GAI聚氯乙烯鈣塑管生產(chǎn)車(chē)間工藝設(shè)計(jì)(作業(yè))

1、聚氯乙烯鈣塑管生產(chǎn)車(chē)間的工藝設(shè)計(jì)班級(jí):高分子11-1班學(xué)號(hào):12號(hào)姓名:杜選廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙?jiān)O(shè)計(jì)題目：聚氯乙烯鈣塑管生產(chǎn)車(chē)間的工藝設(shè)計(jì)目 錄1、 概述32、 該產(chǎn)品的生產(chǎn)方法及其特點(diǎn)113、 原料及配方134、 生產(chǎn)流程的確定及生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述135、 工藝計(jì)算及物料衡算236、 設(shè)備一覽表257、 參考文獻(xiàn)26廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙1、概述11 聚氯乙烯鈣塑管概述聚氯乙烯鈣塑料：又叫碳酸鈣填充聚氯乙烯鈣塑料 （calcium carbonate filled polyvinyl chloride plastics） 是由聚氯乙烯、碳酸鈣（重質(zhì)

2、、輕質(zhì)或活性碳酸鈣等）及其其他助劑經(jīng)混煉、造粒、成型所制得的復(fù)合材料。具有耐熱、耐酸堿腐蝕、防潮、隔聲及著色性好、價(jià)格低廉等特點(diǎn)?？捎脭D出、注射、壓延等成型方法加工。可用于制造門(mén)窗異型材、地板、瓦楞板、隔墻板、板框等硬質(zhì)制品。也可制造片材、人造革、不透明軟管及薄膜等軟質(zhì)制品 。聚氯乙烯鈣塑管系將聚氯乙烯樹(shù)脂、穩(wěn)定劑、改性劑、潤(rùn)滑劑及CaCO3填料等配合后經(jīng)擠出制成。CaCO3填充的聚氯乙烯鈣塑管可增加沖擊強(qiáng)度、降低成本，但耐酸性降低。它主要用于輸送堿性液體，農(nóng)業(yè)排灌、建筑排水以及電線穿線等。與普通硬聚氯乙烯管配方相比，主要增加了大量的CaCO3，為使CaCO3與pvc均勻混合，增加界面粘接力和

3、物料流動(dòng)性，最好采用經(jīng)過(guò)活化處理的CaCO3（例如用2%的鈦酸酯偶聯(lián)劑處理）。為了提高鈣塑PVC管的韌性，還需要加入高分子增韌劑CPE（氯化聚乙烯），CPE也起到高分子增塑劑的作用，它可降低PVC鈣塑管的擠出成型溫度。所用CPE的含氯量為35%左右。廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙1.1.2 PVC樹(shù)脂 PVC樹(shù)脂是一個(gè)極性非結(jié)晶性高聚物，分子之間有較強(qiáng)的作用力，是一個(gè)堅(jiān)硬而脆的材料；抗沖擊強(qiáng)度較低。加入沖擊改性劑后，沖擊改性劑的彈性體粒子可以降低總的銀紋引發(fā)應(yīng)力，并利用粒子自身的變形和剪切帶，阻止銀紋擴(kuò)大和增長(zhǎng)，吸收掉傳人材料體內(nèi)的沖擊能，從而達(dá)到抗沖擊的目的。改性劑的顆粒很小

4、，以利于增加單位重量或單位體積中改性劑的數(shù)量，使其有效體積份數(shù)提高，從而增強(qiáng)了分散應(yīng)力的能力。目前應(yīng)用比較廣泛的為有機(jī)抗沖擊改性劑。1.1.3 碳酸鈣 碳酸鈣是一種無(wú)機(jī)化合物，是石灰?guī)r石(簡(jiǎn)稱石灰石)的主要成分，其分子式為CaCO3，分子質(zhì)量為100.09。其中氧化鈣(CaO)占56.03%，二氧化碳(CO2)占43.97%。碳酸鈣廣泛存在于自然界中，現(xiàn)在經(jīng)過(guò)處理被不斷的運(yùn)用到塑料加工行業(yè)中來(lái)。根據(jù)碳酸鈣生產(chǎn)方法的不同，可以將碳酸鈣分為輕質(zhì)碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣和活性碳酸鈣。(一)輕質(zhì)碳酸鈣又稱沉淀碳酸鈣，簡(jiǎn)稱輕鈣，是將石灰石等原料煅燒生成石灰(主要成分為氧化鈣)和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰

5、乳(主要成分是氫氧化鈣)，然后再通人二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸鈣沉淀，最后經(jīng)脫水，干燥和粉碎而制得。由于輕質(zhì)碳廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙酸鈣的沉降體積(2.42.8mL/g)，比重質(zhì)碳酸鈣的沉降體積(1.11.4mL/g)大，所以稱之為輕質(zhì)碳酸鈣。(二)重質(zhì)碳酸鈣簡(jiǎn)稱重鈣，是用機(jī)械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白堊、貝殼等而制得。由于重質(zhì)碳酸鈣的沉降體積比輕質(zhì)碳酸鈣的沉降體積小，所以稱之為重質(zhì)碳酸鈣。(三)活性碳酸鈣又稱改性碳酸鈣，表面處理碳酸鈣，膠質(zhì)碳酸鈣或白艷華，簡(jiǎn)稱活鈣，是用表面改性劑對(duì)輕質(zhì)碳酸鈣或重質(zhì)活性鈣進(jìn)行表面改性而制得。由于經(jīng)表面改性劑改性后的碳酸鈣一般都

