第四篇 塑料制品厂设计-11讲49675[沐风教学]

1、洛阳理工学院工艺设计概论工艺设计概论第十一讲第十一讲二一三年十月第四篇第四篇 塑料制品厂设计塑料制品厂设计The factory design of plastics products四川兴达塑料有限公司四川兴达塑料有限公司第十八章第十八章 工艺设计概论工艺设计概论Chapter 18 General outline of technological designChapter 18 General outline of technological design浙江黄岩乐宝塑料厂日本引进的挤出日本引进的挤出生产线生产线,性能优异，性能优异，工艺先进工艺先进浙江黄岩乐宝塑料厂浙江黄岩乐宝塑料厂第

2、十八章第十八章 工艺设计概论工艺设计概论 塑料工业已成为国民经济的重要组成部分。塑塑料工业已成为国民经济的重要组成部分。塑料具有优良的综合性能，同时易加工成型，节省能料具有优良的综合性能，同时易加工成型，节省能源，目前世界范围内，各种源，目前世界范围内，各种塑料建材和包装材料塑料建材和包装材料正正在兴起。在兴起。 在我国，树脂的生产和塑料制品加工都处在在我国，树脂的生产和塑料制品加工都处在蓬蓬勃发展时期勃发展时期，塑料的应用正在日益深入到各领域，塑料的应用正在日益深入到各领域,对对于提高人民生活水平，满足工农业生产和国防需要于提高人民生活水平，满足工农业生产和国防需要以及发展文化和科以及发展文

3、化和科 技都起着重要作用。技都起着重要作用。 第十八章第十八章 工艺设计概论工艺设计概论 做好塑料制品厂(Plastics products factory ) 设计工作，对于塑料工业的发展具有重要影响。塑料制品厂设计除应遵循一般工厂设计原则外，还必须结合塑料制品生产的特点，周密考虑，符合生产实际，改进和提高生产技术。Automotive Plastics实德塑钢材实德塑钢材第十八章第十八章 工艺设计概论工艺设计概论 塑料制品生产具有如下特点： 1、 原材料品种多，形状杂，具有粉状、粒状和流体 等不同形状，储运条件必须适合各种原材料的特点； 2、 塑料制品的工艺过程繁多，单机作业多； 3、塑料

4、制品的品种规格多，在工厂投产后往往需要变换规格或发展新品种。第十八章第十八章 工艺设计概论工艺设计概论4、塑料制品厂的单机台较多，而且有不少是非标准设备，并有各种辅机、机头和模具。5、设备的检修、辅机的更换、机头和模具的更换以及零部件的备量要大；6、塑料制品厂的生产过程，大多数都有原材料的成型前的准备和成形后的后处理。因而在车间设计方面要留有充分余地。第十八章第十八章 工艺设计概论工艺设计概论在设计时必须考虑这些特殊条件，以保证（一）原材料的质量，减少损耗，防止污染和提高机械化作业水平，减少搬运工人，减轻劳动强度；（二）合理选择生产方法和生产流程，提高机械化、自动化水平和劳动生产率，保证产品质

5、量，并减轻劳动强度和改善生产条件；（三）适当考虑工厂生产的灵活性，使之有可能调整。考虑各种设备与辅机的机修的规模，具备自制部分零部件和修理大型部件的能力。第十八章第十八章 工艺设计概论工艺设计概论例如 注射模具制品，离不开各式各样的模具，靠委托外厂加工比较困难。因此在机修车间的设计中必须考虑到能够制造模具和修理改造模具的能力，以适应生产的需要。第十八章第十八章 工艺设计概论工艺设计概论塑料制品厂设计包括：塑料制品厂设计包括： 工艺流程设计工艺流程设计 原材料质量监控与管理原材料质量监控与管理 设备设备选型与计算选型与计算 物料物料衡算与能量衡算衡算与能量衡算 车间布置车间布置设计设计 分析检验

