3000吨年PVC扣板生产车间的Word下载.docx
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检测标准
密度/(g/m3)
1.5~1.8
GB/T1033-1986
拉伸强度/MPa
≥18
28
10
GB/T1022-1991
落球冲击强度
10不破裂
10次不破裂
2次不破裂
GB/T1112-1985
维卡软化点/c
75
80
70
GB/T1633-1979
所以,通过对双单螺杆挤出机生产的PVC扣板的物理、力学性能比较,本车间选用双螺杆生产设备。
1.3设计依据
本设计主要依据《生产聚氯乙烯装饰扣板项目任务书》以及国家标准GB/T2133-95《室内装饰用硬聚氯乙烯(PVC-U)挤出型材》。
1.4产品方案
1.4.1产品规格
通过对市场的了解,产品规格为25×
0.5的产品市场销售情况最好,所以产品的规格确定为6000×
250×
5mm,同时该规格也符合国家标准的规定。
1.4.2产品配方
生产PVC扣板的配方很多,但配方的组成大致相同。
通过查询资料比较,采用如下的生产配方[5]。
表1.2PVC扣板生产配方表
原辅材料
作用
单位(质量份)
PVC(SG-5)
树脂
100
三盐基硫酸铅
热稳定剂
4.0
二碱式亚磷酸铅
复合稳定剂
2.0
硬脂酸铅
润滑剂
1.0
硬脂酸钙
活性重质碳酸钙
填充剂
50
邻苯二甲酸二辛酯(DOP)
增塑剂
ACR
加工流动改性剂
氯化聚乙烯
冲击改性剂
5.0
钛白粉
着色剂
1.4.3配方各组分作用说明
PVC制品生产过程中必须加入各种助,加入各种助剂的目的是:
改善加工性能;
提高制品的力学、物理、光、热、电等性能;
降低制品的成本。
加入的助剂要与树脂的相容性好,助剂就分布均匀,所起的作用就可持久。
但必须是对树脂的分子结构无明显影响的物质。
加工聚氯乙烯制品需加入助剂的种类,按其功能大致可分为:
稳定剂、增塑剂、着色剂、润滑剂、填充剂等[6,7]。
(1)聚氯乙烯(PVC)是世界第二大通用树脂,是由氯乙烯单体(VCM)聚合而成的一种热塑性高分子化合物。
工业品是白色或浅黄色粉末,密度约1.4g/cm3,含氯量56%~58%。
低分子量的易溶于酮类、酯类和氯代烃类溶剂,高分子量的则难溶解,具有极好的耐化学腐蚀性。
到2004年底,我国PVC生产企业约有七十家,产能660万t[8,9,10]。
其中糊树脂近三十万吨。
PVC产能超过20万t/a的企业9家,产能合计268万t/a,占总产能的40%;
产能超过l0万t/a的企业23家,产能合计447万t/a,占总产能的68%。
2004年产量达到503万t,同比增长18%。
表观消费量662万t,同比增长11%。
进口163万t,同比减少7%。
2005年上半年累计产量295万t,同比增长22%。
由此可知,PVC扣板的原材料来源是充足的。
[11]表1.3PVC树脂型号表
生产PVC扣板所用的树脂必须符合挤出加工的要求,本设计中选用SG-5型号的PVC树脂可行。
这种树脂一般要求K值为68左右,挥发物≤0.4%,同时对树脂的白度及杂质含量如黄、黑点及鱼眼等也有一定的要求。
PVC树脂的堆密度对挤出工艺有一定的影响,生产时应视具体情况对工艺作相对
(2)稳定剂
纯的PVC树脂对热极为敏感,当加热温度达到90℃以上时,就会发生轻微的热分解反应,由于PVC树脂分子结构的热不稳定性,所以在加工过程中产生降解作用,释放出HCl气体,随着降解程度的加剧,PVC树脂由白色→淡黄色→橘黄色→橘红色→棕色→黑色。
从变黄开始伴有刺鼻的HCl酸味。
PVC降解的原因和历程比较复杂,主要是PVC分子中存在端双链及叔氯原子,处于这些不稳定处的H+和Cl-原子容易脱除,生成HCl逸出,如果不抑制HCl的产生,则会继续降解,不断脱出HCl,使PVC分子链形成共轭多烯结构,并使PVC大分子裂解成许多工作小分子,因此必须提高PVC的热稳定性。
为此在加工过程中要加入稳定剂进行抑制。
在PVC塑料生产中通常使用铅盐类稳定剂、有机锡稳定剂、稀土稳定剂、金属皂类稳定剂、稀土复合稳定剂等。
目前,双螺杆挤出机生产PVC塑料普遍使用复合稳定剂,复合稳定剂是指该稳定剂除具有热稳定作用外,还具有润滑、耐候等综合作用。
它的用量明显小于铅盐类热稳定剂。
复合稳定剂的主要成分是脂肪酸类金属皂,其脂肪酸含量均大于70%。
铅盐类稳定剂
(3)润滑剂
