長春工業(yè)大學高聚物成型工藝課程設計

1、長春工業(yè)大學高聚物成型工藝學課程設計目錄摘要3第一章 生產(chǎn)方法論證41.1 降低ABS燃燒性41.2 ABS的“阻燃添加劑”41.3 ABS塑料制品的成型方法51.4 擠出成型工藝概述5第二章 原料配方72.1 主要原料72.2 助劑的選擇92.3 配方的設計10第三章 物料衡算113.1 概述113.2 物料衡打算內容113.3 損耗率的計算113.4 選定計算基準113.5 物料衡算11第四章 設備選型154.1 設備的選擇原則154.1.1 選型的原則154.1.2 設備的分類和選型154.1.3 設備選型工藝參數(shù)內容164.2 非定型設備的選取164.2.1 儲罐的選取164.2.2

2、中間儲料倉的選取184.2.3 中間料斗184.2.4 成品儲倉194.3 定型設備的選取194.3.1 失重式喂料機的選取194.3.2 高速攪拌機的選取194.2.3 流量計的選取204.3.4 擠出機的選取204.3.5 冷卻設備的確定224.3.6 倉壁振動器的選取224.3.7 吹干設備的選取224.3.8 振動篩的選取234.3.9 切粒機的選取234.3.10 旋風分離器的選取234.3.11 打包機的選取244.3.12 干燥器的選取24第五章 工藝流程255.1 概述255.2 工藝流程255.3 造粒方法265.4 物料輸送方式26第六章 運輸及貯存注意事項286.1 包裝

3、286.2 運輸286.3 貯存28參考文獻29摘要ABS樹脂通常被認為是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，而實際是三種聚合物的摻混物，即在共聚反應過程中形成的聚丁二烯（PB）、苯乙烯丙烯腈支鏈的接枝共聚物（BAS）這三種聚合物的摻混物。ABS是丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物的縮寫代號。ABS樹脂的性能特征ABS樹脂是淺象牙色、不透明的非晶形粒料，無毒、無味，著色性優(yōu)良，吸水性小于1%；ABS制品堅硬而韌，剛性、耐沖擊性均較好，可在80溫度以下長期使用；尺寸穩(wěn)定，耐磨性好、耐油、耐酸、耐堿、和無機鹽，但溶于脂、醛、醚和氯化烴；電性能良好，可燃，燃燒時散發(fā)出一種特殊臭味；但其氧指數(shù)僅18.3 320

4、 (< 21 )，屬于易燃材料，這已成為ABS樹脂進一步推廣應用和發(fā)展的一大障礙。ABS塑料制品的用途ABS塑料制品是一種廣泛應用的重要工程塑料之一，特別是它的注塑制品，在汽車工業(yè)、電子電氣工業(yè)、輕工業(yè)加點及紡織和家用電器方米度得到廣泛應用。如各種家電、儀表的外殼，齒輪、葉片、軸承、洗衣機筒體及汽車內裝飾等；在建筑工程中應用的管件、百葉窗、安全帽和門窗框架等；ABS制品的電鍍件可作為金屬的代用品，如各種標牌和裝飾件；ABS設置的低發(fā)泡板可用來代替木材，制作各種家庭用具及建筑用木板等。隨著科技進步和生活質量的提高，人們安全意識越來越強，國內外對汽車、建筑、家用電器、辦公用品等方面使用的塑料

5、材料提出了嚴格的防火阻燃要求，制定了相應的技術標準與規(guī)范。為此，研究和開發(fā)ABS阻燃新技術已顯得十分重要。第一章 生產(chǎn)方法論證2013年吉林省德惠市寶源豐禽業(yè)公司特別重大火災造成嚴重損失，調查火勢蔓延過快原因就是因為其建房等材質不懼阻燃性能。建筑用材彩鋼板內組成為不懼阻燃性能的XPS，科研人員研究發(fā)現(xiàn)可在10秒內火勢可蔓延到7層樓。那么什么樣的制品可能具備阻燃性能，怎樣能讓制品具有阻燃性能呢？1.1 降低ABS燃燒性為了解決材料易燃等問題，世界各國都進行了大量的研究，目前研究和采用的方法大致有下列物種途徑：（1） 將具有阻燃效果的氟、氯、溴、磷、氮等元素在樹脂合成時引入分子鏈中，是高聚物本身的

6、阻燃型得到提高，用這類高分子材料制成的建筑塑料制品，阻燃性必然提高。（2） 摻混其他高難燃聚合物的辦法。（3） 在擠出聚合物中用阻燃性好的單體進行接枝的方法。（4） 采用阻燃好的單體進行共聚的方法。（5） 在基料中加入阻燃劑。以上采用合成的辦法是解決自熄性阻燃高聚物的一條重要途徑，在一些經(jīng)濟發(fā)達國家已取得很大進展，其商品也有不少投入了市場。但現(xiàn)實應用中，由于這類商品價格甚高，要解決大量的易燃高聚物材料的阻燃及低煙、低毒問題，最簡單、經(jīng)濟和富有實效的方法是第5種方法，也就是在基料中加入添加型阻燃劑的方法。1.2 ABS的“阻燃添加劑” 對ABS塑料具有較好阻燃作用的主要有磷系、鹵系有機

