3000吨pvc片材的挤出成型工艺

3000吨pvc片材的挤出成型工艺内容摘要：

有： （ 1）螺杆直径 指螺杆外圆直径，用 d 表示，单位 mm，它可以表征挤出机挤出量的大小，是挤出机的重要参数。 （ 2）螺杆长径比 指螺杆的工作部分长度，即有螺纹部分长度（工艺上将其定义为加料口中心线到螺纹末端的长度）与螺杆直径之比，用 L/d 11 表示。 （ 3）螺杆转速范围 指螺杆转动时最高转速与最低转速范围，用nmin~nmax 表示。 （ 4）驱动电机功率 指驱动螺杆转动的电动机功率，用 Pm表示，单位 KW。 我国单螺杆挤出机推荐电机功率见表 25 表 25 单螺杆挤出机推荐电机功率 螺杆 直径d/mm 30 45 65 90 120 150 200 电机功率 /kw 13 515 2575 (5)机筒加热功率及机筒加热段数 机筒加热功率指机筒加热电功率，用 Pn表示，单位 kw。 机筒加热段数指机 筒分为几段加热，即温度控制的段数，用 B 表示。 （ 6）挤出机生产率 指挤出机单位时间的生产能力，用 Q 表示，单位kg/h。 （ 7）名义比功率 指每小时加工 1kg 制品所需电机功率的综合指标，用 P`表示， P`=Pm/Qmax。 （ 8）比流量 指螺杆每一转的生产制品质量，用 Q=Q 实测 /n 实测 ，单位 (kg/h)/(r/min)。 （ 9）机器中心高 指螺杆中心线到地面的高度，用 H 表示，单位 mm。 （ 10）机器外形尺寸 用长、宽、高表示，单位 mm。 （ 11）机器的质量 用 w 表示，单位吨或千克。 12 挤出机的选择 根据生产聚氯乙烯硬管的直径规格，参照表 327 选取螺杆直径。 硬管生产用挤出机和辅机组成的塑料挤出硬管机组型号 :SJGZ90 25125。 第一格是螺杆直径第二格是长径比，第三格是生产片材最大直径。 表２－ 6 螺杆直径与片材规格的关系 /mm 螺杆直径 30 45 65 90 120 150 200 片材直径 332 1063 4090 63125 110180 125250 200400 螺杆的选择 螺杆是塑料挤出塑化的关键零件。 不同塑料品种的挤出塑化要 选用不同的螺杆结构形式，以适应其工艺条件要求。 聚氯乙烯片材生产用螺杆条件如下： a. 螺杆应该是等距不等深形：螺纹由加料段至均化段逐渐变浅。 b. 螺杆的长径比：选择 L/Ｄ＝２５ c. 螺纹的压缩比：所用为粒料选２ .５ 螺杆头部结构选择：综合考虑螺杆前的分流板和机头模具的料流空腔结构，选用圆锥形。 挤出过程 挤出机螺杆的设计都有三个区段：加料段（送料段）、熔化段 (压缩段 )、计量段（均化段）。 此三段所起的作用不同。 加料段是把料斗来的固体塑料升温到它的软化点，并将它送到熔化段，只是一个升温和输送过程，塑料仍是固体状 态。 熔化段一般在螺杆中部，塑料在这段中除受热和前移外，同时粒状固体逐渐压实和熔化为连续状的熔体，还将包在料内的空气向送料段排出，塑料在这段是由固态逐渐转化为熔融状态。 计量段是螺杆的最后一段，熔体在这一段中进一步均匀塑化，并使料流定量、定压由机头流道均匀挤出，所以又叫均化段。 表 22 生产 PVCC 片材的挤出机螺杆分段 加料段 压缩段 均化段 全长的 10%～ 25% 全长的 55%～ 65% 全长的 22%～ 25% 13 挤出机螺杆的三个区段相对应组成了三个功能区：固体输送、物料塑化、熔体输送。 （ 1） 固体输送区 （加料段） 料筒温度一般控制在 100～ 140℃ .若加料温度控制过高，会使固体输送区短于加料段长度，造成产量下降；若加料段温度过低，使固体输送区延长，减少了塑化区和熔体输送区的长度，会引起塑化不良，影响产品质量。 （ 2） 物料塑化区（熔化段） 其温度控制在 150～ 160℃ .控制该段的真空度是一个重要的工艺指标，若真空度较低，会影响排气效果，导致管材中存有气泡，严重降低了管材的机械性能。 为了使物料内部的气体容易逸出，应控制物料在该段不能塑化过度，同时还要经常清理排气管路以免阻塞。 