6、部门分析检验部门设计设计 第十八章第十八章 工艺设计概论工艺设计概论 工艺设计是塑料工厂设计的主体。根据工厂设工艺设计是塑料工厂设计的主体。根据工厂设计的客观规律，划分设计工作阶段。计的客观规律，划分设计工作阶段。 第一节 生产方法和工艺流程的选择 生产方法的多样性，技术路线的多样化是塑料制品生产的典型特点之一。如： 生产塑料薄膜， a.可采用压延法； b.也可采用挤出法，通过T型机头生产； c.还可采用吹塑模塑又如，制品加工的原料形态：a. 可以是粉料；b. 还可是粒料；造粒方法可以是开炼，还可以是挤出。第一节 生产方法和工艺流程的选择工艺流程设计中重点要考虑几个具体问题：1、连续化流程 间

7、歇式生产：开炼造粒，注射成型 连续化生产：挤出造粒；挤出成型连续化优点：工艺流程短，减少设备和场地，投资少，原材料和能源消耗低，劳动生产率高，生产成本低，经济效益高。 缺点：操作和管理要求高，不易稳定生产。 结论：在保证质量的前提下，尽量选择连续化工艺。 第一节 生产方法和工艺流程的选择2、物料输送方式 物料输送方式直接影响了工艺流程，并对整个车间设计、布置、厂房建筑形式有直接影响，是流程具体化设计必须考虑的因素。1、小型槽车输送：平行运输、小型槽车输送：平行运输 人工上料人工上料2、升降机运输：垂直运输、升降机运输：垂直运输 自动上料自动上料 （1）正压上料：如风送）正压上料：如风送 （2）

8、负压上料：抽吸）负压上料：抽吸 （3）弹簧上料）弹簧上料 ：旋转带：旋转带（4）传送带输送：平行、）传送带输送：平行、垂直垂直 输送，占地面积大输送，占地面积大第一节 生产方法和工艺流程的选择 3、重力流程原则 重力流程：借助两个相邻设备的高低位差，使物料依靠自身重力或稍加外力，使自流而下的流程。这种流程可减少输送设备及运行、维修的费用。缺点：高层厂房，基建费用大 第二节 初步设计中的工艺流程设计 塑料厂初步设计阶段的工艺流程设计，是对工艺技术路线的高度概括和具体反映。它将塑料生产过程的主要步骤及其采用的设备以图示的形式来表现出来，作用是供设计审批之用，也是施工图设计的基础。 塑料初步设计中的

9、工艺流程设计，其最终成果是初步设计阶段的工艺流程图。塑料制品厂工艺流程图由三部分组成。第二节 初步设计中的工艺流程设计 一、常见塑料制品的工艺流程设计一、常见塑料制品的工艺流程设计 （一）挤出成型：（一）挤出成型：聚氯乙烯塑料管材聚氯乙烯塑料管材PVC粉料 筛选机 PVC贮罐 电子配料称 助剂 货梯 贮罐 挤出造粒机 过渡贮罐 冷混机 高混机 风送冷却 台称 装包、缝包 小车送至挤管车间第二节 初步设计中的工艺流程设计 （1）造粒流程：粉料经挤出机塑化，切粒，风送，称量包装，制得粒状管材半成品。热切法：物料温度高，所需功率小，切刀磨损小、机器占地少；但粒子易产生粘结。冷切法：粒子有焦烧或变色，

10、需要调低机身温度；粒子外表粗糙，塑化不够，应提高温度。机头切下的粒子温度高，需要冷却，如采用风送冷却。第二节 初步设计中的工艺流程设计 挤出管材的生产线挤出管材的生产线 挤出管材实际挤出管材实际生产流程示意生产流程示意图图 （2）挤出流程：主要设备是挤出机。挤出机(组)一般由下列三大部分主机、辅机和控制系统组成。主机部分 挤压系统：由螺杆和料筒组成，将物料塑化成均匀熔体，被螺杆连续、定压、定温、定量挤出机头。加热冷却：加热器和热风装置，保证成型过程在要求的温度范围内。传动系统：给螺杆提供所需的扭矩和转速。第二节 初步设计中的工艺流程设计 控制系统 由各种电器、仪表和执行机构组成。根据自动化水平

