GAI聚氯乙烯钙塑管生产车间的工艺设计(作业)

聚氯乙烯钙塑

管生产车间的

工艺设计

城旗：离合311-1班

#4：12号

歌名：杜逡

1

广东石油化工学院设计用纸

设计题目：聚氯乙烯钙塑管生产车间的工

艺设计

目录

1、概述------------------------------------3

2、该产品的生产方法及其特点----------------11

3、原料及配方------------------------------13

4、生产流程的确定及生产流程简述------------13

5、工艺计算及物料衡算----------------------23

6、设备一览表------------------------------25

7、参考文献--------------------------------26

2

广东石油化工学院设计用纸

1、概述

1.1聚氯乙烯钙塑管概述

聚氯乙烯钙塑料：又叫碳酸钙填充聚氯乙烯钙塑料（calcium

carbonatefilledpolyvinylchlorideplastics）是由聚氯乙烯、碳酸

钙（重质、轻质或活性碳酸钙等）及其其他助剂经混炼、造粒、成

型所制得的复合材料。具有耐热、耐酸碱腐蚀、防潮、隔声及着色

性好、价格低廉等特点。可用挤出、注射、压延等成型方法加工。

可用于制造门窗异型材、地板、瓦楞板、隔墙板、板框等硬质制品。

也可制造片材、人造革、不透明软管及薄膜等软质制品。

聚氯乙烯钙塑管系将聚氯乙烯树脂、稳定剂、改性剂、润滑剂

及Ca83填料等配合后经挤出制成。Ca83填充的聚氯乙烯钙塑管

可增加冲击强度、降低成本，但耐酸性降低。它主要用于输送碱性

液体，农业排灌、建筑排水以及电线穿线等。与普通硬聚氯乙烯管

配方相比，主要增加了大量的Cag,为使883与pvc均匀混合,

增加界面粘接力和物料流动性，最好采用经过活化处理的Cag（例

如用2%的钛酸酯偶联剂处理）。为了提高钙塑PVC管的韧性，还需

要加入高分子增韧剂CPE（氯化聚乙烯），CPE也起到高分子增塑剂

的作用，它可降低PVC钙塑管的挤出成型温度。所用CPE的含氯量为

35%左右。

3

广东石油化工学院设计用纸

1.1.2PVC树脂

PVC树脂是一个极性非结晶性高聚物,分子之间有较强的作用力，

是一个坚硬而脆的材料；抗冲击强度较低。加入冲击改性剂后，冲

击改性剂的弹性体粒子可以降低总的银纹引发应力，并利用粒子自

身的变形和剪切带，阻止银纹扩大和增长，吸收掉传人材料体内的

冲击能，从而达到抗冲击的目的。改性剂的颗粒很小，以利于增加

单位重量或单位体积中改性剂的数量，使其有效体积份数提高，从

而增强了分散应力的能力。目前应用比较广泛的为有机抗冲击改性

剂。

1.1.3碳酸钙

碳酸钙是一种无机化合物，是石灰岩石（简称石灰石）的主要成

分，其分子式为CaCC）3,分子质量为100.09。其中氧化钙（CaO）占

56.03%,二氧化碳（CO?）占43.97%。碳酸钙广泛存在于自然界中，现

在经过处理被不断的运用到塑料加工行业中来。

根据碳酸钙生产方法的不同，可以将碳酸钙分为轻质碳酸钙、重质

碳酸钙和活性碳酸钙。

（一）轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙，简称轻钙，是将石灰石等原

料煨烧生成石灰（主要成分为氧化钙）和二氧化碳，再加水消化石灰

生成石灰乳（主要成分是氢氧化钙），然后再通人二氧化碳碳化石灰

乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水，干燥和粉碎而制得。由于轻质碳

