年产5000吨PPR管材的生产设计

1、化工与材料工程学院毕业设计 年产5000吨pp-r管材的生产设计annual output of 5000 tons of pp-r pipe production design学生学号 学生姓名 专业班级 指导教师联合指导教师 完成日期摘要本次设计论述了pp-r管材的国内外发展状况、特点以及应用等等。本次设计的pp-r管材具有耐热、耐压、耐腐蚀、使用寿命长、保温节能等优点，是一种卫生无毒的新型节能管材。已广泛应用于工业建筑、及生活家庭中。针对目前的市场情况，此次设计生产5000吨pp-r成型管材采用单螺杆挤出机挤出成型。同时本设计对其原料配方、工艺流程、设备选型等进行了重点叙述。从选址到选材

2、都经过了全面的调查筛选，以达到经济合理性。首先确定其工艺参数，然后通过物料衡算来选择与之匹配的生产设备，以及设计相应的机头模具，其次进行能量衡算，公用工程设计，人员安排以及经济核算，最后绘制工艺流程图、生产流程图、平面布置图以及挤出机机头零件图。关键词：pp-r；挤出机；工艺流程；设备选型abstractthe design dissertate pp-r geothermal pipe development at home and abroad，characteristics and applications and so on. the design of the pp-r pipe h

3、as the advantages of heat and pressure resistance，corrosion resistance，long service life，insulation and energy saving，the new energy-saving pipe is a non-toxic health. has been widely used in industrial buildings and daily lifes.focus on the current market conditions，the design and production of 500

4、0 tons of pp-r forming pipe extrusion single screw extruder. about the formula materials，process，equipment type selection of the design are emphatically described. in order to achieve economic rationality，that the location and material had been passed through the system comprehensive survey of scree

5、ning. first make sure the process parameters，and through the material balance-choice to match production equipment，and design corresponding with mold at the same time，second design the energy of calculation，public engineering，personnel arrangement and economic accounting，finally draw process flow di

6、agram，production flow chart，the floor plan and extruder with drawing. key words: pp-r; screw extruder; process; equipment selection目 录摘要iabstractii第一篇 设计说明书1第1章 绪论11.1 概述11.1.1聚丙烯管材的简单介绍11.1.2 pp- r 管材的性能特点与优势11.1.3 pp-r管材的应用21.2设计依据31.3设计原则31.4设计范围31.5厂址的选择41.6原料及成品的技术指标51.6.1原料技术指标51.6.2产品技术指标51.7

7、生产车间管理制度71.7.1 安全防火制度71.7.2 车间文明生产规章制度7第2章 建筑部分82.1 车间布置原则82.1.1层面设计82.1.2门窗设计82.1.3 墙体设计92.2车间布置92.3 有关建筑设计9第3章公用工程计算103.1采暖103.2通风113.3防静电113.4防雷设计113.5防火设计11第二篇 设计计算书12第1章 工艺流程121.1 配方设计121.1.1 配方121.1.2配方解释121.2工艺流程选择及确定15第2章 工艺计算182.1物料衡算182.1.1计算基准的选取182.1.2物料损失率182.1.3物料平衡计算182.1.4理论物料需要量192.

8、1.5实际物料需求量192.2设备设计及选型202.2.1进料量计算202.2.2混合机的计算及选型212.2.3挤出设备的计算及选型212.2.4 上料装置的计算及选型222.2.5定型冷却设备的计算及选型222.2.6牵引装置的计算及选型222.2.7切割机的计算及选型232.2.8破碎机的计算及选型232.2.9打包机的计算及选型242.2.10造粒机的计算及选型242.2.11干燥装置的选择242.3非定型设备的计算252.4 机头模具设计262.4.1机头的作用262.4.2机头的分类272.4.3常规塑料挤出机头的设计原则272.4.4机头的主要参数272.4.5 pp-r管材模具

9、设计292.4.6参数确定31第3章 车间平面布置与设计323.1厂房平面布置32第4章 能量衡算334.1工业用电量的计算334.1.1连续挤出生产线耗电量334.1.2 不连续生产辅机设备耗电量的计算334.1.3 照明耗电量的计算344.1.4总耗电量354.2冷却水消耗情况35第5章 人员安排37第6章 经济预算386.1 原料支出386.2 设备支出386.3生产车间的资金投入386.4 用电及动力介质资金投入396.4.1用电投入396.4.2 水的资金投入396.5 人员资金投入396.6 总支出396.7产品销售额396.8净利润406.8.1增值税406.8.2销售收入406