6、具有補(bǔ)強(qiáng)作用，即所謂的“活性”，所以習(xí)慣上把改性碳酸鈣都稱為活性碳酸鈣。1.1.4 碳酸鈣在塑料加工中的應(yīng)用碳酸鈣是高分子復(fù)合材料中廣泛使用的無(wú)機(jī)填料。從上個(gè)世紀(jì)80年代開(kāi)始國(guó)外就開(kāi)始將重質(zhì)碳酸鈣應(yīng)用于聚丙烯編織袋，當(dāng)時(shí)的添加量?jī)H為3%5%，現(xiàn)在用量已提升到15%以上，并且隨著編織袋的廣泛應(yīng)用，重質(zhì)碳酸鈣在這一塑料產(chǎn)品上的應(yīng)用已超過(guò)了20萬(wàn)噸?，F(xiàn)在在聚乙烯薄膜中也已成功應(yīng)用了超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣，在聚氯乙烯型材和管材中應(yīng)用了輕質(zhì)碳酸鈣。但相對(duì)于其他聚乙烯、聚丙烯等通用塑料來(lái)講，聚氯乙烯樹(shù)脂可以通過(guò)不同的配方和各種加工方法制成一系列從軟到硬、性能各異的聚氯乙烯制品，且具有良好的物理、化學(xué)、力學(xué)和電絕緣

7、性能，從柔軟的人造革到堅(jiān)硬的管材、型材，聚氯乙烯樹(shù)脂都是不可多得的首選材料，更為突出的是，由廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙于其分子結(jié)構(gòu)中氯的存在，賦予了該類樹(shù)脂一定的極性以及跟各種無(wú)機(jī)填料和助劑的相容性，從而導(dǎo)致其制品可以具有更低的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。這些材料的生產(chǎn)規(guī)模增大，為碳酸鈣找到了廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)，把碳酸鈣更深入、更廣泛地應(yīng)用在塑料領(lǐng)域，要以科技為先導(dǎo)：一是開(kāi)拓全新的應(yīng)用領(lǐng)域，二是在原有應(yīng)用領(lǐng)域把應(yīng)用技術(shù)搞得更好，擴(kuò)大應(yīng)用面和使用深度。1.2.1 填充改性填充改性是在聚合物中均勻摻混模量較聚合物高得多的微粒狀填料的改性方法。其目的是提高制品的硬度、耐磨性、熱變形溫度、熱穩(wěn)定性和耐候

8、性，降低制品的成型收縮率，減小離模膨脹及降低成本。而對(duì)于PVC塑料加工，在其中加人一定量的碳酸鈣填料，除上述作用外，還有提高熱熔體剛度，改善成型性，使制品易定型等作用。選擇適宜粒度的填料和填充量，還可顯現(xiàn)增韌效果。但是由于大多數(shù)無(wú)機(jī)填料屬親水性，與聚合物難以相容，如不經(jīng)過(guò)表面處理它們會(huì)造成相間分離。而對(duì)于碳酸鈣表面改性方法一般分為偶聯(lián)劑、有機(jī)物表面處理劑、無(wú)機(jī)物處理劑及綜合性表面處理劑等四種。一般認(rèn)為，表面活性劑或有機(jī)酸對(duì)填料的表面改性是物理吸附，它可以改善物料的流變性能和加工性能，但對(duì)制品的物理力學(xué)性能幾乎沒(méi)什么改善。用偶聯(lián)劑或改質(zhì)劑改性不僅可以改善加工性能，而且也可同時(shí)改善制品的物理力學(xué)性

9、能。廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙1.2.2 活化原理活化原理即活性碳酸鈣的生產(chǎn)原理，就是要將表面改性劑均勻地涂覆到碳酸鈣顆粒的表面，使碳酸鈣表面有一層表面改性劑的單分子層，表面改性劑的親水基團(tuán)與碳酸鈣表面進(jìn)行類似化學(xué)鍵的結(jié)合，表面改性劑的親油基團(tuán)則定向排列于活性碳酸鈣的表面。換句話說(shuō)就是經(jīng)過(guò)各種偶聯(lián)處理后，能使填料表面從親水性變成親有機(jī)物性。表面處理劑也叫偶聯(lián)劑，實(shí)際上是一類增加無(wú)計(jì)填料與有機(jī)聚合物之間親和力的有機(jī)物質(zhì)。它們?cè)谔盍虾途酆衔镏g，通過(guò)物理的和化學(xué)的作用使其緊密相連，從而達(dá)到良好的機(jī)械強(qiáng)度。此外，無(wú)機(jī)填料經(jīng)表面處理后，其聚集的粒徑大多有明顯縮小，例如沉淀碳酸鈣用高

