PVC管材工藝設(shè)計(jì)

1、沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章 總 論1.1 概述pvc管材作為科技發(fā)展的產(chǎn)物之一，在日常生活中觸目可及。 聚氯乙烯(pvc)管材問(wèn)世于上世紀(jì)三十年代，到五十年代已具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模，至今其產(chǎn)銷量一直處于各種塑料管的首位。pvc管材的優(yōu)異性能及顯著的經(jīng)濟(jì)效益，使它在建筑、礦山、農(nóng)田、污水排放等眾多領(lǐng)域內(nèi)廣泛的應(yīng)用，特別是八十年代以來(lái)，pvc管材的加工技術(shù)水平進(jìn)一步提高，使各種pvc管材不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。1.1.1 pvc管的發(fā)展歷程上世紀(jì)四五十年代，歐洲人開(kāi)始推廣塑料管材的使用。在歐洲，1980年到1990年塑料管產(chǎn)量的增長(zhǎng)率為8%，1986年歐洲塑料管總需求量為213.4萬(wàn)噸，199

2、8年增長(zhǎng)到346.5萬(wàn)噸，年均增長(zhǎng)率為5.2%，超過(guò)同期國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度。到2001年，產(chǎn)量已達(dá)360萬(wàn)噸，其中pvc管材約占60%。截止到2009年底，歐洲塑料管的需求量居世界首位1。美國(guó)也是推廣塑料管材較早的國(guó)家之一，1985年塑料管材的產(chǎn)量約為160萬(wàn)噸，1999年產(chǎn)量已達(dá)360萬(wàn)噸，其中pvc管材約占78%。到2009年，美國(guó)的塑料管產(chǎn)量已超過(guò)400萬(wàn)噸，其中pvc管材占總產(chǎn)量的75%以上。我國(guó)聚氯乙烯管道系統(tǒng)起步于20世紀(jì)50年代，但是在改革開(kāi)放前一直和國(guó)際上有很大差距。80年代以后開(kāi)始引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，逐步建立起upvc管道系統(tǒng)的完整體系。我國(guó)第一根upvc擴(kuò)口管材是于1983年在

3、沈陽(yáng)誕生。1983年到1994年，我國(guó)pvc管材、管件的發(fā)展速度極慢，其產(chǎn)量?jī)H為19.5萬(wàn)噸；1996年的產(chǎn)量為24萬(wàn)噸，pvc管材在“九五”期間真正開(kāi)始得到迅猛的發(fā)展，期間一些年生產(chǎn)能力在5萬(wàn)噸以上的工廠陸續(xù)建成投產(chǎn)，萬(wàn)噸以上生產(chǎn)規(guī)模的pvc管材工廠已達(dá)30多家2。規(guī)模在0.5-1萬(wàn)噸的廠家也有60余家。到1999年底，全國(guó)塑料管生產(chǎn)線約有2000余條，其中引進(jìn)設(shè)備約占15%。此時(shí)，我國(guó)各種塑料管材的生產(chǎn)能力超過(guò)165萬(wàn)噸/年，而其中pvc管材占50%以上。這些生產(chǎn)廠家由于設(shè)備配套較齊全，技術(shù)力量較強(qiáng)，產(chǎn)品質(zhì)量和管理體系也比較完善，管材、管件能夠自己配套，產(chǎn)品質(zhì)量也比較穩(wěn)定。市場(chǎng)需求比較旺盛

4、，這些廠家生產(chǎn)的管材、管件占總生產(chǎn)量的85%以上。在過(guò)去10年中，中國(guó)塑料管市場(chǎng)年均增長(zhǎng)率為13%，2000年、2002年及2003年產(chǎn)量分別達(dá)到75萬(wàn)噸、130萬(wàn)噸及150萬(wàn)噸，增長(zhǎng)率為15%，其中pvc管材占55%以上。2004年國(guó)內(nèi)管材的產(chǎn)量為200萬(wàn)噸，而pvc管道產(chǎn)量約達(dá)到120萬(wàn)噸，占各類塑料管材的首位。到2007年塑料管道的年生產(chǎn)能力為250萬(wàn)噸，到2009年，塑料管的年生產(chǎn)總量已達(dá)350萬(wàn)噸。年平均增長(zhǎng)率在15%左右。1.1.2 pvc管材的生產(chǎn)現(xiàn)狀從本世紀(jì)初開(kāi)始，世界范圍內(nèi)pvc管材生產(chǎn)能力不斷增強(qiáng)，到2000年增至3000萬(wàn)噸。在美國(guó)，一半以上的upvc管道用于非壓力管網(wǎng)，

5、其中用量最大的品種是給水管，其次是市政工程排污管、工業(yè)下水管、電工穿線管和滴灌管。在日本，upvc管材最大應(yīng)用領(lǐng)域是設(shè)備排水，其次是下水管、上水管等。大量的高壓、無(wú)壓upvc管在工農(nóng)業(yè)和化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用是其它塑料品種所無(wú)法相比的。 目前我國(guó)塑料管的應(yīng)用不僅在數(shù)量上而且在品種和規(guī)格上得到了很大發(fā)展。如pvc管材在一些城市建筑排水應(yīng)用上已達(dá)到90%以上，塑料管的推廣應(yīng)用主要以pvc管材為主。到2005年，在全國(guó)新建、改建、擴(kuò)建工程中，建筑用排水管道50%采用塑料管，城市排水管道20%采用塑料管，建筑給水、熱水供應(yīng)和供暖管道60%采用塑料管，城市供水管道50%采用塑料管，村鎮(zhèn)供水管道60%采用塑料管

6、，城市燃汽管道（中低壓管）50%采用塑料管，建筑電線穿線護(hù)套管80%采用塑料管。其中絕大部分為pvc管材。2008年中國(guó)塑料管市場(chǎng)年增長(zhǎng)率達(dá)15%，居世界首位。2009年我國(guó)塑料管的生產(chǎn)能力已達(dá)380萬(wàn)噸。目前，中國(guó)塑管年產(chǎn)能力已接近400萬(wàn)噸。其中，pvc 管材產(chǎn)量最大，占據(jù)了約 70% 的管材市場(chǎng)份額。中國(guó)現(xiàn)有萬(wàn)噸以上年產(chǎn)規(guī)模的pvc管企業(yè)達(dá)30多家，年產(chǎn)能力達(dá)250萬(wàn)噸以上，年產(chǎn)量達(dá)120萬(wàn)噸以上。1.1.3 pvc管的性能特點(diǎn)pvc管材中，應(yīng)用最廣的是upvc管。pvc-u管材是以pvc樹(shù)脂為主料加入相應(yīng)的加工助劑通過(guò)特定的擠出模具，在管材管壁縱向方向上均勻分布橢圓形或其他形狀小孔的一

7、種結(jié)構(gòu)性管材，具有質(zhì)輕、 消音、隔熱、 并具有和同口徑pvc實(shí)壁管相同的剛度等特點(diǎn)，主要適用于建筑排水、排污等場(chǎng)所。pvc-u管材重量很輕僅為金屬管的1/5左右，搬運(yùn)、裝卸、安裝方便,施工周期短；可節(jié)約施工費(fèi)用。pvc管道由于其施工簡(jiǎn)易、水力條件好，在供水管網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。pvc管材有很好的力學(xué)性能，且具備極好的耐腐蝕性，使用過(guò)程中重量輕，安裝方便，不需要維護(hù)，而使用鋼鐵作公用工程的下水管道，在使用過(guò)程中由于易腐蝕，必須經(jīng)常涂敷涂料，維護(hù)費(fèi)用高。一般建筑及公用工程用金屬管道20年就需更換，而用加工良好的pvc管道，使用壽命長(zhǎng)達(dá)50年以上3。因此，pvc管材是一種生產(chǎn)成本低、強(qiáng)度高、耐腐蝕的