4

广东石油化工学院设计用纸

酸钙的沉降体积⑵4〜2.8mL/g）,比重质碳酸钙的沉降体积（1.1〜

L4mL/g）大，所以称之为轻质碳酸钙。

（二）重质碳酸钙简称重钙，是用机械方法直接粉碎天然的方解

石、石灰石、白垩、贝壳等而制得。由于重质碳酸钙的沉降体积比

轻质碳酸钙的沉降体积小，所以称之为重质碳酸钙。

（三）活性碳酸钙又称改性碳酸钙，表面处理碳酸钙，胶质碳酸

钙或白艳华，简称活钙，是用表面改性剂对轻质碳酸钙或重质活性

钙进行表面改性而制得。由于经表面改性剂改性后的碳酸钙一般都

具有补强作用，即所谓的“活性”，所以习惯上把改性碳酸钙都称

为活性碳酸钙。

1.1.4碳酸钙在塑料加工中的应用

碳酸钙是高分子复合材料中广泛使用的无机填料。从上个世纪

80年代开始国外就开始将重质碳酸钙应用于聚丙烯编织袋，当时的

添加量仅为3%〜5%,现在用量已提升到15%以上，并且随着编织袋

的广泛应用，重质碳酸钙在这一塑料产品上的应用已超过了20万吨。

现在在聚乙烯薄膜中也已成功应用了超细重质碳酸钙，在聚氯乙烯

型材和管材中应用了轻质碳酸钙。但相对于其他聚乙烯、聚丙烯等

通用塑料来讲，聚氯乙烯树脂可以通过不同的配方和各种加工方法

制成一系列从软到硬、性能各异的聚氯乙烯制品，且具有良好的物

理、化学、力学和电绝缘性能，从柔软的人造革到坚硬的管材、型

材，聚氯乙烯树脂都是不可多得的首选材料，更为突出的是，由

5

广东石油化工学院设计用纸

于其分子结构中氯的存在，赋予了该类树脂一定的极性以及跟各种

无机填料和助剂的相容性，从而导致其制品可以具有更低的价格优

势。这些材料的生产规模增大，为碳酸钙找到了广阔的应用市场，

把碳酸钙更深入、更广泛地应用在塑料领域，要以科技为先导：一

是开拓全新的应用领域，二是在原有应用领域把应用技术搞得更好,

扩大应用面和使用深度。

1.2.1填充改性

填充改性是在聚合物中均匀掺混模量较聚合物高得多的微粒状

填料的改性方法。其目的是提高制品的硬度、耐磨性、热变形温度、

热稳定性和耐候性，降低制品的成型收缩率，减小离模膨胀及降低

成本。而对于PVC塑料加工，在其中加人一定量的碳酸钙填料，除上

述作用外，还有提高热熔体刚度，改善成型性，使制品易定型等作

用。选择适宜粒度的填料和填充量，还可显现增韧效果。

但是由于大多数无机填料属亲水性，与聚合物难以相容，如不

经过表面处理它们会造成相间分离。而对于碳酸钙表面改性方法一

般分为偶联剂、有机物表面处理剂、无机物处理剂及综合性表面处

理剂等四种。一般认为，表面活性剂或有机酸对填料的表面改性是

物理吸附，它可以改善物料的流变性能和加工性能，但对制品的物

理力学性能几乎没什么改善。用偶联剂或改质剂改性不仅可以改善

加工性能，而且也可同时改善制品的物理力学性能。

6

广东石油化工学院设计用纸

1.2.2活化原理

活化原理即活性碳酸钙的生产原理，就是要将表面改性剂均匀

地涂覆到碳酸钙颗粒的表面，使碳酸钙表面有一层表面改性剂的单

分子层，表面改性剂的亲水基团与碳酸钙表面进行类似化学键的结

合，表面改性剂的亲油基团则定向排列于活性碳酸钙的表面。

换句话说就是经过各种偶联处理后，能使填料表面从亲水性变

成亲有机物性。表面处理剂也叫偶联剂，实际上是一类增加无计填

料与有机聚合物之间亲和力的有机物质。它们在填料和聚合物之间,

通过物理的和化学的作用使其紧密相连，从而达到良好的机械强度。

此外，无机填料经表面处理后，其聚集的粒径大多有明显缩小，例

如沉淀碳酸钙用高级脂肪酸处理后聚集粒径既能减少五分之四，因

