【文章內(nèi)容簡介】 需 6~9 分鐘，熱混合過程中物料發(fā)生的形態(tài)變化有：壓實(shí)、均化、排濕、預(yù)凝膠化，它們需要一定的時間完成，混合時間的延長有助于穩(wěn)定劑及其他添加劑更加均勻的擴(kuò)散到樹脂中，以進(jìn)一步提高物料穩(wěn)定性和均化程度。據(jù)經(jīng)驗(yàn)，物料在高速混合機(jī)中混合時間至少在200~420s 之間才能得到質(zhì)量均化流動性高的干混料。 熱混過后的混合料中含有塊狀物料及塑料皮，為了保證原料的均一性，必須混合料進(jìn)行過篩，震蕩篩和旋轉(zhuǎn)篩都可以很好的將雜質(zhì)分離出來。 5. 入庫由于干混料的制備是間歇性分批操作，而每批物料都有差異，它將會影響基礎(chǔ)工藝及產(chǎn)品的質(zhì)量，如冷卻結(jié)束后 45℃的干混料與干混料庫內(nèi)室溫狀態(tài)下的 10干料在表現(xiàn)也和流動性能各方面都有差異，為了保證和提高干混料的均一性，混合料入庫后應(yīng)放置 12h。使物料相互擴(kuò)散，以利用混合料的均一，減少擠出時的波動，但如果放置的時間過長，混合料表面吸收空氣中的水分，對制品光澤度和顏色都會產(chǎn)生影響。一般混合料儲存不易超過一周。另外，產(chǎn)品的質(zhì)量和性質(zhì)除與配方的優(yōu)良有關(guān)外，還取決于眾多組分的混合質(zhì)量，配方后的 PS 物料進(jìn)行混合的目的不僅僅是達(dá)到各組分分散均一，同時也須物料的各組分通過剪切力的作用，在一定的溫度下相互滲透，并在形態(tài)變化狀態(tài)下相互結(jié)合，是使 PS 材料的原始流動性發(fā)生明顯的變化。因此，混料設(shè)備是 PS 材料成型加工的第一道關(guān)鍵環(huán)節(jié)。所以，混料工藝必須從應(yīng)用、存料、倒料、原料稱量、報(bào)表確認(rèn)、調(diào)入配方、混合、儲存均化及輸送等各環(huán)節(jié)加以控制生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的混合物料，才能保證下一步的順利實(shí)施。 造粒工藝流程 聚合物的造粒工藝是制品生產(chǎn)中的一個中間過程，有造粒法生產(chǎn)的樹脂、專用粒、改性粒、改性料、著色料也可以作為產(chǎn)品。造粒的方法有很多種，擠出造粒由于產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、自動化水平高、生產(chǎn)效率高成為常用的方法。造粒工藝是將樹脂及各種助劑經(jīng)計(jì)算、混合和塑煉制成便于成型的密實(shí)的球體、圓柱體形、立方體型顆粒的操作過程。擠出造粒工藝流程如圖 31：樹 脂助 劑 稱 量 混 合 擠 出 切 粒 粒 料圖 31 造粒成型工藝擠出造粒操作連續(xù)、密閉、雜質(zhì)濾出容易、產(chǎn)量高、勞動強(qiáng)度小、環(huán)境潔凈、噪音小，但塑煉質(zhì)量不如煉片方式那樣易控制。 11 第 4 章 擠出成型工藝流程 擠出成型原理擠出成型又稱基礎(chǔ)模型成型。是指把粉末狀或粒狀物料由料斗加入到擠出機(jī)的機(jī)筒內(nèi)，物料在螺桿旋轉(zhuǎn)的擠壓推動作用下，通過機(jī)筒內(nèi)壁和螺桿表面的摩擦作用向前輸送和壓實(shí)，通過機(jī)筒外部的加熱裝置和摩擦預(yù)熱，在高溫、高壓條件下熔融塑化。然后，連續(xù)轉(zhuǎn)動的螺桿再把熔融物料推入機(jī)頭模具，從機(jī)頭模具擠出的熔融物料經(jīng)冷卻定型成為所需的塑料制品。可將擠出過程分為兩個階段：1．