【正文】 1000）/（6720）=（臺）所以選用6臺南京杰恩特機電有限公司生產(chǎn)的SJZ65/132型錐形雙螺桿擠出機。如前所述，本設(shè)計采用雙螺桿擠出機用PVC粉料直接生產(chǎn)制品。實際開車時（6720）=每小時組分需要量根據(jù)物料衡算，計算出實際每年需要量和日需要量及每小時需要量，見表45。表44 干混合粉料工段物料平衡表工 序入料量/t損失量/t出料量/t輸入回收料量/t篩選輸送高速混合冷卻混合混料輸送送入擠出（3）粉料中各組分需要量粉料中各組分需要量計算方法[9]如下：①求出每噸產(chǎn)品消耗量（kg）1000組分占整個粉料量的百分率（%）=每噸產(chǎn)品消耗量組分占整個粉料量的百分率=組分占份數(shù)/各組分份數(shù)總和100%②年組分需要量（t）粉料年需要量組分占整個粉料量的百分率=組分年需要量③日組分需要量（t）年組分需要量247。表42 擠出成型工段物料平衡表工 序物料量/t工 序物料量/t輸出物料量自然損耗量掃地料下腳料成品8000（2）混料工段的物料衡算①確定各崗位的物料損失率混料工段的物料損耗系數(shù)見表43。年工作日（年工作小時）的選取[9]（1）年工作時間 365―29（法定節(jié)假日）=336天=8064h（2）設(shè)備大修 27天/年=648h/年（3）特殊情況停車 15天/年=360h/年（4）機頭清理 換過濾網(wǎng) 1次/7天 8h/次（336天―27天―15天）1/7次/天8h/次=336h=14天（5）實際開車時間365天―29天―27天―15天―14天=280天=6720h（6）設(shè)備利用系數(shù)k=實際開車時間/年工作時間=6720/8064= （1）擠出成型工段的物料衡算①擠出成型工段物料損耗率擠出成型工段物料損耗率見表41。配方中抗沖擊劑CPE也具有一定的阻燃效果，故本設(shè)計所用配方中不再考慮另外加入阻燃劑。本設(shè)計采用的配方含有所有三種抗沖擊改性劑，由圖31所示焊接強度與擠出溫度的關(guān)系可以看出，配方所保證的焊接強度比較可靠[8]。表32 門窗用異型材配方成 分用量（質(zhì)量分）PVC（SG5）CPE（35%）ACR201ACR401EVACaCO3（活性輕鈣）Ba/Cd復合熱穩(wěn)定劑環(huán)氧大豆油亞磷酸酯TiO2（金紅石型）固體石蠟100總計120對于PVC抗沖擊改性的三大體系，即CPE/PVC、EVA/PVC和ACR/PVC而言，其焊接強度與型材的擠出溫度關(guān)系很大，如圖31所示。（4）光穩(wěn)定體系的確定PVC塑料門窗異型材中的鈦白應選用金紅石型的，本設(shè)計選用上海躍江鈦白化工制品有限公司生產(chǎn)的R288型鈦白粉。（3）潤滑劑體系的配合設(shè)計由于本配方采用的主熱穩(wěn)定劑為Ba/Cd復合熱穩(wěn)定劑，故潤滑劑選用石蠟烴類。（2）熱穩(wěn)定劑系統(tǒng)的確定主熱穩(wěn)定劑采用Ba/Cd復合熱穩(wěn)定劑，輔助熱穩(wěn)定劑為亞磷酸酯和環(huán)氧大豆油。必要時可以加入紫外線吸收劑以增加型材的耐老化能力。（6）加入填料可以降低成本，增加型材的剛性，但對低溫沖擊強度影響較大，應選擇細度較高的活性輕質(zhì)碳酸鈣，加入量在5～15phr。（5）加入加工改性劑可以提高塑化質(zhì)量，改善制品外觀。CPE價格較低，來源廣泛；ACR耐老化能力、焊角強度高。不同熱穩(wěn)定體系的特點如下：? 衛(wèi)生性 稀土穩(wěn)定劑=有機錫穩(wěn)定劑復合鉛鹽穩(wěn)定劑鉛鹽穩(wěn)定劑? 焊角強度 有機錫穩(wěn)定劑=稀土穩(wěn)定劑鉛鹽穩(wěn)定劑=復合鉛鹽穩(wěn)定劑? 操作性 復合鉛鹽穩(wěn)定劑=稀土穩(wěn)定劑鉛鹽穩(wěn)定劑有機錫穩(wěn)定劑? 經(jīng)濟性 鉛鹽穩(wěn)定劑復合鉛鹽穩(wěn)定劑稀土穩(wěn)定劑有機錫穩(wěn)定劑（3）必須加入沖擊改性劑，可以選擇CPE和ACR沖擊改性劑。