廢舊塑料回收改性再造粒

1、題目年產1200噸聚丙烯/聚乙烯混合廢塑料分離及改性再造粒的生產車間的設計本 科 畢 業(yè) 論 文作 者： 楊成 專 業(yè)： 高分子材料與工程 指導教師： 張軍 完成日期： 2013年6月 誠 信 承 諾 書本人承諾：所呈交的論文是本人在導師指導下進行的研究成果。除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已發(fā)表或撰寫過的研究成果。參與同一工作的其他同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 簽 名： 日 期： 本論文使用授權說明本人完全了解南通大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定，即：學校有權保留論文及送交論文復印件，允許論文被查閱和借閱；學?？梢怨颊撐牡娜炕虿?/p>

2、分內容。（保密的論文在解密后應遵守此規(guī)定）學生簽名： 指導教師簽名： 日期： 摘 要 聚乙烯和聚丙烯樹脂是應用非常廣泛的高分子材料，其各類性能優(yōu)良。因此在生活中充斥著大量的聚丙烯/聚乙烯的廢舊塑料。本文介紹了國內外廢舊塑料的回收利用現(xiàn)狀，說明了聚乙烯/聚丙烯材料的性能及其應用，聚乙烯/聚丙烯材料的改性方法和擠出造粒工藝的選擇。本設計采用聚乙烯/聚丙烯混合廢塑料為原料，以密度分離法將其分離，采用填充改性法對其進行改性。設計出一條合理的分離、改性及擠出再造粒生產工藝流程。確定各個工藝參數和設備，以實現(xiàn)聚乙烯/聚丙烯廢舊塑料的回收再利用。關鍵詞：聚乙烯/聚丙烯，廢舊塑料，擠出造粒，工藝流程ABSTR

3、ACTPolyethylene and polypropylene resin are widely used polymer materials which have many excellent properties. Therefore, much waste polypropylene and polyethylene plastics was everywhere in regular life. the current status of domestic waste plastics recycling utilization were introduced in this pa

4、per briefly. the performance, the application, the modified methods and selection of extrusion granulation process were illustrated.The waste polyethylene and polypropylene plastics mixture were taken as raw material in this design. The waste polyethylene and polypropylene plastics were separated by

5、 the density separation method and modified by filling modification method. A reasonable separation, modification and extrusion process was designed. The process parameters and equipments were determined to realize the recycling of the waste polyethylene and polypropylene plastics mixture.Keywords:

6、Polyethylene / polypropylene, waste plastics, extrusion, process 目 錄摘 要IABSTRACTII第一章 緒 論11.1項目要求11.2聚乙烯/聚丙烯11.3聚乙烯/聚丙烯的應用1聚乙烯產品用途1聚丙烯產品用途21.4廢舊塑料回收利用現(xiàn)狀3 國內3國外4第二章 生產工藝及設備參數62.1工藝選擇6聚乙烯/聚丙烯混合廢塑料的分離工藝選擇6聚乙烯/聚丙烯改性方法的比較與選擇8聚乙烯/聚丙烯的擠出造粒工藝選擇10 工藝流程圖112.2設備選型12設備選型的總體原則12擠出造粒設備選擇1314142.3物料衡算14第三章 公用工程163

7、.1耗電163.2排風設備163.3噪音163.4通風設計163.5用水163.6排水16第四章 物流運輸174.1道路及運輸174.2包裝17第五章 廠房設計18第六章 生產編制及時間安排196.1生產體制196.2人員安排196.3作息時間安排19第七章 成本與利潤核算207.1固定投資估算207.2年均成本估算207.3年利潤估算217.4回報年限估算21參考文獻22致 謝23 第一章 緒 論1.1項目要求本項目是年產1200噸的聚乙烯/聚丙烯混合廢塑料分離及改性再造粒的生產車間設計。1.2聚乙烯/聚丙烯（1）聚乙烯（簡稱PE）是通用合成樹脂中產量最大的品種，其種類主要有低密度聚乙烯、線

8、型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和一些具有其他特性的聚乙烯產品。 a.聚乙烯物理性能：聚乙烯是一種白色的材料，呈半透明狀，密度約為0.94g/cm3，沒有毒性，具有良好的介電性能。聚乙烯材料的透水率較低，聚乙烯材料的結晶度越高，其透明度就越低，而在一定的結晶度下，聚乙烯材料的分子量越大，其透明度就會越高。高密度聚乙烯的熔點在132-135左右，低密度聚乙烯的熔點則比較低，約112左右。聚乙烯常溫下一般不溶于溶劑中，超過70時就可少量溶解于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯等溶劑中。b.聚乙烯化學性能：聚乙烯的化學穩(wěn)定性良好，在室溫下耐各種化學物質的腐蝕，硝酸和硫酸除外，這兩種酸能有效的破壞聚乙烯材料。（2）

9、聚丙烯（簡稱PP）是一種熱塑性樹脂，由丙烯聚合而得。根據結構來分有等規(guī)物、無規(guī)物和間規(guī)物三種構型，工業(yè)上以等規(guī)物為主要成分。聚丙烯也包括丙烯與少量乙烯的共聚物在內，目前聚丙烯行業(yè)正處在一個其快速的發(fā)展關鍵階段1。a.聚丙烯物理性能：其物理特性為半透明的無色固體，無臭無毒。由于聚丙烯的結構規(guī)整，同時其結晶度很高，故熔點高達167，聚丙烯材料可進行蒸汽消毒，密度約為0.90g/cm3，是最輕的通用塑料。 b.聚丙烯化學性能：耐腐蝕，抗張強度30MPa，在沖擊強度方面和材料的透明性方面都比聚乙烯要好。聚乙烯的缺點同樣明顯：耐低溫沖擊性差，在空氣中容易老化，這兩個缺點可以通過改性來進行改進2。1.3聚