10、級(jí)脂肪酸處理后聚集粒徑既能減少五分之四，因而可提高填料在聚合物中的分散性，使填料聚合物體系的流動(dòng)性得以改善，這些因素均有利于改進(jìn)制品的機(jī)械性能、表觀質(zhì)量和成型加工性能。此外，填料往往含有易揮發(fā)成分，如水，在空氣中存放也易吸潮，使用前宜干燥處理，但填料經(jīng)表面處理后，吸濕能力會(huì)明顯降低。對(duì)填料的表面處理常使用表面活性劑和偶聯(lián)劑。表面活性劑分子的一端應(yīng)與填料表面活性基團(tuán)結(jié)合，另一端應(yīng)現(xiàn)堿性，或與PVC的結(jié)構(gòu)相似或呈中性，具有低的表面能。偶聯(lián)劑分子的一端應(yīng)與填料表面化學(xué)結(jié)合，另一端含有活性基團(tuán)可與PVC分子上的活性氫或雙鍵結(jié)合。填料使用表面活性劑或偶聯(lián)劑處理后，填料的表面能明顯降低(與PVC的相近)，

11、可減輕填料的聚集與附聚。所用表面處理廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙劑最好在填料微粒生成時(shí)就包附其表面。如重質(zhì)碳酸鈣在球磨機(jī)中被研磨時(shí)，用硬脂酸處理碳酸鈣的表面。填料碳酸鈣表面處理常用的偶聯(lián)劑有鈦酸酯、鋁酸酯偶聯(lián)劑以及硅烷偶聯(lián)劑等。1.2.3 處理的工藝工藝上常用的活性碳酸鈣的生產(chǎn)工藝流程有兩種，一是濕法生產(chǎn)工藝流程，另一是干法生產(chǎn)工藝流程。兩種流程各有優(yōu)缺點(diǎn)：濕法生產(chǎn)工藝優(yōu)點(diǎn)是活化均勻，缺點(diǎn)是投資大、成本高，對(duì)活化劑的要求也高。干法生產(chǎn)工藝優(yōu)點(diǎn)是投資少、成本低，對(duì)活性劑的要求不高，缺點(diǎn)是活化不太均勻。1.3.1 碳酸鈣粉體在PVC加工中的應(yīng)用研究發(fā)展塑料工業(yè)要求的并不是普通輕質(zhì)

12、碳酸鈣，而是希望發(fā)展塑料所需要的專用碳酸鈣。一般所要求的是吸油值低、最好經(jīng)過(guò)活化改性的價(jià)格適中的活性碳酸鈣。(1)要求一定的細(xì)度，且粒度的均一性較好塑料所要求的碳酸鈣的平均粒徑一般在0.1m51m范圍之內(nèi)。如果使用0.1m以下的碳酸鈣，則必須以表面改性提高分散性。在要求不高的大填充場(chǎng)合，一般使用平均粒徑為5m20m的碳酸鈣為宜。但要特別注意少量的大顆粒會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的性能。在粒度中還必須注意到粒徑的分布，也就是顆粒要有一定的均一性，因?yàn)槌丝紤]平均粒徑之外，廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙還必須限制過(guò)大顆粒和過(guò)小顆粒的比例。 (2)要求一定的吸油值碳酸鈣的吸油值與其粒徑有關(guān)，也與

13、其晶形有關(guān)，且吸油值直接影響碳酸鈣在塑料中的應(yīng)用。這是因?yàn)樵谒芰霞庸ぶ斜仨毺砑釉鏊軇绻妓徕}吸油值大，增塑劑被碳酸鈣吸收的量也大，這樣塑料的加工性能就差。反之碳酸鈣吸油值小，增塑劑被碳酸鈣吸收的量也小，這樣對(duì)塑料的加工性能影響就小。(3)要求一定的分散度碳酸鈣的半成品在干燥中難免產(chǎn)生凝聚，所以碳酸鈣產(chǎn)品中的實(shí)際顆粒的粒徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原生粒子的粒徑，而在塑料加工時(shí)混煉剪切力有限，凝聚不容易打散，因此要求碳酸鈣具有一定的分散度。經(jīng)表面改性劑改性后的碳酸鈣，由于其顆粒表面具有一定的活性，所以其分散度也得到改善。 (4)活性碳酸鈣經(jīng)改性的碳酸鈣在塑料中顯示出較優(yōu)越的性能。由于上面種種要求的不斷提出，對(duì)