7、物及某些無機化合物，其中無機阻燃劑在ABS中添加量需要達到 40%以上才有較明顯的效果，同時由于其添加量大，因此會嚴重損害ABS的物理力學性能。而磷系阻燃劑品種、數(shù)量較少，且多數(shù)又為液體和低熔點化合物，不適用于ABS的造粒加工工藝。因此，當前對于ABS的阻燃體系主要采用鹵系阻燃劑，其中阻燃效果最好的為含溴有機化合物，如十溴聯(lián)苯醚 (DBDPO)、四溴雙酚A等。 聚氯乙烯和CPE由于其與ABS良好的相容性和高含氯量，因而既是ABS的一種高效阻燃劑，又可作為ABS的共混改性組份。用它還可以降低小分子阻燃劑對ABS的力學損失，但在使用過程中應充分考慮到其熱穩(wěn)定性差的缺點。研究表明，十溴聯(lián)苯醚和Sb2

8、O3共同使用具有協(xié)同效應。當DBDPO/Sb2O3為 2 1時，阻燃效率最好，氧指數(shù)最高。其阻燃機理為：鹵素阻燃劑分解產(chǎn)生的鹵化氫氣體是不燃性氣體，有稀釋作用，且鹵化氫能夠抑制高聚物燃燒的連鎖反應，同時加入輔助阻燃劑Sb2O3與HBr反應得SbBr3相對密度很大，覆蓋于聚合物表面。另外，生成的SbBr3 在高溫下分解，產(chǎn)生固體小顆粒分散于氣相中，起到隔絕空氣和熱的作用。1.3 ABS塑料制品的成型方法ABS熔料粘度不高，流動性好，黏度對溫度變化敏感性不強，所以比較容易成型加工。通常，采用擠出、注塑、吹塑及壓延、層合、發(fā)泡和粘接等方式都可以較容易地成型各種形 狀的塑料制品。另外，也可以應用機械加

9、工切削方法成型塑料制品。1.4 擠出成型工藝概述擠出成型是聚合物成型的重要方法之一。擠出成型通常是將粉狀或顆粒狀形態(tài)的聚合物加入到擠出機筒中，在螺桿或柱塞的作用下，聚合物沿螺槽或機筒向前移動，并逐漸熔融而成為黏流體，然后通過設置在機筒端部的機頭口模形成截面與口模形狀相仿的連續(xù)體，最后經(jīng)冷卻定型，便可成型為所需形狀的制品。本設計既采用雙螺桿擠出。與單螺桿擠出過程類似，雙螺桿擠出擠出過程可分成加料和固體輸送、熔融及熔體輸送三個階段。擠出工藝過程一般包括原料的準備，預熱，干燥，擠出成型，擠出物的定形及冷卻。制品的牽引及卷曲（切割），有些制品成形后還須后處理。擠出詳細過程如下：1、 原料的準備和預處理

10、由于原料中可能含有水分，將會影響擠出成型的正常進行，同時影響制品的質量例如出現(xiàn)氣泡，表面晦暗無光，出現(xiàn)流紋，機械性能降低等。因此要進行預處理。不同種類塑料允許含水量不同，通常應控制原料含水量在0.5%以下。此外，原料中的機械雜質也應盡可能除去。2、擠出成型首先將擠出機加熱到預定的溫度，然后開動螺桿，同時加料。初期擠出物的質量和外觀都較差，應根據(jù)塑料的擠出工藝性能和擠出機頭口模的結構特點等調整擠出機料筒各加熱段和機頭口模的溫度及螺桿的轉速等工藝參數(shù)，以控制筒內物料的溫度和壓力分布。根據(jù)制品的形狀和尺寸的要求，調整口模尺寸和同心度及牽引等設備裝置，以控制擠出物離膜膨脹和形狀的穩(wěn)定性，從而達到控制擠

11、出物的產(chǎn)量和質量的目的，直到擠出達到正常狀態(tài)即進行連續(xù)生產(chǎn)。3、定型與冷卻熱塑性塑料擠出物離開機頭口模后仍處在高溫熔融狀態(tài)，具有很大的變形能力，應立即進行定型和冷卻。如果定性和冷卻不及時，制品在自身的重力作用下就會變形，出現(xiàn)凹陷或扭曲等現(xiàn)象?，F(xiàn)階段大部分生產(chǎn)均采用水冷定型，所以本設計也將采取水槽循環(huán)水冷設備。4、制品的牽引和卷取熱塑性塑料擠出離開口模后，由于有熱收縮和離膜膨脹雙重效應，擠出的截面與口模的斷面形狀尺寸不一致。因此在擠出熱塑性塑料時，要連續(xù)的將擠出物牽引出，其目的一是幫助擠出物離開口模，保持過程的連續(xù)性，二是調整擠出型材截面尺寸和性能。5、后處理有些制品擠出成型后還需進行后處理，提

12、高制品的性能。后處理主要包括熱處理和調濕處理。在擠出較大截面尺寸的制品時，常因擠出物內外冷卻速率相差較大而是制品有較大的內應力，這種基擠出制品成型后應在高于制品的使用溫度1020或低于塑料的熱變形問的1020的條件下保持一定時間，進行熱處理以消除內應力。本次設計的產(chǎn)品冷卻后為硬質型材，牽引裝置送出達到一定長度后切斷，并送往打包機打包。第二章 原料配方2.1 主要原料1. ABS樹脂國內生產(chǎn)擠出成型塑料制品用ABS樹脂的廠家主要有：蘭州化學工業(yè)工業(yè)合成橡膠廠、上海高橋石油化工公司和吉林化學工業(yè)股份有限公司。本次設計采用上海高橋石油化工公司ABS樹脂。其產(chǎn)品性能參數(shù)見表21。 表2-1 上海高橋石