10、乙烯/聚丙烯的應用聚乙烯產品用途 （1）汽車制造及其他機械工業(yè) 在汽車工業(yè)中，聚乙烯應用較為廣泛，主要是高密度聚乙烯，可以用于制造齒輪等一些小部件。由于其制作的靈活性，質量輕等優(yōu)點，高密度聚乙烯零件的市場正逐年增大。而具有更高的耐熱性、耐油性和耐沖擊回彈性的聚乙烯材料則用于制作汽車的保護囊和燃料軟管，同樣具有良好的市場。 除了一些小零件，高密度聚乙烯還可用于制作汽車油箱、行李襯里、檔風玻璃水洗槽和護檔板等。例如將HDPE燃油箱進行氟化和磺化處理及采用多層共擠出吹塑成型，則可使油箱有效避免汽油滲透。除了這些，聚乙烯還可制作油管頸、旋流器、減震器護管、工具箱等3。除了汽車工業(yè)，在紡織機械領域，聚乙

11、烯材料也有很大發(fā)揮空間，如制作紡織織機上的皮結，耐沖擊次數可由100萬次提高到500-1500萬次，使用壽命可延長5-10倍。 （2）電子電氣行業(yè) 在導電性能方面，超高分子量聚乙烯比通常的導電塑料薄膜的導電性高100倍，所以可以用來生產噴漆用的軟管制造材料和低噪音電纜的屏蔽材料以及其他有高導電性要求的電子產品。超高分子量聚乙烯的絕緣性良好，國外用來取代微孔橡膠隔板等制造酸性鉛蓄電池隔板并已向大型化發(fā)展3。除絕緣性外其耐低溫性能也很好，可用來制造工業(yè)中的耐低溫部件，在超溫超導領域中是種理想的絕緣材料。聚乙烯材料對放射線有很好的遮蔽作用，因此可用來制造原子能發(fā)電站的遮蔽板。 （3）管材制造經過交聯(lián)

12、改性后的聚乙烯管材具有較高的耐熱性，且耐應力開裂、抗蠕變和機械強度高，可用來制造建筑工程用的冷熱水器、套管、電線電纜阻燃管、飲用水管、排水排污管、油氣管、煤氣管等，聚乙烯管材具有PVC管及鍍鋅管所不具有的各種優(yōu)點，且與不銹鋼管相比占有價格優(yōu)勢。聚乙烯材料制作的熱水管具有質輕、耐銹蝕、耐蠕變性好等優(yōu)點，是家庭熱水系統(tǒng)中最具競爭力的熱水管材。聚丙烯產品用途 （1）包裝材料目前，包裝材料和加工都向著越來越“輕”的方向發(fā)展，而發(fā)泡塑料在這方面明顯具有優(yōu)勢?，F(xiàn)在微波爐和微波食品在人們的日常生活中越來越常見，而交聯(lián)發(fā)泡聚丙烯片材熱成型的食品容器的耐熱性可達130，而且耐高溫，耐沸水穩(wěn)定性很好，其熱成型的盤

13、子等各類容器在低溫下的沖擊強度較高，且表面感覺舒適柔軟，可在低溫情況下使用。聚丙烯的化學結構決定了它的降解性能比聚乙烯強，故在一次性包裝方面具有明顯的優(yōu)勢。據統(tǒng)計，我國目前每年的一次性餐具消耗量約為180億個4。這些一次性餐具由于消耗大量木材必將帶來更大的環(huán)境危害。而聚丙烯制品的制造過程中，如果不加入抗氧劑等添加劑，會在陽光下很容易老化降解碎化成粉狀。利用聚丙烯的這一特性，采用發(fā)泡聚丙烯片材制作的一次性餐具是比較理想的環(huán)保餐具。 （2）隔熱材料 發(fā)泡聚丙烯材料的熱導率比發(fā)泡聚乙烯材料的低，且絕熱性能更好，在耐高溫方面，發(fā)泡聚丙烯材料能耐120的高溫。因此發(fā)泡聚丙烯材料必將作為高級保溫絕緣材料來

14、應用，可用來制造使用溫度要求超過100的隔熱材料。國外廣泛將其用于聚苯乙烯和聚乙烯發(fā)泡片材耐熱性達不到要求的場合，例如用于90120熱載體循環(huán)蓄電池的隔熱材料、汽車頂棚材料、發(fā)動機和車間的隔熱材料等。發(fā)泡聚丙烯材料作為空調保溫管有著巨大的市場，還可用作石油化工管道的保溫材料、自來水管防凍保溫套、熱水管、暖房、貯槽的熱絕緣材料等。 （3）汽車零部件 聚丙烯除了具有各類優(yōu)良性能外，可回收再利用也是其一個重要特點，在汽車等行業(yè)已成為人們優(yōu)先考慮選用的替代材料。近年來，發(fā)泡聚丙烯材料在汽車工業(yè)內作為內裝飾的應用日益廣泛，可加工成地毯支撐材料、遮光板、隔音板、行李架、內裝飾件、蓋子、箱體等。為了節(jié)省能量