14、于碳酸鈣粉體的應(yīng)用也經(jīng)歷了這樣的三個(gè)階段：1、單純的填充材料。2、PVC加工專用碳酸鈣。3、功能化碳酸鈣粉體。這正好和碳酸鈣粉體的加工助劑發(fā)展到今天已經(jīng)經(jīng)過(guò)三個(gè)的階段不謀而合。這三個(gè)階段是：1、偶聯(lián)劑或改性劑階段。2、聚氯乙烯加工用改質(zhì)劑階段。3、聚氯乙烯加工用功能性改質(zhì)劑及功能性粉體階段。廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙1.3.2 PVC加工專用改性碳酸鈣為了幫助聚氯乙烯制品廠家簡(jiǎn)化配方設(shè)計(jì)的難度，使更先進(jìn)的加工配方技術(shù)以一種更有效地方式得到推廣和應(yīng)用，本著“提質(zhì)降本”的理念，在充分汲取南京大學(xué)偶聯(lián)劑及塑料加工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，協(xié)和公司對(duì)傳統(tǒng)的概念進(jìn)行了創(chuàng)新，率先提出了“塑料加工改

15、質(zhì)劑”的概念，研制成功了國(guó)內(nèi)的第一代聚氯乙烯加工用改質(zhì)劑XH-CR11，并迅速將其產(chǎn)業(yè)化。該產(chǎn)品的出現(xiàn)，大大簡(jiǎn)化了塑料加工配方設(shè)計(jì)的難度，避免了碳酸鈣廠家改性方法的混亂給制品廠家所帶來(lái)的各種不相容的問(wèn)題。該助劑的應(yīng)用，增加了碳酸鈣的填充量，提高了聚氯乙烯加工行業(yè)配方設(shè)計(jì)的整體水平，體現(xiàn)了加工助劑“復(fù)合化，功能化”的行業(yè)發(fā)展方向，真正達(dá)到了“提質(zhì)降本”的目的。1.3.3 功能性粉體階段 由于經(jīng)過(guò)前面的兩個(gè)技術(shù)發(fā)展階段，功能性粉體已經(jīng)初顯端倪。2003年左右，為了賦予改質(zhì)劑產(chǎn)品更優(yōu)異的性能，同時(shí)改進(jìn)一下XH-CR11客戶所反饋回的寶貴意見(jiàn)，黃艷女士又率先提出了“功能性改質(zhì)劑”的概念，并將改質(zhì)劑“復(fù)

16、合化、功能化、專用化”的改性理念在行業(yè)內(nèi)逐步推廣，新推出的XH-CA和XH-CB系列功能性改質(zhì)劑產(chǎn)品，不僅具有原XH-CR11產(chǎn)品的所有性能，同時(shí)由于它采用了進(jìn)口的高性能高分子助劑，因此具有在不影響制品耐熱及機(jī)械性能的前提下，促進(jìn)體系塑化的功能，同時(shí)該產(chǎn)品為條狀，使用更加方便，一推出就得到了廣大客戶的積極響應(yīng)和廣泛采納。廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙2 、該產(chǎn)品的生產(chǎn)方法及其特點(diǎn)(1)開(kāi)車(chē)前的準(zhǔn)備工作:檢查料斗流道和過(guò)濾板是否存有未除凈的殘料，銹斑或被硬件碰擊造成的傷痕。模頭在裝配時(shí)，緊固螺栓要邊緊邊用塞規(guī)檢查口模各邊間隙，不允許有不均勻現(xiàn)象。定型模安裝后，檢查與口模是否做到同

17、心。升溫前，檢查加熱電器有無(wú)故障。調(diào)整水槽位置，使其出口與定型裝置同心。通常模具升溫速度低于機(jī)身升溫速度，可先將模具升溫，約達(dá)120-r 130時(shí)，機(jī)身再開(kāi)始升溫。溫度到達(dá)要求后，按升溫速度快慢，適當(dāng)保溫30-60分鐘，使加熱部分的溫度內(nèi)外平衡。開(kāi)機(jī)前20分鐘，壓縮空氣預(yù)熱罐開(kāi)始升溫。(2)開(kāi)車(chē):加料前，先低速開(kāi)車(chē)空轉(zhuǎn)，檢查設(shè)備有無(wú)異聲，電流表有無(wú)超負(fù)荷現(xiàn)象。加料，螺桿開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，為2-3轉(zhuǎn)/分，然后逐步提高到規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)。廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙擠出物進(jìn)入定型模前35分鐘，接通預(yù)熱壓縮空氣，并適當(dāng)降低定型模溫度，避免鈣塑料被堵塞在定型模內(nèi)。當(dāng)進(jìn)入定型模后，用氣塞封住異型材內(nèi)

18、腔，增加內(nèi)壓使其貼緊定型模壁，當(dāng)異型材離開(kāi)定型模時(shí)，可將定型模內(nèi)冷卻水溫降到20以下。待異型材離開(kāi)水槽時(shí)，根據(jù)定型情況，隨時(shí)調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)速，空氣壓力和空氣溫度，使表觀和斷面結(jié)構(gòu)符合要求。在整個(gè)異型材的擠出成型過(guò)程中，要經(jīng)常檢查設(shè)備與電器的工作情況，以及各部溫度是否穩(wěn)定。切割前，要先將氣塞通過(guò)切口方能切割，不然管內(nèi)失去氣壓，造成制品變形。(3)停車(chē):停止加料，當(dāng)見(jiàn)模具口模料已明顯減慢時(shí)，方可停車(chē)，但機(jī)身在拆卸模具期間，仍要保持?jǐn)D出溫度。推開(kāi)水槽，拆卸冷卻定型模，取下模具加熱圈，去掉氣嘴。打開(kāi)機(jī)頭連接法蘭，低速開(kāi)機(jī)，頂出過(guò)濾板，并趁熱將過(guò)濾板孔眼中的余料剔出，螺桿內(nèi)的余料要擠出干凈，如發(fā)現(xiàn)有焦?；蚵?/p>