是使固態(tài)塑料塑化，既使其變成黏流態(tài)并在加壓的情況下使其通過特殊形狀的口模而成為截面與口模形狀相同的連續(xù)體。，即所需制品。 擠出成型的生產(chǎn)工藝過程擠出成型的工藝過程包括：聚合物熔融→成型→定型→冷卻→牽引→切割→堆放擠出機(jī)成型生產(chǎn)線的組成：完成一種擠出產(chǎn)品的生產(chǎn)線通常由主機(jī)、輔機(jī)組成，這些部分稱為擠出機(jī)組。主機(jī)： 一臺擠出機(jī)由以下三部分組成：擠壓系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)。輔機(jī)： 擠出機(jī)的組成是根據(jù)制品的種類而定的，一般輔機(jī)由下列幾部分組成：機(jī)頭、定型裝置、冷卻系統(tǒng)、牽引裝置、沖床裝置、堆放裝置?？刂葡到y(tǒng)： 擠出機(jī)的控制系統(tǒng)主要電器儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，其主要作用是控制主機(jī)、輔機(jī)的驅(qū)動電機(jī)，使其操作的轉(zhuǎn)速和功率正常，并保證主機(jī)和輔機(jī)的溫度、壓力、流量和制品的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)全機(jī)組的自動控制。 擠出成型的工藝參數(shù)擠出工藝控制包括成型溫度、擠出速度、牽引速度、螺桿轉(zhuǎn)速等方面的控制。 121． 溫度的控制擠出成型溫度是促進(jìn)成型物料塑化和塑料熔體的流動的必要條件，它直接影響著物料在整個加工過程的流變狀態(tài)，對塑料的塑化和異型材的產(chǎn)量、質(zhì)量均具有十分重要的意義。在整個加工過程中，物料要實(shí)現(xiàn)由玻璃態(tài)到高彈態(tài)再到粘流態(tài)的轉(zhuǎn)變，各段溫度控制也不盡相同。下面就筒區(qū)、螺桿、連接體、模頭溫度一一介紹。（1）筒區(qū)溫度裝置如何設(shè)置好筒溫的溫度，必須對我們的螺桿在擠出成型過程中的功能有一個了解。筒區(qū)可分為三個區(qū)：加料區(qū)、壓縮區(qū)、計(jì)量區(qū)。擠出機(jī)中機(jī)筒的加熱是為了使機(jī)筒受熱達(dá)到一定的溫度，機(jī)筒的冷卻是為了使有一定溫度的高溫機(jī)筒把溫度降下來。在擠出機(jī)擠塑塑料生產(chǎn)過程中，機(jī)筒上有加熱和冷卻裝置的交替工作，則使機(jī)筒工作時溫度恒定在一個擠出塑料塑化需要的工藝溫度范圍內(nèi)，這樣就保證了擠出機(jī)正常擠塑制品成型生產(chǎn)的順利進(jìn)行。（2）螺桿溫度由于螺桿之間間隙很小，而使得在螺桿之間產(chǎn)生的摩擦熱較大，為了保證物料不發(fā)生分解，故溫度設(shè)置較低，一般在 120——140℃。（3）模具溫度模具溫度是保持穩(wěn)定成型的重要條件之一，為了防止由于模溫與熔差的溫差而造成型翹曲的現(xiàn)象，所以模溫設(shè)置應(yīng)與熔體溫度一致，一般在 190——210℃。另外。模具溫度受到型材的幾何形狀的影響，復(fù)雜的形狀，由于型腔的表面積較大，會阻礙物料的流動，故有時需要較高的模溫來提高熔體的流動性能。2．轉(zhuǎn)速控制轉(zhuǎn)速控制包括進(jìn)料螺桿、擠出螺桿轉(zhuǎn)速牽引速度的控制。工藝要求：（1）使物料擠出成型使具有必要的成型壓力；（2）達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)能力。螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)置：（3）根據(jù)擠出機(jī)模具的實(shí)際生產(chǎn)能力來設(shè)置擠出螺桿的轉(zhuǎn)速，在額定產(chǎn)能 13下，一般擠出機(jī)螺桿的設(shè)定在最大轉(zhuǎn)速的 80%較適合。（4）在設(shè)置好螺桿轉(zhuǎn)速的前提下，根據(jù)所需的熔融壓力、電機(jī)負(fù)荷設(shè)置進(jìn)料螺桿轉(zhuǎn)速。（5）牽引機(jī)速度根據(jù)擠出機(jī)與模具的產(chǎn)能及型材比重來確定。 14第 5 章 物料衡算與熱量衡算 物料衡算 1. 物料衡算指的是利用質(zhì)量守衡定律對物料進(jìn)行前后操作后物料的總量與產(chǎn)物及物料損失狀況的計(jì)算方法，即進(jìn)入設(shè)備用于生產(chǎn)的物料的總量恒等于產(chǎn)物和物料損失的量。物料衡算直接與生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益相關(guān)。2. 物料衡算應(yīng)在已知產(chǎn)品規(guī)格和產(chǎn)量的前提下進(jìn)行所需原輔材料量、廢品量及消耗量的計(jì)算。3. 物料衡算的意義在于以下幾點(diǎn)：(1) 實(shí)際動力消耗量；(2) 生產(chǎn)過程中所需熱量或冷量；(3) 為設(shè)備選型、決定規(guī)格、臺數(shù)、產(chǎn)量等提供依據(jù)；(4) 在擬訂原料的消耗定額基礎(chǔ)上，進(jìn)一步計(jì)算日消耗量、時消耗量，所需設(shè)備提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。4. 物料衡算的方法；∑G1=∑G2+∑G3∑G1：——進(jìn)入設(shè)備的物料量總和；∑G2：——離開設(shè)備的正品量和次品量總和；∑G3：——加工過程中物料損失量的總和。確定年生產(chǎn)時間5. 年工作日的選取 (1) 年工作時間 36526（法定節(jié)假日）=339 天(2) 設(shè)備檢修 24 天/年(3) 特殊情況停車 15 天/年(4) 實(shí)際開車時間 365262415=300 天6. 相關(guān)物料計(jì)算有關(guān)定額、合格率、廢品率、消耗率、分解率、回收率等。在任何一產(chǎn)品加工中合格率都不是 100%，由于設(shè)備原因，因材料原因及人 15為原因都可能造成廢品的出現(xiàn)，加工不同的產(chǎn)品出現(xiàn)廢品的幾率有差異。經(jīng)過調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)，PS 泡沫塑料板材的合格率為 85%—95%，自然損耗率為 %—%，主要是儲存、運(yùn)輸、加工前的損耗。已知要生產(chǎn)年生產(chǎn)量為 10000t 的 PS 泡沫塑料板材，確定合格率為 90%，自然損耗為 %。本次設(shè)計(jì)的是年產(chǎn)量 10000t 的 PS 泡沫塑料板材，下列為其物料衡算：年需要物料量 M1=合格產(chǎn)品/合格率=10000t/90 %≈ 年車間料量 M2=M1(1+%)= ≈自然損耗量 M3=M2%= %=廢品量 M4=M110000==每小時車間處理料量=年車間料量/年生產(chǎn)時間M5=≈1545㎏/h 7. 列表：表 51 車間生產(chǎn)效率：表 51 車間生產(chǎn)效率合格率 90% 合格產(chǎn)品 10000t廢品率 10% 廢品 自然損耗率 % 自然損耗量 回收率 90% 回收量 1000t年需要新料量 年需要物料量 進(jìn)機(jī)料量 小時車間處理量 1545kg 熱量衡算主要針對成型加工過程和冷卻傳熱問題，在工藝設(shè)計(jì)中至關(guān)重要。