（2）必須加入熱穩(wěn)定體系。 PVC塑料型材配方設(shè)計原則配方設(shè)計是PVC型材生產(chǎn)的重要工作，配方設(shè)計者在設(shè)計配方時，應根據(jù)生產(chǎn)實際的需要慎重選擇各種助劑，設(shè)計過程中應遵循以下原則[7]。加工助劑為一類可以改善樹脂加工性能的助劑，其主要作用方式有三種：促進樹脂熔融、改善熔體流變性能及賦予潤滑功能[7]。加工改性助劑由于PVC熔體延展性差，易導致熔體破碎；PVC熔體松弛慢，易導致制品表面粗糙、無光澤及鯊魚皮等。金紅石型光學穩(wěn)定性強，適于戶外使用[5]。型材中一般使用的著色劑為TiO2，它具有屏蔽紫外線和反射紅外線的作用，可提高耐熱性和耐候性。一般使用脂肪酸、石蠟及金屬皂類[5]。于減低了摩擦，使PVC混合料能在較低溫度下加工[4]。PVC門窗生產(chǎn)中一般使用硬脂酸金屬皂類穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑純的PVC樹脂對熱極為敏感，當加熱溫度達到90℃以上時，就會發(fā)生輕微的熱分解反應，當溫度升到120℃后分解反應加劇，在150℃，10min，PVC樹脂就由原來的白色逐步變?yōu)辄S色紅色棕色黑色。表31為SG5型PVC樹脂的部分物化性能。但成型加工溫度愈高，流動性愈差，成型加工愈困難。其性能應滿足成型加工工藝和制品性能的要求。（1）PVC樹脂PVC樹脂是制造門窗異型材的基本材料，其用量約占85%。PVC樹脂的分子量和結(jié)構(gòu)、加工助劑、潤滑劑、抗沖改性劑及穩(wěn)定劑等各類助劑的添加，都會影響或改善其物料流動性能。此外，在氣溫較高、紫外光照射較強地區(qū)，可微量添加紫外線吸收劑如UV53UV9等[4]。二鹽基亞磷酸鉛對紫外光有較強的吸收作用，其中亞磷酸陽離子抗氧作用也有助于其良好的耐候性，是已知在無碳黑存在情況下唯一具有良好電性能及耐候性穩(wěn)定劑。（3）光穩(wěn)定性：表征制品耐候性及使用壽命。特別在用ACR改性PVC體系中。一般隨PVC樹脂分子量增加、抗沖擊改性劑用量增加、填料用量的減少（微細CaCO3除外）而增加。隨抗沖擊改性劑用量增加而減少[4]。（1）拉伸強度：表征制品剛度。（4）各類原材料的選擇及用量，各組分間的組合、相互影響及協(xié)同效應。（2）成型加工方法和工藝對配方的要求。門窗型材能夠具有足夠的剛性、強度、良好的耐沖擊性，以及較好的加工性、光熱穩(wěn)定性，能夠保證制品尺寸穩(wěn)定，并在較寬的氣候條件下，保持長期的機械性能及色澤，配方的設(shè)計至關(guān)重要。PVC是熱敏性樹脂，光熱穩(wěn)定性差，熔體粘度高，成型加工工藝范圍狹窄，加工性能不好，抗沖擊性能，尤其是低溫抗沖擊性能較差。物美價廉是每一個配方設(shè)計者的首選目標，因此，樹脂及助劑在滿足制品需求性能的前提下，其價格愈低愈好。因此，配方設(shè)計人員常選取性能最接近制品性能要求的樹脂品種，并對其進行適當?shù)母男?，使之達到完全滿足制品要求。（2）改善樹脂的內(nèi)在性能。（1）改善樹脂加工性能。配方設(shè)計是指選擇在樹脂中加入何種助劑，并確定其加入量大小的一個過程。自動配混系統(tǒng)混料擠出機牽引成品堆放切割冷卻定型圖21 門窗異型材生產(chǎn)工藝流程第3章 產(chǎn)品配方設(shè)計塑料異型材產(chǎn)品配方是按一定比例在樹脂中混入各種助劑而形成的復合體系[1]。根據(jù)前述內(nèi)容，最終確定本設(shè)計采用雙螺桿擠出機直接擠出粉料來生產(chǎn)PVC門窗異型材，其混料工序采用自動配混系統(tǒng)供料，因而節(jié)省了造粒工序。本設(shè)計由于產(chǎn)量較大，人工混料勞動強度太大，且容易出錯。（2）氣力管道輸送減少了人力勞動成本，提高了生產(chǎn)效率，另外物料在封閉的管道中輸送也避免了粉塵對車間環(huán)境的污染。自動配混的基本流程為：自動稱重，稱重完畢的物料投入混合機組，輔以氣力管道輸送至擠出機。