10、.8.3毛利润406.8.4净利润40结 论41参考文献41附录1.41致 谢41第一篇 设计说明书第1章 绪论1.1 概述1.1.1聚丙烯管材的简单介绍聚丙烯是聚烯烃类塑料中的一个重要热塑性塑料品种之一。它是丙烯的高分子量聚合物，由c、h两元素构成。其缩写代号为pp。聚丙烯树脂是当今五大塑料品种中发展最快的一种。由于其原料来源方便，价格比较便宜，性能优良，用途广泛，所以，对聚丙烯的应用，每年在以10%左右的速度增加发展。聚丙烯(pp) 属于热塑性树脂，是通用大品种塑料，产量大，具有较好的使用和加工性能。用作复合材料基体的聚丙烯一般为有规立构半晶结构体，熔点176，具有抗拉强度较高，硬度大，耐

11、磨性、电绝缘性、耐热性和耐化学腐蚀性好，相对密度低等优点。其主要缺点是耐低温性差、易脆化、静电性高、染色性差。根据共聚方式及乙烯单体的含量不同，pp-c可分为均聚聚丙烯pp-h() 型，嵌段共聚聚丙烯pp-b() 型和无规共聚聚丙烯pp-r() 型三种。pp -h管材是化工、石油等工业管道的首选，其抗冲击性能最好，在同等壁厚管材中抗压强度最高，加工成型容易，适合生产大口径管材，通过添加石墨可抵抗紫外线照射供室外使用，抗化学腐蚀性能最强。pp-b管材的低温脆性最好，在 10及10以下使用时，综合性能优于pp-r，无低温脆化现象，抗化学腐蚀性仅次于 pp-h，可替代 pp-h 用于化工领域，目前被

12、广泛用于自来水和低温热水领域或环境温度相对较低的给水管。pp-r 管材的中温及高温性能最好，在中温及中温以上区域使用寿命较长，抗压强度较高，管材柔韧性最好，工程安装容易，联接处熔接性能好，检修方便，被广泛用于自来水、热水及暖通领域。55及55以上热水管道首选pp -r管。1.1.2 pp- r 管材的性能特点与优势pp- r管材是国际环保节能管材，与其它管材相比，具有如下特点:( 1) 重量轻、比强度高。 pp- r 管材的密度为 0.89 0.96g/ cm，仅为镀锌钢管的八分之一，耐压力试验强度达5mpa以上。 由于重量轻，可大大降低运输费用和安装的施工强度。( 2) 卫生、无毒。pp-

13、r管不会出现象镀锌钢管内壁结垢、生锈的问题，因此不会对水质造成“二次污染”。 pp-r属聚烯烃材料，基本成份为碳和氢，无毒无害，符合食品卫生规定。( 3) 保温性好、节能。pp-r 管的导热系数小，20时的导热系数为0.23 0.24w/m，仅为镀锌管的1/200，这样在输送热水时将大大减少热量损失，起到了保温和节能的作用。另外，pp- r管的生产能耗仅为钢管的20%。(4) 流体阻力小。pp-r管的磨擦系数仅为0.007，远远低于金属管道。另外，其化学稳定性好，可耐ph值范围在1 14 的高浓度酸和碱的腐蚀，其内壁光滑，永不生锈、不结垢，因此流体阻力不会因管道使用时间的延长而增大。( 5)

14、防振、隔音。pp-r管具有优异的隔音性能，可大大减小由流体流动引起的振动和噪音。(6) 耐热性好。pp-r管的长期使用温度可达100 ，短期使用温度可达1201.1.3 pp-r管材的应用(1) pp-r国外情况国外pp-r管道主要应用于建筑物冷热水系统和采暖系统。欧洲建筑冷热水系统中使用 pp-r管道较为普遍，已逐步上升为主导产品。例如:意大利在1996年在冷热水系统中各类塑料管道的应用量分别为pp-r:30mm; pe-x:17m; pb：3mm; pe-x-al-pe-x:3mm。国外pp-r管道在应用中较注重产品的配套及施工技，除了管材、管件品种规格较齐全外 ，还配套供应 pp-r 水

15、嘴、阀门及安装施工用紧固件、割刀及熔接工具等，使客户能购到适用的产品及施工所需的零配件和工具。(2)pp-r 国内情况国内pp-r管材已有较长的生产历史，一般采用均聚pp或经共混改性的pp为原料，经单螺杆挤出机挤出成型。pp管用于建筑冷热水系统较少，没有相应的产品标准和产品应用技术规程。近几年，受塑料管材大力推广的热潮，国内pp-r管材的主要应用领域：出现了pp-r管材。自1997年上海从国外引进pp-r生产技术与设备投入生产以来，上海市已在 100万 建筑面积住宅冷热水系统、 纯净水、 饮用水系统上进行试点应用，取得了较好效果并且在应用的基础上编制了 建筑给水聚丙烯(pp-r)管道工程技术规

