高聚物成型工艺学课程设计挤出成型工艺

高聚物成型工艺学课程设计--挤出成型工艺目录第一章绪论11概述312挤出成型的工艺概述313设计题目314设计任务4第二章原料与配方21原料522助剂的选择523配方设计6第三章工艺流程设计31概述732生产方法的确定733工艺流程7331工艺流程7332造粒方法7333物料输送方式9第四章物料衡算41概述942物料衡算内容9421选定计算基准943物料衡算944物料衡算流程图12第五章设备选型51设备选型的原则13511原则的要求13512设备的分类和选型13513工艺专业向机械专业提供的技术条件和要求1452定性设备的选取14521储罐的选取14522自动配料秤的选取17523高速搅拌机的选取18524失重式喂料机的选取19525仓壁振动器的选取19526挤出机的选取20527风力吹干机的选取21528切粒机的选取21529振动筛的选取225210设置搅拌槽混匀前后期物料225211台秤的选取225212打包机的选取22参考文献24绪论一概述ABS塑料是由丙烯腈丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成每种单体都具有不同特性丙烯腈有高强度热稳定性及化学稳定性丁二烯具有坚韧性抗冲击特性苯乙烯具有易加工高光洁度及高强度从形态上看ABS是非结晶性材料三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相另一个是聚丁二烯橡胶分散相ABS塑胶原料的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构1综合性能较好冲击强度较高化学稳定性电性能良好2与有机玻璃的熔接性良好制成双色塑件且可表面镀铬喷漆处理3有高抗冲高耐热阻燃增强透明等级别4流动性比HIPS差一点比PMMAPC塑胶原料等好柔韧性好5ABS塑料具有优良的综合性能有极好的冲击强度尺寸稳定性好电性能耐磨性抗化学药品性染色性成型加工和机械加工较好6ABS树脂耐水无机盐碱和酸类不溶于大部分醇类和烃类溶剂而容易溶于醛酮酯和某些氯代烃中我国是世界最大的ABS树脂消耗国近年ABS树脂每年消耗量已超过120t1999我国ABS产量约15万ta进口量为133万t2000年1-9月已进口95万t市场潜力非常大目前ABS我国自给率很低需靠大量进品来满足需求世界其它国家和地区纷纷向我倾销产品在大陆的合资生产厂拟扩建产能形成供应基地如韩国LG公司准备于2001年将甬兴ABS装置产能提高到30万ta同时世界各ABS生产厂家纷纷在中国申请专利强化和扩大对中国市场的影响及占有率1性能特点ABS在一定温度范围内具有良好的抗冲击强度和表面硬度有较好的尺寸稳定性一定的耐化学药品性和良好的电气绝缘性它不透明一般呈浅象牙色能通过着色而制成具有高度光泽的其它任何色泽制品电镀级的外表可进行电镀真空镀膜等装饰通用级ABS不透水燃烧缓慢燃烧时软化火焰呈黄色有黑烟最后烧焦有特殊气味但无熔融滴落可用注射挤塑和真空等成型方法进行加