另外在塑化区提高螺杆转速能提 高剪切速率，会增加剪切热利于塑化。 （ 3） 熔体输送区（计量段） 其温度控制略低一些，一般为 150℃左右。 在该段提高螺杆转速，减小机头阻力及在塑化区提高压力都有利于输送速率的提高，对于 PVC 这样热敏塑料，不应在此段停留时间过久也不宜再从这段高剪切作用下取得热量。 挤出装置及机头的选择 挤出机连续提供的熔化和具有压力的塑料熔体是通过机头特定的流道进入口模而形成一定的结构和形状。 机头是挤出制品成型的重要部件，它的作用是产生较高的塑料熔体压力并使其成为所需的形状。 本次设计选用的是衣架式片材机头， 切割装置 切割装置的主要作用是将挤出的条状切割成一定的长度的片材。 生产中要求切割的大小均一； 切割装置：星形式自动切割机 安装在机头上的 ；切割时，刀片紧挨着模具自转切割。 14 冷却方法 目前，片材的冷却方式有两种：一种是浸浴式冷却，另一种是鼓风机风冷。 水浴冷却冷却的快但是缺点是冷却后还要在干燥处理，不能直接包装给生产带来麻烦，本次设计的片材厚度较薄，容易降温，所以选用风冷方法，提高了制品的质量 洛阳理工学院毕业设计（论文） 15 第 3 章 物料衡算与热量衡算 物料衡算 物料衡算指的是利用质量守恒定律对 物料进行操作前后物料的总量恒等于产物及物料的损失状况计算方法，即进入设备用于生产的物料的总量恒等于产物和物料损失的量。 物料衡算直接与生产经济效益挂钩。 物料衡算的前提及计算 物料衡算的前提是应在已知产品规格和产量的前提下进行许多原辅材料量、废品量及消耗量的计算。 已知： PVC 片材 的年生产量为 3000 吨，其中物料自然消耗率为 %，产品合格率为 98%，回收率为 90%。 每年生产 340 天， 二 班轮流全天 24小时生产。 物料衡算如下： 年需要物料量 M1=合格产品 量 /合格率 =3000/≈ 年车间进料量 M2= M1/（ 1物料自然消耗率） = /（ %） ≈ 年自然消耗量 M3=M2M1== 年废品量 M4=M1合格产品量 == 每小时车间处理物料量 M5=≈ 年回收物料量 M6=M4回收率 =90%≈ 新料量 M7=M2M6== 洛阳理工学院毕业设计（论文） 16 表 31 列表 合格率 98% 合格产品量 2940t 废品率 2% 废品量 自然损耗 % 自然损耗量 进车间物料量 小时车间处理量 近机料量 进车间新料量 回收率 90% 回收量 热量衡算 在热塑性塑料成型过程中，必须将塑料原料进行加热至粘流态（高弹态 ） 再成型，需要将加热量传递给塑料，成型后的冷却定型需要将热量移出。 在车间设计 中进行热量衡算的目的：为保证顺利进行成型加工，确定加热所需的热量，并核算加算电功率。 一方面作为选择设备的依据，另一方面作为计算耗电量的依据。 确定冷却需排出热量，一方面可计算出冷却介质的消耗量，另一方面作为选择换热设备的依据。 塑料制品成型加工过程更多采用对单元设备的热量衡算。 热量衡算遵循能量守恒定律，热力学第一定律是热量衡算的理论依据。 即若忽略机器的散热，不考虑摩擦剪切热则：加热器放出的热量（ Q0）应等于物料所吸收的热量（ Q1）。 热平衡方程式表示为 :Q0=Q1 上式是通用公式，具体应注意以下几个问题： 正确建立热量平衡关系。 ，从而确定所要收集的物理性数据及数据的可靠性。 以保证计算的准确性。 ，计算基准是指数量上的基准和基准态，数量基准。 ，基准态一般是以 25℃作为基准温度的。 在热塑性成型过程中，最常用的能量来源为电能转变成热能。 主要方洛阳理工学院毕业设计（论文） 17 法有两种：电阻加热，电感加热。 电加热装置简单，干净，无污染，温度调节也很方便。 所以广泛采用于塑料加工过程中，热量衡算的方法有：（ 1）温差法 （ 2） 焓变法 （ 3） 潜热法 （ 1）温差法 qh= ch(T1T2) qc= cc(T’1T’2) 式中： ,qmc热流体和冷流体的质量流量 kg/s Ch,cc热流体和冷流体的比热容 J/() T1,T2热流体最初和最终的温度 k T’1,T’2冷流体最初和最终的温度 k （ 2）焓变法 qh= (h1h2) qc= (h’1h’2) 式中： , kg/s h1,h2热流体最初和最终的焓值 J/k h’1,h’2冷流体最初和最终的的焓值 J/k 已知， CPVC 树脂的比热容 c=(),T1=20℃ ,T2=185℃ .qm,pvc c (T2T1)= 挤出机最佳生产能力为 350kg/h).