15、的消耗,，現(xiàn)代汽車要求減輕質量，用更多的塑料替代其他材料無疑是今后的發(fā)展方向。1.4廢舊塑料回收利用現(xiàn)狀 國內隨著工業(yè)的發(fā)展，各類塑料制品已進入千家萬戶，而隨之而來的是塑料廢棄物也日益增多。各種塑料包裝物、塑料容器、塑料玩具和文具、塑料鞋、塑料家電外殼、車輛保險杠、塑料管材、工業(yè)廢料等等，隨處可見，造成了極大的環(huán)境污染。而據有關數據顯示，2011年我國國內僅廢舊塑料回收量就已高達1500萬噸。 目前，我國廢舊塑料現(xiàn)有的主要處理方式有三種 （1）填埋 由于塑料制品多為大分子結構材料制作，因而廢棄后不易腐爛，且質量輕體積大，在戶外易隨著空氣或水流移動。因此，人們利用地形建設填埋場，對其進行衛(wèi)生填埋

16、。衛(wèi)生填埋法建設投資少、運行費用低，長久以來一直都是最常用的處理方法，但填埋處理有著明顯的缺點：占用空間大，浪費大量的土地資源。（2）焚燒 另一主要的處理方法是焚燒回收熱能法。其優(yōu)點是處理量大、成本低、效率高，與填埋法相比，焚燒處理對廢舊塑料有了一定的利用，已經變廢為寶。但焚燒處理的缺點同樣明顯：由于在現(xiàn)實生活中塑料的種類有很多，且很多塑料制品質量不達標，使塑料中含有很多的對人體有害的物質及一些重金屬化合物，這些塑料在焚燒的過程中，會產生一氧化碳及其他許多的有害物質。對環(huán)境造成很大的污染。（3）回收再造粒 除了以上兩種方法，將廢舊塑料回收后進行再造粒，是廢舊塑料回收技術的一大進步。利用專用的造

17、粒設備，可將廢舊聚乙烯、聚丙烯等塑料通過合理的分離方法分離，在改性后再造粒。同填埋法和焚燒法相比，廢舊塑料再造粒實現(xiàn)了真正意義上的資源循環(huán)利用。我國在回收廢舊塑料并進行再造粒方面起步較早，為節(jié)省資源和保護環(huán)境作出了巨大貢獻。盡管如此，我國絕大多數企業(yè)卻仍處于小規(guī)模無序化的生產經營方式，還存在許多的問題：由于廢塑料加工戶比較分散，大多仍處于一種集收集生產銷售為一體的三合一的家庭作坊式的生產經營方式，生產場地簡陋，加上易燃物品亂堆放，安全隱患較多5。在廢舊塑料的加工過程中會產生大量的污染物，而大部分企業(yè)未認識到污染問題，因而缺乏污染物治理能力，產生的廢水雜質和剩余廢料在一般情況下未經處理就被直接排

18、放焚燒或隨意丟棄，對周圍環(huán)境的污染非常嚴重。國外在發(fā)達國家中，固體廢棄物中的廢塑料約為4%一10%(質量分數)，主要來自于廢棄包裝物、汽車垃圾和工業(yè)廢料。廢塑料中各品種所占的質量分數分別為:低密度聚乙烯(LDPE)27%，高密度聚乙烯(HDPE)21%，聚丙烯(PP)18%，聚苯乙烯(PS)16%，聚氯乙烯(PVC)7%6?？梢钥闯?，在廢舊塑料中聚乙烯和聚丙烯占有相當大的比重，由于其回收的利用價值高，聚乙烯和聚丙烯的耐老化性能優(yōu)異，近年來，聚乙烯和聚丙烯廢舊塑料的回收利用受到了極大的關注。（1）美國據美國化學委員會統(tǒng)計，在2009年，美國的塑料瓶回收率已超過99.7%。迫于消費者和零售商的壓力

19、，產量占美國80%以上的幾家塑料袋生產商在2009年4月22日鄭重對外承諾：到2015年將使塑料袋的回收利用率提高至40%。 2009年6月，PWP工業(yè)公司已在西弗吉尼亞州投產了8萬平方英尺的消費后塑料循環(huán)回收利用中心，第二個中心，PWP工業(yè)公司與可口可樂亞特蘭大塑料循環(huán)回收利用公司一起，將PETE塑料瓶轉化成食品和醫(yī)藥管理局認可的食品級適用材料。在2010年6月，美國波士頓的東北大學研究人員宣布，該研究團隊開發(fā)了一種可將非生物降解塑料破解后形成燃料的廢棄物燃燒器，從而極大的減少了有害排放物的排放。該設施可用于驅動大型發(fā)電廠，與塑料回收中心相連接，以供應穩(wěn)定的燃料來源。 （2）歐洲 據位于布魯

20、塞爾的歐洲塑料制造和回收集團統(tǒng)計，2008年歐洲塑料回收率已達到54%，2009年歐洲塑料需求增長至5280萬噸，其中有50%的塑料被回收利用，20.6%循環(huán)回收，29.5%回收用作能量。從歐盟27個成員國和2個非成員國的統(tǒng)計數據來看，2008年歐洲塑料廢棄物總量約為2490萬噸，其中63%來自塑料包裝。由此不難看出，歐盟非常重視廢塑料的回收和利用，歐洲國家的多數市民都能自覺地將包裝廢棄物分類。 據有關數據顯示，目前在歐洲，塑料的應用收益比塑料制品生產和回收過程中的排放高出數倍。據了解，在過去的10年間，歐盟塑料加工行業(yè)已投資超過5000萬歐元用來促進對塑料廢棄物的管理，具有顯著成效。按廢塑料