16、程 作为上海市地方标准正式颁布实施。pp-r管材的主要应用领域：（1） 公共及民用建筑工业中，用于输送冷热水。（2） 工业建筑和设施中的日常用水，油或腐蚀性液体的输送。（3） 城乡人、蓄饮水工程及农业灌溉。（4） 由于对盐水的耐腐蚀性，用于海边设施中的给养管道。（5） 用于空调系统。（6） 用于运输工具内部管道。1.2设计依据（1）吉林化工学院毕业设计（论文）基本要求及规范。（2）吉林化工学院颁发的吉林化工学院毕业设计（论文）说明书。（3）李国厅、陈焕章、黄文焕等编著的化工设计概论。 1.3设计原则本次设计课题为年产5000吨pp-r管材的生产设计。本次设计内容包括管材性能介绍，工艺设计计算，

17、成型挤出工艺流程，厂房车间布置以及最后利润的计算。设计过程中涉及到的各种类型选择首先应遵循国家法律法规，做到安全环保，无毒害，其次应从最低生产成本，资源最大化选择。同时要理论联合实际，从最新的市场行情出发，融会贯通，充分利用各种方式节约能源以保证生产的顺利进行。1.4设计范围 本次设计任务为年产5000吨pp-r管材的生产设计，本次设计包括对pp-r管材原料的了解，简介、配方设计、工艺计算（物料衡算和设备选型）、车间厂房设计、公用工程设计、能量衡算（工业用水和用电）、人员安排、经济预算等详细的设计。关于生产原料的特性做了详细叙述，包括与国外的原料在性能上的对比。首先确定工艺流程，根据产量从后向

18、前进行物料衡算，然后根据所得数据进行设备选型。本次pp-r管材的成型设计涉及到混料、挤出、真空定径、冷却、牵引、切割、检验、成品。废弃的下脚料涉及到回收再利用问题，这里的工艺流程为破碎、造粒、干燥等。本设计为塑料厂的初级设计，车间厂房设计包括生产车间、原料间、仓库、配电室、破碎室、模具室、办公室等行政管理类用地等等，由于本次设计重点是从工艺流程出发，因此具体的厂房设计应该在实际生产中逐步完善。1.5厂址的选择塑料厂的厂址选择工作，一般由建厂主管部门组织勘察设计单位，地方政府有关部门和有关的协作单位共同进行。在进行厂址选择工作中，应处理好以下几个问题：（1） 厂址应选择力争靠近主要原料基地。（2

19、） 厂址要有良好的交通运输条件。（3） 厂址必须有足够的面积。（4） 厂址附近要有足够的水源。（5） 厂址附近要有可供接地的输电线路。（6） 厂址要有较好的地形和工程地质。（7） 厂址要有足够的抗洪能力。（8） 工厂应力求减少对环境的污染。针对以上几个原则，本次设计将厂址确定在吉林省吉林市江北开发区。吉林市是中国唯一一个与省重名的城市。位于吉林省中部。是国务院认定的较大的市，具有地方立法权，准副省级市，是中国32个特大城市之一。吉林市又称为北国江城，毗邻松花江畔，依山傍水，风景优美，位于吉林省中部偏东，东北腹地长白山脉，长白山向松嫩平原过渡地带的松花江畔，地理位置介于东经1254012756，

20、北纬42314440。东接延边朝鲜族自治州，西临长春市、四平市，北与黑龙江省哈尔滨市接壤，南与白山市、通化市、辽源市毗邻。吉林市位于长白山区向松辽平原过渡地带，自然环境优越，地貌类型复杂，有“远迎长白，近绕松花”之势。由于不同时期的大地构造运动，以及江河的侵蚀、剥蚀和堆积形成的流水地貌，地势由东南向西北逐渐降低，形成中山山区低山丘陵区峡谷湖泊区河谷平原区四大地貌景观。源于长白山天池的松花江，自东南而西北斜贯整个吉林地区，曲折流经400多公里。除此之外，辖区内流域面积20平方公里以上、流长10公里以上的干支河流374条，河网配置和发育良好，仅松花湖面积就达550平方公里。地表水资源165亿立方米

21、，地下水资源7亿立方米。白山、丰满、红石三大水电站均在市辖区之内，使吉林市成为全国少有的水丰电足的城市。并且在中石油吉林石化的带领下，吉林市已经成为化工行业较发达地区。近年来，国家重点号召振兴东北老工业基地，吉林市已经成为国内外重视的对象。1.6原料及成品的技术指标1.6.1原料技术指标表1-1 pp-r专用料主要的技术指标项目指标测试方法密度/0.895iso/r 1183熔融指数/ 0.35iso 113熔点/131.4iso 3146-19维卡软化温度/131.1iso 306断裂伸长率/%800iso/r 527弯曲强度/ mpa21iso/r 527弯曲模量/ mpa874iso 1