13、油化工公司ABS樹脂項目測試方法EM100EH100EHL100ESH100SPSRSMVSSLS懸臂梁抗沖擊強度/J·m-122.7-28.8ASTMD256266.7117.3400176346.7186.7435.4192拉伸強度/MPaASTMD63844.844.834.535彎曲模量/MPaASTMD7902344.32206.41930.61861.7洛氏硬度ASTMD7851101069695熱變形溫度（18.5kg/cm2）/未退火退火ASTMD64890.696.188.994.48590.686.194.4微卡軟化點/ASTMD1525108.3104.4101

14、.7102.8光澤度/%ASTMD53295759585融融溫度/210227221240204221221240密度（g/cm3）1.05用途中抗性，韌性好，光澤好。用于衛(wèi)生浴室冷卻器高抗性，拉伸性能好。用于行李提箱、滑雪車體高抗沖，高光澤度，低溫韌性、耐化學性好。用于冰箱襯里、手提式冷卻器、浴盆超高抗沖，拉伸性能好。用于精細尺寸注件、娛樂用車輛2. 主阻燃劑十溴聯(lián)苯醚 用途及特點：十溴聯(lián)苯醚為白色微細粉末，溶點：304-309，含溴量大于82%，密度3.02，幾乎不溶于所有溶劑，5%熱量失重時溫度大于320，熱穩(wěn)定性好，是一種無毒、無污染的高效阻燃劑。本品為添加型阻燃劑，溴含量大，阻燃性能

15、高，熱穩(wěn)定性好，適用于聚苯乙烯、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂ABS樹脂、尼龍、聚烯烴、不飽和聚酯、聚苯醚等物質的阻燃。產(chǎn)品選型：上海振江化工有限公司（25000.00元/噸）表2-2 主要標準及特性化學物質十溴聯(lián)苯醚( C12Br10O)產(chǎn)品狀態(tài)白色微細粉末。包 裝復合紙袋包裝，內層用塑料薄膜袋，每袋凈重25kg或提供500kg,1000kg的集裝袋包裝。產(chǎn)品主要特點溶點：304-309，含溴量大于82%，比重為3.02，幾乎不溶于所有溶劑，5%熱量失重時溫度大于320，熱穩(wěn)定性好，是一種無毒、無污染的高效阻燃劑。應用范圍用于聚苯乙烯、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂ABS樹脂、尼龍、聚烯烴、不飽和聚酯、聚苯醚等物質

16、的阻燃。網(wǎng)絡實名十溴聯(lián)苯醚表2-3 質量指標序號項 目單 位指 標特級一級二級1熔點3003003002白度9593903溴含量9290854游離溴含量（mg/kg）2050505三氧化二鐵Fe2O31050506鋁含量（mg/kg)1060607揮發(fā)價（%）0.050.050.058平均粒數(shù)m3559外觀白色微細粉末白色微細粉末白色微細粉末3. 輔阻燃劑Sb2O3是應用最早的阻燃劑，適用于環(huán)氧樹脂、聚氨酯、氯丁橡膠、聚苯乙烯、聚氯乙稀、聚酯等，單獨使用時用量要大，阻燃效果差，當與鹵素化物并用時則有良好的協(xié)同效應，阻燃效果明顯提高。反應放出H2O并生成熔點較低、能夠氣化的鹵化銻，起稀釋可燃性氣

17、體的作用。同時他的相對密度較大，覆蓋于高分子材料表面隔絕空氣，能促進炭化反應，降低燃燒系統(tǒng)的溫度，能捕捉燃燒過程中氣相里游離的HO·和H·，從而抑制燃燒。實際上三氧化二銻是普遍使用的阻燃劑協(xié)效劑，與鹵素化物之比以3:1最佳。產(chǎn)品選型：湖南益陽恒昌銻白廠包裝：每袋凈重25kg 。包裝搬運儲存：應小心輕放，注意防潮。Sb2O3性能參數(shù)表：牌號DY Sb2O395HY-A級HY-B級HY-C級化學成分（%）三氧化二銻(Sb2O3)>98.0096.0095.00三氧化二砷Asb2O3)1.503.504.50氧化鉛(PbO)0.040.080.10三氧化二鐵(Fe2O3)0

18、.020.0050.006氧化銅(CuO)0.0010.0020.002硒(Se)0.0020.0040.005物理性能白度%97.096.095.0密度（g/cm3）5.2平均粒數(shù)粗粒級2.5um細粒級1.6um超細粒級0.9um微粒級0.4um2.2 助劑的選擇1. 甲基錫TMI81FS應用特點：甲基錫熱穩(wěn)定劑TM181FS、TM181是一種高效率液態(tài)熱有機錫穩(wěn)定劑，用于硬質PVC加工方式，包括壓延、擠塑、注塑、吹膜等。具有極佳在早期著色和優(yōu)良的動態(tài)加工穩(wěn)定性。具有優(yōu)良的透明性和著色性，生產(chǎn)透明或有色制品都產(chǎn)生極佳效果。作用：做穩(wěn)定劑，增加塑料穩(wěn)定性。產(chǎn)品選型：浙江臺州市光恒塑化有限公司。