而可提高填料在聚合物中的分散性，使填料聚合物体系的流动性得

以改善，这些因素均有利于改进制品的机械性能、表观质量和成型

加工性能。止匕外，填料往往含有易挥发成分，如水，在空气中存放

也易吸潮，使用前宜干燥处理，但填料经表面处理后，吸湿能力会

明显降低。对填料的表面处理常使用表面活性剂和偶联剂。表面活

性剂分子的一端应与填料表面活性基团结合，另一端应现碱性，或

与PVC的结构相似或呈中性，具有低的表面能。偶联剂分子的一端应

与填料表面化学结合，另一端含有活性基团可与PVC分子上的活性氢

或双键结合。填料使用表面活性剂或偶联剂处理后，填料的表面能

明显降低（与PVC的相近），可减轻填料的聚集与附聚。所用表面处理

7

广东石油化工学院设计用纸

剂最好在填料微粒生成时就包附其表面。如重质碳酸钙在球磨机中

被研磨时，用硬脂酸处理碳酸钙的表面。填料碳酸钙表面处理常用

的偶联剂有钛酸酯、铝酸酯偶联剂以及硅烷偶联剂等。

1.2.3处理的工艺

工艺上常用的活性碳酸钙的生产工艺流程有两种，一是湿法生

产工艺流程，另一是干法生产工艺流程。两种流程各有优缺点：湿

法生产工艺优点是活化均匀，缺点是投资大、成本高，对活化剂的

要求也高。干法生产工艺优点是投资少、成本低，对活性剂的要求

不高，缺点是活化不太均匀。

1.3.1碳酸钙粉体在PVC加工中的应用研究发展

塑料工业要求的并不是普通轻质碳酸钙，而是希望发展塑料所

需要的专用碳酸钙。一般所要求的是吸油值低、最好经过活化改性

的价格适中的活性碳酸钙。

(1)要求一定的细度，且粒度的均一性较好塑料所要求的碳酸钙

的平均粒径一般在0.lum〜51口印范围之内。如果使用0.lum以下的

碳酸钙，则必须以表面改性提高分散性。在要求不高的大填充场合,

一般使用平均粒径为5口m〜20口m的碳酸钙为宜。但要特别注意少量

的大颗粒会严重影响产品的性能。在粒度中还必须注意到粒径的分

布，也就是颗粒要有一定的均一性，因为除了考虑平均粒径之外，

8

广东石油化工学院设计用纸

还必须限制过大颗粒和过小颗粒的比例。

(2)要求一定的吸油值碳酸钙的吸油值与其粒径有关，也与其晶

形有关，且吸油值直接影响碳酸钙在塑料中的应用。这是因为在塑

料加工中必须添加增塑剂，如果碳酸钙吸油值大，增塑剂被碳酸钙

吸收的量也大，这样塑料的加工性能就差。反之碳酸钙吸油值小，

增塑剂被碳酸钙吸收的量也小，这样对塑料的加工性能影响就小。

(3)要求一定的分散度碳酸钙的半成品在干燥中难免产生凝聚，

所以碳酸钙产品中的实际颗粒的粒径远远大于原生粒子的粒径，而

在塑料加工时混炼剪切力有限，凝聚不容易打散，因此要求碳酸钙

具有一定的分散度。

经表面改性剂改性后的碳酸钙，由于其颗粒表面具有一定的活

性，所以其分散度也得到改善。

(4)活性碳酸钙经改性的碳酸钙在塑料中显示出较优越的性能。

由于上面种种要求的不断提出，对于碳酸钙粉体的应用也经历了这

样的三个阶段：1、单纯的填充材料。2、PVC加工专用碳酸钙。3、

功能化碳酸钙粉体。这正好和碳酸钙粉体的加工助剂发展到今天已

经经过三个的阶段不谋而合。这三个阶段是：1、偶联剂或改性剂阶

段。2、聚氯乙烯加工用改质剂阶段。3、聚氯乙烯加工用功能性改

质剂及功能性粉体阶段。

9

广东石油化工学院设计用纸

1.3.2PVC加工专用改性碳酸钙

为了帮助聚氯乙烯制品厂家简化配方设计的难度，使更先进的

加工配方技术以一种更有效地方式得到推广和应用，本着“提质降

本”的理念，在充分汲取南京大学偶联剂及塑料加工经验的基础上,

协和公司对传统的概念进行了创新，率先提出了“塑料加工改质剂”