22、78弹性模量/ mpa800iso 178刻痕硬度/ mpa40iso 2039抗拉强度/ mpa40iso/r 527剪切弹性模量/mpa（20）3701so 537抗冲击/无断裂iso 179简支梁缺口冲击强度/2322.9iso 179/1a04.53iso 179/1a-201.86iso 179/1a悬臂梁缺口冲击强度/2322.5iso 179/1a05.56iso 179/1a-203.4iso 179/1a线膨胀系数/(l/k)0.15vad 0304洛氏硬度50iso 2039-2比热/ (20)2dsc导热系数/ （20）0.21din 526121.6.2产品技术指标pp

23、-r管材通过国家标准测定，主要物理力学性能见表1-2表1-2 pp-r管材物理力学性能项目指标实验方法实验温度：135gb6672.3/b纵向收缩率实验时间时为4摆锤冲击试验实验温度时测破损率10%gb 1043实验温度：实验时间：1h环应力：16.0mpa实验温度：液实验时间：22h压环应力：5.0mpa无渗漏gb 6111实实验温度：无破损验实验时间：165h环应力：4.2mpa实验温度：实验时间：1000h环应力：3.5mpa对于不同尺寸的pp-r管材，有着不同的偏差，具体见下表1-3表1-3 pp-r管材规格尺寸及偏差（单位:mm）公称外径允许偏差1.25mpa基本 允许尺寸 偏差壁厚

24、1.6 mpa基本 允许尺寸 偏差1.6 mpa基本 允许尺寸 偏差160.31.80.41.90.42.20.5200.31.90.42.30.52.80.5250.32.30.52.80.53.50.6320.32.90.53.60.64.40.7400.43.70.64.50.75.50.8500.54.60.75.60.86.90.9630.65.80.87.118.61.1750.76.80.98.61.110.11.3900.98.21.110.31.312.31.51100.9101.212.31.515.11.81.7生产车间管理制度1.7.1 安全防火制度（1）加强安全防火制

25、度，定期对工人进行安全防火教育，上级领导定期考察。（2）车间内禁止明火，工人吸烟应到指定场所，工作期间穿统一制服。（3）对于安全生产实行奖罚制度，违背车间安全管理制度者一经发现。根据情节进行罚款，对于发现车间存在的安全隐患者实行奖励制度。（4）组织有关人员定期对车间的防火设备进行检查并统一记录。如发现安全隐患及时上报。1.7.2 车间文明生产规章制度（1）工作期间不允许在生产车间打闹嬉戏。（2）上料与运送物料期间不许铺张浪费，要尽力为工厂节约资源。（3）工作期间注意卫生环境的保护，不准随地扔垃圾。（4）工作期间不准迟到早退，如有情况可向上级部门报告。（5）在职期间不许向外透漏工厂任何信息，一经

26、发现严惩。（6）工友之间应友爱和睦，个人应安分守己。（7）生产物品要摆放整齐规整。（8）工人应爱护设备，定期对设备进行检修及清洗。第2章 建筑部分本次设计为年产5000吨pp-r管材生产车间工艺设计。实际上主要包括全厂主生产设计、辅助生产设计以及生活福利设施建筑物的设计等等。厂房的平面布置是根据生产的工艺条件（工艺流程、生产特点、生产规模 等），以及建筑筑物本身的可能性与合理性（包括建筑筑形式，结构方案，施工条件和经济条件等）来考虑的。设计过程中需充分利用建筑物的空间，应合理的规划使空间最大利用化和便于施工。2.1 车间布置原则车间布罝应首先满足工艺生产要求，其次要考虑到经济、美观，车间布置要

27、合理.符合生产流程并且要方便操作.便于设备安装与维修，在保证产品生产和质量的前提下.要尽可能降低建厂投资.并要使车间布置协调、整齐。为工厂创 造良好的工作环境，总的说来应满足以下要求：（1） 适合全厂总图布置，与其他车间 、公用工程、运输系统结合成一有机体。（2） 最大限度的满足工艺生产包括设备维修要求，了解其他专业对本车间的布置要求。（3） 经济效果好。（4） 便于生产管理、安装、操作、检修方便。（5） 要符合有关的布置规范和国家有关的法规，妥善处理防火、防爆、防毒、防腐等问题，保证生产安全，还要符合建筑规范和要求。（6） 要留有发展余地。2.1.1层面设计以主要设备的安装尺寸、生产工艺过程

28、及特性为主要设计原则，确定厂房为单层还是多层楼房。本次设计采用双层。2.1.2门窗设计初期应能够满足设备安装，后期应以生产中原料、产品、人员进出的方便安全以及建筑的合理性为基本原则；窗的设计以满足生产通风、采光为基本原则。2.1.3 墙体设计 首先应满足一定的强度和稳定性，其次应根据具体生产情况的要求来设计；诸如防潮、防侵蚀、保温效果好，以及当地气候、地质环境等原则进行设计。2.2车间布置具体车间厂房面积见第二篇设计计算书中的厂房平面布置。2.3 有关建筑设计（1）屋顶：要求有防雨隔热功能，要求坡度为1%3%，有利于排水。同时应安装避雷针。（2）墙体：主墙体采用500mm的钢筋混凝土承重墙，内