19、指標：項目指標色澤100，粘度0.020.08，密度1.171.19，錫含量%19.0，包裝：圓鐵桶，凈重：220kg。2. SBSSBS苯乙烯類熱塑性彈性體，是苯乙烯一丁二烯苯乙烯三段共聚物，又稱熱塑性丁苯嵌段共聚物或熱塑性丁苯橡膠，簡稱SBS。根據(jù)合成方法不同，SBS有線型結構和星型結構。SBS為白色或微黃色多孔圓條或圓片形顆粒，相對密度0.920.95。SBS具有優(yōu)良的拉伸強度、彈性和電性能，永久變形小，屈撓和回彈性好，表面摩擦大。由于主鏈含有雙鍵致使SBS耐老化性較差，在高溫空氣的氧化條件下，丁二烯嵌段會發(fā)生交聯(lián)，從而使硬度和黏度增加。SBS溶于甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷等或與溶劑汽油等

20、組成的混合溶劑，不溶于水、乙醇、溶劑汽油、醋酸乙酯、丙酮、環(huán)己烷等。產(chǎn)品選型：中石化北京燕化石油化工股份有限公司3. 硬脂酰胺無色晶體，熔點109，具有特殊的界面潤滑作用，其外部潤滑性能優(yōu)良。可用于透明制品。與高級醇并用可改善潤滑性和熱穩(wěn)定性，用量0.30.8份。主要應用：塑料在許多熱塑性和熱固性塑料中作為內部和外部滑劑。產(chǎn)品選型：濟南浩化實業(yè)責任有限公司。2.3 配方的設計ABS阻燃劑的選擇十分重要，首先，用量要少，這樣可以減少對ABS理化性能的影響；二是要阻燃效果好；三是和ABS相容性能好 ，四要考慮到發(fā)煙量要小。根據(jù)以上要求設計了如表2-1的配方。 阻燃劑的阻燃效果用氧指數(shù)來衡量，氧指數(shù)

21、越高阻燃效果越好。阻燃劑的選擇主要考慮阻燃效果，分解溫度和材料的相容性?？紤]到用十溴聯(lián)苯醚做阻燃劑，阻燃劑分別與Sb2O3以適當比例加入ABS體系中制成阻燃ABS，密度0.91。然后進行燃燒試驗測定ABS氧指數(shù)，指數(shù)值達到30%。說明設計配方可用。表2-1 原材料與配方/質量份原料比例%ABS76.6十溴二苯醚13三氧化二銻5.3甲基錫TM181FS 1.5SBS3硬脂酰胺0.6第三章 物料衡算3.1 概述確定生產(chǎn)過程中各物料比例轉變定量關系的過程為物料計算。物料的計算以物料衡算為基礎，表明設計工作由定性設計階段進入了定量計算階段。3.2 物料衡打算內容年產(chǎn)1000噸阻燃ABS樹脂物料衡算。3

22、.3 損耗率的計算表3-1物料損耗率工序高攪擠出切粒篩選打包自然掃地自然掃地損耗率%0.20.20.30.10.20.20.2合計算%0.20.50.10.20.3總損率1.4%公式：本工段需物料量=進料量/（1-本工段的損耗量）單位：噸/年 產(chǎn)量1000噸（1） 打包：1000噸（2） 篩選：1000/（1-0.2%）=1002.004（噸）（3） 切粒機：1002.004/（1-0.4%）=1006.028（噸）（4） 擠出機：1006.028/（1-0.1%）=1007.035（噸）（5） 高攪機：1007.035/（1-0.5%）=1012.096（噸）（6） 儲料罐：1012.096

23、/（1-0.2%）=1014.2（噸）3.4 選定計算基準（1） 年工作日：310天（沒隔兩周停機維護一天）（2） 實際開車時間：310×24小時=7440小時（3） 總損耗率1.4%3.5 物料衡算ABS基料： 年需=1014.2×76.6%=776.8771（噸）一天需=年需/310=2.50606（噸）每小時需=年需/7440=104.42（kg）年總體積=年需/堆積密度=739.883（m3）一天體積需=年總體積/310=2.3867（m3）十溴聯(lián)苯醚： 年需=1014.2×13%=131.846（噸）一天需=年需/310=0.4253（噸）每小時需=年需

24、/7440=0.01772（噸）年總體積=年需/堆積密度=123.22（m3）一天需體積=年需體積/310=0.3975（m3）三氧化二銻： 年需=1014.2×5.3%=53.7526（噸）一天需=年需/310=0.1734（噸）每小時需=年需/7440=0.007225（噸）年總體積=年需/堆積密度=10.3370（m3）一天需體積=年需體積/310=0.0333（m3）甲基錫TM181FS：年需=1014.2×1.5%=15.213（噸）一天需=年需/310=0.04907（噸）每小時需=年需/7440=2.0447（kg）年總體積=年需/堆積密度=12.8924（m

25、3）一天體積需=年總體積/310=0.0416（m3）SBS： 年需=1014.2×3%=30.426（噸）一天需=年需/310=0.09815（噸）每小時需=年需/7440=4.09（kg）年總體積=年需/堆積密度=32.0274（m3）一天體積需=年總體積/310=0.1033（m3）硬脂酸胺： 年需=1014.2×0.6%=6.0853（噸）一天需=年需/310=0.01963（噸）每小時需=年需/7440=0.818（kg）年總體積=年需/堆積密度=6.687（m3）一天體積需=年總體積/310=0.0216（m3） 各組分用料量見表42表3-2 物料用量原料百分比

26、%密度g/cm3年需t一天需t每小時需kg年體積需m3一天體積m3ABS基料76.61.05776.87712.50606104.42739.8832.3876十溴聯(lián)苯醚131.07131.8460.425317.72123.220.3975三氧化二銻5.35.253.75260.17357.22510.33700.0333甲基錫TM181FS1.51.1815.2130.049072.044712.89240.0416SBS30.9530.4260.098154.0932.02740.1033硬脂酸胺0.60.916.08530.019630.8186.6870.0216物料中各組分需要量：