的概念，研制成功了国内的第一代聚氯乙烯加工用改质剂XH-CR11,

并迅速将其产业化。该产品的出现，大大简化了塑料加工配方设计

的难度，避免了碳酸钙厂家改性方法的混乱给制品厂家所带来的各

种不相容的问题。该助剂的应用，增加了碳酸钙的填充量，提高了

聚氯乙烯加工行业配方设计的整体水平，体现了加工助剂“复合化,

功能化”的行业发展方向，真正达到了“提质降本”的目的。

1.3.3功能性粉体阶段

由于经过前面的两个技术发展阶段，功能性粉体已经初显端倪。

2003年左右，为了赋予改质剂产品更优异的性能，同时改进一下

XH-CR11客户所反馈回的宝贵意见，黄艳女士又率先提出了“功能性

改质剂”的概念，并将改质剂“复合化、功能化、专用化”的改性

理念在行业内逐步推广，新推出的XH-CA和XH-CB系列功能性改质剂

产品，不仅具有原XH-CR11产品的所有性能，同时由于它采用了进口

的高性能高分子助剂，因此具有在不影响制品耐热及机械性能的前

提下，促进体系塑化的功能，同时该产品为条状，使用更加方便，

一推出就得到了广大客户的积极响应和广泛采纳。

10

广东石油化工学院设计用纸

2、该产品的生产方法及其特点

(1)开车前的准备工作：

①检查料斗流道和过滤板是否存有未除净的残料，锈斑或被硬

件碰击造成的伤痕。

②模头在装配时，紧固螺栓要边紧边用塞规检查口模各边间隙,

不允许有不均匀现象。

③定型模安装后，检查与口模是否做到同心。

④升温前，检查加热电器有无故障。

⑤调整水槽位置，使其出口与定型装置同心。

⑥通常模具升温速度低于机身升温速度，可先将模具升温，约

达120-r130C时，机身再开始升温。

⑦温度到达要求后，按升温速度快慢，适当保温30"-60分钟，

使加热部分的温度内外平衡。

⑧开机前20分钟，压缩空气预热罐开始升温。

(2)开车：

①加料前，先低速开车空转，检查设备有无异声，电流表有无

超负荷现象。

②加料，螺杆开始转动时，为2-3转/分，然后逐步提高到规定

转数。

11

广东石油化工学院设计用纸

③挤出物进入定型模前3}5分钟，接通预热压缩空气，并适当降

低定型模温度，避免钙塑料被堵塞在定型模内。

④当进入定型模后，用气塞封住异型材内腔，增加内压使其贴

紧定型模壁，当异型材离开定型模时，可将定型模内冷却水温降到

20℃以下。

⑤待异型材离开水槽时，根据定型情况，随时调节螺杆转速，

空气压力和空气温度，使表观和断面结构符合要求。

⑥在整个异型材的挤出成型过程中，要经常检查设备与电器的

工作情况，以及各部温度是否稳定。

⑦切割前，要先将气塞通过切口方能切割，不然管内失去气压,

造成制品变形。

⑶停车：