8、良好塑料制品。其主要特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：（1） 質(zhì)量輕：塑料管的密度是鑄鐵管的1/5，是混凝土管的1/3，可以套裝，便于運(yùn)輸，安裝方便，施工費(fèi)用與傳統(tǒng)管相比，可降低30%-50%的費(fèi)用。（2） 耐腐蝕性能好：塑料管道不需做任何防腐處理，可用做含有鹽堿土的給水管道，可用于化工管道輸送帶有酸、堿、性質(zhì)的介質(zhì)。（3） 流體阻力?。核芰瞎艿赖拇植谙禂?shù)0.008；鑄鐵管的粗糙系數(shù)是0.013，混凝土管的粗糙系數(shù)是0.014。（4） 使用壽命長(zhǎng)：鑄鐵管的使用壽命為30年，塑料管的使用壽命為50年，一條塑料管道幾乎等于兩條鑄鐵管的壽命。（5） 管材衛(wèi)生性能提高，pvc管材采用無(wú)鉛配方環(huán)保型穩(wěn)定劑進(jìn)行生產(chǎn)，產(chǎn)品經(jīng)

9、中國(guó)疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所衛(wèi)生權(quán)威部門(mén)檢測(cè)，衛(wèi)生性能符合gbt17219-1998和衛(wèi)生部頒發(fā)的生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料衛(wèi)生安全評(píng)價(jià)規(guī)范4。（6） 外觀美觀大方：upvc排水管外觀為白色、光亮平滑、美觀、色澤明快、可給建筑室內(nèi)環(huán)境氣氛添整潔輕快的時(shí)代感。 施工簡(jiǎn)易: pvc管及管件采用溶劑性膠粘劑接駁，接合施工迅速容易，施工費(fèi)用低廉。（7） 綜合造價(jià)低，環(huán)保性、隔音效果好好：其造價(jià)比使用同樣規(guī)格的鑄鐵管道系統(tǒng)的綜合造價(jià)低20-30%。pvc 屬環(huán)保產(chǎn)品，可回收重復(fù)利用，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何污染。隔音降噪性好：具有良好的消音特性，能顯著降低噪音污染。消音效果達(dá)10db以上。

10、1.1.4 pvc管材的發(fā)展前景塑料材料作為傳統(tǒng)材料的代替品，在20世紀(jì)初開(kāi)始被大量生產(chǎn)和應(yīng)用，進(jìn)入50年代以后塑料工業(yè)在原料生產(chǎn)、加工、研究等方面都進(jìn)入新的發(fā)展階段，其應(yīng)用領(lǐng)域也迅速擴(kuò)大，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中與鋼鐵、木材、水泥一起并成為四大基礎(chǔ)材料，被認(rèn)為是推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的新型材料。塑料材料不僅豐富了材料家族的品種，使人們的生活更加方便，多彩，給眾多的工業(yè)產(chǎn)品帶來(lái)了新面貌，而且在科技尖領(lǐng)域占有一席之地，就像發(fā)明塑料一樣，人類同樣可以找到解決塑料材料所存在問(wèn)題的最佳途徑，使它在人類日常和經(jīng)濟(jì)生活中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。塑料管材是新材料，它的市場(chǎng)不但隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而增長(zhǎng)，而且會(huì)由于替代傳統(tǒng)材料而

11、額外增長(zhǎng)，因此國(guó)內(nèi)外塑料管的發(fā)展速度均超過(guò)了本國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)速度，預(yù)計(jì)今后20年仍將快速增長(zhǎng)。我國(guó)塑料管產(chǎn)業(yè)面臨巨大的發(fā)展機(jī)遇，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)已經(jīng)建立，市場(chǎng)需求明顯擴(kuò)大，技術(shù)進(jìn)步在不斷推進(jìn)。在今后20年內(nèi)，預(yù)計(jì)我國(guó)塑料管總量的年均發(fā)展速度為20%。 在綜合經(jīng)濟(jì)性方面，塑料管的優(yōu)勢(shì)正在被越來(lái)越多的用戶所認(rèn)識(shí)。pvc管材與金屬管材相比，生產(chǎn)每立方米pvc和生產(chǎn)每立方米鋼及鋁計(jì)算，鋼的能耗為316kj/m3，鋁的能耗是619kj/m3，pvc的能耗為70kj/m3，即鋼的能耗是pvc的4.5倍，鋁的能耗是pvc的8.8倍。而生產(chǎn)pvc管的加工能耗也僅為同口徑金屬管材的三分之一。同時(shí)由于pvc管壁光滑，不

12、結(jié)腐蝕瘤，輸水效率高，用于輸液可節(jié)電20%左右。 一般來(lái)講，在排污、廢水和通風(fēng)管道方面，pvc管道比使用鑄鐵管節(jié)約安裝和勞務(wù)費(fèi)用約16-37%；作導(dǎo)線管比使用金屬導(dǎo)線套管節(jié)約費(fèi)用30-33%；而作用氯化聚氯乙烯管在冷熱水方面，比使用相同尺寸的銅管節(jié)約費(fèi)用為23-44%。因此，由于pvc管材的優(yōu)勢(shì)，各國(guó)均在積極發(fā)展和推廣pvc管材。隨著我國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的推廣，塑料管材的市場(chǎng)前景逐漸趨好。建設(shè)部等四部委已明令規(guī)定，在城鎮(zhèn)新建住宅中，禁止將鑄鐵管和冷軋鍍鋅鋼管用于室內(nèi)給排水管道，推廣應(yīng)用塑料復(fù)合管等新型管材。這為塑料管材發(fā)展提供了新的契機(jī)，也為塑料管材的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大提供了良好的發(fā)展空間。我國(guó)塑料管

13、材的發(fā)展 進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有幾大熱點(diǎn)問(wèn)題引起管材業(yè)內(nèi)人士的高度重視：水資源匱乏、環(huán)境污染、住宅需求量逐漸擴(kuò)大等。人們普遍認(rèn)為，這幾大經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主題給塑料管材的快速發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇。因此，聚氯乙烯給排水管或聚氯乙烯通風(fēng)管等很快成為發(fā)展的熱點(diǎn)產(chǎn)品。目前，包括各類復(fù)合管在內(nèi)的聚烯烴管材生產(chǎn)廠已達(dá)六百余家。 經(jīng)過(guò)多年努力，我國(guó)從原料、機(jī)械設(shè)備、加工和應(yīng)用技術(shù)等方面都獲得長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前形成的聚乙烯塑料管材熱與人們對(duì)未來(lái)市場(chǎng)的預(yù)期有關(guān)，也可以說(shuō)主要是靠市場(chǎng)需求來(lái)帶動(dòng)的。從總體情況看，其發(fā)展前景非常好 。1.2 設(shè)計(jì)原則、依據(jù)和范圍1.2.1 原則（1）本設(shè)計(jì)每一環(huán)節(jié)都遵循國(guó)家政策、法律、法令

14、及行業(yè)規(guī)范；（2）在結(jié)合國(guó)情的前提下，采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)科學(xué)技術(shù)、先進(jìn)工藝、先進(jìn)工藝設(shè)備，力求做到經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上先進(jìn)、生產(chǎn)上安全可靠，三廢處理合理；（3）采用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)的成套設(shè)備；（4）成品標(biāo)準(zhǔn)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。1.2.2 依據(jù)（1）依據(jù)學(xué)校下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)；（2）依據(jù)實(shí)習(xí)廠家的有關(guān)資料；（3）依據(jù)圖書(shū)館及網(wǎng)上查閱的有關(guān)資料。1.2.3 設(shè)計(jì)產(chǎn)量及產(chǎn)品規(guī)格（1）產(chǎn)量：3000噸/年（2）生產(chǎn)班組運(yùn)行形式：采用四班三運(yùn)轉(zhuǎn)，全年開(kāi)工300天。1.2.4 設(shè)計(jì)范圍及深度（1）設(shè)計(jì)范圍本設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程是從原料的篩選輸送計(jì)量捏合擠出成型成品包裝。（2）設(shè)計(jì)深度擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)。第2章 原料選擇及配方