27、考慮貯料罐占地面積和可安裝型，ABS基料用量較多且路途較遠每四天購買一次，十溴聯(lián)苯醚、三氧化二銻、甲基錫TM181FS、SBS和硬脂酸胺用量較小可每四周一購買。實際購買可整數(shù)購買。ABS基料： 質量=每天需×4=10.02424（噸）體積=每天體積×4=9.5504（m3）十溴聯(lián)苯醚： 質量=每天需×26=11.0578（噸）體積=每天體積×26=10.335（m3）三氧化二銻： 質量=每天需×26=4.511（噸）體積=每天體積×26=0.8658（m3）甲基錫TM181FS：質量=每天需×26=1.27582（噸）體積=

28、每天體積×26=1.0816（m3）SBS： 質量=每天需×26=2.5519（噸）體積=每天體積×26=2.6858（m3）硬脂酸胺： 質量=每天需×26=0.51038（噸）體積=每天體積×26=0.5616（m3）混合物密度=100/（76.6/1.05+13/3.02+5.3/5.2+1.5/1.18+3/0.95+0.6/0.91）=1.18（g/cm3）每小時物料體積=136.3177/（1000×1.18）=0.1155m3中間料倉設計可儲存兩小時用量，當容量低于1/3高攪機開始加料到達2/3容量停止加料，中間料倉加料量

29、：質量=混合物密度×每小時物料體積×2=0.27258kg體積=每小時體積×2=0.231m3第四章 設備選型4.1 設備的選擇原則4.1.1 選型的原則所謂設備選型就是從可以滿足相同需要的不同型號、規(guī)格的設備中，經(jīng)過技術經(jīng)濟的分析評價，選擇最佳方案作出購買決策。發(fā)揮資金最大的經(jīng)濟效益。選擇原則有一下幾方面（1）合理性：即設備必須滿足工藝要求，設備與工藝流程、生產(chǎn)規(guī)模、工藝操作條件、工藝控制水平相適應，又能充分發(fā)揮設備的能力。（2）先進性：要求設備的運轉可靠性、自控水平、生產(chǎn)能力、轉化率、收率、效率要盡可能達到先進水平。（3）安全性：要求安全可靠、操作穩(wěn)定、彈性好

30、、無事故隱患。對工藝和建筑、地基、廠房等無苛刻要求；工人在操作時，勞動強度小，盡量避免高溫高壓高空作業(yè)，盡量不用有毒有害的設備附件附料。（4）經(jīng)濟性：設備投資節(jié)省，設備易于加工、維修、更新，沒有特殊的維護要求，運行費用減少。引進先進設備，亦應反復對比報價，考察設備性能，并易于被國內消化吸收改進利用，避免盲目性。（5）系統(tǒng)性：生產(chǎn)過程是一個完整的系統(tǒng)，設備設計時不能僅關注單一設備，避免因個別設備妨礙整個系統(tǒng)優(yōu)化；注重經(jīng)濟性的同時，還應通盤考慮，保留適當裕量，以免在日后擴產(chǎn)和工藝調整時成為系統(tǒng)“瓶頸”。4.1.2 設備的分類和選型根據(jù)設備在生產(chǎn)過程中的作用和供應渠道，塑料制品廠生產(chǎn)設備大致可分如下

31、幾大類：（1）標準設備或定型的選擇標準設備或定型設備，是成批系列生產(chǎn)的設備，可現(xiàn)成購買。標準設備有產(chǎn)品目錄或手冊樣本，有各種型號，有不同生產(chǎn)廠家。工藝設計的任務是根據(jù)生產(chǎn)需要，計算并選擇某種型號，以便訂貨。（2）非標準設備的選擇非定型標準設備，需專門設計和特殊設備。非標準設備也是化工廠生產(chǎn)中大量存在的設備，它是化工廠生產(chǎn)的一種特色，非標準設備工藝設計就是根據(jù)工藝要求，通過工藝計算提出、材料、尺寸和其他一些具體要求。再由化工設備專業(yè)進行機械設計，由有關工廠進行制造。在設計非標準設備時，應盡量采用已經(jīng)標準化的圖紙。設備的工藝設計，是工程設計中的一項繁重、量大、技術要求高的工作。標準設備和定型設備可

32、根據(jù)工藝設計條件從有關資料中查出，直接列表，但非定型設備則要求進行設計。4.1.3 設備選型工藝參數(shù)內容1. 設備名稱，作用和使用場合2. 有關技術參數(shù)：（1） 操作條件：流量，溫度等（2） 工作介質特性，物料組成，黏度，比重等（3） 容積：全容積，有效容積，傳熱面積等3. 對設備的結構要求：（1） 材質要求（2） 關鍵尺寸：外形尺寸，管口方位，管口規(guī)格，液面計，視鏡，儀表測量孔等（3） 安裝尺寸：設備基礎或支架形式應與廠方相匹配 4. 塑料制品擠出成型生產(chǎn)前，所用原料的準備工作包括：原料驗收、干燥處理、過篩、輔助過濾、配漿細化研磨、主原料和輔助料按配方要求過程計量、混合和造粒等工藝程序。4.