11、的高低，可控制挤出机主机、辅机的拖动电机、驱动油泵、油(汽)缸和其它各种执行机构按所需的功率、速度和轨迹运行，以及检测、控制主、辅机的温度、压力及流量，实现对整个机组的自动控制和对产品质量的控制。第二节 初步设计中的工艺流程设计 辅机部分 一般包括：口模(机头)：获得与口模通道界面几何尺寸一致的制品。定型装置：将口模中挤出的塑料形状稳定下来，断面尺寸更为精确，表面光滑。采用冷却和加压的方法实现。冷却装置：获得最终的制品形状和尺寸。牵引装置：均匀地牵引制品，稳定地进行挤出切割装置：切成一定的宽度或长度卷取装置：软制品第二节 初步设计中的工艺流程设计 第二节 初步设计中的工艺流程设计 直通式机头结

12、构图机头（口模）机头（口模）：它是管材制品获得形状和尺：它是管材制品获得形状和尺寸的部件。熔融塑料进入机头，即芯棒和口模寸的部件。熔融塑料进入机头，即芯棒和口模外套所构成的环隙通道，流出后即成为管状物。外套所构成的环隙通道，流出后即成为管状物。机头有直通式和角式两种。机头有直通式和角式两种。 第二节 初步设计中的工艺流程设计 定型装置：由于从机头挤出的管材温度较高，为了获得尺寸精确、几何形状准确并具有一定光洁度的管材，必须对管材进行冷却定型。 外径定型有内压充气和抽真空两种方式。抽真空法外抽真空法外径定型装置径定型装置 内压法外径内压法外径定型装置定型装置第二节 初步设计中的工艺流程设计 （二

13、）挤出成型硬质（二）挤出成型硬质PVC异型材制品异型材制品异型材：除了管、棒、片、板以外的其它各种形状的挤出制品，以空腔异型材用途最广。18-6 塑料异型材生产工艺流程图1-挤出机 2-机头 3-冷却定型装置 4-风冷装置5-牵引装置 6-切割装置 7-堆放装置第二节 初步设计中的工艺流程设计 主机：异向旋转锥形双螺杆挤出机 将聚合物及各种添加剂熔融、混合、塑化、定量、定压、定温从口模挤出，进而通过辅机得到异型材制品。辅机：包括机头、冷却定型装置、牵引、切割装置等。机头:多层多部件组合式，机头复杂。冷却定型装置：干法真空定型，适于中空异型材定型。由几个箱式真空定型套组成。定型模和箱体板之间通冷

14、却水。为减少内应力，先采取水冷却定型，再于55-60下“回火”。牵引装置：生产0.4kg/m以上异型材时，采用履带式牵引机，牵引速度0.23m/min。第二节 初步设计中的工艺流程设计 （三）挤出吹塑薄膜工艺流程（三）挤出吹塑薄膜工艺流程SJ4528 FM850挤出吹塑薄膜流程示意图挤出吹塑薄膜流程示意图 1-挤出机 2-机头 3-膜管 4-人字板 5-牵引架 6-牵引辊 7-风环 8-卷取辊 9-进气管第二节 初步设计中的工艺流程设计（四）挤出塑料板材制品工艺流程（四）挤出塑料板材制品工艺流程塑料板材工艺流程图塑料板材工艺流程图1-高速混合机 2-储料槽 3-挤出机 4-三辊压光机5-牵引辊

15、 6-切割装置 7-板材第二节 初步设计中的工艺流程设计 （五）注射成型制品工艺流程（五）注射成型制品工艺流程第三节 施工图阶段工艺流程设计 施工图阶段工艺流程设计是在已批准的初步设计阶段工艺流程的基础上进行的。主要是将所选用的设备、阀门、仪表等在工艺流程图中作进一步说明。此种流程图是设备布置和管道设计的主要依据，并在施工和安装中起指导作用。因此，对施工图阶段工艺流程设计的要求是：全面、详细、准确。第十九章第十九章 原材料的质量、储存与运输原材料的质量、储存与运输 第一节第一节 原材料质量及规格原材料质量及规格 塑料制品中，为获得良好的工程状况，进而得塑料制品中，为获得良好的工程状况，进而得到