工2级别与用途ABS按用途不同可分为通用级包括各种抗冲级阻燃级耐热级电镀级透明级结构发泡级和改性ABS等通用级用于制造齿轮轴承把器外壳和部件各种仪表计算机收录机电视机等外壳和玩具等阻燃级用于制造电子部件如计算机终端机器外壳和各种家用电器产品结构发泡级用于制造电子装置的罩壳等耐热级用于制造动力装置中自动化仪表和电动机外壳等电镀级用于制造汽车部件各种旋钮铭牌装饰品和日用品透明级用于制造度盘冰箱内食品盘等与多数有机高分子材料一样ABS树脂为可燃材料其极限氧指数低183～188按UL94标准属于HB级别ABS着火时燃烧速度快并且放出大量毒气和黑烟不利于实际应用因此在过去的50多年中人们对阻燃ABS进行了大量研究开发ABS是良好的绝缘材料其电性能不随温度和湿度的改变而变化很大阻燃ABS主要应用于电脑等电子电气设备外壳汽车内部构件和外部构件小型电器工具的外壳等降低ABS树脂燃烧性主要有三个途径使用阻燃型聚合物与ABS共混如CPEPVC对现有的ABS树脂进行化学改性通过通用的方法向ABS中加入阻燃剂阻燃型聚合物具有高效的阻燃作用二挤出成型工艺概述挤出成型又称挤出模塑或挤塑挤压挤出在热塑性塑料加工领域中一种变化多用途广在塑料加工中占比例很大的加工方法在挤出制成的产品都是和横截面一定的连续材料如管板丝薄膜电线电缆的涂覆等挤出成型是高分子材料加工领域中变化众多生产效率高适应性强用途广泛所占比重最大的成型加工方法挤出成型是使高聚物的熔体在挤出机的螺杆或柱塞的挤压作用下通过一定形状的口模而连续成型所得的制品为具有恒定断面形状的连续型材挤出过程可分成两个阶段第一阶段是使固态塑料塑化并在加压下使其通过特殊形状的口模而形成截面与口模形状相仿的连续体第二阶段是用适当的方法使挤出的连续体失去塑性状态而变成固体即得到需要制品目前约50的热塑性塑料制品是挤出成型的挤出成型有以下特点1操作简单工艺易控可连续化自动化生产生产效率高2．应用范围广除在塑料橡胶合成纤维的成型加工中广泛应用外挤出工艺也可用于塑料的着色混炼塑化造粒及聚合物的改性等3根据产品的不同要求通过改变机头口模型即可成型各种断面形状的产品或半成品4．设备简单投资少占地面积小三设计题目年产1000吨阻燃ABS树脂成型工艺设计四设计任务1生产方法论证2阻燃ABS树脂配方的确定3挤出生产过程的物料衡算挤出设备选型挤出成型工艺参数设计4工艺流程图纸1张5设计说明书1份第二章原料及配方21原料1SAN树脂苯乙烯丙烯腈又名SAN树脂AS树脂SAN是StyreneAcrylonitrile的缩写苯乙烯丙烯腈是苯乙烯丙烯腈的共聚物是一种无色透明具有较高的机械强度的聚丙烯基工程塑料SAN的化学稳定性要比聚苯乙烯好SAN类产品的透明度和抗紫外性能不如聚甲基丙烯酸甲酯类产品但是价格相对便宜性状透明椭圆柱状固体颗粒椭圆长径4毫米短径2毫米柱体长度3-4毫米透明度高一般有浅蓝色和浅黄色两种底色密度106-11gcm3毒性无毒用途化妆品容器圆珠笔杆打火机外壳冰箱抽屉低档太空杯等项目 单位 试验方法 试验条件 ASNF2200 抗张强度 Kgcm2