（3）相關(guān)化學原料對操作者的身體健康有危害。稱重配料是一個機械枯燥的重復動作，工人很容易疲勞，而出現(xiàn)配錯料的情況，而當出錯后，要么沒有發(fā)現(xiàn)，要么發(fā)現(xiàn)了也不敢向領(lǐng)導匯報，導致產(chǎn)品合格率波動。傳統(tǒng)的混料工序是人工稱重配料，投入混合機組，混合好的物料人工搬運至擠出機。因此，它最適宜加工熱穩(wěn)定溫度低的聚氯乙烯無毒配方，同時可減少穩(wěn)定劑用量50%左右，不僅降低成本，而且有利于提高制品的物理性能，特別是沖擊強度的提高[8]。物料在機內(nèi)的滯留時間比同向機短，并且剪切發(fā)熱小，物料分散充分、溫差也小，物料溫度分布十分均勻。常用擠出機為排氣式異向雙螺桿擠出機。（8）加料容易特別是PVC粉料。（6）螺桿輸送能力較大，擠出速度比較穩(wěn)定，塑料在料筒內(nèi)停留時間按較短。（4）摩擦產(chǎn)生的熱量少。（2）能耗低，雙螺桿擠出機的單位能耗僅為單螺桿擠出機的1/3～1/2左右。目前，雙螺桿擠出機正在逐步替代單螺桿擠出機，成為塑料異型材擠出成型的主要機型。自20世紀80年代以來，我國塑料異型材、PVC塑料門窗行業(yè)發(fā)展迅速，擁有了世界第一位的產(chǎn)能規(guī)模和應用；原料、助劑、設(shè)備、模具、門窗附件等全部上下游產(chǎn)品完成了配套供應國產(chǎn)化的進程；塑料異型材及門窗行業(yè)基本掌握了產(chǎn)品的一流制造技術(shù)。設(shè)計內(nèi)容包括生產(chǎn)工藝設(shè)計、配方設(shè)計、設(shè)備的選型與計算、物料衡算和模具設(shè)計等。當前，歐洲許多廠家已成功地應用該項技術(shù)。（7）溫度控制技術(shù)溫度控制在近年來也取得了穩(wěn)定的進步，現(xiàn)在已達到溫度可以自調(diào)、準確性很高的程度。國內(nèi)在該方面未見報道。另外，型材在定型模冷卻過程中各斷面的尺寸變化率明顯表現(xiàn)出來，從而可以準確計算出定型模型腔各斷面的尺寸，進一步加大了定型模設(shè)計的合理性。軟件是按擠出速度要求，給定水溫、壓力，將型材在預先設(shè)計的定型模內(nèi)進行冷卻過程測試。（4）定型模冷卻模擬分析在國內(nèi)尚未開展相關(guān)工作。設(shè)計思路為，采用三維方法將模具流道切成若干斷面，將流道每個斷面分割成有限個單元網(wǎng)格，根據(jù)材料的流動狀況、實際溫度，分析流道每個點材料的壓力及流動速度。（3）擠出模頭三維流動模擬仿真由于擠出模頭內(nèi)的塑料熔體流動更為復雜， 巴拉斯效應和出模后的牽引運動以及運動中的拉伸與冷卻效應，都進一步增加了預測型材最終形狀的復雜性，因而相關(guān)理論都不太成熟，還需要進一步改進與深化。這一技術(shù)體現(xiàn)了一個國家和地區(qū)的塑料異型材擠出模行業(yè)的整體水平。國內(nèi)在共擠方面的研究尚未成熟，處于摸索階段。高效率的擠出機、復合共擠技術(shù)、模頭內(nèi)流動模擬、定型模冷卻分析等一系列新技術(shù)，已成為該行業(yè)發(fā)展的趨勢[3]。異型材擠出技術(shù)的發(fā)展并未停滯不前, 而是不斷的飛速向前發(fā)展。在共擠出技術(shù)中，擠出機的布置形式很重要，可以并排或星形排放擠出機，對于已建擠出系統(tǒng)，可以采用上述排布形式，也可以將共擠出機騎肩似地安裝在主擠出機上。由于門窗的個性化設(shè)計（彩色型材）和綠色設(shè)計（回收再利用）的需求，共擠出技術(shù)得到了更大的發(fā)展。（3）共擠出技術(shù)近年來，共擠出技術(shù)得到了廣泛的應用。現(xiàn)在主型材也開始逐漸采用雙股擠出。當今雙股擠出已很普遍，因為擠出機可以提供足夠的產(chǎn)量，因此百葉窗和玻璃壓條等小型材幾乎都可以雙股擠出。（2）高速擠出技術(shù)目前，擠出速度呈穩(wěn)步上升趨勢。同時也重新設(shè)計了驅(qū)動系統(tǒng)，扭矩比以前型號高出50%。