1. 熱量衡算的意義確定成型加工必需的熱量機(jī)電加熱或冷卻功率，計(jì)算電功耗依據(jù)；設(shè)備選型依據(jù)。2. 熱量衡算的類型(1) 單元設(shè)備 當(dāng)各個單元設(shè)備之間沒有熱量交換時，只對個別設(shè)備計(jì)算。 16(2) 整個過程 各個工序或單元操作均有熱量交換，則作全過程衡算。3. 熱量衡算的基本原則遵循能量守衡定律，即熱力學(xué)第一定律是熱量衡算理論依據(jù)。當(dāng)不考慮機(jī)器散熱，摩擦剪切生熱問題時。加熱器放出熱量應(yīng)該等于物料所吸收的熱量。即滿足熱平衡方程式：Q0=Q1 17第 6 章 設(shè)備選型及計(jì)算工藝流程設(shè)計(jì)是塑料車間設(shè)計(jì)的核心，而設(shè)備選型及計(jì)算，則是工藝流程設(shè)計(jì)的重要部分。因?yàn)楣に嚵鞒痰南冗M(jìn)與否，往往取決于所用設(shè)備是否先進(jìn)。設(shè)備直接影響生產(chǎn)能力，產(chǎn)品質(zhì)量，原料及各種消耗等。在物料衡算和熱量衡算基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)備選型及計(jì)算。以確定車間內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備的類型，規(guī)格尺寸和臺數(shù)，并為經(jīng)濟(jì)核算和工藝布置提供條件。 設(shè)備選擇總原則 原則及要求：設(shè)備選型的原則，應(yīng)從技術(shù)，經(jīng)濟(jì)和我國具體情況等方面考慮。設(shè)備的選擇原則如下：（1）技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理（總原則）（2）設(shè)備的可靠性：（1）按照產(chǎn)品規(guī)格完成生產(chǎn)任務(wù)，確保生產(chǎn)質(zhì)量；（2）按工藝流程購置生產(chǎn)所需設(shè)備；（3）為進(jìn)行成本核算提供依據(jù)；（4）若成套設(shè)備有定型產(chǎn)品，則購置成套設(shè)備，沒有成套設(shè)備，則選擇主機(jī)，而對輔機(jī)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。 選擇步驟，選定生產(chǎn)工藝流程；；；，選擇車間生產(chǎn)所需設(shè)備臺數(shù)；，至少相等。 18 擠出機(jī)的相關(guān)情況擠出機(jī)是擠出成型生產(chǎn)線的主機(jī)，它的作用是塑化、輸送物料并提供制品所需的壓力。擠出成型有以下優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)過程是連續(xù)的，生產(chǎn)效率高；應(yīng)用范圍廣，可以生產(chǎn)管材、棒材、板材電纜、異型材等；投資小，收獲快。擠出機(jī)作為加工聚合物的主要設(shè)備而存在，在許多國家和我國機(jī)械工業(yè)中已成為系列化，規(guī)格化的一系列機(jī)械產(chǎn)品。具有很多種類，它們的使用范圍，性能指標(biāo)由有關(guān)參數(shù)表達(dá)。 擠出機(jī)的分類擠出機(jī)的分類如下：按螺桿數(shù)目多少可主要分為單、雙螺桿擠出機(jī)；按是否排氣可分為排氣和非排氣擠出機(jī)；按螺桿的位置可分為立式和臥式擠出機(jī)。