MPa ASTMD-638

ISO527 23℃ 720

71 弯曲强度 Kgcm2

MPa ASTMD-790

ISO178 23℃ 960

94 弯曲模数 Kgcm2

MPa ASTMD-790

ISO178 23℃ 34000

3330 洛式硬度 ASTMD-785

ISO20392 23℃ M-80 Izod冲击强度 kg-cmcm ASTMD-256

ISOR180 23℃

14"厚 1717 热变形温度 ℃ ASTMD-648

ISO75A Unannealed

12"厚

186kgcm2

182MPa 90 熔融指数 g10min ASTMD-1238

ISO1133 200℃×5kgf49N 26 200℃×10kgf98N 26 比重 gcm2 ASTMD-792

ISO1183 23℃23℃ 107 燃烧性 UL-94 FILENO

E162823 116"HB

AllColor 2ABS改性剂KT4丁二烯类三元共聚物淡黄色颗粒用于ABS增韧等提高ABS的抗冲击性可直接与各种ABS原料回料等混合直接注射成型提高ABS制品的抗冲击强度表一ABS树脂增韧典型数据性能 单位 ABS ABS5KT-4 ABS10KT-4 拉伸强度 Mpa 50 48 45 弯曲强度 Mpa 72 70 65 悬臂梁冲击强度 Kjm 16 24 35 密度1186性状低于室温时为无色至淡黄色单斜晶体室温以上时为无色淡黄色透明油状液体有刺激性气味作用做稳定剂增加塑料稳定性2磷酸三甲苯酯熔点-33℃密度相对密度水1116稳定性稳定外观与性状无色或淡黄色的透明油状液体用途塑料增塑剂喷漆增塑剂3EBS化学名称NN－乙撑双硬脂酰胺外观白色粉状特性类别Di-stearamideWax闪点285

外观微珠状平均粒径013mm

熔点140--145

酸值7mgKOHg

胺值2mgKOHg

ColourGardner19632ACRAWAWRC是一种高纯度ethylene-bis-stearamideWAX润滑剂在塑料加工中它可以有效降低树脂熔融前粒子之间的摩擦降低熔融后树脂分子之间的摩擦从而改善加工性节省动力消耗提高生产率同时也有助于防止因摩擦产生热量过大引起的树脂热降解而且能够降低熔融黏度促进融体流动性防止树脂与金属粘连提高脱模性其独特的化学结构不仅显示了改善聚合物树脂加工性的功能而且能够赋予制品良好的应用性能可作为PVCPPPEPSABSASPCPOMPETPAPBT加工时的光亮剂使用