19、氣味時(shí)，應(yīng)將螺桿取出，檢查螺桿或料筒上是否有焦料粘附。用頂桿將模芯頂出，流道上的殘余料用銅片或銅鏟除掉，廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙，然后用金相砂紙打光，模芯要涂上防銹油或泡入油箱。模芯要豎直放置，切不可平放在地，以防模芯變形。3、 原料及配方聚氯乙烯鈣塑管原料及典型配方物料名稱配方物料名稱配方PVC樹(shù)脂CPE三堿式硫酸鉛硬脂酸鉛10051051 .0硬脂酸鋇石蠟炭黑活性CaCO31.50.80.230804、生產(chǎn)流程的確定及生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述4.1.1聚氯乙烯鈣塑管生產(chǎn)流程廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙4.1.2 聚氯乙烯鈣塑管生產(chǎn)流程說(shuō)明塑料在擠出成型中應(yīng)用最廣

20、泛的基本形態(tài)為粒狀料。擠出成型中使用塑料粒料的優(yōu)點(diǎn)如下：A、送料和加料比較方便，不需要強(qiáng)制加料器；B、粒料的表觀密度比粉料大，制品質(zhì)量較好；C、空氣及揮發(fā)物含量較少，制品不易產(chǎn)生氣泡；D、避免了粉塵飛揚(yáng)，改善了勞動(dòng)條件。樹(shù)脂從倒袋站倒入，經(jīng)過(guò)濾器、正壓風(fēng)機(jī)送至樹(shù)脂貯罐中。各種穩(wěn)定劑、內(nèi)外潤(rùn)滑劑、填料及顏料放入指定的小料倉(cāng)中，靠微機(jī)控制，按配方要求把樹(shù)指及各種助劑定量稱送到熱混機(jī)中，在攪拌，磨擦生熱，使物料升溫后，供至冷混機(jī)降溫，通過(guò)真空吸料裝置，經(jīng)過(guò)振蕩篩后進(jìn)入干料倉(cāng)中，供擠出機(jī)擠造粒使用。通過(guò)混料工序，我們希望得到的是分散性良好的干混粉料。通過(guò)實(shí)踐得知，對(duì)SG-5型樹(shù)脂，冷混機(jī)出料濕度不大于

21、50時(shí)，效果最好。4.1.2.2 擠出成型工藝流程配好的物料在負(fù)壓風(fēng)機(jī)的作用下，由于料倉(cāng)進(jìn)入加料斗，然后物料由加料斗送至擠出機(jī)進(jìn)行加熱,在螺桿中物料經(jīng)加料段時(shí)固體塑料被升溫到它的軟化點(diǎn)，并被送到熔化段，此時(shí)塑料由固態(tài)逐漸轉(zhuǎn)化為熔融狀態(tài)，最后進(jìn)入計(jì)量段，此時(shí)熔體進(jìn)一步均勻塑化，并使料流定量、定壓機(jī)頭流道均勻擠出，在機(jī)頭塑料熔體形成所需要的形狀。從機(jī)頭口模擠出來(lái)的管狀物經(jīng)過(guò)水浸式冷卻，使它變硬而廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙定型。在牽引裝置的作用下管材提供一定的牽引力和牽引速度，均勻地引出管材，并通過(guò)牽引速度調(diào)節(jié)管子的壁厚。然后經(jīng)過(guò)噴碼機(jī)、牽引隴、切割機(jī)，切割成規(guī)定長(zhǎng)度的管材。最后

22、，將管子送至脹口機(jī)脹口。成型后，檢驗(yàn)合格后即可出廠。4.1.3 生產(chǎn)所用設(shè)備介紹4.1.3.1擠出機(jī)的選擇用雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)聚氯乙烯鈣塑管材，主要用錐形異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿。也可以選用平行異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿，但用得比較少。錐形雙螺桿對(duì)物料的壓縮作用不是像單螺桿改變螺槽深度進(jìn)行壓縮，而是靠減少螺桿外徑（錐形）和改變螺距（平行）實(shí)現(xiàn)容積逐漸減少。錐形雙螺桿擠出機(jī)其嚙合區(qū)螺槽一般為縱橫背向封閉，物料輸送能力和建壓能力很強(qiáng)，加料段螺槽深，容易加入較大體積的物料，螺桿和料筒表面積大，物料受熱快，可直接采用粉料，且加入的熱穩(wěn)定劑和潤(rùn)滑劑可適當(dāng)減少，擠出溫度也較低，故有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。而且擠出流量穩(wěn)定，可精確的保持