则 Q 吸 =qm,pvc c (T2T1)= 165=（ kw） 小于挤出机的功率 90kw。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 18 第 4 章 挤出生产线机器数量的确定 挤 出机规格的确定 由物料衡算知，要求车间的处理物料量为： M1=合格产品率 /合格率 =3000/≈ 那么，每小时车间处理物料量为： M5=≈ 表 41 SJSZ80 锥形双螺杆挤出机主要参数表 型号 SHJ63B 外型尺寸（长宽高） (mm) 5000 1540 2280 生产能力 (kg/h) 200～ 400 最大螺杆转速（ rpm） 600 总功率（ Kw） 90 挤出机数量的确定 根据挤出机的最佳生产能力，初定挤出机的生产 能力为 280kg/h. 初定台数： 初定台数 =每小时总处理物料量 /挤出机生产能力 =400kg/h/280 kg/h≈ 台 实际所需台数 确定是应该考虑的因素有：车间开机率（内含设备维修情况、开停车及临时性停车）；一般选择范围在 85%～ 95%，然后计算实际台数。 其计算公式如下： 实际所需台数 =初定台数 /开机率 =≈ 台 择优分析（依据台时产量） 则 2台方案： 台时产量 =每小时总处理物料量 /（台数开机率） =400kg/h/（ 2 ）=则 1 台方案： 洛阳理工学院毕业设计（论文） 19 台时产 量 =每小时总处理物料量 /（台数开机率） =400kg/h/（ 1 ）= kg/h 择 2 台方案接近每小时及其产量，设备利用率高，故选用 2 台方案。 挤出生产线的确定 为使挤出成型工艺更为高效的配合，提高车间生产效率和产品的合格率及质量，采用成套的挤出机生产线（ GF250）。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 20 第 5 章 废料的后处理 PVC 片材的生产过程中会产生一些不合格产品，尤其是每次换料生产，硬度未合格前，总会产生部分废品，另外，还有一些是客户退回来的粒料以及生产过程中料颜色的不对这些统称为废料。 这些废料成 分与片材成分基本相同，将分类加到颜色和硬度差不多。 所以必须加强对这些废料的管理和合理回收利用。 首先要对这些料分类一种颜色的要放在一起，硬度和比重差不多的也要放在一起。 待下次生产相同或相近颜色或硬度的粒料是直接加进去重新挤出造粒就可以了。 还有一些是水口料这些些是在清换机头是留下的废料，但这种和以上的不同时这种不能直接造粒重出，这些水口料大小不等所以首先要破碎，破碎后还要进行清洗，由于里面含有铁屑、石头等杂质，所以在清洗后才能造粒重出。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 21 第 6 章 双螺杆挤出机常见故障及其处理方法 主电机电流不稳 （ 1） 产生原因 A 喂料不均匀。 B 主电机轴承损坏或润滑不良。 C 某段加热器失灵，不加热。 （ 2） 处理方法 A 检查喂料机，排除故障。 B 检修主电机，必要时更换轴承。 C 检查各加热器是否正常工作，必要时更换加热器。 主电机不能启动 （ 1） 产生原因 A 开车程序有误。 B 主电机电路有问题，熔断丝是否被烧坏。 C 与主电机相关的连锁装置起作用。 （ 2） 处理方法 A 检查程序，按正确开车顺序重新开车。 B 检查主机电路。 C 检查润滑 油泵是否启动，检查与主电机相关的连锁装置的状态。 机头出料不畅或堵塞 （ 1） 产生原因 A 加热器中某段不工作，物料塑化不良。 B 操作温度设定偏低，或塑料的分子量分布宽，不稳定。 C 可。