2本品可用于PVCPPPEPSABSASPCPOMPETPAPBT等热塑性树脂及制品中用做润滑剂

3除了作为润滑剂外EBS同样可作为PVCPPPEPSABSASPCPOMPETPAPBT等热塑性树脂的优质脱模剂

4ACRAWAWRC同样可作为聚烯烃用颜料的分散剂如HDPELDPEPP等

5ACRAWAWRC具有抗静电作用

6ACRAWAWRC具有良好的脱膜性能能提高聚合物颗粒的流动性赋予制品极佳的表面性能

7添加量增加至05时不会出现喷霜现象并且不会污染制品不会影响制品的各种性能

8在胶粘剂和蜡中添加有防结块和改善脱膜性效果

9在橡胶加工中添加可作为胶料的润滑剂抗粘剂脱模剂填料的表面改性剂以及橡胶的表面处理剂其突出性能是能改善胶板胶管等制品的表面光泽

三添加量

可根据树脂的不同添加量控制在01--2之间

四储藏

室温干燥条件下储藏包装开封后需紧封开口

五包装25公斤袋符合牛皮彩包装原料种类比例SAN624ABS改性剂176十溴二苯醚14三氧化二锑35亚磷酸三苯酯18磷酸三甲苯酯 02EBS 05第三章工艺流程设计31概述工艺流程设计是以工艺流程图的形成反映制品的生产过程通过流程图可知道从原料进入到产品输出的过程中物料和能量所发生的变化流向以及生产中所经历的环节设备和仪表等这部分设计是工艺流程的核心直接关系到整个工艺设计中设备选型工艺计算及设备布置等工作挤出成型主要用于热塑性塑料制品的成型多数是单螺杆挤出我们根据要生产的阻燃性ABS树脂的性能及技术要求我们选用的是原料准备-预热-干燥-挤出-冷却-切割等流程32生产方法的确定同一塑料制品可采用不同的生产方法从工艺的先进性和技术的可靠性考虑本次设计阻燃ABS选择挤出成型的方法来进行生产根据我们的选料选址选择的生产设备我们最终确立了上料-计量-高混-料仓-下料-挤出-冷却-吹干-切割-干燥-包装-储存的生产方法33工艺流程331工艺流程根据我们设计的生产方法采用如下工艺流程助剂----计量ABS挤出造粒方法上料计量 高混料仓下料挤出水冷吹干切割干燥包装储存332造粒方法根据粒料得到的方式不同挤出造粒又可分为冷切法挤出造粒热切法造粒我们选用的方法是冷切法挤出造粒332物料输送方式本设计中原料成分主要是粉料和粒料由于原料的输送方式影响着生产工艺流程针对原料构成特点采用以下方式进行物料输送1风送粉末状的ABS改性剂和十溴二苯醚采用风送的方式进行输送这种方式送料灵活性大输送设备简单2升降机输送 输送三氧化二锑亚磷酸三苯酯磷酸三甲苯酯EBS因为这些助剂的用量不多采用升降机输送方式可以节约资源 3重力输送适用于用量较大的SAN树脂可以利用其自身重力或稍加的外力下流它可以减少输送设备4小车输送本次设计中可以用小车输送成品包装到储存仓第四章物料衡算41概述确定生产过程中各物料比例及物料转变定量关系的过程称为物料计算物料的计算以物料衡算为基础表明设计工作由定性设计阶段进入了定量设计阶段42物料衡算内容对年产1000吨阻燃ABS树脂进行物料衡算421选定计算基准1年工作日297天2实际开车时间297天×24小时7128小时3总损耗率1443物料衡算ABS改性剂年需10142×1761784992吨一天需年需29706011吨每小时需要量一天需2425042kg年总体积年需堆积密度4958311m3一天体积需年总体积29716695m3SAN树脂年需10142×6246328608吨一天需年需29721309吨每小时需要量一天需24887852kg年总体积年需堆积密度5859822m3一天体积需年总体积2971973m3十溴二苯醚年需101421×14141988吨一天需年需29704781吨每小时需要量一天需24199198kg年总体积年需堆积密度1326991m3一天体积需年总体积29704468m3三氧化二锑年需101424×3535497吨一天需年需29701196吨每小时需要量一天需2449799kg年总体积年需堆积密度68264m3一天体积需年总体积297002298m3亚磷酸三苯酯年需101421×18182556吨一天需年需29700615吨每小时需要量一天需2425612kg年总体积年需堆积密度154186m3一天体积需年总体积297005191m3磷酸三甲苯酯年需101421×0220284吨一天需年需29768296×10-3吨每小时需要量一天需2402846kg年总体积年需堆积密度17486m3一天体积需年总体积29758875×10-3m3EBS年需101421×055071吨一天需年需29700171吨每小时需要量一天需2407114kg年总体积年需堆积密度31694m3一天体积需年总体积297001067m3粉料中各组分需要量 