15、設(shè)計(jì)2.1 配方設(shè)計(jì)2.1.1 配方設(shè)計(jì)的重要性塑料制品幾乎充滿了我們生活的方方面面，我們所生產(chǎn)的管材只是其中的一部分。但要滿足其各種特殊性能要求，也不是一件簡(jiǎn)單的事情。除了要研究產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝外，產(chǎn)品的配方設(shè)計(jì)也是其中很重要的一個(gè)方面。對(duì)于管材來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行配方設(shè)計(jì)之前，一定要對(duì)塑料制品所用的樹(shù)脂及各種添加助劑的型號(hào)，性質(zhì)有充分的認(rèn)識(shí)和了解，然后再對(duì)成型加工設(shè)備和工藝條件及其適應(yīng)性有足夠的了解，最后對(duì)用戶提出的制品性能要求及使用環(huán)境，也應(yīng)充分了解。配方設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是考慮助劑的類型和用量與制品使用性能之間的關(guān)系。這樣才能設(shè)計(jì)出物美價(jià)廉的塑料制品。2.1.2 配方設(shè)計(jì)的依據(jù)（1）滿足性能要

16、求。在既定的配方體系和加工工藝中，所加入的助劑能充分發(fā)揮其預(yù)計(jì)功效，并達(dá)到規(guī)定指標(biāo)。（2）保留原有性能。在設(shè)計(jì)配方時(shí)，一定要全面考慮，盡可能不影響其他方面的性能。（3）不影響其它助劑，所加入的助劑應(yīng)能不劣化或最小限定地影響其它助劑功效的發(fā)揮，最好與其它助劑有協(xié)同作用。（4）具有可加工性，所加入的助劑應(yīng)能保證配方體系具有適當(dāng)?shù)目杉庸ば阅?，以保證制品的成型，并對(duì)加工設(shè)備和使用環(huán)境無(wú)不良影響。（5）與樹(shù)脂相容性好，所添加的助劑與樹(shù)脂的相容性要好，這樣才能保證助劑與樹(shù)脂按設(shè)計(jì)的思路進(jìn)行混合，保證設(shè)計(jì)指標(biāo)的完成5。（6）環(huán)境衛(wèi)生性好，具體要求為對(duì)操作者無(wú)害，對(duì)設(shè)備無(wú)害，對(duì)使用者無(wú)害，對(duì)接觸環(huán)境無(wú)害。（7

17、）不影響制品的顏色。（8）價(jià)格低，來(lái)源廣。2.2 原料選擇2.2.1 基體樹(shù)脂的選擇及用量聚氯乙烯（polyvinyl chloride），簡(jiǎn)稱pvc。是由液態(tài)的氯乙烯單體（vcm）經(jīng)懸浮、乳液、本體或溶液法工藝聚合而成，其中懸浮工藝在世界pvc生產(chǎn)裝置中大約占90%的比例。它是世界上產(chǎn)量最大的塑料產(chǎn)品之一，價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛，聚氯乙烯樹(shù)脂多為白色或淺黃色粉末。根據(jù)不同的用途可以加入不同的添加劑，聚氯乙烯塑料可呈現(xiàn)不同的物理性能和力學(xué)性能。pvc樹(shù)脂可以采用多種方法加工成制品，懸浮聚合的pvc樹(shù)脂可以擠出成型、壓延成型、注塑成型、吹塑成型、粉末成型或壓塑成型。在聚氯乙烯樹(shù)脂中加入適量的增塑劑，

18、可制成多種硬質(zhì)、軟質(zhì)和透明制品6。做軟制品時(shí)，一般使用pvc-sg1、pvc-sg2、pvc-sg3型，需要加人大量增塑劑。而加工硬制品時(shí)，一般不加或很少量加入增塑劑，所以用pvc-sg4、pvc-sg5、pvc-sg6、pvc-sg7、pvc-sg8型。如pvc硬管材使用sg-4樹(shù)脂、塑料門(mén)窗型材使用sg-5樹(shù)脂，硬質(zhì)透明片材使用sg-6樹(shù)脂、硬質(zhì)發(fā)泡型材使用sg-7、sg-8樹(shù)脂。結(jié)合本次設(shè)計(jì)的要求，聚氯乙烯管材選用sg-4樹(shù)脂，用量100份。2.2.2 熱穩(wěn)定劑的選擇及用量聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性較差，只有經(jīng)過(guò)熱穩(wěn)定處理才具有使用價(jià)值。通常采用的方法是向聚氯乙烯中添加一些熱穩(wěn)定劑，可以有效地抑

19、制聚氯乙烯組成物的降解，防止老化，并可以穩(wěn)定配方要求的色澤、機(jī)械性能及使用性能等。理想的穩(wěn)定劑應(yīng)具有以下特點(diǎn)：（1）具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性能；與聚氯乙烯相容性好，揮發(fā)性??；（2）對(duì)其他助劑穩(wěn)定，不易被硫和銅污染；（3）對(duì)于不同的制品應(yīng)不影響其相應(yīng)的力學(xué)性能、電性能、印刷性、熱焊接性、粘和性、透明性；（4）無(wú)毒、無(wú)臭、不污染，可用于食品包裝材料或醫(yī)用制品，符合衛(wèi)生要求；（5）使用方便，價(jià)格低廉。目前pvc異型材常用穩(wěn)定劑主要分為四大類：（1）鹽基性鉛鹽類穩(wěn)定劑。主要是指二鹽、三鹽等鉛鹽穩(wěn)定劑。鉛鹽類穩(wěn)定劑的優(yōu)點(diǎn):熱穩(wěn)定性優(yōu)良,具有長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性,電氣絕緣性能優(yōu)良,耐候性好,價(jià)格低廉。鉛鹽類穩(wěn)定劑的缺點(diǎn)

20、:分散性差、毒性大、有初期著色性,使制品透明性差,也難以得到色彩鮮艷的制品,缺乏潤(rùn)滑性,易產(chǎn)生硫污染。（2）金屬皂類穩(wěn)定劑。主要是指脂肪酸、高級(jí)脂肪酸的金屬鹽等。常用的金屬皂類穩(wěn)定劑主要有硬脂酸的鎘、鋅、鋇、鈣、鎂、鋁等金屬鹽。金屬皂類穩(wěn)定劑用量?jī)H次于鉛鹽的第二大類主穩(wěn)定劑。金屬皂類穩(wěn)定劑一般不單獨(dú)使用,常常為金屬皂類之間或與鉛鹽及有機(jī)錫等并用7。金屬皂類穩(wěn)定劑的優(yōu)點(diǎn)：熱穩(wěn)定性好,兼有潤(rùn)滑性，價(jià)格低廉，無(wú)硫化污染,大多具有透明性，除鎘、鉛以外均無(wú)毒性，因而廣泛用于軟質(zhì)pvc中。 （3）有機(jī)錫類穩(wěn)定劑。其主要包括含硫有機(jī)錫和有機(jī)錫羧酸鹽兩類。有機(jī)錫類穩(wěn)定劑為熱穩(wěn)定劑中最有效的,在透明和無(wú)毒制品中

