工艺,将原来的热压周期由490S缩短为450S。试验之后,我们又将热压周期由450S缩短为380S,设备生产能力提高了18.42%。这个热压周期已经与脲醛胶的热压周期相似(多层压机用脲醛胶压18mm板的热压周期约为360-380S)。多层压机与连续压机在设备上的差异是闭合时间过长、闭合速度过慢,所以,目前试验的热压周期已经达到栖霞工厂设备所能够承受的极限值了。

(450-380)/380*100%=18.42%

3、物理性能指标

在缩短热压周期的同时,我们对相关的物理性能指标进行了跟踪检测,各项指标都非常理想,尤其突出的是表结合强度超出标准值一倍以上,这样可以更好地构建合理的密度梯度,为将来进一步降低成品的整体密度,进一步降低成本提供了想像空间。

    以下是试验过程的检测数据:

    (1)、中试检测数据

2019.10检测

试验日期

2019.10

产品规格

P-18

样品车次

6

序号

检验项目

单位

标准值

检验值

平均值

单项

结论

1

整板密度

kg/m3

680-720



739

偏高

砂光后

2

内结合密度

kg/m3

680-720

741

737

739

偏高

内结合强度

MPa

0.35

0.45

0.71

0.58

合格

3

表结合密度

kg/m3

680-720

755

719

737

偏高

表结合强度

MPa

080

1.21

1.18

1.20

合格

4

静曲强度

MPa

11



19.53

合格

5

弹性模量

MPa

1600



2846

合格

6

板面握螺钉力

900

937、897、1013

947

合格

板边握螺钉力

600

676、744、794

738

合格

7

2H吸水厚度膨胀率

%

8


3.9

合格

检验日期

2019.10

检验人


2019.12检测

试验日期

2019.12

产品规格

P-18

样品车次

3

序号

检验项目

单位

标准值

检验值

平均值

单项

结论

1

整板密度

kg/m3

680-720



756

偏高

砂光后

2

内结合密度

kg/m3

680-720

760

767

764

偏高

内结合强度

MPa

0.35

0.58

0.60

0.59

合格

3

表结合密度

kg/m3

680-720

750

790

770

偏高

表结合强度

MPa

080

1.99

1.50

1.75

合格

4

静曲强度

MPa

11



16.40

合格

5

弹性模量

MPa

1600



2217

合格

6

板面握螺钉力

900

1277、1251、1029

1186

合格

板边握螺钉力

600

710、748、747

735

合格

7

2H吸水厚度膨胀率

%

8


3.8

合格

检验日期

2019.12

检验人



(2)、大试检测数据

2019.12检测

试验日期

2019.12

产品规格

P-18

样品车次

6

序号

检验项目

单位

标准值

检验值

平均值

单项

结论

1

整板密度

kg/m3

680-720



775

偏高

砂光

2

内结合密度

kg/m3

680-720

778

782

780

偏高

内结合强度

MPa

0.35

0.71

0.81

0.76

合格

3

表结合密度

kg/m3

680-720

774

789

782

偏高

表结合强度

MPa

080

1.62

1.28

1.45

合格

4

静曲强度

MPa

11



14.49

合格

5

弹性模量

MPa

1600



2645

合格

6

板面握螺钉力

900

1096、1052、1209

1119

合格

板边握螺钉力

600

556、655、649

620

合格

7

2H吸水厚度膨胀率

%

8


3.5

合格

检验日期

2019.12

检验人



二、试验的后期阶段

在栖霞工厂试验成功的基础上,我们又在临沂一刨花板的连续平压刨花板生产线进行了上机试验,其施胶情况具体如下:

考虑到连续平压线的相关参数,将表芯层质量比设定为25/75,毛板密度在660 -670kg/ m3,则表层料重165kg,芯层料重500kg,原来完全用MDI胶的施胶比例按:表层施胶量5%,芯层施胶量3.5%,整体施胶量25.75kg/ m3计算,则MDI胶与无醛生物质胶的参考配比:

MDI/生物质胶

施胶量%

MDI(kg/ m3

生物质胶(kg/ m3

表层

2.5/8

4.13

13.20

芯层

2.0/2.0

10

10

合计


14.13

23.20

生物质胶用量为23.20kg/ m3,MDI胶用量为14.13kg/ m3

每立方米少用MDI:25.75-14.13=11.62kg

即每立方米用23.20kg生物质胶替代11.62kgMDI胶。


通过上机试验,达到了预期的目的,并经过大量的生产调研和市场调研,结合万华生态板业目前年产25万m3刨花板连续平压线相关生产的具体情况,对提高生产能力和产品质量所产生的经济效益进行了测算,具体如下:

(一)、设定的前提条件为:

(1)建厂及设备总投资按5亿元人民币计算;

(2)、投资年贷款利率按6%计算;

(3)、设备折旧按10年,设备残值按2000万元计算;

(4)、设计生产能力25万m3/年;

(5)、MDI价格按12000元/吨计算(年平均价);

(6)、原材料单耗960元/ m3,

(7)、车间成本按14000元/ m3计算。


则上述一条生产线平均每年各项费用为:

1、折旧费:(50000-2000)/10=4800万元

2、财务费用:50000*6%=3000万元

3、固定费用:(1400-960)*25万=11000万元


(二)、缩短热压时间,提高产能所产生的经济效益

根据临沂生产线试验数据,热压周期至少可以由240S降至200S以内(仍然有向下降的空间),生产能力提高(240-200)/200*100%=25%


按此计算,因缩短热压时间则分别节省

1、折旧费:4800*25%=1200万元;

2、财务费用:3000*25%=750万元

3、固定费用:11000*25%=2750万元

以上三项费用共节省4700万元


(三)、节省原材料产生的效益:

1、主胶:根据市场调查,2018年MDI市场平均价格在19000元/吨,2019年MDI市场平均价格在13500元/吨,经试验测算,每立方米成品刨花板可用23.20kg生物质胶替代11.62kgMDI胶。如果生物质胶成本价格按5000元/吨(估算)、MDI价格按13500元/吨计算,则每立方米成品刨花板可节省MDI的成本为:11.62(节省单耗)*13.5(单价)-23.20(替代量)*5(单价)=40.87元/ m3,一年可降低主胶成本为:40.87*25万m3=1022万元。


2、增粘剂:考虑到目前的生产在施胶后添加增粘剂过程中所产生的一系列不利影响,整体解决方案统筹考虑了后续工艺增粘的因素,即使用无醛生物质胶施胶后毋需再单独添加增粘剂。按目前生产使用的增粘剂的单价和单耗计算,则节省:

3kg/ m3(单耗)*16.5元/kg(单价)*25万m3=1238万元


3、脱模剂:以整体解决方案提供的无醛生物质胶专用脱模剂替代目前使用的脱模剂,则节省:

1.8kg/ m3(单耗)*(21.5元/kg -11.5元/kg)(单价差额)*25万m3=450万元。


4、改善边部效应产生的效益:

边部效应,是指幅宽8英尺以上的连续平压机,在热压时板子内部产生的水蒸气,在短时间内向两个边部排放,越靠近边部排的气越多,冲出较多排气通道,影响了胶合而使板边部的物理性能下降、不达标,实际生产中不得不加大裁边的宽度或加大施胶量,因而造成了无谓的浪费。整体解决方案采用的无醛生物质胶因其优异的物理性能(表结合强度高)大大降低了裁边的宽度,可以减少裁边宽度9cm,则节省:

9/244*100%(板边节省百分比)*25万*960=885万元

以上四项共节省:1022+1238+450+885=3595万元


三、可量化效益分析

综合节省折旧费、财务费用、固定费用以及原材料节省的费用,可量化的总节省金额为:

4700+3595=8295万元;

如折合每立方米成品板可降低成本为:8295/25=331.80元,折合每张18mm成品板可降低成本为:331.80/18.66=17.78元。

如果把不易量化且能产生经济效益的各个环节解决好,一条连续平压线一年下来降低、节省成本一亿元是很有希望的,折合每立方米成品板可降低成本为:10000/25=400元,折合每张18mm成品板可降低成本为:400/18.66=21.4元。

四、质量的提高:

随着产品各项物理性能指标的大幅度提高,产品合格率也会大幅度提高,解决了困扰多年的板面质量问题、后续加工崩边问题,减少了后续加工刀具磨损(此项有厂家实验报告,刀具使用效率是原来纯MDI板的4倍多)、降低了客户投诉率,必将产生诸多潜在的、不易量化的经济效益。

综合以上分析,通过本整体方案的实施,能够达到提高产品生产能力、节约原材料、提升产品质量,进而增强万华生态板业产品的整体核心竞争力和提升品牌效应。