29、墙采用240mm钢筋混凝土承重墙。车间为承重网设计，布局分布为600600（柱宽长）。（3）门窗：窗户统一采用长2.4m、宽2m的双层玻璃窗，根据各室不同要求而定。第3章公用工程计算3.1采暖北方采暖目前主要是以锅炉方式捉供热量，这样在较低的环境温度下，工厂仍能够正常的稳定的生产，它按设置的布置情况分为集中采暖和局部采暖.在塑料 厂中大多采用集中供暖，我国立法规定，凡日平均温度不大于5的天数，并且持续在 90天以上的地区应该采用集中供暖方式，因本车间设在北方地区，所以应采用集中供暖。根据工业企业设计卫生标准，在工艺对室温无特殊要求时，设置集中采暖的建筑物，其冬季室内计算温度应符合下列规定：当每

30、人占用的面积50，生产车间轻作业时不小于15，中作业时12；当毎人占用面积在50-100时.轻作业可低到7，此外，在工作时间内，生产厂房的室温必须保持在0以上，般按5考虑值班采暖。采暖系统选择的一般原则如下：（1） 设计集中采暖时，生产厂房、工作地点的温度和辅助用的室温应按现行标准。（2） 设置全面采暖的建筑时，围护结构的热阻现象应根据技术经济比较结果确定，并保证空气中水分在围护结构内表面不发生结露现象。（3） 采暖热媒为热水时常用温度为95，宜采用单管系统，取暖热媒为高温热水时，目前采用的温度有11070及13070，采暖热媒为蒸汽时，片式或铸铁散热器的工作压力不宜超过。（4） 采暖热媒的选

31、择应根据厂区供热情况和生产要求等经济技术比较后确定，并且最下限度利用废热。（5） 采暖热媒为热水时，宜采用单管系统。（6） 放散大量粉尘或防尘要求较高的车间，应采用易清洁除粉尘的散热器。采暖选取：（1） 生产车间的采暖选用130的高温热水。（2） 在易产生粉尘的地方（如混料车间），为了保证散热器的散热面积，应采用光滑管散热。（3） 冬季采暖应保证车间内正常的气压和气温。3.2通风 为了保证操作人员的正常工作环境，塑料厂的车间必须釆取通风，以使工作环境的空气达到并保持适宜的温度及卫生要求。通风可采取自然通风和机械通风，因本车间选用的物料为粒料，相应的粉尘飞扬程度不高，因此，通风设备要求不是很高。

32、自然通风是一种既经济又方便有效的措施，所以本车间采取自然通风的形式。3.3防静电塑料表面摩擦容易产生静电。静电是塑料生产车间的一个的隐患，容易引起火灾或爆炸，因而，必须采取一定的措施防止静电危害：（1） 保持环境有一定的湿度，空气湿度大时，电荷可随时放出。（2） 把设备接地，以便把生产的电荷导出。3.4防雷设计 吉林的夏天会有雷雨天气。为了保证员工的生命安全以及工厂的安全，在进行工厂设计时应该考虑到防雷设计：（1）本车间的动力线路为三相四线制，沿电缆铺设扁钢接零网。（2）带金属外壳设备均接地避雷。（3）屋顶防水层下安装避雷网。 （4）完善设施.确保员工及工厂安全。3.5防火设计已知粒料树脂为易

33、燃物.防火设计必须严格.以保证工厂以及员工的安全，按照国 家对建筑物构建燃烧性能耐火性的分级规定与生产过程中火灾危害的分类规定，确定厂房建筑物防火措施，室内消防，生产车间，办公室、仓库等建筑物应有室内的消防、给水、急救等应有的消防器材。 具体措施如下：（1）强化思想认识，把安全防火、防盗工作摆上工作日程 （2）要建立健全安全防火、防盗工作，使安全防火工作制规范化。（3）从实处着手，建立应急消防系统，配备相应的消防器具，制定与落实安全防火工作责任制，使安全防火工作有人抓，有人管，有人负责。（4）加强物料管理、供应以及各单位要做到对库房管理，对易燃、易爆物注明标志，要远离火源。（5）加强防火设施管

34、理，水泵、管路要长期处于安全状态，树立员工防火意识第二篇 设计计算书第1章 工艺流程1.1 配方设计1.1.1 配方 pp-r管材的生产对原料的要求比较严格。由于生产pp-r管材的树脂熔融粘性较大，熔体指数小（0.1-0.4g/10min）。因此，它具有一定的加工难度和加工要求。pp-r 管采用无规共聚聚丙烯作为原料，过去产品原料只能通过进口，国内尚无生产能力，大大地提高了管材的制造成本。所以ppr保温管由于成本过高而难以大力推。2007年，燕山石化具备了生产高质量的无规共聚聚丙烯原料的技术，才使pp-r保温管真正做到了“优质低价”。就加工性能而言，用于挤出成型的加工pp-r管材的树脂性能与加