21、應(yīng)用最廣泛的一類穩(wěn)定劑。其突出優(yōu)點(diǎn)為:高效、用量小、熱穩(wěn)定性好,透明性好,大多數(shù)無(wú)毒。缺點(diǎn)為價(jià)格高,無(wú)潤(rùn)滑性。有機(jī)錫類大部分為液體,只有少數(shù)為固體。可以單獨(dú)使用,也常與金屬皂類并用。（4）稀土復(fù)合穩(wěn)定劑。稀土穩(wěn)定劑是由我國(guó)開(kāi)發(fā)的獨(dú)特穩(wěn)定劑,是一種新型熱穩(wěn)定劑。稀土熱穩(wěn)定劑的選材多為稀土氧化物和稀土氯化物為主,其氧化物和氯化物多為鑭、鈰、鐠、釹等輕稀土元素的單一體或混合體。它的性能和特點(diǎn)是無(wú)毒,價(jià)格適中,用量少,熱穩(wěn)定效率高,透明及耐候性好,且具有獨(dú)特的“偶聯(lián)”性,即稀土穩(wěn)定劑對(duì)pvc復(fù)合材料中各組分具有偶聯(lián)作用。但稀土穩(wěn)定劑一般不單獨(dú)使用,通常和其他類型穩(wěn)定劑復(fù)配使用,比如和鈣/鋅類穩(wěn)定劑復(fù)配

22、等。由于這個(gè)特點(diǎn)使它在加工時(shí)表現(xiàn)為具有加工助劑及內(nèi)潤(rùn)滑劑的特征,促進(jìn)pvc樹(shù)脂塑化,增加pvc韌性,在與含氧填料caco3等作用時(shí)起到“增容”作用。其與傳統(tǒng)鉛鹽穩(wěn)定劑相比，高效無(wú)毒；與有機(jī)錫、鈣鋅類穩(wěn)定劑相比，配方成本較低。結(jié)合本次設(shè)計(jì)，熱穩(wěn)定劑選擇硫醇錫和硬脂酸鋅，用量分別為0.7份。同時(shí)硬脂酸鋅又是一種潤(rùn)滑劑，其內(nèi)、外潤(rùn)滑作用兼有。2.2.3 潤(rùn)滑劑的選擇及用量潤(rùn)滑劑是在塑料加工中為了改善塑料,特別是熱塑性塑料在加工成型時(shí)的流動(dòng)性和脫模性、減少對(duì)設(shè)備的摩擦和粘附、改進(jìn)制品表面的過(guò)亮度而添加的一種助劑。潤(rùn)滑劑依其功能可以分為內(nèi)潤(rùn)滑劑和外潤(rùn)滑劑。pvc配方常用的內(nèi)潤(rùn)滑劑有：硬脂酸丁酯、聚乙烯蠟

23、、硬脂酸鉛等；常用的外潤(rùn)滑劑有：石蠟、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟等。潤(rùn)滑劑主要影響模具、料筒、螺桿的使用壽命；擠出機(jī)的生產(chǎn)能力；生產(chǎn)過(guò)程中的能耗；制品表面的光潔度；型材的焊角強(qiáng)度及低溫沖擊性能。在具體配方設(shè)計(jì)中，潤(rùn)滑劑加入的原則為：盡可能少加入，控制在最低加入量上，使之達(dá)到臨界潤(rùn)滑狀態(tài)即可8。加入太多，會(huì)影響制品的塑化度。結(jié)合本設(shè)計(jì)，潤(rùn)滑劑選擇聚乙烯蠟，用量1.0份。2.2.4 填料的選擇及用量填充劑也稱填料，在聚合物中主要起增容、降低成本作用，但多數(shù)填料對(duì)聚合物的物理機(jī)械性能具有一定的損害作用，這種損害作用一般是隨著填充量的增加而加劇。在硬質(zhì)pvc管材中添加適量的填料，目的并不全是為了增容、降低

24、成本，也是為了提高軟化溫度和硬度，提高管材擠出成型時(shí)的穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性，減少收縮率。在硬質(zhì)pvc管材中使用最多的填充劑是碳酸鈣。碳酸鈣分為重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣。通常輕質(zhì)碳酸鈣的粒子比重質(zhì)碳酸鈣細(xì)、平均粒徑一般為1-3m、純度高、雜質(zhì)少，在同樣用量下，填充輕質(zhì)碳酸鈣的制品表面的耐刻劃性和應(yīng)力發(fā)白等比重質(zhì)碳酸鈣好。此外，與重質(zhì)碳酸鈣相比，輕質(zhì)碳酸鈣具有一定的補(bǔ)強(qiáng)作用，在硬質(zhì)pvc中使用超細(xì)碳酸鈣可以改善沖擊強(qiáng)度。為了進(jìn)一步提高碳酸鈣在pvc以及其它塑料中的分散性、補(bǔ)強(qiáng)性，降低對(duì)機(jī)械的磨損及其它性能，采用脂肪酸和各種偶聯(lián)劑等表面活性劑處理碳酸鈣粒子表面，可以大大提高與聚合物之間的親和性，提高聚合

25、物對(duì)其“潤(rùn)濕”能力，提高熔體的流動(dòng)性。本設(shè)計(jì)選擇活性輕質(zhì)caco3，用量5.0份。2.2.5 著色劑的選擇及用量pvc塑料型材在使用過(guò)程中，隨著時(shí)間的推移，在氣候老化的作用下，塑料表面的分子發(fā)生降解。但是如果使用了有遮光作用的顏料則可以在某種程度上延遲老化過(guò)程。老化過(guò)程主要因?yàn)殛?yáng)光中的紫外線，抵御紫外光對(duì)制品的損害，一是要加入能屏蔽掉紫外光的遮光劑；二是要加入能吸收紫外光的吸收劑。遮光劑中最典型的品種是鈦白粉。它有兩種晶型：金紅石型和銳鈦型。一般其表面經(jīng)過(guò)特殊處理，具有優(yōu)異的耐候性能、抗粉化性能和保光性能。紫外線吸收劑是指能強(qiáng)烈吸收紫外光并將其能量轉(zhuǎn)變成無(wú)害的熱能而放出的一類物質(zhì)9。結(jié)合設(shè)計(jì)，

26、著色劑選擇tio2（金紅石型），用量1.5份2.2.6 加工助劑的選擇及用量抗沖擊改性劑是一類能賦予塑料更好韌性的助劑。高分子材料改性的一個(gè)重要內(nèi)容是改善其耐沖擊性能，pvc樹(shù)脂是硬脆性材料，抗沖擊強(qiáng)度差，尤其是低溫抗沖性能。因此pvc型材配方設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮加入抗沖改性劑，以改善pvc樹(shù)脂在這方面的性能。目前硬質(zhì)pvc的沖擊改性劑的主要品種有abs、mbs、cpe、eva、acr、nbr等，其中cpe、eva、acr改性劑的分子結(jié)構(gòu)中不含雙鍵，耐侯性能好，適合做戶外建筑材料。它們與pvc共混，再加上合適的穩(wěn)定劑及其他助劑以及適宜的加工條件，就能有效的提高硬質(zhì)pvc的抗沖擊性能、加工性能及耐侯性

27、能。cpe是高密度聚乙烯(hdpe)經(jīng)氯化制得的無(wú)規(guī)氯化物。通常選用氯含量35%36%的cpe作為pvc型材沖擊改性劑。cpe具有優(yōu)良的耐候性、耐寒性、耐燃性、耐油性、抗沖擊性（cpe為彈性體）和化學(xué)穩(wěn)定性，而且它與pvc有較好的相容性。但是,cpe改性效率低,加工范圍窄,生產(chǎn)中常不穩(wěn)定,制品表面光澤差;離模膨脹及熱縮率較高,cpe改性效果不及acr。 acr（acrylic copolymer）是具有核殼結(jié)構(gòu)的丙烯酸酯類共聚物，是一種綜合性能優(yōu)良的pvc抗沖改性劑。通常人們把以提高塑料韌性為目的而使用的助劑稱為抗沖改性劑，以改進(jìn)加工性能為目的而使用的助劑稱為加工改性劑。acr是兼具抗沖擊改性