①停止加料，当见模具口模料已明显减慢时，方可停车，但机

身在拆卸模具期间，仍要保持挤出温度。

②推开水槽，拆卸冷却定型模，取下模具加热圈，去掉气嘴。

③打开机头连接法兰，低速开机，顶出过滤板，并趁热将过滤

板孔眼中的余料剔出，螺杆内的余料要挤出干净，如发现有焦粒或

氯气味时，应将螺杆取出，检查螺杆或料筒上是否有焦料粘附。

④用顶杆将模芯顶出，流道上的残余料用铜片或铜铲除掉，

12

广东石油化工学院设计用纸

,然后用金相砂纸打光，模芯要涂上防锈油或泡入油箱。

⑤模芯要竖直放置，切不可平放在地，以防模芯变形。

3、原料及配方

聚氯乙烯钙塑管原料及典型配方

物料名称配方物料名称配方

PVC树脂100硬脂酸钢1.5

CPE5-10石蜡0.8

二碱式硫5糠0.2

酸铅活性CaOOg30-80

硬脂酸铅1.0

4、生产流程的确定及生产流程简述

4.1.1聚氯乙烯钙塑管生产流程

塑陶窗立一

13

广东石油化工学院设计用纸

4.1.2聚氯乙烯钙塑管生产流程说明

塑料在挤出成型中应用最广泛的基本形态为粒状料。挤出成型

中使用塑料粒料的优点如下：A、送料和加料比较方便，不需要强制

加料器；

B、粒料的表观密度比粉料大，制品质量较好；

C、空气及挥发物含量较少，制品不易产生气泡；

D、避免了粉尘飞扬，改善了劳动条件。

树脂从倒袋站倒入，经过滤器、正压风机送至树脂贮罐中。各

种稳定剂、内外润滑剂、填料及颜料放入指定的小料仓中，靠微机

控制，按配方要求把树指及各种助剂定量称送到热混机中，在搅拌,

磨擦生热，使物料升温后，供至冷混机降温，通过真空吸料装置，

经过振荡筛后进入干料仓中，供挤出机挤造粒使用。通过混料工序,

我们希望得到的是分散性良好的干混粉料。通过实践得知，对SG-5

型树脂，冷混机出料湿度不大于50C时，效果最好。

4.1.2.2挤出成型工艺流程

配好的物料在负压风机的作用下，由于料仓进入加料斗，然后

物料由加料斗送至挤出机进行加热，在螺杆中物料经加料段时固体

塑料被升温到它的软化点，并被送到熔化段，此时塑料由固态逐渐

转化为熔融状态，最后进入计量段，此时熔体进一步均匀塑化，并

使料流定量、定压机头流道均匀挤出，在机头塑料熔体形成所需要

的形状。从机头口模挤出来的管状物经过水浸式冷却，使它变硬而

14

广东石油化工学院设计用纸

定型。在牵引装置的作用下管材提供一定的牵引力和牵引速度，均

匀地引出管材，并通过牵引速度调节管子的壁厚。然后经过喷码机、

牵引陇、切割机，切割成规定长度的管材。最后，将管子送至胀口

机胀口。成型后，检验合格后即可出厂。

4.1.3生产所用设备介绍

4.1.3.1挤出机的选择

用双螺杆挤出机生产聚氯乙烯钙塑管材，主要用锥形异向旋转