33、2 非定型設備的選取4.2.1 儲罐的選取根據(jù)配方的原料，則應選取儲罐6個，分別盛裝ABS基料，十溴聯(lián)苯醚，三氧化二銻，TM181FS，SBS和硬脂酸胺。1.ABS基料儲罐的選取ABS四天上料量為10.02424噸；密度為1.05g/cm3。則儲罐的容積V=10.02424/1.05=9.5504m3表4-1 罐體技術參數(shù)項目公稱直徑mm筒體高度m曲面高度m直邊高度m體積m3圓柱形筒體200039.42橢圓封頭20000.50.0251.126總體積10.5462.十溴聯(lián)苯醚儲罐的選取十溴聯(lián)苯醚26天上料量為11.0578噸；密度為1.07g/cm3。則儲料罐容積V=11.0578/1.07=

34、10.335m3表4-2 罐體技術參數(shù)項目公稱直徑mm筒體高度m曲面高度m直邊高度m體積m3圓柱形筒體200039.42橢圓封頭20000.50.0251.126總體積10.5463.三氧化二銻儲料罐的選取三氧化二銻26天上料量為4.511噸；密度為5.2g/cm3。則儲料罐容積V=4.511/5.2=0.8658m3表4-3 罐體技術參數(shù)項目公稱直徑mm筒體高度m曲面高度m直邊高度m體積m3圓柱形筒體110010.95橢圓封頭11000.2750.0250.198總體積1.1484.甲基錫TM181FS儲料罐選取甲基錫TM181FS為液體，且容量較小，所以只需選擇一個塑料罐盛裝即可，則四周（

35、26天）上料量為1.27582噸；密度為1.18g/cm3。則儲料罐的容積V=1.2758/1.18=1.0816m35.SBS儲料罐選取SBS26天上料量為2.5519噸；密度為0.95g/cm3。則儲料罐容積V=2.5519/0.95=2.6858m3表4-4 罐體技術參數(shù)項目公稱直徑mm筒體高度m曲面高度m直邊高度m體積m3圓柱形筒體16001.12.21橢圓封頭16000.400.0250.586總體積2.7966.硬脂酸胺儲料罐選取硬脂酸胺26天上料量為0.51038噸；密度為0.91g/cm3。則儲料罐容積V=0.51038/0.91=0.5616m3表4-5 罐體技術參數(shù)項目公稱

36、直徑mm筒體高度m曲面高度m直邊高度m體積m3圓柱形筒體80010.5024橢圓封頭8000.200.0250.147總體積0.65本次設計是采用正壓式輸送裝置，為方便物料傳送，所需補料倉均由北京長峰金鼎科技有限公司提供，密閉儲存、裝有移動腳輪。下出料的料筒。采用頂部進料，底部出料方式設計，均帶有防架橋裝置。4.2.2 中間儲料倉的選取為了節(jié)約廠房占地，我們采用小型的高速攪拌機。為了滿足能夠一次性加入兩個小時的擠出用料，我們采用多次攪混，一次投料的方式進行加工。每兩個小時投放一次料，投料量為231L，所以我們需要有個中間儲料倉來儲備高攪機攪拌的混合料。然后用正壓輸送裝置傳送到中間料斗。為了配合

37、正壓是輸送機的使用，中間儲料倉選用北京長峰金鼎科技有限公司產(chǎn)的儲藏罐。中間料倉兩小時用料量為115.5L×2=0.231m3 筒體公稱直徑 1m 筒體高度 0.4m 錐體高度 0.5m 料口直徑 0.1m總體積 0.455m為了方便物料的傳送，我們選擇大一點的中間出料倉。4.2.3 中間料斗為保證物料的連續(xù)，確保擠出機進料不間斷，提高生產(chǎn)效率，所以需要添加一個中間料斗。中間料斗設計成錐體，可儲存兩小時用量，當容量低于1/3時高攪機放料，當容積高于2/3是停止放料，則可計算出中間料斗容積，確定其高度為1m，則1/3V=兩小時物料體積即（1/3）×(1/3)×3.14

38、×R2×1=0.1155×2可得R=0.81m為便于中間料斗下料，可在下方開設直徑10cm下料口。4.2.4 成品儲倉由于生產(chǎn)能力有限，即時生產(chǎn)不能滿足打包機的打包需求量，為節(jié)約損耗，我們采用連續(xù)生產(chǎn)，間歇打包方式，在打包機前設置個成品儲存?zhèn)}，以存放未能及時打包的成品物。由于本次設計采用24小時三班流水作業(yè)，所以每班末兩小時要對本班生產(chǎn)的物料進行一次打包儲藏。 每班生產(chǎn)量為115.5×8=0.924m3。設計為公稱直徑為1100mm筒體高度為1m，橢圓封頭，公稱直徑為1100mm，深度為0.275m。體積為1.148m3，滿足需求。4.3 定型設備的選取

39、4.3.1 失重式喂料機的選取在塑料成型加工中，為了改良ABS的性能，需加入多種助劑，為了準確按照配方的比例，助劑及ABS的量需用配料秤嚴格稱量，否則會影響擠出管材的質量。因此必須選用自動配料裝置失重式喂料機的選取。表46 失重式喂料機的工藝參數(shù)型號T38/T28電機功率0.75/1.5kw外形尺寸0.95×0.4×1.2（m）用途各種顆粒狀、粉末狀、纖維狀喂料范圍24000kg/h濰坊菲斯特自控設備有限公司連續(xù)配料系統(tǒng)： 若干臺失重式喂料機按配比連續(xù)往總輸送帶或料倉送料，每臺定量給料機或失重式喂料機實現(xiàn)PID自動控制，設定流量由管理控制計算機或DCS輸入，控制儀表可脫機操