28、和加工改性雙重功能的塑料助劑，由于其具有核/殼結(jié)構(gòu)，使其pvc制品具有優(yōu)良的抗沖擊性、低溫韌性、與pvc相容性、耐候性、穩(wěn)定性、加工性，且性能與價(jià)格比適中，可明顯改善pvc熔體流動(dòng)性、熱變形性, 促進(jìn)塑化、制品表面光潔美觀。其主要用于硬、半硬聚氯乙烯制品中，特別是化學(xué)建材，如異型材、管材管件、板材、發(fā)泡材料等，而且特別適合于戶外用制品中。是當(dāng)今用量大也是今后重點(diǎn)發(fā)展的一類抗沖改性劑。 配方設(shè)計(jì)時(shí)選擇抗沖改性劑的要求：與pvc有良好的相容性；玻璃化溫度低；加工性應(yīng)與pvc相近；對(duì)pvc的表觀及物理機(jī)械性能無(wú)明顯影響。因?yàn)閜vc屬于一種脆性材料,加工流動(dòng)性越差,成型加工越困難。改進(jìn)熱塑性熔體的流變

29、性，改善熱彈性狀態(tài)下熔體力學(xué)性，提高制品的外觀質(zhì)量等綜合功能，在加工時(shí)往往需要加人少量的加工助劑10。acr兼有抗沖擊改性劑和加工改性助劑的特點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)選擇acr作為抗沖擊改性劑,用量1.5份。2.3 配方確定產(chǎn)品配方見(jiàn)表2-1。表2-1產(chǎn)品配方原料 份數(shù)聚氯乙烯（pvc） 100硫醇錫穩(wěn)定劑 0.7硬脂酸鋅 0.7聚乙烯蠟 1.0acr 1.5碳酸鈣（caco3） 5二氧化鈦(tio2) 1.52.4 原材料和成品的質(zhì)量指標(biāo)2.4.1 原材料的質(zhì)量指標(biāo)：原材料的質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表2-2表2-2 sg-4樹(shù)脂的物化性能項(xiàng) 目?jī)?yōu)等品一等品合格品1粘數(shù)（ml/g）(或k值)1181072雜質(zhì)粒子個(gè)數(shù)

30、/個(gè)1630903揮發(fā)物含量/%0.400.450.50 4表觀密度/（g/ml）0.450.420.405篩余量 0.25mm /% 0.063mm2.09.02.0908.0806魚(yú)眼數(shù)/（個(gè)/400m2）20407100樹(shù)脂的增塑劑吸收量/g20198白度（160，10min后）/%749水萃取液電導(dǎo)率/（s/m）10 殘留氯乙烯含量/（mg/kg） 8 10 2.4.2成品的質(zhì)量指標(biāo)：成品的質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表2-3表2-3 硬聚氯乙烯管材的物理力學(xué)性能序號(hào)項(xiàng)目指標(biāo)1硬度，hrr 852拉伸屈服強(qiáng)度/mpa373斷裂伸長(zhǎng)率/% 1004彎曲彈性模量/mpa1960續(xù)表 2-3序號(hào)項(xiàng)目指標(biāo)5維卡

31、軟化點(diǎn)/ 836加熱后狀態(tài)無(wú)氣泡、無(wú)裂痕7加熱后尺寸變化率/%0.258氧指數(shù)/% 389高低溫反復(fù)尺寸變化率/%0.2第3章 生產(chǎn)工藝路線與主要工藝設(shè)備的選擇與論述3.1 生產(chǎn)工藝路線的選擇與論述3.1.1 生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)pvc管材的生產(chǎn)過(guò)程一般為：pvc樹(shù)脂與助劑經(jīng)由高速混合機(jī)進(jìn)行混合，物料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出，進(jìn)入冷卻定型設(shè)備進(jìn)行冷卻處理，后使用牽引機(jī)牽引，切割機(jī)切成一定長(zhǎng)度后擴(kuò)口，最后進(jìn)行捆扎包裝成為成品。3.1.2 生產(chǎn)方法的論述生產(chǎn)pvc管材可采用單螺桿擠出機(jī)和雙螺桿擠出機(jī)。相比較而言，雙螺桿擠出機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）雙螺桿加料容易，混合和塑化的效果比單螺桿擠出機(jī)好。（2）雙螺桿擠

32、出機(jī)摩擦產(chǎn)生的熱量較少、物料所受的剪切較均勻、螺桿的輸送能力較大，擠出量較穩(wěn)定11。（3）雙螺桿擠出機(jī)既可以加工粒料也可以加工粉料，物料在雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間較短，且比單螺桿擠出機(jī)有更好的自潔功能，在加工熱穩(wěn)定性差的塑料和共混料時(shí)更顯示出其優(yōu)越性。（4）雙螺桿擠出機(jī)的容積效率高，排氣性能優(yōu)異，具有較低的功率消耗。因此本設(shè)計(jì)選用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出。3.2 主要工藝設(shè)備選擇與論述3.2.1 混合設(shè)備按塑料制品成型用原料配方要求，計(jì)量后摻混在一起的pvc樹(shù)脂和助劑，要借助于機(jī)械攪拌作用使其能均勻分散。常用的混和設(shè)備有：螺帶式混合機(jī)、捏合機(jī)、高速混合機(jī)、開(kāi)煉機(jī)、密煉機(jī)、冷混機(jī)等。目前絕大部分企業(yè)

33、都是采用高速混合機(jī)（熱混機(jī)）將原料進(jìn)行混合，再用低速混合機(jī)(冷混機(jī))將混合好的物料進(jìn)行冷卻。高速混合機(jī)是使用極為廣泛的塑料混合設(shè)備，可用于混色、制取母料、配料機(jī)共混材料的預(yù)混。普通的高速混合機(jī)由混合室、葉片、折流板、回轉(zhuǎn)蓋、排料裝置及傳動(dòng)裝置等組成。高速混合機(jī)工作原理：先向混合機(jī)的混合室外壁空腔內(nèi)通入水蒸氣（也有用電阻加熱），加熱升溫后把原料加入混合室內(nèi)；當(dāng)混合室內(nèi)攪拌漿高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，攪拌槳附近的原料由于受槳葉片面摩擦力和葉片端面推力作用而隨攪拌槳旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)時(shí)這些料在離心力作用下被拋向混合室的圓形壁上，成為連續(xù)碰壁的原料，在后來(lái)料的推力作用下，沿向圓壁上升，到一定高度時(shí)，原料本身的重力又使它落下

34、，落到原混合室的中心部位，然后再被旋轉(zhuǎn)的槳葉拋向混合室壁，重復(fù)原料的運(yùn)動(dòng)。由于混合室內(nèi)還設(shè)有一個(gè)折流板，它能破壞原料旋流比較規(guī)則的運(yùn)動(dòng)方式，攪亂了物料的運(yùn)動(dòng)方向。這幾個(gè)料流的混合運(yùn)動(dòng)使原料間產(chǎn)生一定的摩擦熱、碰撞和推擠，這些交叉運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作變化使原料間產(chǎn)生一定的摩擦熱；另外，還有混合室外部的供熱，使混合料溫度升高，這幾個(gè)條件的綜合作用，使混合室內(nèi)的各種摻混料得到均勻混合。由高混機(jī)得到的混合物在加工和儲(chǔ)存之前必須進(jìn)行冷卻，否則，在一段時(shí)間內(nèi)會(huì)熱降解或因溫度高而結(jié)塊。將高混機(jī)混好的物料直接排放到冷混機(jī)中，冷卻到4050，其自由流動(dòng)的性能也得到了保證。冷混機(jī)由混合室、攪拌漿、卸料裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)等組成，