聚氯乙烯树脂在加工过程中,由于导热性能差,会在加工机械的高温表面上,产生粘附现象,导致加工设备载荷增加及熔体缺陷和熔体破裂;
另外在树脂内部分子间相互摩擦产生过热会导致PVC树脂分解。
为防止上述倾向,降低PVC树脂混合熔体温度和降低摩擦热,保持PVC制品表面光滑,减少加工能耗,提高提高加工速度,需要加入的一种助剂为润滑剂。
常用的内润滑剂是脂肪酸及其酯类,如硬脂酸、硬脂醇、硬脂酸丁酯等。
外润滑剂通常为低分子蜡如石蜡、PE蜡等。
润滑剂的加入数量要适当,否则会产生一系列质量问题。
加入量少能引起粘附现象,加入过量会出现“喷霜”现象,损害制品的外观及二次加工性能,或在加工中引起出料不正常,难以塑化,这都能影响PVC树脂的加工性能和制品的质量。
(4)改性剂
添加改性剂的目的是为了克服PVC制品性能上的固有缺陷,或希望其达到某一种特殊性能要求。
通常只是为了改善PVC制品在较低温度下工作时所呈现的脆性。
氯化聚乙烯:
它具有良好的耐候、耐油、耐老化、耐化学药品、耐臭氧、阻燃性能,它与各种塑料、橡胶有极好的相融性及高填充性,它是优良的塑料改性剂,也是综合性能优良的特种橡胶。
尤其是CPE-135A可以有效地提高PVC树脂的低温冲击性能。
(5)填充料
填充料是一种能赋予塑料某些优良性能,而不影响其质量,并能降低塑料成本的一种助剂。
碳酸钙。
碳酸钙是无机化合物,它的表面是亲水疏油,在聚合物内部分散性极差,也不能与聚合物产生化学结合。
要成为优良的填充剂,必须对其表面进行活性改性。
碳酸钙加入对PVC制品热变形温度上升影响不大,但会PVC板材热膨胀系数减小,因而成型收缩率降低,提高了PVC板材尺寸精密度。
加入碳酸钙能使PVC材料热导率提高,有利于其加热熔融及冷却固化。
碳酸钙加入可产生消光现象,影响PVC材料的光泽度和透明性,增加相对密度和吸油性,降低耐化学腐蚀性能。
大量加入碳酸钙还会影响PVC材料的加工性能。
(6)着色剂
着色剂不仅可以美化塑料管材的外观,而且兼有抗氧、耐热、耐光和稳定作用。
PVC-U管常用的着色剂是颜料。
主要品种有:
钛白粉、炭黑、酞青蓝等。
钛白粉是常用的色料,它一种无机颜料,在日光下非常稳定,不溶于稀硫酸,耐热性良好,着色盖底力强,是白色颜料中最优良的品种。
钛白粉通常有锐钛型和金红石型两种。
锐钛型质较软,带蓝白色,其特点是:
白度高、着色力强、价格低,但耐候差。
金红石型的特点是:
白色较高、着色力强、耐候性好,但价格高。
钛白粉颜料中通常含TiO2越少,其遮盖力越小。
(7)加工助剂
为了提高配方混合料在混合过程中的分散均一性,缩短在挤出过程中的熔融塑化时间,增加凝胶扭矩,减少挤出时因压力波动而造成的物料流动态的波动和改善产品的外观质量,添加少量的加工助剂是必要的,同时也有利于产品性能的优化。
在PVC塑料中常选用丙烯酸类共聚物,其中ACRA,又称ACE是使用最多的加工助剂。
1.5产品质量指标
1.5.1外观尺寸
型材表面不应有影响使用的凹凸、伤痕、变形、杂质、色差、光泽不匀等缺陷。
型材侧边的弯曲应成≤1.5mm/m,长度不允许负偏差,材壁厚应≥0.7mm。
1.5.2理化性能
在国标QB/T2133一1995中对PVC扣板的各项理化性能都做了明确的规定,如下表:
表1.4PVC扣板的理化性能指标
序号
1
加热变化率,%
≤3.0
2
加热后状态
气泡、裂纹、麻点等不允许
3
耐丙酮性
无可见缺陷
4
落锤冲击
通过
5
高低温尺寸变化率,%
≤0.2
6
耐钉性
不裂
7
氧指数,%
≥40
8
水平燃烧,级
9
垂直燃烧,级
FV-0
1.6工艺流程叙述
PVC扣板规格和形式很多,但生产工艺流程基本上如下图所示[12]:
PVC扣板工艺流程图
[13,14]比较上述二种挤出机,表1.5部分可用于生产扣板的双螺杆挤出机主要参数
型号
参数
螺杆直径D/mm
45/90
55/100
65/120
80/143
机头的作用是使挤出成型机连续提供的熔化的和具有压力的塑料熔体通过其特定的流道进入口模而形成特定的结构或形状。
PVC扣板主要采用直角机头,主要是因为这样使熔体流动的阻力小。
同时PVC扣板的质量很大程度上取决于模具的设计和加工精度,必须保证熔体呈流线型,保证扣板表面的光滑。
1.6.4挤出辅机
扣板挤出辅机一般由定型冷却装置、牵引装置、切割装置等组成。
(1)冷却定型装置
由于PVC扣板是一种内部多孔的异型板材,对于这种形式的产品主要采用的是夹套式定型装置的方法。