40、作，自身完成流量控制。4.3.2 高速攪拌機的選取高速攪拌機采用電磁調速、變頻調速和三速等各種規(guī)格電機運轉穩(wěn)定有力,適合各種粘度。液壓和機械兩種升降形式,升降旋轉自如,適應各種位置;普通及防爆配置,安全可靠,操作維護簡單;生產(chǎn)連續(xù)性強,對物料可進行快速分散和溶解,分散效果好,生產(chǎn)效率高,運轉平穩(wěn),安裝簡便。針對不同物料的粘度及處理量有不同的功率及型號。本次設計采用以下規(guī)格的攪拌機?；旌衔锩芏?100/（76.6/1.05+13/3.02+5.3/5.2+1.5/1.18+3/0.95+0.6/0.91）=1.18（g/cm3）每小時物料體積=136.3177/（1000×1.18）=

41、0.1155m3=115.5L高攪機每隔兩小時進行一次攪拌，每次攪拌兩鍋，提供兩小時所需物料量。高速攪拌機有效容積180L一臺，沈陽北騰化工機械有限公司。表4-7 GRH-300型高速攪拌機參數(shù)技術參數(shù)數(shù)值總容積/L300有效容積/L180產(chǎn)量（kg/h）480-600混料時間/min6-10攪拌槳轉速/(r/min)300主軸轉速/ r/min300電動機功率/ kw45外形尺寸/mm3085×1988×10544.2.3 流量計的選取在配方體系中存在液體物質，所以在原料的稱量及輸送過程需特殊裝置完成，本次設計選用流量計來完成液體原料的稱量及輸送。我們采用煙臺昌暉計量灌裝

42、配料設備公司產(chǎn)的液體流量計量控制系統(tǒng)。液體流量定量計量裝置采用質量定量計量方式，它由控制儀表和管路儀表閥門組成，它的管路儀表選用的是容積式流量計。該流量計上安裝有我公司生產(chǎn)的信號發(fā)訊裝置。在液體輸送過程中，信號發(fā)訊器將脈沖信號傳送至二次儀表-定量控制儀表（液體流量計量儀），每個脈沖信號代表通過液體的體積(單位：立方米)。同時液體輸送管道上安裝有測溫鉑電阻，用于對液體輸送過程中的溫度變化適時監(jiān)測，并把數(shù)據(jù)傳送回定量控制儀表（液體流量計量儀）。控制儀表在初始輸入該液體20的標準密度（標準密度是由化驗室做出或通過現(xiàn)場標定后由人工置入）然后將收到的脈沖、溫度信號通過換算系數(shù)進行同步換算，在達到預設定的

43、發(fā)送公斤數(shù)量時自動停泵、關閥，并打印出此次發(fā)送液體的公斤數(shù)。 質量計量精度0.2級（0.2%）。4.3.4 擠出機的選取雙螺桿擠出機是指擠出機的筒體內有兩根螺桿嚙合工作，共同完成對塑料的強制向前推進輸送和塑化工作。在雙螺桿式擠出機與單螺桿式擠出機中，對原料塑化工作的比較如下：（1）原料被擠出塑化呈熔融態(tài)，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的摩擦熱量少。（2）原料在機筒內手雙螺桿嚙合剪切作用里穩(wěn)定均勻，多種原料的混合和塑化質量比較好。（3）原料塑化在機筒內停留時間較短、擠出成型制品產(chǎn)量高。（4）粉狀料能直接投入機筒內進行塑化，混合塑化質量穩(wěn)定。（5）雙螺桿嚙合，完成旋轉工作，機筒內的殘料可自動清理。 由物料衡算可

44、知每小時生產(chǎn)能力136.3177千克/小時，需擠出機臺數(shù)一臺。根據(jù)單螺桿和雙螺桿的對比，我們選擇雙螺桿的雙螺桿擠出機的選擇：（1）錐形螺桿與平行螺桿相比，錐形螺桿可獲得更為穩(wěn)定的塑化效果，加料表面積較大，塑化壓力可減少50%60%，減小了熔體熱降解的危險，因此我們選擇錐形螺桿。（2）嚙合型與非嚙合型，嚙合型的擠出機更適用于混料，受熱時間短，受熱均勻，剪切作用強，我們選擇嚙合型的擠出機。（3）同向與異向，同向雙螺桿擠出機的排氣效果好，氣體易從料斗排出，同向雙螺桿速度分布均勻和剪切速率分布多樣性，剪切力分布均勻，同向雙螺桿混煉效果好，嚙合區(qū)剪切力均勻，剪切速度大。根據(jù)各項性能參數(shù)對比，選擇大連橡塑

45、塑料機械股份有限公司產(chǎn)的錐形(SJSZ60)式擠出機?；緟?shù)如下表48 SJSZ60雙螺桿擠出機參數(shù)項目參數(shù)螺桿直徑/mm60/125螺桿有效長度1320螺桿轉速/（r/min）3.838生產(chǎn)能力/（kg/h）200主電動機 功率/kW 電壓/V37440機筒加熱功率/kW17.5（4區(qū)）螺桿加熱功率/kW油熱10.8中心高/mm1100外形尺寸（長/mm×寬/mm×高/mm）4146×1250×2240機器重量/t3.5根據(jù)每小時產(chǎn)量確定擠出機口模開孔數(shù)為6，公稱直徑為3mm。4.3.5 冷卻設備的確定 從擠出機投出來的坯料需進行冷卻，在擠出機后設置