21、質量統(tǒng)計，2008年平均回收率為51.3%，比上年增加了1.7%。其中，瑞士廢塑料回收工作做得最好，回收率達99.5%，丹麥和德國緊隨其后，回收率分別達96.5%和96.3%7。 根據歐洲兩家行業(yè)協(xié)會發(fā)布的數據來看，2011年歐洲分類后的PET瓶回收率增長了9.4%，達到159萬噸。據歐洲PET容器回收協(xié)會和歐洲塑料回收協(xié)會聯(lián)合發(fā)布的一份報告稱，2011年，歐洲市場PET瓶的總體回收率達了51%。2011年超過50%的回收PET瓶被用于生產包裝用容器或薄板，另外39%用來生產纖維。在接受調查的國家中，1/3國家的回收率超過了70%。 （3）日本 除美國和歐洲外，日本的廢塑料回收利用也很具有代表

22、性。據日本塑料工業(yè)聯(lián)合會稱，2008年日本廢舊塑料總量為998萬噸。而回收利用的廢塑料就有758萬噸，占到排放總量的76%。 第二章 生產工藝及設備參數2.1工藝選擇聚乙烯/聚丙烯混合廢塑料的分離工藝選擇廢舊塑料的分離方法主要有以下幾種：（1） 手工分離法這種方法是根據不同塑料的物理性能的差異，利用人力進行手工分離的方法。其分離步驟為：先去除廢舊塑料中的金屬和非金屬雜質，以及其他一些能夠看見的不能回收再利用的雜質。再將不同品種的塑料制品進行簡單的分類，以便于后面的生產加工。 表2-1 各種塑料的外觀性狀區(qū)別 種類透明性脆韌性光澤性軟硬性手感聚乙烯半透明韌較差硬滑膩、蠟狀聚丙烯半透明韌較差硬蠟狀

23、聚苯乙烯透明脆很好較硬聚氯乙烯較透明柔而韌有光澤軟或硬 （2）靜電分離法 這種方法利用塑料在靜電感應后具有不同帶電特性進行分離，與密度無關。 分離步驟是先將廢舊塑料干燥，然后粉碎成10mm3，最好是6mm3以下的小塊，加入1×10-6級的調節(jié)劑和表面活性劑等，提高其磨擦帶電性，通過強力攪拌，使之磨擦帶電，不同塑料則會產生相反的電荷8。 當帶不同極性電荷的塑料落體經過120kV的高壓電場時，受到兩極的吸引，帶正電荷的被吸到負極一側，帶負電荷的則被吸到正極一側。此裝置底部有兩塊擋板，可使不帶電荷的塑料粒子重新返回裝置，進行分離。不同的塑料經磨擦后產生的電荷的差異越大，其分離的效果就越好，

24、效率也越高。當塑料混合物只有兩種塑料時采用這種方法最好。假如塑料混合物的種類過多便很難達到理想的分離效果。在多種塑料混合物中，只有聚氯乙烯易于分離出來，因為聚氯乙烯總是帶負電荷。 （3）熔融分離法此法是利用塑料的熔融溫度不同來進行分離的。首先是將混合廢塑料放置于傳送帶上，然后通過較低一級塑料熔融溫度上的加熱室，這種塑料則會熔融并且附著在傳送帶上，用機械收集。尚未熔融的塑料繼續(xù)運行，通過較高一級塑料熔融溫度上的加熱室，以同樣方法分離。直到剩下最后一種未被熔融的塑料，將其收集起來。 （4）溫差分離法 由于不同塑料的脆化溫度不同，可將混合廢塑料有選擇地進行脆化粉碎，以實現(xiàn)混合廢塑料的分離。聚氯乙烯與

25、聚乙烯的混合物最適合用這種方法進行分離，因為聚氯乙烯的脆化溫度為-41，而聚乙烯的脆化溫度在-100以下。其方法是：將混合廢塑料投入冷卻器中，溫度調節(jié)至較高一級的脆化溫度，然后送入粉碎機中粉碎，則脆化溫度高的就會被粉碎，這樣即可將其與其他塑料分離開來。 （5）密度分離法此法是利用不同塑料具有不同密度從而對混合塑料進行分離的，主要有靜置分離和旋液分離兩種方法。靜置分離法是利用在一定密度的液體中，不同密度的塑料浮沉現(xiàn)象的不同，使之分離的一種方法。這種方法的優(yōu)點是：簡單易行，只要能配制出合適的分離溶液，就能將密度差較大的品種分離開。平時常用的分離液有飽和食鹽水溶液、酒精溶液、水等。缺點是：若以水為分

26、離液，由于塑料的表面活性不同，有些塑料會帶著氣泡浮在水面上，影響分離效果。此時需用表面活性劑對塑料進行預處理，使其充分浸潤，然后再進行分離。旋液分離法是利用水力旋流器和浮沉法相結合，有效的將密度大于或小于1g/cm3的塑料分離的一種方法。但其密度差最好能為0.5g/cm3左右，例如聚丙烯和聚氯乙烯的分離，分離率可高達99.9%。分離步驟：將廢舊塑料粉碎后進行清洗和預處理，再用離心泵定量定速地送入水力旋流器中，密度小的塑料就會從上部排出，將其收集后，經過振動篩脫水即可。 （6）風篩分離法 這種方法的分離步驟是：首先將廢舊塑料粉碎，然后從上方投入風篩分離裝置，使空氣從橫向或逆向吹過，由于不同的塑料

