高聚物成型工艺学课程设计说明书.doc

高聚物成型工艺学课程设计目 录第一章 绪论1.1设计题目31.2设计任务31.3 ABS塑料简要概述及研究意义31.4 ABS的燃烧机理41.5阻燃剂的作用机理5第二章 制备阻燃ABS原料的选取及配方设计2.1 主要原料的选取72.2 配方设计7第三章 生产中物料相关计算3.1物料衡算内容及选定基准 83.2物料衡算相关计算 8 3.3物料衡算流程图11第四章 生产设备的选型4.1设备选型的原则及其分类124.2设备的技术条件和要求134.3 定性设备的选取144.3.1 储罐的选取144.3.2 自动配料秤的选取164.3.3 高速搅拌机的选取164.3.4 失重式喂料机174.3.5 仓壁振动器的选取184.3.6 挤出机的选取194.3.7 风力吹干机的选取204.3.8 切粒机的选取204.3.9 振动筛的选取214.3.10 台秤的选取214.3.11 打包机的选择 22第五章 阻燃ABS树脂生产工艺流程5.1 生产方法的确定235.2 工艺流程235.2.1 工艺流程235.2.2 造粒方法245.2.3 物料输送方式24设计体会25参考文献 26第一章 绪论1.1 设计题目设计题目为：年产1000吨阻燃ABS树脂成型工艺设计。1.2 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；1.3 ABS 塑料简要概述及研究意义 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)树脂是是五大合成树脂之一,由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯组成的三元共聚物，因而能表现三种组分之间的协同性能：丙烯晴组分在ABS中表现的特性是耐热性、耐化学性、刚性、抗拉强度，丁二烯表现的特性是抗冲击强度，苯乙烯表现的特性是加工流动性，光泽性。这三组分的结合，优势互补，使ABS树脂具有优良的综合性能, 刚性好，冲击强度高、耐热、耐低温、耐化学药品性、机械强度和电器性能优良，较好的热稳定性和化学稳定性、较好的流动性，易于加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好，容易涂装，着色，还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工。ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS,SAN,BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS是一种用途极广的热塑性工程塑料，在ABS消费结构中主要是家用电器、机械配件、办公用品和用具等。主要有电视机、电冰箱、洗衣机、电风扇、空调、计算机、复印机、电话、吸尘器等，此外还有汽车、摩托车和管道等。上述用途中ABS主要做内外壳体、支撑和各种零配件。同时在通讯器材、商品器材、文教娱乐用品及建材的需求前景也十分看好。ABS树脂已是目前我国产量最大、应用最广泛的通用工程塑料。但ABS氧指数仅18.3-20(高混工段挤出成型工段造粒工段1000吨/年制品 总损失为1.4% 混合工段物料平衡表如表3： （表3） 混合工段物料平衡表工序输入（kg/年）损失（%）输出量（kg/年）加料1014.21014.2高混+挤出+造粒1014.21.41000制品10001000第四章 生产设备的选型4.1 设备选型的原则及其分类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。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。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。4.2设备的技术条件和要求1.设备名称，作用和使用场合；2.有关技术参数：操作条件：流量，温度等工作介质特性，物料组成，粘度，比重等。容积：全容积，有效容积，传热面积等。3.对设备的结构要求：材质要求。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。搅拌与夹套，搅拌转速的拖动方式。安装尺寸：设备基础或支架型式。4.3 定性设备的选取4.3.1 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树脂,十溴联苯醚、TM181FS液态稳定剂，三氧化二锑、抗氧剂1010、CPE、氢氧化镁、紫外线吸收剂、其它助剂。1.ABS改性剂储罐的选择ABS 3天上料量为2.745吨；密度为360kg/m3，则物料的容积:V=(2.7451000)/360=7.625 m3据化工设备机械基础选取Dg=2000mm，椭圆封头为1.126 m3直边高度为25mm 。（表4） 椭圆封头的系数表公称直径mm曲面高mm直边高mm容积m32000500251.126则筒体高度为3 m2.SAN储料罐的选择SAN 3天上料量为4.878吨；密度为1080kg/m3 ，则物料的容积为V=4.8781000/1080=4.517 m3据化工设备机械基础选取Dg=2000mm，椭圆封头为1.126 m3直边高度为25mm 。（表5） 椭圆封头的系数表公称直径mm曲面高mm直边高mm容积m32000500251.126则筒体高度为1.5 m。3.十溴联苯醚、TM181FS液态稳定剂储罐的选择十溴联苯醚六天上料量为2.592吨，密度为1017 kg/m3 TM181FS液态稳定剂六天上料量为0.307吨，密度为1180kg/m3则物料的容积为V=2.5921000/1017+0.30710001180=2.81（立方米） 据化工设备机械基础选取Dg=1800mm，椭圆封头为0.827m3直边高度为25mm 。（表5） 椭圆封头的系数表公称直径mm曲面高mm直边高mm容积m31800450250.827则筒体高度为1米。4.其他用剂储料罐的选择其他助剂总体积约为0.450926立方米。据化工设备机械基础选取Dg=500mm，椭圆封头为0.021m3直边高度为25mm 。