双螺杆。也可以选用平行异向旋转双螺杆，但用得比较少。锥形双

螺杆对物料的压缩作用不是像单螺杆改变螺槽深度进行压缩，而是

靠减少螺杆外径（锥形）和改变螺距（平行）实现容积逐渐减少。

锥形双螺杆挤出机其啮合区螺槽一般为纵横背向封闭，物料输送能

力和建压能力很强，加料段螺槽深，容易加入较大体积的物料，螺

杆和料筒表面积大，物料受热快，可直接采用粉料，且加入的热稳

定剂和润滑剂可适当减少，挤出温度也较低，故有利于提高产品质

量。而且挤出流量稳定，可精确的保持板材尺寸。

生产PVC管材的挤出机螺杆设计都有三个区段：加料段（送料

段）、熔化段（压缩段）、计量段（均化段）。此三段所起的作用

不同。加料段是把料斗来的固体塑料升温到它的软化点，并将它送

到熔化段，只是一个升温和输送过程，塑料仍是固体状态。熔化段

一般在螺杆中部，塑料在这段中除受热和前移外，同时粒状固体逐

渐压实和熔化为连续状的熔体，还将包在料内的空气向送料段排出，

15

广东石油化工学院设计用纸

塑料在这段是由固态逐渐转化为熔融状态。计量段是螺杆的最后一

段，熔体在这段中进一步均匀塑化，并使料流定量、定压由机头流

道均匀挤出，所以又称均化段。

挤出机螺杆的三个区段（即三段）相对应的组成了三个功能区:

固体输送、物料塑化区、熔体输送。要使挤出机的这三个功能区段

相吻合，必需选择适当的配方、适当的料筒温度与螺杆温度及适当

的螺杆转速。如果工艺条件选择不适当，就会破坏三个功能区的分

布，造成产量降低或塑化不良。总之，在挤出机实际生产中，根据

配方、螺杆转速及各段控制温度等，已达到塑化和挤出量的最佳效

果。要符合聚氯乙烯管材生产车间的条件，从必需的年产量、生产

能力、等各方面进行考虑，本设计采用SJSZ-58X22型的异向锥形

双螺杆塑料挤出机设备最为合理。管机头的作用是对塑化的物料保

持塑性状态，并产生一定的压力使塑化的物料经过一定的流道后成

型为具有环形截面形状的管坯。本设计采用直通机头。物料在机头

和挤出机中流动方向一致，是一种使用普通的机头。这种机头在设

计和生产操作中要注意分流器支架造成的接缝线处管材强度低的问

题。口模与芯模的平直部分是管材成型部分。口模负责成型管材外

表面。口模的内径山的确定方法可由下式来计算获得

di=D/a

16

广东石油化工学院设计用纸

式中D一管材外径，mm

a一经验系数，硬聚氯乙烯a取1.01-1.06

芯模成型管材内表面，芯模要与分流器同心，以保证料流均匀分布,

可采用螺纹结构与分流器对中连接。芯模外径ch是在芯模与口模之

间的间隙值3。3可用下式计算：

8=t/b

式中3一口模与芯模的间隙值，mm;

t一管材壁厚，mm;