27、和雜志對對氣流的阻力和自重形成的合力不同，故可將不同的塑料和雜志分離開來。這種分離方法一般適用于密度差比較大的塑料之間的分離。而分離物的大小、形狀將直接影響分離的效果。由于許多塑料密度差較小，且同種塑料的密度也有差異等因素，因此嚴格長度的篩選是做不到的。風篩分離裝置主要有立式、橫式、渦流式3種9。由于聚乙烯與聚丙烯塑料在外觀及物理性能上無太大差異，故不選擇手工分離法和靜電分離法，又由于兩者熔融溫度較為接近，切熔融后不易分離，所以也不選擇熔融分離法，再綜合考慮分離的難易程度和分離成本，本設計最終選擇密度分離法中的靜置分離法，分離溶液選擇食鹽水溶液。該法的特點是簡單易操作，且分離成本低（僅需分離溶

28、液用水）。聚乙烯/聚丙烯改性方法的比較與選擇 化學改性主要有以下幾種： （1）接枝改性：PE是非極性聚合物，接枝改性后可賦予PE以極性，從而改進PE的涂飾性、粘接性、油墨印刷性。接枝改性后的PE可作為擠出復合膜的粘接層、熱溶膠，也可作為PE與各種極性聚合物共混用的相容劑。接枝聚合物不會改變PE的骨架結構，在保持PE原有特性的同時又將具有各種功能的極性單體接枝到PE主鏈上，增加了新的功能，是一種簡單而有效的PE極性功能化方法。而對PP進行接枝改性與PE類似，在PP的分子鏈上引入適當極性的支鏈，增加了新的性質，又改善其性能上的不足。因此接枝改性是擴大PP應用范圍的一種簡單易行的方法10。 （2）共

29、聚改性：在一定程度上，以乙烯單體或丙烯單體為主的共聚改性可改進均聚PE或PP的沖擊性能、透明性和加工流動性，它是提高PE或PP的韌性的最有效的手段。將乙烯和丙烯混合在一起后聚合，在其聚合物的主鏈中無規(guī)則地分布著乙烯和丙烯鏈段，乙烯則起著阻止聚合物結晶的作用。 （3）交聯(lián)改性：PE的交聯(lián)方法基本與PP一樣，有化學交聯(lián)和輻射交聯(lián)兩種。但對于PE來說，輻射交聯(lián)的同時其降解也十分嚴重，因此輻射交聯(lián)的效果很有限，故一般我們選擇化學交聯(lián)。通過交聯(lián)改性后可有效提高PE的力學性能和耐熱性。交聯(lián)改性大大提高了PE的物理機械強度，并且其耐環(huán)境應力開裂性、耐腐蝕性、抗蠕變性也得到顯著改善，從而使其應用范圍得到有效拓

30、寬。交聯(lián)改性聚丙烯時，通過選擇合適的引發(fā)劑和助交聯(lián)劑，防止聚丙烯降解，實現(xiàn)聚丙烯的可控交聯(lián)。交聯(lián)后的材料力學性能大幅度提高。同時，交聯(lián)改性聚丙烯還可獲得高的熔體強度，應用于聚丙烯的發(fā)泡成型11。 物理改性主要有以下幾種： （1）填充改性：填充改性是在熱塑性樹脂基質中加入不同的無機粒子，使塑料制品的原料成本降低，同時使塑料制品的性能得到不同程度的改變。也就是在犧牲塑料的某些性能的同時，使其他性能得到明顯的提高。對PE進行填充改性時，應考慮以下幾點：PE的性能、無機填料的種類、填料粒度、PE與填料粒子的界面化學、成型工藝與設備。填充劑的種類有很多，按照化學成分來分，可分為有機填充劑和無機填充劑兩大

31、類，常用的無機填料有：云母粉、碳酸鈣、滑石粉、硅灰石、炭黑、石膏、赤泥、立德粉、硫酸鋇等，常用的有機填料有：木粉、稻殼粉、花生殼粉等12。 （2）共混改性：共混改性是在一定溫度下，將不同的聚合物材料、無機材料以及助劑進行機械摻混，最終使新材料的力學、熱學、光學及其他性能得到有效改善。采用共混改性可以改善PE的韌性、抗沖擊性、印刷性、對油類的阻隔性等性能。雖然共聚PE是提高PE韌性的最有效的手段，但這種改性方法更適合于規(guī)?；a。目前PP共混改性技術發(fā)展的主要特點是采用相容劑技術和反應性共混技術，在大大提高PP耐沖擊性的同時，提高了共混材料的拉伸強度和彎曲強度13。相容劑在共混體系中可以改善兩相

32、界面黏結狀況，有利于實現(xiàn)微觀多相體系的穩(wěn)定，而宏觀上是均勻的結構狀態(tài)。反應型相容劑還能在共混過程中通過自身的相容效果，提高共混材料的性能。 （3）增強改性：纖維是用于制作增強復合材料的最主要的增強劑。纖維的種類很少，有玻璃纖維、碳纖維、滌綸纖維、尼龍、聚酯纖維以及硼纖維、晶須等14。以纖維增強PP為例：玻璃纖維增強PP復合材料可分為兩大類，即物理結合型與化學結合型。物理結合型玻璃纖維增強PP復合材料僅由PP與玻璃纖維之間的機械黏結力而得到較小的補強效果?；瘜W結合型玻璃纖維增強PP是在PP與玻璃纖維之間形成了堅固的化學和機械結合，因此效果顯著，為此用碳纖維增強PP正在不斷地被探索著15。廢舊塑料