（表6） 椭圆封头的系数表公称直径mm曲面高mm直边高mm容积m3500125250.021则其他用剂储料罐的高度为0.5米。4.3.2 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:SAN=3300.47621.08=169.72 kg 十溴联苯醚=3300.12651.07=44.67 kg ABS改性剂=3300.26790.36=31.83 kg Sb2O3=3300.05215.2=89.40 kg其中SAN和十溴联苯醚选用XSP-200型，其他选择XSP-006型。 （表7） 自动配料秤的工艺参数型号XSP-200XSP-006最大量/kg2006最小分度/kg0.20.005精度1/4001/400外型尺寸308011001900274674018504.3.3 高速搅拌机的选取选取SHR-500C型高速搅拌机，其参数如表8：（表8） 技术参数总容积/L500有效容积/L330加热方式电加热主轴转速/ r/min500排料方式气动空气阀电动机功率/ kw83 混合后的密度=100/(26.79%/0.36+47.62%/1.08+12.65%/1.07+5.21%/5.2)=0.7614kg/L每小时物料容积V=142.28/0.7614=186.87L高搅机有效容积为330L需台数一台4.3.4 失重式喂料机选取T38/T28型，其参数如表9： （表9） 型号T38/T28电机功率0.75/1.5(kw)外形尺寸0.950.41.2（m）用途各种颗粒状，粉末状，纤维状及片状物料喂料范围2-4000 kg/h中间料斗设计成等腰梯形，可储存两小时用量，当容量低于1/3时高搅机放料，当容积高于2/3时停止放料，则可计算出中间料斗容积，确定其高度为1m ，则2/3V=两小时物料体积既(2/3)(1/3)R2 1=0.17309 m3 2可得R=0.7m为便于中间料斗下料，可在下方开设直径10cm下料口。4.3.5 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-4, LZF-3的仓壁振动器。 仓壁振动器的参数如表10： （表10）型号LZF-4LZF-3适用料仓溜槽壁厚/mm3.2-4.51.6-3.2配用振动电机JZQ-1.5-2JZQ-5-2锥部仓容/t10.3功率/kw0.150.075重量2517外形尺寸270330280240285245价格/元294192选择LZF-4型号的2个，LZF-6型号的6个。4.3.6 挤出机的选取由物料衡算：1014.2*1000297*24=142.28h每小时生产能力142.28h所以，需挤出机台数一台 。SJ-150型单螺杆挤出机主要技术参数如表11： （表11）项目型号主机名称单螺杆挤出机主机型号SJ-150螺杆直径/mm200主电机功率/kw25-75 （工作功率为最大功率80%）产量/ kg/h50-300螺杆长径比25应用范围通用型螺杆转速/ r/min7-42挤出机螺杆各段温度的确定： 加料段：185摄氏度 压缩段：223摄氏度 均化段：230摄氏度 机头： 240摄氏度挤出机口模的确定：口模的孔数：15个孔的直径大约为3.5mm5.2.7 风力吹干机的选取选取风力吹干机，其参数如表12： （表12）名称风力吹干机型号0.75kw/1.5kw类型交流鼓风机功率1.5kw用途用于流动物料的干燥，有效去除物料表面水分4.3.8 切粒机的选取为存储和运输的方便性，需把挤出料条剪切成颗粒状，然后烘干打包。选取切粒机型号参数如表13：表（13）型号SJ-90螺杆转速/ r/s10-70长径比/ L/D25:1颗粒规格/ mm33最高产量/ kg/h150机组重/ kg3500牵引方式胶辊4.3.9 振动筛的选取为了筛出颗粒中的合适颗粒及去除碎屑，提高产品质量，所以需要添加振动筛。选取三维振动筛的技术参数如表14： 表（14）名称三维振动筛型号SV10 规格直径/mm0.5层数1-5功率/kw0.75参考价格/元1.7-2.44.3.10 台秤的选取在造粒工艺流程中，混合好的粉料经过造粒机造粒后经台秤称量、缝包、而后送至粒料贮室。因此根据一袋粒料的重量选择TGT-50台秤，其规格如表15： 表（15）型号TGT-50最大称量/kg50壁比总比1/50计量杠杆1/5承重杠杆1/10计量杠杆支重距/mm60支力距/mm300支重板边长(长宽)400300全高600最大刻度值5最小刻度值0.05油轮重量/kg0.154.3.11 打包机的选择选取ZD C-型打包机，其技术参数如表16： 表（16）型号ZDC-能力/ 袋/h100t精确容积0.08称量精确0.2%（40kg 计）外形尺寸（长宽高） /mm680012005200袋子材料塑料、麻袋、布袋、编织袋空气压力/ kgf/cm26袋子规格/mm900550耗气量/m3/min0.3装量40吸尘空气量 /m3/min1.5皮带输送机 / 长宽600400第五章 生产阻燃ABS树脂工艺流程设计5.1 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挤出成型是聚合物成型的重要方法之一。挤出成型通常是将粉状或粒状形态的聚合物加入到挤出机机筒中，在螺杆或柱塞的作用下，聚合物严螺槽或机筒向前移动，并逐渐熔融而成为粘流体，然后通过设置在机筒端部的机头口模形成截面与口模形状相仿的连续体，最后经冷却定型。便可成型为所需形状的制品。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。5.2工艺流程5.2.1 ABS 挤出造粒工艺流程ABS 挤出造粒工艺流程如下： 助剂 计量 上料 计量 高混 料仓 下料 挤出 水 冷 吹干 切割 干燥 包装 储存 5.2.2 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。5.2.3 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改性剂和十溴联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