23、板材尺寸。 生產(chǎn)PVC管材的擠出機(jī)螺桿設(shè)計(jì)都有三個(gè)區(qū)段：加料段（送料段）、熔化段（壓縮段）、計(jì)量段（均化段）。此三段所起的作用不同。加料段是把料斗來(lái)的固體塑料升溫到它的軟化點(diǎn)，并將它送到熔化段，只是一個(gè)升溫和輸送過(guò)程，塑料仍是固體狀態(tài)。熔化段一般在螺桿中部，塑料在這段中除受熱和前移外，同時(shí)粒狀固體逐漸壓實(shí)和熔化為連續(xù)狀的熔體，還將包在料內(nèi)的空氣向送料段排出，廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙塑料在這段是由固態(tài)逐漸轉(zhuǎn)化為熔融狀態(tài)。計(jì)量段是螺桿的最后一段，熔體在這段中進(jìn)一步均勻塑化，并使料流定量、定壓由機(jī)頭流道均勻擠出，所以又稱均化段。擠出機(jī)螺桿的三個(gè)區(qū)段（即三段）相對(duì)應(yīng)的組成了三個(gè)功

24、能區(qū)：固體輸送、物料塑化區(qū)、熔體輸送。要使擠出機(jī)的這三個(gè)功能區(qū)段相吻合，必需選擇適當(dāng)?shù)呐浞健⑦m當(dāng)?shù)牧贤矞囟扰c螺桿溫度及適當(dāng)?shù)穆輻U轉(zhuǎn)速。如果工藝條件選擇不適當(dāng)，就會(huì)破壞三個(gè)功能區(qū)的分布，造成產(chǎn)量降低或塑化不良?？傊?，在擠出機(jī)實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)配方、螺桿轉(zhuǎn)速及各段控制溫度等，已達(dá)到塑化和擠出量的最佳效果。要符合聚氯乙烯管材生產(chǎn)車(chē)間的條件，從必需的年產(chǎn)量、生產(chǎn)能力、等各方面進(jìn)行考慮，本設(shè)計(jì)采用SJSZ-5822型的異向錐形雙螺桿塑料擠出機(jī)設(shè)備最為合理。管機(jī)頭的作用是對(duì)塑化的物料保持塑性狀態(tài)，并產(chǎn)生一定的壓力使塑化的物料經(jīng)過(guò)一定的流道后成型為具有環(huán)形截面形狀的管坯。本設(shè)計(jì)采用直通機(jī)頭。物料在機(jī)頭和擠出機(jī)

25、中流動(dòng)方向一致，是一種使用普通的機(jī)頭。這種機(jī)頭在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)操作中要注意分流器支架造成的接縫線處管材強(qiáng)度低的問(wèn)題。口模與芯模的平直部分是管材成型部分。口模負(fù)責(zé)成型管材外表面。口模的內(nèi)徑d1的確定方法可由下式來(lái)計(jì)算獲得 d1=D/廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙式中 D管材外徑，mm經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，硬聚氯乙烯取1.01-1.06芯模成型管材內(nèi)表面，芯模要與分流器同心，以保證料流均勻分布，可采用螺紋結(jié)構(gòu)與分流器對(duì)中連接。芯模外徑d2是在芯模與口模之間的間隙值?？捎孟率接?jì)算：=t/b式中 口模與芯模的間隙值，mm;t管材壁厚， mm; b物料在口模出口處的膨脹率。則： d2=d1-2收縮角取2

26、0，擴(kuò)張角取60,L3=1.2D,L1=2D,L2=1.5D。為了使管材壁厚均勻，在裝機(jī)頭時(shí)就要調(diào)節(jié)芯模與口模同心，操作過(guò)程中，重力作用、溫度，以及流道中壓力分布的情況，都會(huì)對(duì)流速和制品壁厚造成影響，因此，機(jī)頭中要設(shè)置對(duì)機(jī)頭壁厚的均勻程度進(jìn)行調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)。一般可用調(diào)節(jié)螺栓進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時(shí)要略微放松對(duì)口模固定的壓緊力，并將相對(duì)方向上調(diào)節(jié)螺栓稍放松，否則無(wú)法頂動(dòng)口模。調(diào)節(jié)完成后要注意將口模重新壓緊，謹(jǐn)防密封端面處漏料。廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙4.1.3.2 定型套從機(jī)頭擠出的物料處于熔體狀態(tài)，形狀不能固定，因此需要經(jīng)過(guò)定型裝置對(duì)物料加以冷卻，以達(dá)到精整尺寸的同時(shí)將其形狀固定。采