46、一個水槽冷卻裝置，在水槽兩端分別設置一個進水口和一個出水口，水槽高度應與擠出機高度相匹配，水槽長度為三米水槽深度800mm。4.3.6 倉壁振動器的選取粉料在儲罐里由于時間長，空氣潮濕等原因而空氣容易結塊，因此不易下料，所以要選用倉壁振動器，時物料順利從料倉口排出，以保證整個生產(chǎn)流程的正常進行。本設計采用倉壁振動器，該設備用于防止和排除各種料倉由于物料摩擦，潮濕，帶電和成分偏析等原因引起的“堵塞和搭塊”現(xiàn)象，能時物料從料倉口排出。選用型號LZF-4, LZF-3的倉壁振動器。 表49倉壁振動器的參數(shù)型號LZF-4LZF-3適用 料倉溜 槽 壁 厚/mm3.2-4.51.6-3.2配用 振 動

47、電機JZQ-1.5-2JZQ-5-2錐 部 倉 容/t10.3功 率/kw0.150.075重 量2517外 形 尺 寸270×330×280240×285×245選擇LZF-4型號的1個，LZF-6型號的5個。南通希杰機械制造有限公司。4.3.7 吹干設備的選取為將從水槽中牽引出的料條干燥，保證產(chǎn)品質量，便于切粒和篩選，需在切粒機前添加吹干設備，本次設計采用深圳市超美清潔用品有限公司生產(chǎn)的風力吹干機。表410 吹干機的參數(shù)名稱風力吹干機型號BF535功率850W電壓電流220V/4A凈重17.3kg轉速高、中、低包裝規(guī)格cm50×43.5&#

48、215;504.3.8 振動篩的選取為了篩出顆粒中的合適顆粒及去除碎屑，提高產(chǎn)品的均一程度及質量，添加一個振動篩，根據(jù)每小時的產(chǎn)量，及切粒的大小選擇如下參數(shù)的振動篩。表411 DZSF520型振動篩型號篩面尺寸（mm）篩面層數(shù)網(wǎng)孔尺寸（mm）處理量（t/h）振次r.p.m雙振幅（mm）電機功率（kw）外形尺寸（mm）DZSF520500×2000122000.055960672×0.42075×806×990該篩由新鄉(xiāng)市華成機械設備有限公司制造4.3.9 切粒機的選取為存儲和運輸?shù)姆奖阈?，需把擠出料條剪切成顆粒狀，然后烘干打包。本次設計采用張家港華明機械

49、有限公司制造的切粒機。表412 切粒機的參數(shù)型號QLJ3螺桿轉速/r/s10-70顆粒規(guī)格/ mm3×3造粒能力kg/h250造粒滾刀（mm）127×200機組重/kg3500外形尺寸（mm）700×650×1200牽引方式膠輥4.3.10 旋風分離器的選取為了選出顆粒中的合適顆粒及去除碎屑，提高產(chǎn)品均一程度和產(chǎn)品質量，所以需要添加分離器。本次采用南通市興德泵業(yè)有限公司制造的旋風分離器。圖 414.3.11 打包機的選取為了有利于儲藏、運輸、和銷售需要進行打包處理；每包重量為25kg。本次選取安徽正遠包裝科技有限公司制造的全自動重袋稱量包裝機GFCK/5

50、0。該機由一臺CJS25K自動稱量機和一臺全自動包裝機組合而成，特別適宜顆粒物料的計量包裝。此包裝機可實現(xiàn)自動稱量、自動上袋、開袋、填充、移動輸出、導入全自動縫包機自動實現(xiàn)縫包。實現(xiàn)包裝過程無人化。表413 打包機型號參數(shù)型號GFCK/50重量600kgs計量范圍1050kg包裝材料硬質塑料編織袋、大小根據(jù)產(chǎn)品而不同包裝速度612袋/分壓縮空氣0.60.8MPa，0.6m3/min電源380V 50Hz功率5kw4.3.12 干燥器的選取為使物料在儲存過程中減少損失，在打包之前需對產(chǎn)品進行干燥處理，本次設計選用鄭州恒佳機械有限公司產(chǎn)的轉筒式煩躁器。第五章 工藝流程5.1 概述工藝流程指工業(yè)品生

51、產(chǎn)中，從原料到制成成品各項工序安排的程序。 也稱"加工流程"或"生產(chǎn)流程"。 它是研究如何以最少的消耗、最低的成本 和最高的生產(chǎn)效率制造產(chǎn)品的科學。為了使生產(chǎn)能夠合理有效地進行，必須要有一個先后順序的安排，這個程序就是：工藝流程。選擇制定設計工藝流程應考慮的問題 ：產(chǎn)品方案和產(chǎn)品質量產(chǎn)品方案是研究和確定建設項目所生產(chǎn)產(chǎn)品的種類、規(guī)格、質量等方案問題。它是研究和制定工藝流程的重要環(huán)節(jié)，也是設計工作中的一項重要內容。研究如何以最少的消耗、最低的成本 和最高的生產(chǎn)效率制造產(chǎn)品的科學。而在產(chǎn)品的質量問題中有 6070%是由于違 反工藝紀律，工藝管理不嚴造成的。因此，正確認識工藝管理在加工制 造企業(yè)中的作用， 對于企業(yè)提高我們產(chǎn)品質量進而提高經(jīng)濟效益有著十分重 要的意義。5.2 工藝流程本設計采用擠出工藝，選擇相應工藝流程和設備為生產(chǎn)基礎；圖3-1為ABS樹脂生產(chǎn)工藝流程。高攪機配料秤擠出機原料冷卻水槽干