是一种借助板外抽真空而将板材外壁吸附在定径套内壁上进行冷却,以确定板材外径尺寸。
由于定型装置中不用阻住管内的压缩空气,无需气塞,使操作相对容易。
夹套内分隔成三个密封室:
中部为真空室,比较靠近进料端;
两端是冷却室,供冷却水循环。
为了提高冷却效率,冷却室中可设置挡板。
真空段在定型套内壁上有真空孔与真空室相通。
为保证管壁充分吸附,孔的分布比较密集且均匀。
孔径为0.5~0.7mm。
定型与冷却装置组合在一起,达到冷却定型的目的。
(2)牵引装置
(3)切割装置
1.6.5扣板印花
①表2.1捏合工段物料损耗系数一览表
②物料平衡计算
进入本工序的物料量=出料量/1-本工序的损失率
进入输送的物料量:
950*/(1-0.2)=951.9kg
[*半成品混合料1吨其中有加入回收料5%,则1000(1-5%)=950kg]
进入低速混合的物料量:
951.9kg/(1-0.1%)=952.9kg
进入高速混合的物料量:
952.9kg/(1-0.1%)=953.9kg
进入筛选输送的物料量:
953.9kg/(1-0.5%)=958.7kg
③混合工段物料平衡表
表2.2混合工段物料平衡表
工序
输入
输出
物料kg
回收kg
小计kg
损失kg
筛选输送
958.7
953.9
4.8
高速混合
952.9
低速混合
951.9
输送
950
1.9
半成品
1000
合计
(2)挤出成型工段物料衡算
①挤出成型工段损耗率:
表2.3挤出成型工段损耗率
自然损耗
扫地
下脚料
一次成品
百分率%
0.1
0.4
5.5
94
②物料平衡计算:
混合料需求量:
(3000吨/年)/94%=3191吨/年
自然损耗占:
3191③挤出成型工段物料平衡表:
表2.4挤出成型工段物料平衡表
物料输送
自然损耗量
扫地料
成品
物料量T
3191
3.19
12.8
175.5
3000
(3)物料中各组分的需要量
表2.5物料中各组分的需要量
原料名称
配料份数
百分率(%)
每吨产品消耗定额(kg)
3000吨制品消耗原材料
每年消耗量(t)
每天消耗量(t)
每小时消耗量(kg)
PVC
58.48
584.8
1754.4
5.848
243.67
三盐
2.34
23.4
70.2
0.234
9.75
二盐
1.17
11.7
35.1
0.117
4.88
Pbst
0.58
5.8
17.5
0.058
2.43
Cast
CaCO3
29.24
292.4
877.2
2.924
121.83
DOP
CPE
2.92
29.2
87.7
0.292
12.18
TiO2
(4)根据衡算,计算出实际每年需求量及日需要量和每小时需要量
根据物料衡算,混合料年需要量为3191吨,计算出每年需要配好的粉料量为3219.7吨,即3191
3060.1t/a
3197.2t/a
3200.4t/a
3203.6t/a
3.2t/a损失
6.4t/a损失
16.1t/a损失
图2.1
表2.6原料消耗综合表
原料
名称
消耗量
用途
每年(t)
每天(t)
每时kg)
1789.55
5.97
248.55
71.61
0.24
9.95
35.80
0.12
4.97
稳定剂
17.75
0.06
2.47
894.77
2.98
124.27
改性剂
89.35
0.30
12.41
整个扣板生产线采用青岛顺德塑料机械有限公司成套设备,根据其提供技术数计算如下:
2.2.1电能
查得SJSZ-65/132锥形双螺杆挤出机的生产能力250kg/h,则需生产线条数:
3191/(7208表2.7扣板生产线设备表
生产线配置
设备名称
功率Kw
总功率Kw
主机部分
主机驱动电机
37
62.75
真空泵
1.5
油循环泵
0.55
冷却风机
6×
0.25
陶瓷加热器
20
自动上料器
2.2
冷却定型
4.75
水泵
0.75
牵引机
电机
切割机
1.1
粉碎机
表2.9能量消耗综合表
单位
每吨产品消耗定额
每时
每天
每年
电能
kWh
676.9
282.1
6769.4
2030814
泠却水
m3
29.03
12.10
290.28
87084
气
182.42
76.01
1824.16
547248
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