27、用定外徑的方式定型，同時(shí)采用內(nèi)壓法。它是在管內(nèi)加壓縮空氣，使管壁向外貼緊定型套內(nèi)壁壁實(shí)現(xiàn)迅速冷卻固化定型的，管材經(jīng)牽引設(shè)備均勻引出。壓縮空氣由芯模中的孔道進(jìn)入管內(nèi)，其壓力大于大氣壓力。為保持管內(nèi)壓力不變，在離定徑套一定位置的管內(nèi)，用氣塞阻住壓縮空氣，使之不產(chǎn)生泄漏。氣塞用相應(yīng)長(zhǎng)度的細(xì)鋼鉤掛在機(jī)頭的芯模上。定型套的內(nèi)徑一般比管材外徑大，放大的尺寸等于管材收縮率。硬質(zhì)聚氯乙烯管材收縮率為0.7%-1%。因此收縮率小，設(shè)計(jì)時(shí)可以忽略不計(jì)。此設(shè)計(jì)管徑是110mm是在300mm以下，定徑套長(zhǎng)度取6D。為使管材外表面光滑，定型套內(nèi)表面應(yīng)鍍鉻，拋光。本設(shè)計(jì)采用真空定型裝置。夾套內(nèi)分隔成三個(gè)密封室：中部為真空

28、室，比較靠近進(jìn)料端；兩端是冷卻室，供冷卻水循環(huán)。為了提高冷卻效率，冷卻室中可設(shè)置擋板。真空段在定型套內(nèi)壁上有真空孔與真空室相通。廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙為保證管壁充分吸附，孔的分布比較密集且均勻。由天管壁厚為7.6mm,故孔徑應(yīng)取大些，取1.2mm。這種型式的真空定型裝置可安裝在水槽的進(jìn)樣端。從冷卻定型套出來(lái)的管材，未得到充分冷卻，為防止變形，必須供出管壁中的余熱，使之達(dá)到或接近室溫。采用浸沒(méi)式水槽，其為開(kāi)放式，具有一定水位，能將管材完全浸沒(méi)在其中的容器。其長(zhǎng)度根據(jù)管徑和擠出線速度確定，一般為2-3m, 亦可將兩個(gè)水槽串接使用。冷卻水流動(dòng)方向與管材擠出方向相反，使管材逐步

29、冷卻，減少管材中的內(nèi)應(yīng)力。保持真空度的相對(duì)穩(wěn)定，是這一工序在工藝控制上的關(guān)鍵，真空度忽大忽小的波動(dòng)，往往會(huì)使管材成為橢圓形和產(chǎn)生竹節(jié)化。冷卻水溫巧，要求管材離開(kāi)定型套后溫度低于40。4.1.3.3 牽引裝置本設(shè)計(jì)采用履帶式牽引裝置，一履帶式牽引機(jī)一般用2條、3條或6條履帶組成。履帶上嵌有一定數(shù)量的橡膠塊，管材牽引機(jī)履帶上的橡膠塊上表面制成“V”型凹槽，以增加對(duì)管材施加徑向壓力的面積。與一般軋輪式牽引相比，履帶式牽引具有牽引力強(qiáng)和調(diào)速范圍廣的特點(diǎn)。由于履帶橫向?qū)掗煟c管材接觸面積較大，能有效避免軋輪牽引容易發(fā)生的打滑現(xiàn)象。在生產(chǎn)中牽引速度的不穩(wěn)定，是造成管材厚薄不均的直接因素。廣 東 石 油 化

30、 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙牽引過(guò)慢，會(huì)造成機(jī)頭積料;牽引過(guò)快，管壁變薄，管材的縱向回縮率也會(huì)加大。通常設(shè)定的牽引速度約比擠出線速度快5%一10%，可以使兩者速率相配合。牽引速度為0.8一1.0m/min。4.1.3.4 切割裝置切割裝置是將連續(xù)擠出的管材，根據(jù)需要長(zhǎng)度自動(dòng)或半自動(dòng)切斷的設(shè)備。對(duì)于硬質(zhì)管材，較多使用的是圓盤(pán)鋸切割和自動(dòng)行星鋸切割。本設(shè)計(jì)采用自動(dòng)行星鋸切割裝置可切割大口徑管，圓鋸片自轉(zhuǎn)進(jìn)行切削，繞管子公轉(zhuǎn)，使管子圓周上均勻受切切割，直至管壁完全切斷。這種方式獲得的斷口一般比較平整，有利于與管件的連接。4.1.4 工藝條件溫度與壓強(qiáng)問(wèn)題。PVC-U的耐壓強(qiáng)度隨溫度的上升而下降，一般

31、使用溫度以常溫(2000為宜。公稱壓力是指在20以下輸水的最大工作壓力，若水溫升至此25一35之間則公稱壓力下降20%。.溫度 聚氯乙烯鈣塑管和其它材料相同，都具有熱脹冷縮的特性，因此在溫差較大的地區(qū)使用時(shí)要特別注意。當(dāng)直線管道在不能自然彎曲的情況下，須考慮其伸縮問(wèn)題?？梢圆捎脧椥悦芊馊B接用活套管，或利用管折角自然補(bǔ)償伸縮，廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙可以采用彈性密封圈連接用活套管，或利用管折角自然補(bǔ)償伸縮，或人為地加入額外彎管以及安裝膨脹波紋管或膨脹圈等方法來(lái)解決。有些供水管道還要考慮設(shè)置加固墩。 聚氯乙烯鈣塑管的物理性質(zhì):比重1.4，不助燃，但維卡軟化溫度不小于76，不