项目原料 百分比 堆积密度gcm3 年需t 一天需t 每小时需要量kg 年体积需m3 一天体积需m3 ABS改性剂 176 036 1784992 06011 250420 4958311 16695 SAN 624 108 6328608 21309 887852 5859822 1973 十溴二苯醚 14 107 141988 04781 199198 1326991 04468 三氧化二锑 35 52 35497 01196 49799 68264 002298 亚磷酸三苯酯 18 1184 182556 00615 25612 154186 005191 磷酸三甲苯酯 02 116 20284 68296×10-3 02846 17486 58875×10-3 EBS 05 16 5071 00171 07114 31694 001067 考虑储料罐占地面积和可安装性ABS改性剂和SAN树脂用量较多每四天购买物料一次十溴二苯醚和三氧化二锑用量较小每周购买物料一次下面分别计算每次购买的最小量实际购买可整数购买ABS改性剂质量一天需×42044吨体积一天体积需×46678m3SAN树脂质量一天需×485236吨体积一天体积需×47892m3十溴二苯醚质量一天需×733467吨体积一天体积需×731276m3三氧化二锑质量一天需×708372吨体积一天体积需×7016086m3亚磷酸三苯酯质量一天需×301845吨体积一天体积需×3015573m3磷酸三甲苯酯质量一天需×9006147吨体积一天体积需×9005299m3EBS质量一天需×9015367吨体积一天体积需×9009604m344物料衡算流程图损失量为14投料量的计算混合物密度每小时物料体积14228×1000085901656m3中间料仓设计可储存两小时用量当容量低于13高搅机开始加料到达23容量停止加料则中间料仓加料量质量混合物密度×每小时物料体积×20859×01656×202845kg体积每小时物料体积×201656×203312m310142吨年高混工段挤出成型工段造粒工段1000吨年制品∣＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿∣↑总损失为14混合工段物料平衡表工序 输入kg年 损失 输出量kg年 加料 10142 10142 高混挤出造粒 10142 14 1000 制品 1000 1000 第五章设备选型51设备选型的原则设备选型的原则与确定技术路线和工艺流程一样应从技术现实具体情况方面考虑511原则的要求1要求技术上先进方案的可行性是设备选型的总原则具体体现在以下几个方面1所选用的设备应与生产规模相适应在允许的条件下获得最大的单位产量2设备应适应产品品种的要求确保产品质量3提高连续化大型化程度降低劳动强度提高劳动生产效率2设备的可靠性设计中选用的设备一定要可靠特别是主要设备应坚持经过生产实践考验的原则只有设备和材质可靠才能保证建成以后一次试车生产成功512设备的分类和选型根据设备在生产过程中的作用和供应渠道塑料制品厂生产设备大致可分如下几大类1专用设备的选择塑料制品的生产的专用设备一般是指物料直接经过的机械与设备并有一定生产技术参数要求的设备如挤出机与物料直接接触大部分为连续旋转对机械性能及材质的要求较高加工技术性强因此一般都由专业厂家生产都是定型设备2通用设备的选择通用设备一般是指由机械工业部系统主管及生产的泵风机等设备选择通用设备时要注意以下的情况1根据工厂中所需要的技术参数如流量温度等并充分考虑生产过程中发生的情况合理选择设备2选择通用设备时应注意设备的材质既要保证正常生产又应该注意节约选择时要注意的事项设备选用容积要考虑合理的容积如容积过小就要增加设备台数容积过大又会造成浪费实践证明贮槽容积一般考虑3-4班的用量较为适宜513工艺专业向机械专业提供的技术条件和要求1设备名称作用和使用场合2有关技术参数①操作条件流量温度等②工作介质特性物料组成粘度比重等③容积全容积有效容积传热面积等3对设备的结构要求①材质要求②关键尺寸外形尺寸管口方位管口规格液面计试镜仪表测量孔等③搅拌与夹套搅拌转速的拖动方式④安装尺寸设备基础或支架型式52定性设备的选取521贮罐的选取根据配方母料则选取贮罐四个分别承装ABS改性剂SAN十溴二苯醚三氧化二锑1ABS改性剂储罐的选择ABS四天上料量为2404吨密度为360kgm3则储罐的容积V2404×1000360668m3罐体的技术参数 参数项目 公称直径mm 筒体高度m 曲面高m 直边高m 体积m3 圆柱形筒体 2000 2 6284 椭圆封头 2000 05 0025 1．