b一物料在口模出口处的膨胀率。贝I」：

d2=di-28

收缩角8取20°,扩张角a取60°,L3=l.2D,L1=2D,L2=l.5DO

为了使管材壁厚均匀，在装机头时就要调节芯模与口模同心，

操作过程中，重力作用、温度，以及流道中压力分布的情况，都会

对流速和制品壁厚造成影响，因此，机头中要设置对机头壁厚的均

匀程度进行调节的结构。一般可用调节螺栓进行调节，调节时要略

微放松对口模固定的压紧力，并将相对方向上调节螺栓稍放松，否

则无法顶动口模。调节完成后要注意将口模重新压紧，谨防密封端

面处漏料。

17

广东石油化工学院设计用纸

4.1.3.2定型套

从机头挤出的物料处于熔体状态，形状不能固定，因此需要经

过定型装置对物料加以冷却，以达到精整尺寸的同时将其形状固定O

采用定外径的方式定型，同时采用内压法。它是在管内加压缩空气,

使管壁向外贴紧定型套内壁壁实现迅速冷却固化定型的，管材经牵

引设备均匀引出。

压缩空气由芯模中的孔道进入管内，其压力大于大气压力。为

保持管内压力不变，在离定径套一定位置的管内，用气塞阻住压缩

空气，使之不产生泄漏。气塞用相应长度的细钢钩挂在机头的芯模

上。

定型套的内径一般比管材外径大，放大的尺寸等于管材收缩率。硬

质聚氯乙烯管材收缩率为0.7%-1%。因此收缩率小，设计时可以忽略

不计。此设计管径是llOmm是在300硒以下，定径套长度取6D。为使

管材外表面光滑，定型套内表面应镀铭，抛光。本设计采用真空定

型装置。夹套内分隔成三个密封室：中部为真空室，比较靠近进料

端；两端是冷却室，供冷却水循环。为了提高冷却效率，冷却室中

可设置挡板。真空段在定型套内壁上有真空孔与真空室相通。

18

广东石油化工学院设计用纸

为保证管壁充分吸附，孔的分布比较密集且均匀。由天管壁厚

为7.6m叫故孔径应取大些，取1.2rnin。这种型式的真空定型装置可

安装在水槽的进样端。

从冷却定型套出来的管材，未得到充分冷却，为防止变形，必

须供出管壁中的余热，使之达到或接近室温。采用浸没式水槽，其

为开放式，具有一定水位，能将管材完全浸没在其中的容器。其长

度根据管径和挤出线速度确定，一般为2-3叫亦可将两个水槽串接

使用。冷却水流动方向与管材挤出方向相反，使管材逐步冷却，减

少管材中的内应力。

保持真空度的相对稳定，是这一工序在工艺控制上的关键，真空度

忽大忽小的波动，往往会使管材成为椭圆形和产生竹节化。冷却水

温巧℃,要求管材离开定型套后温度低于40℃。

4.1.3.3牵引装置

本设计采用履带式牵引装置，一履带式牵引机一般用2条、3

条或6条履带组成。履带上嵌有一定数量的橡胶块，管材牵引机履

带上的橡胶块上表面制成“V”型凹槽，以增加对管材施加径向压力

的面积。与一般轧轮式牵引相比，履带式牵引具有牵引力强和调速

范围广的特点。由于履带横向宽阔，与管材接触面积较大，能有效

避免轧轮牵引容易发生的打滑现象。在生产中牵引速度的不稳定，

是造成管材厚薄不均的直接因素。

19

广东石油化工学院设计用纸

牵引过慢，会造成机头积料;牵引过快，管壁变薄，管材的纵向

回缩率也会加大。通常设定的牵引速度约比挤出线速度快5%—10%,

可以使两者速率相配合。牵引速度为0.8-1.Om/mino

4.1.3.4切割装置

切割装置是将连续挤出的管材，根据需要长度自动或半自动切

断的设备。对于硬质管材，较多使用的是圆盘锯切割和自动行星锯

切割。本设计采用自动行星锯切割装置可切割大口径管，圆锯片自

转进行切削，绕管子公转，使管子圆周上均匀受切切割，直至管壁

完全切断。这种方式获得的断口一般比较平整，有利于与管件的连

接。

4.1.4工艺条件

温度与压强问题。PVC-U的耐压强度随温度的上升而下降，一

般使用温度以常温（2000为宜。公称压力是指在20℃以下输水的最

大工作压力，若水温升至此25―35C之间则公称压力下降20%o

I.温度

聚氯乙烯钙塑管和其它材料相同，都具有热胀冷缩的特性，因

此在温差较大的地区使用时要特别注意。当直线管道在不能自然弯

曲的情况下，须考虑其伸缩问题。可以采用弹性密封圈连接用活套

管，或利用管折角自然补偿伸缩，

20