33、相較于新品塑料顆粒，在塑料的各類性能上有明顯衰減，為達到成品所需性能要求，本設計選擇填充改性對廢舊塑料進行改性，使其塑料各類性能獲得提高。 表2-2 聚乙烯填充改性配方表 配料份數用途PE100基料碳酸鈣8.5提高耐熱性和硬度鈦酸酯1.2降低熔融溫度和熔體溫度玻璃纖維7.8提高拉伸強度硬脂酸0.6改進熔體流動性能 表2-3 聚丙烯填充改性配方表配料份數用途PP100基料碳酸鈣10提高耐熱性和硬度硬脂酸鋅1.0改進熔體流動性能鈦酸酯1.2降低熔融溫度和熔體粘度玻璃纖維8.0提高拉伸強度聚乙烯/聚丙烯的擠出造粒工藝選擇 （1）造粒工藝的比較和確定熱塑性樹脂的造?？煞譃槔淝蟹ê蜔崆蟹▋纱箢?。冷切法又

34、有拉片冷切，擠片冷切，擠條冷切幾種，熱切法有干熱切，水下熱切，空中熱切等幾種。無論何種方法，均要求粒料的顆粒大小大小均勻，色澤一致，外形尺寸不超過34毫米，因為粒料過大成型時加料困難。冷切法：經兩輥機塑煉出片或擠出機擠出的塑料片，塑料條經冷卻后切粒。拉片冷切：首先將物料通過高速捏合機捏合，然后傾倒進密煉機中進行進一步混合，預塑化。密煉機一種是密閉式的間歇混煉設備，它的上頂栓會給物料一定壓力，使得物料受到強烈的剪切作用，所以混合均勻并預塑化。經過捏合或密煉的物料用用煉膠機煉塑成片，經冷卻后切粒的方法即為拉片冷切法。擠片冷切：經過捏合后的粉料用擠出機塑化、擠出成片，冷卻后，用平板機切粒機切粒。這種

35、方法適用于不易用煉膠機煉塑拉片的樹脂，如聚乙烯，聚酰胺等。擠條冷切：這是熱塑性塑料最早的造粒方法。所用設備和工藝都比較簡單，捏合好的物料經擠出機塑化后成圓條狀擠出，經冷卻后，再用切粒機切成圓柱形顆粒。圓條切粒機這種切粒方法的優(yōu)點是設備簡單，品種方便，能用于全部熱塑性樹脂的造粒，適合于多品種少批量的塑料生產，缺點是顆粒外觀質量較差。熱切法：這種方法是把切粒機旋轉的切刀緊貼在機頭模板處，直接對剛擠出的熱的圓條狀料進行切粒，然后冷卻。干熱切：這種方法的優(yōu)點是所用的設備較為簡單，操作方便，但缺點是產量高時，易產生粘?，F(xiàn)象。水下熱切：這是用于聚烯烴塑料造粒的一種新技術，機頭和切刀在循環(huán)溫水中工作。這種方

36、法的優(yōu)點是加工顆粒的外觀美觀，粒料均勻且不易粘結。多孔模板孔數較多，因此產量很高。切下的顆?？捎盟斔偷饺魏蔚胤?，操作噪音小，顆粒質量好，無灰塵及雜質混入。缺點是輔機設備龐大，由于機頭與溫水接觸，為保持水溫，要消耗大量能源。切刀與多孔模板表面之間的間隙小，對操作技術要求較高，若操作不當容易引起?？椎亩氯??？罩袩崆校哼@種方法和干熱切法差不多。若在切粒罩內采用鼓風機，則為風冷熱切，若采用噴淋溫水，則為水冷熱切?？罩袩崆蟹ū雀蔁崆蟹óa量高，噪音小，同時又不需要水下熱切法的加熱系統(tǒng)。但它仍然不能避免粘?，F(xiàn)象，所以，產量比水下熱切低得多。同時，切刀與模面調節(jié)不當，會產生絲帶的粒料16。由于熱切法在切粒過

37、程中容易出現(xiàn)粘結現(xiàn)象，切操作要求較高，我們選擇冷切法進行切粒，又因為聚乙烯與聚丙烯不易用煉膠機煉塑拉片，故本設計最終選擇擠片冷切法切粒。 （2）造粒工藝與顆粒形狀造粒工藝是將基料及各種助劑經高速混合后經擠出機擠出切粒成各類形狀的顆粒的操作過程。顆粒的形狀有很多種，下表簡單介紹了幾種切粒方法與顆粒形狀的搭配以供選擇。 表2-4 切粒方法與顆粒形狀切粒方法擠片切粒擠條切?？绽淠Ｃ媲辛Ｋ欣淠Ｇ辛ｎw粒形狀立方體圓柱體圓柱與圓圍棋狀圍棋子或球狀、顆粒尺寸/mm3×3×33×(16)3×(13)3×(13)在本設計中，和兩種都是可以選擇的，其區(qū)別在于擠出

38、機模頭擠出孔的形狀，若模頭擠出孔為正方形，則經冷卻切粒后的粒料形狀為立方體，若模頭擠出孔為圓形，則冷卻切粒后的粒料形狀為圓柱體。是屬于熱切粒，多采用擠出機塑料物料，熔體物料從呈圓形分布的孔板形機頭中被擠出，在模面上露出很短的一截即旋轉的切刀切斷，形成顆粒。和是采用水下切粒，除熔體粘度很低的物料，其適合大多數聚烯烴樹脂生產17。 由于本設計選用的切粒方法為擠片冷切法，故本設計采用形狀。 工藝流程圖（1）聚乙烯顆粒生產流程圖 PE基料初混合高速混合機各種助劑單螺桿擠出造粒冷卻擠出切粒機收集 圖2-1 聚乙烯顆粒生產工藝流程圖 （2）聚丙烯顆粒生產工藝流程圖 PP基料初混合高速混合機各種助劑單螺桿擠