35、冷混機(jī)的混合室為圓筒形，其直徑與高度之比要大于高混機(jī)。內(nèi)表面高度拋光，底部為蝶形?；旌鲜覂?nèi)部設(shè)有冷卻環(huán)，室壁為夾套式。冷卻環(huán)和夾套均可通入循環(huán)冷卻介質(zhì)與物料進(jìn)行熱交換。混合室內(nèi)還可增設(shè)扇形片或?qū)Я鳝h(huán)，以增加冷卻面積，縮短冷卻時(shí)間12。因次本設(shè)計(jì)采用高速混合機(jī)和冷混機(jī)配合使用。3.2.2 擠出機(jī)生產(chǎn)pvc管材一般都采用螺桿擠出機(jī)進(jìn)行連續(xù)操作。螺桿擠出機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)廉物美，生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)，成為塑料管材成型加工最重要的設(shè)備。在螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，裝入料斗中的干混料或粒料借助轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿進(jìn)入加料筒中，由于料筒的外加熱和pvc干混料本身和干混料與設(shè)備之間的剪切摩擦熱，遂使混料熔化而呈熔體在設(shè)備中不斷往

36、前流動(dòng)，各組分受螺桿的攪拌而均勻分散。熔體在機(jī)頭口模處成型后成連續(xù)體被螺桿擠到機(jī)外，經(jīng)冷卻固化，即成管材。螺桿擠出機(jī)通常是按螺桿數(shù)目分為：?jiǎn)温輻U擠出機(jī)，雙螺桿擠出機(jī)和多螺桿擠出機(jī)。單螺桿擠出機(jī)又分為普通螺桿擠出機(jī)、雙級(jí)排氣式螺桿擠出機(jī)和排氣式錐形單螺桿擠出機(jī)。普通單螺桿擠出機(jī)一般使用與粒料的擠出，后兩者既可采用粒料也可用粉料直接擠出，但用粉料時(shí)熔體塑化能力和壓實(shí)程度較低，擠出流量不太穩(wěn)定，由于是在高剪切和較高溫度下加工，故熱穩(wěn)定劑、加工助劑和外潤(rùn)滑劑的用量要適當(dāng)增加。雙螺桿擠出機(jī)基本結(jié)構(gòu)和單螺桿擠出機(jī)相似，但雙螺桿和與之配合的料筒構(gòu)成具有特殊功能的混煉、擠出系統(tǒng)，由于兩根螺桿之螺棱和螺槽彼此嚙

37、合，除具有混煉效應(yīng)外還有類似于齒輪泵的正位移輸特性。雙螺桿擠出機(jī)按兩根螺桿旋轉(zhuǎn)方向是否相同，可以分為同向旋轉(zhuǎn)和異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)兩種。若兩根螺桿旋轉(zhuǎn)方向相同，則稱為同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)，從外形上看，兩根螺桿完全相同。若兩根螺桿旋轉(zhuǎn)方向相反，則為異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)。同向雙螺桿擠出機(jī)不利于將螺槽盡快充滿和使物料向前輸送，加料性能不好還易形成橋架，同時(shí)還加快了螺桿和機(jī)筒內(nèi)壁的磨損。異向旋轉(zhuǎn)則無(wú)上述缺點(diǎn)，物料在兩根螺桿的帶動(dòng)下，很快向兩邊分開(kāi)，充滿螺槽向前輸送，在輸送過(guò)程中與熱機(jī)桶壁接觸，吸收熱量，有利于物料的加熱熔融。本設(shè)計(jì)選用異向雙螺桿擠出機(jī)。3.2.3 冷卻定型裝置擠出的管狀物首先應(yīng)通過(guò)定型

38、裝置，使之冷卻變硬而定型。為了得到符合尺寸要求和良好表面光潔度的管材，有效的冷卻是非常重要的。定徑方法分外定徑和內(nèi)定徑兩種。外徑定徑法是在管狀物外壁和定徑套內(nèi)壁緊密接觸的情況下進(jìn)行冷卻而實(shí)現(xiàn)的。保證這種緊密接觸的措施是從設(shè)在多腳架的一個(gè)支架和芯棒內(nèi)的連通孔向管狀物內(nèi)通入壓縮空氣，并在擠出的管端或管內(nèi)封閉，使管內(nèi)維持比大氣壓力較大而又恒定的壓力13。此外，也有在管套上沿圓面上鉆一排小孔用真空抽吸使管狀物緊貼套管的。內(nèi)徑定型法是將定徑套的冷卻水管從芯棒處伸進(jìn)，所以必須使用偏移式機(jī)頭。用內(nèi)徑定型法所制得的管材內(nèi)壁較為光滑，不管定徑套是外徑套還是內(nèi)徑套，其尺寸目前大多還憑經(jīng)驗(yàn)確定。對(duì)外徑定型來(lái)說(shuō)，定徑

39、套的長(zhǎng)度一般取其內(nèi)徑的3倍。定徑套的內(nèi)徑應(yīng)略大于管材外徑的名義尺寸，一般不大于2mm。相比較而言，外徑定型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。所以本設(shè)計(jì)采用外徑定型法。3.2.4 冷卻裝置由于塑料的導(dǎo)熱系數(shù)較低，經(jīng)過(guò)冷卻定型裝置出來(lái)后的塑料管材，并未完全冷卻到室溫，如果不繼續(xù)冷卻，在其壁厚徑向方向存在的溫度梯度會(huì)使原來(lái)冷卻的表層溫度上升，引起變形。因此必須繼續(xù)冷卻，排除余熱。用來(lái)冷卻管材的方法常用冷卻水槽和噴淋水箱卻兩種。冷卻槽通常為24段借以調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度。冷卻水一般是從最后一段通入冷卻槽的，再使其逐次的一段一段前進(jìn)，也就是使水流方向與擠出管材的運(yùn)動(dòng)方向相反，使管材冷卻比較緩和內(nèi)應(yīng)力比較小。冷卻槽的長(zhǎng)度一般為

40、1.56米。由于冷水槽中上下層水溫不同，管材在冷卻過(guò)程中有可能發(fā)生彎曲，此外管材在冷水槽中受到的浮力也有使之彎曲的可能，尤以大型管材為甚。噴淋水箱冷卻是在水箱上裝有沿管材圓周均勻分布的噴水頭，控制一定的水量對(duì)擠出管材進(jìn)行噴淋冷卻。噴淋水管可有36根，呈環(huán)形分段噴淋或沿軸向均布在管材周圍噴淋。靠定徑套一端的噴水孔較密14。該方法冷卻均勻，變形可能性小。本設(shè)計(jì)采用噴淋水箱進(jìn)行冷卻。3.2.5 牽引裝置牽引裝置的作用是均勻的牽引制品，并對(duì)制品的截面尺寸進(jìn)行控制，使擠出過(guò)程穩(wěn)定進(jìn)行。并通過(guò)調(diào)節(jié)牽引速度調(diào)節(jié)管材的壁厚，進(jìn)行適當(dāng)?shù)乩臁恳俣纫笫志鶆?，并能無(wú)級(jí)調(diào)速。牽引速度取決于擠出速度，一般牽引速

41、度比擠出速度快13。牽引設(shè)備要滿足能適應(yīng)夾緊多種管材，牽引力必須能保持恒定，并且可以在一定范圍內(nèi)平滑地調(diào)節(jié)速度。牽引裝置一般有膠帶式、滾輪式和履帶式三種。膠帶式牽引裝置是由一條橡膠傳送帶和壓緊輥組成，用壓緊輥將管材夾壓在橡膠傳送帶上，靠?jī)烧咧g的壓緊力所產(chǎn)生的摩擦力來(lái)牽引管材。壓緊力可以調(diào)節(jié)。這種形式的牽引裝置對(duì)直徑較大的管材的牽引力顯得不足，故一般僅使用小直徑和容易壓塌的薄壁管材。滾輪式牽引裝置有25對(duì)上下?tīng)恳凉L輪組成。下滾輪為主動(dòng)輪，上滾輪為從動(dòng)輪，可以上下調(diào)節(jié)。主動(dòng)輪多為鋼輪，從動(dòng)輪外面包一層橡膠。管子由上下滾輪夾持而被牽引。由于滾輪和管子之間是點(diǎn)或線接觸，牽引力也同樣顯不足，一般只用來(lái)