32、可在較高的溫度環(huán)境下使用，輸送流質(zhì)的溫度不能超過(guò)45。所以輸送原水或自來(lái)水均不成問(wèn)題，但不能輸送(45)熱水。.壓力選擇管道時(shí)，應(yīng)對(duì)壓力等級(jí)、流量、流速、地理環(huán)境等因素進(jìn)行考慮。目前生產(chǎn)管道按其承受壓力的不同分為5級(jí):(l)0-0 .6MPa(2)0.6-0.8MPa(3)0.8-1.OMpa(4)1.0-1.25MPa(5)l.25-1.60MPa。選擇時(shí)應(yīng)按當(dāng)?shù)毓┧畨毫?lái)選擇。此設(shè)計(jì)采用1.60MPa級(jí)、流速在1.3一1.5m/s之間的管道。4.1.5 生產(chǎn)中的現(xiàn)象及解決方法以上各環(huán)節(jié)的控制與各部分的工作原理相對(duì)應(yīng),在生產(chǎn)中由于操作不當(dāng),或各工藝條件之間不匹配等原因,會(huì)出現(xiàn)一些不正常現(xiàn)象,

33、應(yīng)通過(guò)認(rèn)真地觀察和分析加以解決。廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙序號(hào)不正?，F(xiàn)象產(chǎn)生原因解決辦法1質(zhì)脆原料質(zhì)量指標(biāo)不符模具溫度過(guò)低，機(jī)身溫度過(guò)高模具成型壓縮比較小化驗(yàn)原料降低螺桿轉(zhuǎn)速修改模具結(jié)構(gòu)2管壁厚薄不均芯模與口模中心定位不正，間隙不均設(shè)計(jì)或加工精度未達(dá)到要求調(diào)整芯模和口模中心位置達(dá)到間隙均勻重新設(shè)計(jì)或修整模具內(nèi)流道3焦線或焦粒分流器處分解擠出溫度過(guò)高降低分流器溫度降低擠出溫度4制品內(nèi)壁或外壁有氣泡原料含水里過(guò)高料中混有雜質(zhì)機(jī)身溫度過(guò)低或過(guò)高先將原料干燥消除料中雜質(zhì)調(diào)整機(jī)身溫度5制品斷面形狀不規(guī)則出料速度不均螺桿轉(zhuǎn)速太快模具平直成型部分太短檢查出料不均的各種因素降低螺桿轉(zhuǎn)速加長(zhǎng)

34、模具平直成型部份長(zhǎng)度6制品內(nèi)壁有明顯的拼縫線模頭或芯模溫度過(guò)低螺桿轉(zhuǎn)速太快.塑化不良成型壓縮比太小提高模頭或芯模溫度降低螺桿轉(zhuǎn)速修改模具結(jié)構(gòu).加大壓縮比7制品內(nèi)壁起毛開(kāi)裂模芯溫度太低模芯部有傷痕螺桿溫度過(guò)低檢查壓縮空氣的風(fēng)量和溫度修除模芯部傷痕提高螺桿溫度8制品明顯彎曲出料速度不均?？诙ㄐ吞住⑺?牽引不在一條中心線上檢查出料不均的各種因素調(diào)整各部中心位置廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙4.1.6 廢料處理 PVC管材生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些不合格產(chǎn)品和廢品，尤其是每次換模生產(chǎn)，管材未合格前，總會(huì)產(chǎn)生部分廢品。另外，管材在堆放、搬運(yùn)過(guò)程中也會(huì)造成一些損壞，這些統(tǒng)稱為廢料。這些廢料成分

35、基本相同，將其破碎后摻入到原料中基本不影響管材性能。所以必須加強(qiáng)對(duì)這些廢料的管理和合理回收利用。廢料處理流程圖所示。廢 料 磨粉清洗粉碎分送 配料 造粒 擠出 產(chǎn)品 5、物料平衡及物耗 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù): （一）車(chē)間生產(chǎn)能力 1000 噸/年聚氯乙烯鈣塑管；（二）年生產(chǎn)時(shí)間 7200小時(shí)； （三）PVC管材合格率 99%； （四）產(chǎn)品規(guī)格 自 定（五）物料損耗系數(shù)工序配料高速混合擠出成型成型后處理?yè)p耗率0.20.40.30.3廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 用 紙總損耗率=0.2%+0.4%+0.3%+0.3%=1.2%年生產(chǎn)時(shí)間=7200小時(shí)=300天(d)設(shè)計(jì)日產(chǎn)量=設(shè)計(jì)年產(chǎn)量/生產(chǎn)時(shí)間（天）*合格率 =1000(t)/300（d）*99% =3.3 （t/d）=3300(kg/d)=137.5(kg/h)所以需要1臺(tái)每小時(shí)產(chǎn)量為300kg的CM80SC錐形雙螺桿擠出機(jī)物料衡算配料：3300*（1-0.2%）=3293.4 kg高速混合：3293.4*(1-0.4%)=3280.2 kg擠出成型：3280.2*（1-0.3%）=3270.4 kg成型后處理：3270.4*（1-0.3%）=32