我國國標(biāo) GB\T1278391 規(guī)定了中國橡膠塑料成型機(jī)械號的同一編制方法：類別編號，組成編號，輔助編號，規(guī)格代號，設(shè)計(jì)代號，前三個代號是最基本的代號，具體方法舉例如下：1．SJ45： S 為塑料，J 為擠出機(jī)，45 為螺桿直徑 d，長徑比為 20：1（規(guī)格參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，擠出機(jī)長徑比為 20：1，可以不標(biāo)注） 。2．SJF6030： S 為塑料，J 為擠出機(jī)，F(xiàn) 為發(fā)泡（品種代號） ，65 為螺桿直徑，螺桿的長徑比為 30：1。擠出機(jī)一般由擠出機(jī)、機(jī)頭、口模、輔機(jī)等幾部分組成。擠出機(jī)有基礎(chǔ)裝置（螺桿和料筒） ，傳動裝置和加熱冷卻等幾部分組成。板材擠出主要用的是單螺桿擠出機(jī)，單螺桿擠出機(jī)的主要參數(shù)有：（1）螺桿直徑：指螺桿外圓直徑，用 d 表示，單位 mm，它可以表征擠出機(jī)擠出量的大小，是擠出機(jī)的重要參數(shù)。（2）螺桿長徑比： 指螺桿的工作部分長度，即有螺紋部分長度（工藝上將其定義為加料口中心線到螺紋末端的長度）與螺桿直徑之比，用 L/d 表示。（3）螺桿轉(zhuǎn)速范圍：指螺桿轉(zhuǎn)動時最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速范圍，用 n 表示螺桿轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)／分(r／min)（4）主螺桿的驅(qū)動電機(jī)功率：指驅(qū)動螺桿轉(zhuǎn)動的電動機(jī)功率，用 P 表示，單位 KW。 (5)機(jī)筒加熱功率及機(jī)筒加熱段數(shù)： 機(jī)筒加熱功率指機(jī)筒加熱電功率，用 E 19表示，單位 KW。機(jī)筒加熱段數(shù)指機(jī)筒分為幾段加熱，即溫度控制的段數(shù)，用 B表示。（6）擠出機(jī)生產(chǎn)率：指擠出機(jī)單位時間的生產(chǎn)能力，用 Q 表示，單位kg/h。（7）機(jī)器中心高： 指螺桿中心線到地面的高度，用 H 表示，單位 mm。（8）機(jī)器外形尺寸：指總長總寬總高， 用 LWH 表示，單位 mm。（9）機(jī)器的質(zhì)量： 用 w 表示，單位噸或千克。 圖 61 單螺桿示意圖 擠出機(jī)螺桿1．螺桿 螺桿是擠出機(jī)的關(guān)鍵部件。通過它的轉(zhuǎn)動，料筒內(nèi)的塑料才能發(fā)生移動，得到增壓和部分的熱量。螺桿的幾何參數(shù)，如直徑、長徑比、各段長度比例及螺槽深度等，對螺桿的工作特性均有重大影響，因此，將螺桿的基本參數(shù)和其作用簡介如下。（1）螺桿的直徑和長徑比 螺桿直徑是螺桿基本參數(shù)之一。它是根據(jù)所制制品的形狀大小及需要的生產(chǎn)率所決定的。因此，擠出機(jī)大小的規(guī)格常用螺桿的外徑來表示。另外，螺桿的其他參數(shù)如長度、螺槽深度螺棱寬度等，其尺寸均與直徑有關(guān)，而且大多用它們與直徑之比來表示。表征螺桿特性的另一重要參數(shù)時螺桿的有效長度與其直徑之比，即長徑比。如果把螺桿僅看成為輸送物料的一種手段，則螺桿的長徑比是決定螺桿體積容量的主要因素；另外，長徑比會影響熱量從料筒壁傳給物料的速率，這反過來影響由剪切所產(chǎn)生的熱量、能量輸入以及功率與擠出量之比。因此，增大長徑比可使 20塑料塑化更均勻，可提高螺桿轉(zhuǎn)速以及增大擠出量。目前