35、工其他pp-r制品（包括注塑管件）有一定的区别。pp-r管材原料就是以聚丙烯c4220为基础树脂，加入适量改性剂、抗氧剂、光稳定剂研制开发了pp-r管材专用料。 用该专用料生产的管材具有优良的耐冲击性、耐老化性、耐高低温性及耐环境应力开裂性，其主要性能接近或达到北欧化工公司iu-130e树脂的性能指标。目前国内的生产技术已经得到完善。因此其技术指标以达到pp-r管材的技术要求，所以不需要添加其它助剂，以此设计了pp-r管材的配方，详情见下表1-1表1-1pp-r管材配方原材料名称配比规格型号厂家pp-r专用树脂（共聚单体3%）100e-003抚顺石化分公司pp-r专用色母料5工业级北京吉和色母

36、料有限公司1.1.2配方解释（1）pp-r专用树脂 pp-r管材专用料是一种新型的聚丙烯管材专用料，具有冲击韧性高，脆化温度低等特点。pp-r管材由于其优良的使用价值和社会效益，国内一些大型石化企业纷纷开发pp-r管材专用料。抚顺乙烯化工有限公司按照中油股份公司的总体安排，承担了pp-r专用料的科研开发任务。2003年，抚顺乙烯化工有限公司成功完成了pp-r e-003专用料的开发和生产。1. 分子量分布ppr专用料的相对分子质量及相对分子质量分布对ppr管材的机械强度、加工性能、长期耐蠕变性能都有极大的影响。相对分子质量越大，管材的机械性能、耐蠕变性能越好，但是相对分子质量太大，在加工管材时

37、会很困难，所以ppr专用料的分子质量及分子质量分布需要控制在合适的范围内。样品的分子质量及分子质量分布测试结果见表1-2。表1-2样品e-00314.463.24.4国外料13.669.75.1分析表1数据，e-003的数均分子质量(mn)比国外料略大，重均分子质量(mw)与国外料略小，分子质量分布与国外料相比略小。总体来说，e-003的分子质量及分子质量分布与国外料接近。2. dsc测试曲线dsc是高分子研究中最常用的热分析技术，可以在等速升温(或等速降温)、恒温的条件下测量物质的各类性质与温度的关系。图1为e-003与国外料的dsc曲线对比。pp-r由于乙烯在丙烯聚合时的无规插入，使聚丙烯

38、的等规度降低，从而降低了pp-r的熔点和结晶温度。对比从样品的dsc测试曲线可以看出，e-003的dsc曲线和国外样品非常相似。 3.e-003的物理性能指标e-003的物理性能与国外料进行了对比分析，它的各项性能指标与国外料很相近。因此，e-003具备国外专用料的各项特征，物理性能已达到国外料水平。表1-3 pp-r管材专用料力学性能对比项目测试方法e-003国外料熔融指数/ iso11331.01.2抗张模量/mpaiso527-2950870屈服强度/mpaiso1782629hdta/1，8 mpaiso75-24747hdta/0，45 mpaiso75-26870综上所述，e-00

39、3专用料综合性能良好，各项性能指标已达到国外ppr管材专用料的水平。 pp-r树脂是由树脂生产厂提供的粒料，因此它不需要配方，直接送入挤出机即可。（2）pp-r专用色母料色母料即是由树脂和大量颜料（达50%）或染料配制成高浓度颜色的混合物。加工时用少量色母料和未着色树脂掺混，就可达到设计颜料浓度的着色树脂或制品。由于颜料在储存和使用中直接接触空气，容易氧化，直接使用会在塑胶制品上出现色点，色相发暗，颜色容易褪变，并且在混合时造成尘土飞扬，影响操作人员的健康。而色母粒在生产过程中经过机械加工，对颜料进行了细化处理，把颜料和树脂载体、分散剂充分混炼，使颜料与空气、水分分开，从而增强了颜料的耐候性，

40、抗氧化性，使其色相光亮。 本次设计选择的色母料为北京吉和色母料有限公司专业生产、销售塑料色母料。2006年受全球最大黑白色母料制造商美国卡博特公司之邀，作为中国北方地区一级代理商。目前，已成为全球最大的黑白色母代理商。此公司经过十六年市场历练，吸收了塑料彩色母料顶级制造商德国科莱恩资深技术精英的加盟，不断为客户开发质优价廉的产品，因此选用此厂家生产的色母料可以更具专业性，可以生产出质量更卓越的pp-r管材。色母的使用简单，只要按照一定配比与塑料树脂充分混合，配合各种不同的塑料加工工艺要求，挤出成型即可。1.2工艺流程选择及确定聚丙烯管材生产通常采用挤出成型，挤出成型是热塑性塑料重要的加工方法之