而奧地利Cincinnati Milacron公司則設(shè)計了一種四軸型減速器，將扭矩一分為二，以驅(qū)動從動螺桿，并將總扭矩的25%傳遞給兩根附加軸，這樣可以保證齒輪的耐久性和可靠性。德國Battenfeld公司開發(fā)的高扭矩、高產(chǎn)量機型，特別設(shè)計了一種螺桿結(jié)構(gòu)，據(jù)稱能使磨損減少30%。但擠出量提高的同時也帶來了一系列的相關(guān)問題，首先是擠出傳動系統(tǒng)和螺桿傳動的扭矩需要增加，給擠出機帶來了額外的磨損；其次，在產(chǎn)量提高的同時也要保證產(chǎn)品質(zhì)量，這就要求擠出模具、配套輔機及控制系統(tǒng)與擠出主機同步發(fā)展[3]。國內(nèi)正在開發(fā)和研制以有機鋇和有機鋅做熱穩(wěn)定體系，代替含鉛、銅的硬脂酸鹽做穩(wěn)定劑的熱穩(wěn)定體系。對聚氯乙烯門窗異型材來講，要求在產(chǎn)品配制或生產(chǎn)過程中不得使用甲醛、鹵化物溶劑或芳香族碳氫化合物；產(chǎn)品中不得含有汞及其化合物；不得用鉛、鎘、鉻及其化合物的顏料和添加劑。從廣泛含義上講，綠色建材不是單獨的建材品種，而是對建材“健康、環(huán)保、安全”的屬性的評價。（3）改善PVCU異型材與環(huán)境的協(xié)調(diào)性隨著人們對健康和環(huán)境問題的日益關(guān)注，綠色建材備受人們青睞。擺在企業(yè)面前唯一有效的出路是通過新型高效、低鉛、無毒、防菌配方助劑的開發(fā)應用，取代原低效、有毒配方助劑，提升產(chǎn)品的性能、文件次，形成不同特色產(chǎn)品，從而在價格上拉開距離，滿足不同氣候領(lǐng)域、不同檔次建筑與消費群體的需求。（2）改進配方和生產(chǎn)工藝改進配方是保證和提高型材質(zhì)量的關(guān)鍵。中國地域遼闊，各地區(qū)的氣溫與紫外線輻射量及輻射強度差異很大。彩色塑料異型材有多種加工方法。（1）彩色異型材目前市場上塑料異型材產(chǎn)量雖然很大，但有一個共同點，即均為白色，色調(diào)單一，不能適應建筑墻面裝飾多樣化的要求。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)的進步，聚氯乙烯以下的發(fā)展出現(xiàn)了一些令人高興的趨勢，主要表現(xiàn)在PVCU異型材的改性研究和制品開發(fā)上[1]。因此人們始終沒有放棄新的聚氯乙烯型材的研究開發(fā)工作。造成這一事實的主要原因在于除白色以外的其它顏色的聚氯乙烯異型材都很容易發(fā)生褪色或變色現(xiàn)象。我國塑料行業(yè)不失時機的抓住這一難得機遇，促使我國塑料異型材和門窗行業(yè)不斷上規(guī)模、上水平，在過去的20多年中得到了飛躍性的發(fā)展[1,2]。從1994年起全國化學建材發(fā)展開始進入了推廣應用階段，中國塑協(xié)及其專委會曾多次召開塑料異型材及門窗制品的生產(chǎn)技術(shù)交流會和產(chǎn)品推廣應用會。最后，眾所周知，由于鋼、木、鋁門窗的保溫、密封效果遠不及塑鋼門窗，因而使用塑鋼門窗可以大量節(jié)約能源，符合國家大力提倡的節(jié)能號召，因此開發(fā)塑鋼門窗就是大勢所趨，更符合當時我國發(fā)展戰(zhàn)略的總體規(guī)劃。所以，經(jīng)國內(nèi)部分專家及技術(shù)人員赴國外考察和認真論證后，選定了PVC門窗這一具有發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)品。追溯我國開發(fā)塑料嗎產(chǎn)品的根源，主要有以下三點。塑料門窗產(chǎn)品標準和配套標準相繼制定、發(fā)布和實施，由此，以聯(lián)邦德國、奧地利為首的歐洲塑料門窗形成了一個完整的體系。與此相適應，塑料異型材擠出機、擠出模具、混合設(shè)備、門窗組裝設(shè)備也應運而生，不斷發(fā)展。塑料門窗因其有獨特的節(jié)能、隔熱、隔音和防腐的優(yōu)點，在歐洲迅速推廣應用。此后，確定了