16、质量优良的产品，除工艺流程及设备起决定到质量优良的产品，除工艺流程及设备起决定作用外，原材料的质量也是影响塑料制品质量作用外，原材料的质量也是影响塑料制品质量的重要因素。因此，的重要因素。因此，控制好原材料的质量控制好原材料的质量，确，确保其稳定性，尽可能做到原材料的保其稳定性，尽可能做到原材料的质量指标的质量指标的标准化标准化，是保证产品质量有效措施。，是保证产品质量有效措施。第一节 原材料质量及规格一、一、 原材料的质量对产品质量的影响原材料的质量对产品质量的影响提出适当的质量指标（以满足工艺要求为佳），并在设计文件中设专节阐述，成为初步设计文件中的一个组成部分。二、二、 树脂原材料规格树

17、脂原材料规格 1、平均分子量、平均分子量 2、晶点、晶点 3、粒径（筛析）、粒径（筛析） 4、表观密度、表观密度 5、吸油性、吸油性 6、干流动性、干流动性 7、挥发物含量（加热损耗）、挥发物含量（加热损耗） 8、导电度、导电度第一节 原材料质量及规格1、平均分子量：对加工性能和产品性能影响大 2、晶点：加工过程中尚未塑化的树脂颗粒。在分子量分布广时易出现；使制品表面形成“鱼眼”，应力作用下，制品首先在这里破裂。“鱼眼”处稳定剂吸收不足，容易分解变色。3、粒径（筛析）：具有均匀而适当的粒径；过细，粉尘飞扬；过粗包装贮存困难，加工效率低。 4、表观密度：单位容积树脂的重量。表观密度大，减少粒子间

18、的无效空间，提高捏合和其他加工的效率。5、吸油性：树脂吸收增塑剂的能力。与树脂表面积和表面吸收性有关。吸油性好，可减少捏合时间。 第一节 原材料质量及规格6、干流动性：测定一定体积的粒状树脂通过标准漏斗时所需时间。主要用于表示粒状树脂输送计量的性能。均匀大颗粒树脂干流动性好，湿度较高妨碍干流动性，太低会引起静电。7、挥发物含量（加热损耗）：挥发物通常是水和残余单体，少量的链转移剂和溶剂等。挥发物含量过多使制品中产生气泡和缺陷。通常通过加热2h测量其重量损失来测定。 8、导电度：树脂水液煮沸一定时间后，测定溶液电导度。电导度取决于树脂抽出物的含量和种类。第二节第二节 储藏与运输储藏与运输 塑料制

19、品生产过程中，有相当数量的原料、塑料制品生产过程中，有相当数量的原料、半成品和全部产品是固体状的。塑料制品厂车间半成品和全部产品是固体状的。塑料制品厂车间内部运输问题不容忽视内部运输问题不容忽视。 合理地组织流水作业线，应用机械化作业代合理地组织流水作业线，应用机械化作业代替人工搬运，可以减轻劳动强度，提高生产率。替人工搬运，可以减轻劳动强度，提高生产率。 因此工艺专业要协同机运专业做好厂内、车因此工艺专业要协同机运专业做好厂内、车间内的运输设计。间内的运输设计。 第二节第二节 储藏与运输储藏与运输工艺专业技术人员提出的条件要求：工艺专业技术人员提出的条件要求：1.提供提供车间布置图车间布置图