41、一。挤出成型又称挤出模塑，其成型原理一管材挤出为例。管材的挤出成型过程就是将颗粒料或粉料从料斗加入到挤出机机筒中，物料在机筒中被塑化后，熔融物料在旋转的螺杆的推动下通过机头与环形缝隙，沿螺旋槽向前方输送，通过具有一定形状的挤出模具即机头，形成管状物，经过冷却定型装置定型，再进入冷却水槽中近一步冷却，待充分冷却后的管子由可调节牵引速度的牵引装置均匀拉出，最后由切割装置按规定的长度切割，即可得到一定壁厚和长度的塑料管材。无规共聚聚丙烯管材的挤出工艺路线与普通聚丙烯管材成型工艺路线相同，都采用单螺杆挤出机。pp-r树脂的粘度低，流动性好，且为粒料形式，单螺杆挤出机较适合它的挤出成型。由于本次设计产量

42、要求较小，且精度要求较高，因此本次设计生产方法采用单螺杆连续挤出成型技术。根据pp-r管材的特性和生产要求，采用以下生产工艺流程：pp-r专用料、色母料 冷混 真空上料 单螺杆挤出 成品 切割 牵引 喷淋冷却 真空定径（1）混料混料装置主要有转鼓式混合机、螺带混合机、z型捏合机、高速混合机。转鼓式混合机的混合作用主要是靠承载物料的混合室的转动来完成混合。为了强化混合作用，内壁上加设曲线型挡板以便在混合室转动时引导物料由混合室的一端流向另一端，只能用于固体粉状或粒状物料的混合，混合效果与混合室的形状有关，还与安装形式、转速与填充率有关，一般转鼓式混合机的填充率较小。螺带式混合机的混合作用是靠螺带

43、的旋转带动物料翻转，适用于粒状或粉状塑料与添加剂的混合，此设备结构简单、操作维修方便、耗能较低，但混合强度小，混合时间也较长。高速混合机主要由一个圆筒形的混合室和设在混合室内的搅拌装置组成，其中搅拌装置包括位于混合室地步的快速转动叶轮和可垂直调整高度的挡板，混合室可加热，能用于高分子材料的混色、配填料表面处理及共混材料的预混，混合效率高、混合时间较短、有效容积大。本次设计生产原料为粒料，所以省略挤出造粒工段，只需要将原料与色母料进行充分混合而已，且生产量较小，为了节约成本，选择螺带式混合机。（2）上料上料方式有人工上料和机械上料。因为现今pp-r管材生产的自动化程度较高，需准确计量进料量，所以

44、选择机械上料。机械上料主要有螺旋上料和真空上料两种方式，螺旋上料占地面积大，工作时噪音大，上料量主要靠人工控制，适用于粒料的上料；真空上料比较先进，靠真空将物料吸入料斗内，工作环境好，可以由电脑控制上料时间和进料量，适用于粒料、粉料的进料。大型、高速高效挤出机均配有自动上料装置，因而，选择真空上料机作为上料装置。（3）挤出 本次设计选用的挤出设备为单螺杆挤出机，挤出机理为螺杆旋转剪切，并在加热作用下使物料塑化，熔融的物料通过机头后成型。 单螺杆挤出机是由一根阿基米德螺杆在加热的料筒中旋转构成的机型。它是一种应用最多的通用型挤出机，它的特点是：挤出系统由一根螺杆和机筒配合而成，这种挤出机只要更换

45、不同结构形式的螺杆，就可以完成多种塑料的挤出成型工作。适合于制备管材。（4）定径管材的定型方法主要有内径定型法和外径定型法，内径定型法在芯模延长轴内通冷水，靠芯模延长轴的外径确定管材内径，要求机头阻力小，流道长，但定型结构装置复杂，塑料在机头内流动时间长，容易有死角，发生过热降解，不适用于热敏性塑料。由于内定径法生产挤出制品需要的牵引力比外定径大，所以通常采用外定径发生产。外径定型法有充气定径和真空定径，充气定径是指在机头芯棒上打孔，往管内通入压缩空气，管外加冷却定型套这种定径套的机构简单，但是冷却不够均匀，广泛用于中小型管材生产中。真空定径技术是一种应用非常广泛的管材定径技术，特别适用于薄壁

46、管材。这是一种借助管外抽真空而将管外壁吸附在定径套内壁上进行冷却，一确定管材外径尺寸。真空定径套定径比较简单，不需要气柱塞，废料较少，定径效果也较内压定径法好，管材外表面光滑，壁厚均匀，不适用于大口径管材。本设计生产的pp-r管材选用真空外定径方式定型。（5）冷却管材通过冷却定型装置后，并没有使管材完全冷却到热变形温度以下，如果不继续冷却，在其管壁径向方向上存在的温度梯度会使原来冷却的表面温度上升，引起变形，因此需要继续冷却。最长见的管材冷却方式有三种：浸浴式冷却水槽冷却、喷淋式冷却水箱、喷雾式水槽冷却。第一种是管材在通过水槽时完全浸在水中，当管材离开水槽中已经完全定型而成为管材，此方法适用于