广东石油化工学院设计用纸

可以采用弹性密封圈连接用活套管，或利用管折角自然补偿伸缩，

或人为地加入额外弯管以及安装膨胀波纹管或膨胀圈等方法来解

决。有些供水管道还要考虑设置加固墩。

聚氯乙烯钙塑管的物理性质：比重1.4,不助燃，但维卡软化温

度不小于76℃,不可在较高的温度环境下使用，输送流质的温度不

能超过45℃o所以输送原水或自来水均不成问题，但不能输送

(>45℃)热水。

II.压力

选择管道时，应对压力等级、流量、流速、地理环境等因素进行

考虑。目前生产管道按其承受压力的不同分为5级：

(1)0-0.6MPa(2)0.6-0.8MPa(3)0.8-1.OMpa(4)LOT.25MPa(5

)1.25-1.60MPao选择时应按当地供水压力来选择。此设计采用

1.60MPa级、流速在1.3—1.5m/s之间的管道。

4.1.5生产中的现象及解决方法

以上各环节的控制与各部分的工作原理相对应,在生产中由于

操作不当，或各工艺条件之间不匹配等原因，会出现一些不正常现

象,应通过认真地观察和分析加以解决。

21

广东石油化工学院设计用纸

序号不正常现象产生原因解决办法

1质脆①原料质量指标不符①化验原料

②模具温度过低，机身温度过高②降低螺杆转速

③模具成型压缩比较小③修改模具结构

2管壁厚薄不均①芯模与口模中心定位不正，间①调整芯模和口模中

隙不均心位置达到间隙均匀

②设计或加工精度未达到要求②重新设计或修整模

具内流道

3焦线或焦粒①分流器处分解①降低分流器温度

②挤出温度过高②降低挤出温度

4制品内壁或外壁有①原料含水里过高①先将原料干燥

气泡②料中混有杂质②消除料中杂质③调

③机身温度过低或过高整机身温度

5制品断面形状不规①出料速度不均①检查出料不均的各

则②螺杆转速太快种因素

③模具平直成型部分太短②降低螺杆转速③加

长模具平直成型部份

长度

6制品内壁有明显的①模头或芯模温度过低①提高模头或芯模温

拼缝线②螺杆转速太快.塑化不良

③成型压缩比太小②降低螺杆转速

③修改模具结构.加

大压缩比

7制品内壁起毛开裂①模芯温度太低①检查压缩空气的风

②模芯部有伤痕量和温度

③螺杆温度过低②修除模芯部伤痕

③提高螺杆温度

8制品明显弯曲①出料速度不均①检查出料不均的各

②模口定型套、水槽.牵引不在种因素

一条中心线上②调整各部中心位置

22

广东石油化工学院设计用纸

4.1.6废料处理

PVC管材生产过程中会产生一些不合格产品和废品，尤其是每

次换模生产，管材未合格前，总会产生部分废品。另外，管材在堆

放、搬运过程中也会造成一些损坏，这些统称为废料。这些废料成

分基本相同，将其破碎后掺入到原料中基本不影响管材性能。所以

必须加强对这些废料的管理和合理回收利用。废料处理流程图所示。

废料

5、物料平衡及物耗

设计原始数据：

（一）车间生产能力1000吨/年聚氯乙烯钙塑管;

（二）年生产时间7200小时；

（三）PVC管材合格率99%；

（四）产品规格自定

（五）物料损耗系数

成型后处

工序配料高速混合挤出成型

理

损耗率0.20.40.30.3

23

广东石油化工学院设计用纸

总损耗率=0.2%+0.4%+0.3%+0.3%=1.2%

年生产时间二7200小时=300天(d)

设计日产量二设计年产量/生产时间(天)*合格率

=1000(t)/300(d)*99%

=3.3(t/d)=3300(kg/d)=137.5(kg/h)

所以需要1台每小时产量为300kg的CM80SC锥形双螺杆挤出机

物料衡算

配料：3300*(1-0.2%)=3293.4kg

高速混合：3293.4*(1-0.4%)=3280.2kg

挤出成型:3280.2*(1-0.3%)=3270.4kg

成型后处理：3270.4*(1-0.3%)=3260.6kg

24

广东石油化工学院设计用纸

6、主要设备的工艺计算及设备选型

一

序型号和规重量/kg

号设备名称单位数量备注

.格单重总重

1捏合机EMX-200—12000

锥形双螺杆

2CM80SC—1最高产量400kg/h

挤出机

定径套内径L01D、外径

3机头—1