20、，标示需机械运输的位置。，标示需机械运输的位置。2.介绍需介绍需机械输送机械输送的原材料、中间产品及成品的的原材料、中间产品及成品的大约数量、特性、包装形式、每包（件）重量和大约数量、特性、包装形式、每包（件）重量和体积。体积。3.拟拟采用的运输方式采用的运输方式。包括铲车、电瓶车、气力。包括铲车、电瓶车、气力输送、皮带输送等。要否垂直输送也应予以说明。输送、皮带输送等。要否垂直输送也应予以说明。4.储存时间储存时间、储存量及储存方式等与机运专业有、储存量及储存方式等与机运专业有关的技术资料关的技术资料 第三节 硬PVC管材制品的原材料质量及规格硬质PVC制品主要采用悬浮聚合生产的树脂，因为：

21、1、杂质少，光、热稳定性好；2、电气绝缘性好；3、透明、耐水性好；4、粒径为30150m，加工时粉尘飞扬少。树脂的具体要求如下：第三节 硬PVC管材制品的原材料质量及规格我国我国PVCPVC树脂的绝对粘度和树脂的绝对粘度和K K值查对参考表值查对参考表型号型号绝对粘度绝对粘度平均聚合度平均聚合度K K值值XJ XS-1XJ XS-12.12.1以上以上大于大于1388138874.274.2XJ XS-2XJ XS-21.91.92.12.1110811081388138870.370.374.274.2XJ XS-3XJ XS-31.81.81.91.99809801108110868687

22、0.370.3XJ XS-4XJ XS-41.71.71.81.884584598098065.265.26868XJ-5 XS-5XJ-5 XS-51.61.61.71.772072084584562.262.265.265.2XJ-6 XS-6XJ-6 XS-61.51.51.61.659059072072058.558.562.262.21、平均分子量常以绝对粘度、相对粘度、特性粘度和K值进行表示。第三节 硬PVC管材制品的原材料质量及规格疏松型树脂和紧密型树脂比较疏松型树脂和紧密型树脂比较项目疏松型树脂XS紧密型树脂XJ粒子直径50150（微米）5100（微米）颗粒外径不规则，表面毛糙

23、球状，表面光滑断面结构疏松，多孔呈网状无孔实心结构吸收增塑剂快慢塑化性能塑化速度快塑化速度慢2、粒径（筛析）以一定规格筛孔过筛。用树脂中粒径大小所占的比例来表示树脂粒径分布。分为疏松和紧密型PVC树脂，前者吸油性大、易塑化、干流动性好、加工方便、制品性能好第三节 硬PVC管材制品的原材料质量及规格PVC-SG5（卫生级）的质量标准和用途PVC-SG5质量标准粘度（ml/g）117107表观密度（g/ml）0.45100g树脂增塑剂吸收量（g）19挥发物含量（包括水）（%）0.4过筛率（筛孔0.25）(%)98过筛率（筛孔0.063）（%）10100g树脂中黑黄点（颗）30100g树脂中黑点（颗

24、）10白度（%）90残留VCM，PPM10氯乙烯含量1.0mg/kg主要用途硬管、硬片、单丝、型材、套管3、表观密度XJ型树脂（紧密型）大于XS树脂（疏松型）第三节 硬PVC管材制品的原材料质量及规格 二、二、 助剂的选择助剂的选择1、稳定剂PVC存在热稳定性差的缺点。其在160200下加工时会发生严重降解使性能变差。稳定剂可使PVC在加工过程中以及使用过程中抑制制品变色、防止性能变差。稳定剂通过取代不稳定的Cl原子、中和HCl，与不饱和键的部位发生反应等方式来抑制PVC降解。理想稳定剂：无色、无毒、无臭、无污染、不影响物理性能和加工特性、价廉。第三节 硬PVC管材制品的原材料质量及规格1、稳定剂四类: 铅盐类、金属皂类、有机锡类、有机辅助稳定剂。硬质PVC上水管应选用有机锡类稳定剂。该稳定剂耐热性和透明性、加工性都很好。硫醇甲基锡和马来酸二正辛基锡为常用的有机锡稳定剂。优点：热稳定性好透明性好无毒与PVC相容性好流动性好耐结垢性好第三节 硬PVC管材制品的原材料质量及规格2、润滑剂作用：避免PVC粘附金属加工设备、改善熔体流动性