39、出造粒冷卻擠出切粒機收集 圖2-2 聚丙烯顆粒成產工藝流程圖2.2設備選型設備選型的總體原則（1）根據聚乙烯和聚丙烯塑料的特性，選擇合適的擠出造粒設備及切粒設備，以滿足產品的工藝要求。（2）所選設備必須是目前已經定型，國家認證的技術成熟的設備，以保證生產的連續(xù)性和產品的質量。 （3）在選擇設備的時候要選擇原料利用率高的設備，避免出現(xiàn)原料浪費嚴重的情況出現(xiàn)。（4）選擇設備時，要注意設備的使用年限，盡量選擇年限高的設備，以降低投資的成本。 （5）所選的設備要遵循安裝簡單，便于操作的原則，減少設備安裝和人員的操作培訓時間。（6）選擇設備時要盡量選擇國產設備，這樣可以有效減少產前投資和以后的設備維修費

40、用。擠出造粒設備選擇 考慮到生產工藝、產品質量、設備投資以及生產率各個方面，本設計采用擠出法來造粒。以下先簡單介紹單螺桿擠出機與雙螺桿擠出機的特性。（1）單螺桿擠出機除具有輸送、均化、混煉、排氣等功能外，在結構上還具有容易制造、安裝、更換螺桿方便，造價低廉等優(yōu)點。單螺桿擠出機的基本結構有：傳動系統(tǒng)、擠出系統(tǒng)和加熱、冷卻系統(tǒng)。其中擠出機的螺桿是擠出機的最關鍵。料斗中的物料的移動是由螺桿的轉動帶動的，得到增壓和摩擦的熱量，螺桿的直徑、長徑比、螺槽深度、各段長度比例等參數對螺桿的正常轉動運行有很大影響。按物料在螺桿上運轉的情況來分，螺桿可以分為三段：進料段、壓縮段和計量段，表2-5列出螺桿三段長度的

41、分配比例以供參考。塑料進料段壓縮段計量段非結晶型塑料10%25%L55%65%L22%25%L結晶型塑料60%65%L14D23%65%L 表2-5 螺桿進料段、壓縮段和計量段的長度比例螺桿直徑決定了擠出機擠出量的大小。增大螺桿直徑，擠出機的擠出量會明顯增加，但此時對擠出機的設計和加工要求也會相應的提高。我國擠出機標準中規(guī)定的螺桿直徑系列為：20、30、45、65、90、120、150、200、250、300毫米等。螺桿直徑的大小要根據產品要求，生產工藝要求，物料的特性和所需的產量來決定。螺桿的長徑比，長徑比一般為1825之間。長徑比的選擇則要綜合考慮所需產品質量，加工要求和安裝能力，盡量在保

42、證產量和產品質量的情況下選擇較小的長徑比。螺桿的壓縮比，壓縮比是指螺桿送料口處第一個螺桿的容積與計量段最后一個螺桿容積之比。壓縮比的大小對制品的密實性和物料中所含氣體量等有很大影響。（2）雙螺桿擠出機用于制作塑料母料時效果理想，產量比單螺桿擠出機要大，由于雙螺桿擠出機的剪切應力較大，因而物料的混合混煉效果更好。雙螺桿擠出機的缺點有：前期設備投資較大，故安裝、維護和生產時都必須嚴格按說明書的要求進行。例如不能在空載的情況下運轉，擠出機的各潤滑點要按期調換潤滑油。當擠出機處于停車狀態(tài)時，要立即清理機頭、螺桿和筒體中的殘余塑料，并及時在表面涂防銹油。在生產過程中要注意防止金屬雜質、物件等掉入進料口內

43、，如有不正常現(xiàn)象發(fā)生，要立即停車檢查、修理等18。 本設計的年產量為1200噸，產量小，投資少，且要加工的產品簡單，而雙螺桿擠出機設備投資大，維修費用高，綜合考慮這幾方面因素，本設計最終選擇SJ-90A單螺桿擠出機。表2-6 SJ-90A單螺桿擠出機工藝參數項目參數單位量值處理物料PE、PP螺桿直徑mm90螺桿長度mm1800螺桿長徑比20:1螺桿轉速r/min12-72最高擠出量kg/h 20-60中心高度mm1000耗電量kw41.5本設計選擇LSH-100型號的臥式混合機，其各參數見表2-7。 表2-7 LSH-100高速混合機參數 型號混合量kg料筒容量L主軸轉速r/min定時器min

44、電機功率kw重量kg外形尺寸mmLSH-10010028013610-601.5250850×850×1500 本設計采用LQ-60型號的平板切粒機，其各類參數見表2-8。 表2-8 LQ-60平板切粒機各項參數型號最大產量kg/h切粒條數切粒標準mm切刀尺寸mm切刀轉速r/min調速電機功率kwLQ-606063×3120×100200-12001.12.3物料衡算本項目的設計是年產1200噸聚乙烯/聚丙烯廢塑料的分離及改性再造粒的生產車間的設計計算基準的選取1 年工作日確定（年工作小時）（1）年工作時間 365天-27天（法定節(jié)假日）=338天=81