42、牽引管徑在110mm以下的管材。履帶式牽引裝置有兩條或多條相對(duì)于中心位置單獨(dú)可調(diào)的履帶組成，均勻地安裝在管材的周圍，履帶上有夾緊塊，他們都做成凹形或帶有一定角度，以增加施加徑向力的面積，減少管子局部被壓壞的危險(xiǎn)。夾緊塊的夾緊力由壓縮空氣或液壓系統(tǒng)產(chǎn)生，或用絲杠螺母產(chǎn)生。這種牽引裝置的牽引力大，速度調(diào)節(jié)范圍廣，與管材接觸面積大，管子不易變形，不易打滑，主要用于大直徑和薄膜管材。本設(shè)計(jì)采用履帶式牽引裝置。3.2.6 切割裝置切割裝置的作用是對(duì)制品進(jìn)行定長(zhǎng)切割。要求切割尺寸準(zhǔn)確、切口均勻整齊。切割裝置的好壞影響切割尺寸和切割的質(zhì)量。常用的切割裝置有手提式圓鋸切割機(jī)，自動(dòng)式圓鋸切割機(jī)、行星式自動(dòng)切割機(jī)

43、。手提式圓鋸切割機(jī)：切割用的圓盤(pán)鋸和動(dòng)力裝置安裝在機(jī)架上，當(dāng)管材達(dá)到預(yù)定尺寸，用手將其提起，動(dòng)力電機(jī)工作，即可將管材鋸斷。這種裝置結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。自動(dòng)式圓鋸切割機(jī)：電動(dòng)圓鋸和夾持器均由行程開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)管材達(dá)到規(guī)定尺寸時(shí)觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)，管材自動(dòng)被夾持器夾緊，整個(gè)切割裝置在管子擠出時(shí)引力的作用下隨管材同速前進(jìn)，圓鋸?fù)瑫r(shí)啟動(dòng)，并由氣缸慢慢將其抬上，將管材鋸斷。管材切斷后，巨片落下，切割裝置返回原處。由于受圓盤(pán)鋸片直徑的影響，這種切割方法對(duì)于大直徑管材受到限制，一般最大管徑可達(dá)160mm200mm。行星式自動(dòng)切割機(jī)：這種切割裝置有一片（或多片）小規(guī)格的圓盤(pán)鋸片，鋸片不僅自轉(zhuǎn)，還圍繞管材公轉(zhuǎn)，其他的工作原理

44、與自動(dòng)式圓鋸機(jī)一樣。這種切割機(jī)特別適應(yīng)于大直徑管材的切割15。一般最大管徑可達(dá)10001600mm。本設(shè)計(jì)采用自動(dòng)式圓鋸切割機(jī)。3.2.7 其他裝置為了滿足用戶對(duì)管材進(jìn)行承插連接的要求，需將已經(jīng)生產(chǎn)好的pvc硬管進(jìn)行擴(kuò)口脹大。擴(kuò)口裝置主要由烘箱和擴(kuò)口機(jī)頭組成。將需擴(kuò)口的管端在烘箱中加熱軟化，插入擴(kuò)口機(jī)頭，一次實(shí)現(xiàn)擴(kuò)口，經(jīng)水冷卻即可完成。第4章 工藝流程敘述及工藝參數(shù)選擇4.1 工藝流程4.1.1 工藝流程示意圖原料輔料配方高速混合雙螺桿擠出冷卻定型冷卻牽引切割成品圖4-1 工藝流程示意圖4.1.2 工藝流程敘述高混工序：pvc樹(shù)脂通過(guò)加料袋（101）加入到pvc樹(shù)脂加料罐（102）中，加料罐設(shè)

45、有料位計(jì)，用于監(jiān)測(cè)罐中料位，使其處于正常范圍內(nèi)。加料罐底部有軟管，它可以把加入過(guò)多的料量送回加料罐。加料罐下設(shè)有旋轉(zhuǎn)閥，可定量將物料輸送到pvc料倉(cāng)（103），采用正壓輸送，料倉(cāng)設(shè)有上下兩個(gè)料位計(jì)，控制料倉(cāng)料位。料倉(cāng)上端有脈沖過(guò)濾器和負(fù)壓安全閥。pvc粉料經(jīng)料倉(cāng)中一系列長(zhǎng)管由上至下輸送。通過(guò)閘板閥，再經(jīng)料倉(cāng)負(fù)壓輸送與各種助劑混合。閘板閥中有一盲板，起到阻隔物料作用。料倉(cāng)上的單向閥，使pvc粉料只能單方向地從料倉(cāng)向旋轉(zhuǎn)閥方向移動(dòng)。本設(shè)計(jì)有六種助劑，由六個(gè)加料袋加入到六個(gè)加料罐，分別為硫醇錫加料罐（104）、硬脂酸鋅加料罐（106）、鈦白加料罐（107）、聚乙烯蠟加料罐（108）、acr加料罐（1

46、09）、碳酸鈣加料罐（110）。各種助劑由加料袋加入到加料罐中，加料罐中設(shè)有料位計(jì)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。下部設(shè)有下料器，有助于各種助劑下料。各種助劑在螺旋輸送器（105）作用下，用電子秤自動(dòng)稱量（111）。助劑按配方要求進(jìn)行稱量后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥與pvc粉料混合，并按一定量到達(dá)電子稱量秤（113）進(jìn)行準(zhǔn)確稱量。電子稱量秤上設(shè)有脈沖過(guò)濾器。稱量好的物料負(fù)壓輸送至熱冷混合機(jī)組。物料先進(jìn)入高速熱混合機(jī)（114），混合溫度120，混合時(shí)間為510分鐘。然后進(jìn)入冷混機(jī)（115）進(jìn)行冷混，冷混溫度為4060，混合時(shí)間為510分鐘?；旌暇鶆虻母苫炝?，經(jīng)過(guò)干混料料斗（116），送至干混料料倉(cāng)（117），然后送入擠出工序

47、。前段各工序粉塵及廢料均回收至廢料儲(chǔ)罐（112）中。擠出工序：由干混料料倉(cāng)（117）送來(lái)的pvc混料進(jìn)入擠出機(jī)料斗（202），通過(guò)螺旋輸送器，送入擠出機(jī)（203）。在擠出機(jī)中，物料在高溫環(huán)境中熔融塑化，經(jīng)過(guò)螺桿的剪切作用，以粘流態(tài)從機(jī)頭口模（204）連續(xù)擠出，進(jìn)入定型冷卻工序。定型冷卻工序的順序是先定型，再冷卻。定型采用真空定型，真空定型是以間接水冷的定型模使從擠出成型模擠出的熔融管材樹(shù)脂冷卻定型，它是由內(nèi)壁有吸附孔的真空室和冷卻室組成，熔融樹(shù)脂被真空吸附，與間接冷卻的定型模內(nèi)壁接觸而冷卻固化。冷卻工序采用冷卻水冷卻，特點(diǎn)是生產(chǎn)成本低。充分冷卻的管材在牽引機(jī)（206）的作用下，進(jìn)入切割機(jī)（20

48、7）。牽引機(jī)采用履帶式牽引機(jī)，特點(diǎn)是對(duì)制品的接觸面積較大，所以能夠進(jìn)行柔軟而無(wú)滑移的牽引，管材受力面均勻，不易產(chǎn)生變形。切割裝置采用圓鋸式切割機(jī)，切割長(zhǎng)度6米。切割機(jī)后端設(shè)有堆放設(shè)備（208）。堆放設(shè)備自動(dòng)將切斷的管材碼放規(guī)整。當(dāng)管材碼放達(dá)到一定高度，工人將其堆放入庫(kù)。4.2 工藝參數(shù)4.2.1 工藝參數(shù)一覽表工藝參數(shù)見(jiàn)表4-1。表4-1 主要工藝參數(shù)序號(hào)工序項(xiàng)目單位指標(biāo)1混合熱混時(shí)間min/鍋102熱混溫度1203冷混時(shí)間min/鍋104冷混溫度405擠出加料段溫度11406熔化段溫度21507計(jì)量段溫度31608機(jī)頭溫度1809口模溫度18010螺桿轉(zhuǎn)速r/min3511定型定型真空度mp