47、中小型塑料管材，而对于管径较大的管材由于受到水的浮力会是管材弯曲；第二种为全封闭式箱体，管材从中通过，四周均匀排布喷淋水管，上部开有视窗，可随时观察里面的情况，适用于管壁较厚或大口径的塑料管材；第三种是在喷淋式水槽基础上用喷雾代替喷水头，冷却效率大大提高。但是喷淋式冷却水箱便于管理操作和维修，因此本次设计采用喷淋式冷却水箱作为冷却装置。（6）牵引 牵引装置能使挤出的塑料管材通过不同的牵引速度在小范围内调节它的薄厚，能提高材料的拉伸强度，并对挤出过程的连续进行其保证作用，从而大大提高了生产能力。常用的牵引装置有滚轮式牵引机和履带式牵引机。滚轮式牵引装置结构简单，调节方便，但轮与管之间是点或线接触

48、，接触面积小，摩擦力小，牵引力小，不适用于大型管材。一般牵引直径110mm以下的管材。履带式牵引机一般由两条、三条或六条履带组成，履带上有橡胶块制成v形凹槽，增加径向压力面积，履带间距离和加紧力可调节，履带与管材间接触面积大，牵引力不易打滑，适用于对口径较大的管材的牵引。所以本次设计选用滚轮式牵引机作为牵引设备。（7）切割当牵引装置把冷却定型后的管材牵引到一定距离后，即可开动切割装置将管材切断。切割装置是根据需要的长度自动或半自动将连续挤出的管材切断的设备。已知的切割装置分为两种：自动或手动圆盘锯切割机和自动行星切割机，前者适用于小型管材，后者适用于大口径管材。圆盘锯切割是锯片从管材的一侧切入

49、，沿径向推进，直至切割完成，由于受到锯片直径长度的限制，只能对直径250mm以下的管材进行切割，自动行星锯切割是圆锯片自动旋转进行切割，同时绕管材公转，使管材周围受力均匀切割，得到的断口截面平整，有利于管材之间的衔接。本次设计生产的管材直径为32mm，选用圆盘锯进行切割。(8)卷取目前的卷取机主要有单盘卷取机和双盘卷取机，而双盘卷取机可以保证生产的连续性。但考虑到本次设计生产的管材特性，不需要卷取。第2章 工艺计算2.1物料衡算2.1.1计算基准的选取 （1）年工作时数： 7200小时 （2）设备维修： 20天/年=480小时 （3）特殊停车： 15天/年=360小时 （4）机头清理、换过滤网

50、：1次/10天 5小时/次 （720024-20-15）（1/105）=132.5小时 （5）实际开车时间： （7200-480-360-132.5）小时=6227.5小时（约260天） （6）设备利用系数： k=实际开车时间/年工作时数=6227.5/7200=0.862.1.2物料损失率 已知原始自然损耗率为：0.1%-0.15% 本次设计选取0.15%。制品合格率要求85%-95%，这里取90%。而挤出成型工段物料的损耗分为：自然损耗、扫地料、下脚料等，这些损耗的物料大部分都可以回收再利用，下面列出各损耗一览表2-1表2-1 损耗一览表工序自然扫地下脚料一次成型百分率/%0.150.85

51、9902.1.3物料平衡计算基准：5000吨/年半成品粒料需求量：5000/90%=5555.56吨/年自然损耗量占：5555.560.15%=8.33334吨扫地料占：5555.560.85%=47.22226吨下脚料占：5555.569%=500.0004吨下脚料回收破碎量：500.000495%=475吨把上述数据整理得物料平衡表见表2-2表2-2 物料平衡表工序输入物料量自然损耗扫地下脚料成品物料量/吨5555.568.3447.2250050002.1.4理论物料需要量以pp-r粒料为例：pp-r粒料在配方中占有百分率为95.24%每吨中含量为：100095.24%=952.40kg

52、/吨每年需要量为5000952.40=4762吨每天需要量为4762/260=18.32吨每小时需要量4762/6227.5=764.67kg/h统计得表2-3原料理论消耗量表2-3原料理论消耗量原料名称配比百分率/%每年需要量/t5000t制品消耗量每天需要量/t每小时需要量/kgpp-r粒料10095.24476218.32764.67pp-r色母料54.762380.9238.22表1-3中，每吨产品消耗定额是理论需求量，是在没有各项损失及下脚料的情况下计算的。那么每年理论需求量，用理论消耗额除以制品的年生产能力。每天需求量是每年需要量除以生产天数。2.1.5实际物料需求量根据物料衡算，需计算出实际每年需要量及日需求量和每小时需求量。由于生产过程中存在一部分损失，详情见下表混合拌色耗损率见下表2