126 总体积 741 2SAN储料罐的选择 SAN四天上料量为8523吨密度为1080kgm3则储料罐的容积为V8523×100010807892m3罐体的技术参数 参数项目 公称直径mm 高度m 曲面高m 直边高m 体积m3 圆柱形筒体 2000 23 72266 椭圆封头 2000 05 0025 126 总体积 83526 边高度为25mm3十溴二苯醚储罐的选择七天上料量m3347吨密度为1017kgm3则储料罐容积V3347×100010703128m3罐体的技术参数 参数项目 公称直径mm 高度m 曲面高m 直边高m 体积m3 圆柱形筒体 1600 15 30255 椭圆封头 1600 040 0025 0586 总体积 36115 4三氧化二锑储料罐的选择Sb2O3七天上料量为0837吨密度为5200kgm3则储料罐的容积V1000×083752000161m3罐体的技术参数 参数项目 公称直径mm 参数项目 公称直径mm 高度m 曲面高m 直边高m 体积m3 圆柱形筒体 1100 1 095 椭圆封头 1100 0275 0025 0198 总体积 1148 522自动配料秤的选取在塑料成型加工中为了改良ABS的性能需加入多种助剂为了准确按照配方的比例助剂及SAN的量需用配料秤严格称量否则会影响挤出管材的质量因此必须选用自动配料秤高混机的有效容积为330L则每锅料重SAN330×0624×1082223936kg十溴二苯醚330×014×10749434kgABS改性剂330×0176×036209088kgSb2O3330×0035×526006kg磷酸三甲苯酯330×0018×11847033kg亚磷酸三苯酯330×0002×1167656kgEBS330×0005×16264kg其中SAN和十溴二苯醚选用XSP-200型其他选择XSP-006型自动配料秤的工艺参数型号 XSP-200 XSP-006 最大量kg 200 6 最小分度kg 02 0005 精度 1400 1400 外型尺寸 3080×1100×1900 2746×740×1850 523高速搅拌机的选取选取SHR-500C型高速搅拌机其参数如下每小时物料容积14228085916563L高搅机有效容积为330L需台数一台524失重式喂料机型号 T38T28 电机功率 07515kw 外形尺寸 095×04×12m 用途 各种颗粒状粉末状纤维状及片状物料 喂料范围 2-4000kgh 中间料斗设计成等腰梯形可储存两小时用量当容量低于13时高搅机放料当容积高于23时停止放料则可计算出中间料斗容积确定其高度为1m则23V两小时物料体积既23×13∏R2×1017309m3×2可得R07m为便于中间料斗下料可在下方开设直径10cm下料口525仓壁振动器的选取粉料在储罐里由于时间长空气潮湿等原因而空气容易结块因此不易下料所以要选用仓壁振动器时物料顺利从料仓口排出以保证整个生产流程的正常进行本设计采用CZ型仓壁振动器该设备用于防止和排除各种料仓由于物料摩擦潮湿带电和成分偏析等原因引起的堵塞和搭块现象能时物料从料仓口排出选用型号LZF-4LZF-3的仓壁振动器仓壁振动器的参数型号 LZF-4 LZF-3 适用料仓溜槽壁厚mm 32-45 16-32 配用振动电机 JZQ-15-2 JZQ-5-2 锥部仓容t 1 03 功率kw 015 0075 重量 25 17 外形尺寸 270×330×280 240×285×245 价格元 294 192 选择LZF-4型号的2个LZF-6型号的6个526挤出机的选取由物料衡算可知每小时生产能力142284千克小时需挤出机台数一台根据单螺杆和双螺杆的对比我们选择双螺杆的原因与单螺杆相比双螺杆挤出机造价便宜产量高加料容易塑料在双螺杆挤出机中的停留时间短具有优异的混合塑化效果双螺杆挤出机的选择1锥形螺杆与平行螺杆相比锥形螺杆可获得更为稳定的塑化效果加料表面积较大塑化压力可减少50～60减小了熔体热降解的危险因此我们选择锥形螺杆2啮合型与非啮合型啮合型的挤出机更适用于混料受热时间短受热均匀剪切作用强我们选择啮合型的挤出机3同向与异向同向双螺杆挤出机的排气效果好气体易从料斗排出同向双螺杆速度分布均匀和剪切速率分布多样性剪切力分布均匀同向双螺杆混炼效果好啮合区剪切力均匀剪切速度大SJS-6022型双螺杆挤出机主要技术参数表项目\型号 主机名称 双螺杆挤出机 主机型号 SJS-6022 螺杆直径mm 60 主电机功率kw 30工作