49、a0.0812冷卻冷卻水溫度1813牽引牽引速度m/min3.014切割切割長(zhǎng)度m64.2.2 工藝參數(shù)選擇依據(jù)（1）高混工序塑料在成為制品前，必須進(jìn)行混煉，混煉后得到的料，不論其料量多少，都應(yīng)該在性能上均勻一致?；旌系淖饔靡话闶强繑U(kuò)散、對(duì)流、剪切三種作用來(lái)完成的。擴(kuò)散作用是靠各組分之間濃度差的推動(dòng)，構(gòu)成各組分的微粒由濃度大的區(qū)域遷移到濃度較小的區(qū)域，從而達(dá)到組成的均一。對(duì)流作用是物料在相互占有的空間內(nèi)發(fā)生流動(dòng)，以達(dá)到組分均一。對(duì)流需借助外力的作用。不論何種聚集態(tài)的物料要使其組成均一，對(duì)流作用是不可少的。剪切作用是利用剪切力促使物料組分均一的過(guò)程。對(duì)于聚氯乙烯塑料來(lái)說(shuō)，由于它直接用于成型，因此

50、盡管其中有增塑劑，仍然要求它在混合后能成為自由流動(dòng)，無(wú)不粘結(jié)的粉狀物16。擠出成型用聚氯乙烯干粉混合料的制備，是將各種原材料按配方要求經(jīng)正確計(jì)算和準(zhǔn)確稱量后，加入高速混合機(jī)內(nèi)進(jìn)行熱混合,達(dá)到規(guī)定溫度和時(shí)間后放入冷混合機(jī)內(nèi)進(jìn)行冷卻，配制成均勻松散，不結(jié)塊，易流動(dòng)的粉狀混合物，可供下道工序雙螺桿擠出機(jī)直接擠出成型的原料。目前多采用由高速轉(zhuǎn)動(dòng)的熱混合機(jī)和低速轉(zhuǎn)動(dòng)的冷混合機(jī)組成的熱、冷混合機(jī)組。高速熱混機(jī)主體部分是一個(gè)密閉的不銹鋼制成的圓筒式容器，夾套可用蒸汽或電加熱。并設(shè)有溫度測(cè)量和時(shí)間控制裝置。當(dāng)物料在高速熱混機(jī)中達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)物料通過(guò)排料口及管道卸入冷混機(jī)中進(jìn)行冷卻混合，當(dāng)混合料溫度達(dá)到40以下

51、時(shí)，將物料通過(guò)卸料口及管道送入貯料倉(cāng)或裝入袋內(nèi)。這種高速熱混機(jī)和低速冷混機(jī)聯(lián)混裝置，具有效率高，混合均勻，熱能耗低，密閉性好等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)溫度在40110溫度范圍內(nèi)，大部分混合物的表觀密度繼續(xù)增加。但速度緩慢，而直徑則由小逐漸增大。在110140范圍內(nèi)，表觀密度繼續(xù)增大，直徑大多達(dá)到最大或又開(kāi)始下降。pvc粉料顆粒部分凝膠化，顆粒均化和相當(dāng)部分的助劑熔化。溫度高于140時(shí)，則有分解的危險(xiǎn)，并且生產(chǎn)率降低。高速混合機(jī)的混合效率較高，通常一次混合時(shí)間只需810min，就可使溫度迅速的升高。迅速在冷混機(jī)中冷卻，可避免影響pvc樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性，同時(shí)也有助于得到自由流動(dòng)性好的粉料，物料冷卻可在1012min

52、內(nèi)，將溫度從120降至40。（2）擠出成型工序溫度控制聚氯乙烯是熱穩(wěn)定性較差的塑料，在其管材原料配方中，為保證管材的剛性及強(qiáng)度，要嚴(yán)格控制增塑劑的加入量。在擠出成型中，熔融物料流動(dòng)性較差，因此溫度控制是很重要的，同時(shí)也是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。通常擠出機(jī)料筒溫度的控制是由加料段到擠出段逐漸升高，物料由玻璃態(tài)逐漸變成粘流態(tài)，到口模時(shí)溫度一般都控制在流動(dòng)溫度和分解溫度之間（160180）。?？诙ㄐ吞幝员饶？跍囟鹊鸵恍?。擠管的具體溫度應(yīng)根據(jù)原料配方，擠出機(jī)及口模結(jié)構(gòu)和螺桿轉(zhuǎn)速來(lái)定。操作中一定要嚴(yán)格控制溫度，溫度過(guò)高是物料分解，降低產(chǎn)品質(zhì)量，而且放出的氯化氫氣體會(huì)腐蝕模具或脹壞?？凇囟冗^(guò)低則物料流動(dòng)

53、粘度太大，造成擠出阻力過(guò)大，損壞機(jī)頭或擠出機(jī)螺桿軸承。擠出機(jī)螺桿的設(shè)計(jì)都有三個(gè)區(qū)段：加料段、熔化段、計(jì)量段。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，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。固體輸送區(qū)（加料段）：若加料溫度控制過(guò)高，會(huì)使固體輸送區(qū)短于加料段長(zhǎng)度，造成產(chǎn)量下降；若加料溫度過(guò)低，使固體輸送區(qū)

54、延長(zhǎng)，減少了塑化區(qū)和熔體輸送區(qū)的長(zhǎng)度，會(huì)引起塑化不良，影響產(chǎn)品質(zhì)量。溫度一般控制在120160。本設(shè)計(jì)選擇溫度為140。物料塑化區(qū)（熔化段）：控制該段的真空度是一個(gè)重要的工藝指標(biāo)，若真空度較低影響排氣效果，導(dǎo)致管材中存有氣泡，嚴(yán)重降低了管材的機(jī)械性能。溫度一般控制在130150。本設(shè)計(jì)選擇150。熔體輸送區(qū)（計(jì)量段）：在該段提高螺桿轉(zhuǎn)速，減小機(jī)頭阻力及在塑化區(qū)提高壓力都有利于輸送速率的提高，對(duì)于pvc這樣熱敏塑料，不應(yīng)在此段停留時(shí)間過(guò)久也不宜再?gòu)倪@段高剪切作用下取得熱量。所以其溫度控制略低些。溫度一般控制在160170。本設(shè)計(jì)選擇160。機(jī)頭溫度：對(duì)塑化的物料保持塑化狀態(tài)，并產(chǎn)生一定的壓力使塑

55、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。溫度一般控制在160180。本設(shè)計(jì)選擇180?？谀囟纫话阍O(shè)為最高，這是因?yàn)槲锪显诖颂幰?jīng)過(guò)分流、合流、壓縮等變化，提高溫度可以減少制品產(chǎn)生缺陷的可能性，并且，物料接近出口，短暫的升高溫不會(huì)引起過(guò)塑化，一般在170190范圍內(nèi)。本設(shè)計(jì)選擇180。螺桿轉(zhuǎn)速的控制螺桿轉(zhuǎn)速是以擠出質(zhì)量和生產(chǎn)率為依據(jù)的，速度過(guò)低造成擠出機(jī)生產(chǎn)能力浪費(fèi)，速度過(guò)高則造成擠出機(jī)的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，降低使用壽命，而且剪切速度的增加會(huì)導(dǎo)致離模膨脹加大，表面質(zhì)量變壞。螺桿轉(zhuǎn)速直接影響管材產(chǎn)量與質(zhì)量。所以，將螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)定在擠出最高轉(zhuǎn)速的2/3左右比較經(jīng)濟(jì)合理。選用的錐形雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速一般為2540r/min17。本設(shè)計(jì)選擇35 r/min。真空度定型度通過(guò)對(duì)定徑套抽真空，產(chǎn)