45、12h （2）設備大修 10天/年=240h/年（3）機頭清洗 1次/6天 8h/次（338天-10天）×1/6次/天×8h/次=437h=18.2天（4）實際開車時間實際生產時間365-27-10-18.2=309.8天實際生產小時數309.8×24=7435.2h （5）設備利用系數 K=實際開車時間/年工作時間=7435.2/8112=0.92 （6）年損耗量 表2-7 擠出造粒階段物料損耗率工序自然損耗下腳料一次成品百分率/%0.050.693.5 輸出物料量：1200/0.935=1283.4t 自然損耗量：1283.4×0.05%=0.64t

46、 下腳料：1263.2×0.6%=7.58t 下腳料回收破碎量：7.58×（1-5%）=7.2t 顆粒料中需加回收料量：1263.2×5%=6.32t 損耗量為：0.64+（7.58-7.2）=1.02t（7）物料衡算本設計采用顆粒形狀為3mm×3mm×3mm，牽引速度為13m/min，模頭采用5孔結構則每臺擠出機每小時的擠出量為0.3×0.3×1300×5×0.92×60=32.3kg/h 每臺每年的擠出量為32.3×24×309.8=240t/年 （8）產能確定 一年一臺

47、擠出量為240t，為達到年產1200t目標，故需要單螺桿擠出機5臺。 第三章 公用工程3.1耗電 生產用電：由表2-6可知，擠出機耗電量為41.5kw 生活用電：根據車間照明的需要，我們需要25W的節(jié)能燈20個。3.2排風設備車間內設有排風口，將廢熱、廢氣直接排至室外。3.3噪音螺桿擠出機、空調風機等產生較大噪音，因此要重視其帶來的環(huán)境保護問題。因此在車間設計時要考慮隔音設施的建設，盡量減少噪音污染，為環(huán)境保護工作作出貢獻。3.4通風設計 由于在生產過程中產生的氣味很難聞，同時溫度較高，因此應在車間內設有較多的通風口，安裝排風扇。3.5用水 車間內外應建有完善的供水系統(tǒng)，應用于廢舊塑料分離用水

48、和擠出造粒過程中的冷卻用水。同時還有生活用水以及消防用水。在車間內建有6m×4m×2m的廢舊塑料分離池一個，按每天更換分離用水一次來計算，工業(yè)用水價格約3元每噸，則每天約用50噸，每月水費50×3×30=4500元。3.6排水車間內排出的主要是用于分離塑料所用的食鹽水分離液和用于冷卻物料的冷卻水，活污水以及沖洗地面的污水，這些廢水無污染，可直接排放。 第四章 物流運輸4.1道路及運輸正常寬度道路即可，廢舊混合塑料可通過卡車運輸，產品顆粒是袋裝的，也可以通過卡車運輸放在廠房的倉庫內或出售，本設計投產后，平均每天生產量為4噸，加上原料的運輸情況，需2-3輛卡

49、車。4.2包裝采用防水密封塑料袋真空包裝，外包裝采用硬質紙箱或編織袋，以保證其密封性。 第五章 廠房設計本設計車間采用單層樓，東西為長40m，南北為寬20m，車間高度為4m。（1） 廢舊塑料堆放區(qū)：用來存放收購來的聚乙烯和聚丙烯混合塑料（2） 分離烘干區(qū)：將廢舊塑料投入到分離池中進行分離并烘干（3） 生產區(qū)：5臺單螺桿擠出生產線所在區(qū)域，對廢舊塑料進行再造粒（4） 收集區(qū)：將聚乙烯和聚丙烯的顆粒產品收集起來（5） 包裝區(qū)：對產品進行外部包裝（6） 成品存放區(qū)：將包裝好的產品堆放在此，便于運輸（7） 其他：值班室、衛(wèi)生間 具體見附圖：車間平面圖 第六章 生產編制及時間安排6.1生產體制根據本設計

50、是連續(xù)化生產的特點，本廠采用三班制，即其直接生產人員分為3個班，每班每天工作8小時。6.2人員安排 （1）管理人員 車間主任1名，技術員1名 （2）生產操作人員 分離操作工4名，烘干操作工2名，擠出生產線操作5名，包裝工6名 （3）其他人員 設備維修工程師1名，運輸人員2名，雜工2名，廢舊塑料收購人員2名 總計人員26名。6.3作息時間安排每天5點，13點交接班，5：00-13：00，13：00-21：00，21：00-5：00。 第七章 成本與利潤核算7.1固定投資估算本設計中采用了高速混合機、單螺桿擠出機、平板切粒機等設備。下表為采購設備費用統(tǒng)計。 表7-1 生產設備費用序號名稱價格（萬元

51、）數量（臺）1LSH-100型高速混合機452SJ-90A型單螺桿擠出機1053LQ-60型平板切粒機0.554傳送帶裝置2預計設備總投資為4×5+10×5+0.5×5+2=74.5萬元，用于收購廢舊塑料、各類填充劑的流動資金估計需要200萬元。廠房建設費用按600元/m2計算，則建設費用為0.06×40×20=48萬元。故總投資情況見表7-2。 表7-2 投資估算表投資類型資金（萬元）生產設備74.5廠房建設48公用工程建設20不可預見費用20流動資金200合計362.57.2年均成本估算（1）水電費車間總功率約為85kw，每月用水1500t，南通本地工業(yè)電費為0.9元/度，工業(yè)水費為3元/噸。則每月水電費為0.9×85×24×30+1500×3=59580元，年均72萬元。（2） 設備修理費按固定資產原值的2.5%計取，則年修理費為（74.5+40+48）×2.5%=4.06萬元。（3）廠房折舊廠房折舊年限按30年計算，則年均成本為48/30=1.6萬元（4） 設備折舊設備折舊年限按10年計算，則年均成本為74.5/10=7.45萬元（5）工資由6.