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1、 毕业论文(设计)题 目:年产100万平米聚乙烯防水卷材生产车间初步工艺 姓 名: 杨明一郎 学 号: XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 学 院: 化工学院 专业班级: XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX指导教师: 张宏 诚信声明本人郑重声明:本人所提交的毕业论文年产100万平米聚乙烯防水卷材生产车间初步工艺,是本人在指导老师的指导下独立研究、写作成果。论文中所引用他人的无论以什么方式发表的文字、研究成果均在论文加以说明。有关教师、同学对本文的写作、修订提出建议并加以采纳的意见、建议,均已在我的致谢词中加以说明并深致感谢。如果存在弄虚作假,抄袭等,本人愿意承担全部责任。 特此声明
2、声明人: 年 月 日1目 录绪论61.1聚乙烯防水卷材61.1.1聚乙烯防水卷材简介61.1.2聚乙烯防水卷材的性质71.1.3聚乙烯防水卷材的应用71.2聚乙烯防水卷材的发展91.2.1世界聚乙烯防水卷材的发展现状91.2.2 我国聚乙烯防水卷材的发展研究现状111.3设计范围132工厂选址142.1地理环境142.1.1确定厂房所在地所需环境要求14 2.1.2厂址的确定143 工艺计算193.1物料核算193.1.1工作时间的确定193.1.3反应过程物料核算193.2聚乙烯吹塑机设计213.2.1吹膜模头的设计213.2.2吹膜模头流道的参数233.2.3挤出机与产能的关系263.2.
3、4内外冷风环风量与膜泡稳定性2632.5复合工艺设计263.2.6收卷机张力与卷材性能关系274公用工程计算304.1工业用水量的计算304.1.1工艺装置用水304.1.2冷却水消耗量的计算304.1.3工业用电量的计算314.1.4生产污水的来源与排放量314.2设备与厂房图纸设计方案324.2.1厂房布置324.2.2总图布置方案324.2.3主要应用设备图纸324.3人员安排324.3.1工作制度324.3.2厂内人员安排344.4经济核算344.4.1原材料支出费用354.4.2公用工程费用354.4.3人员资金费用374.4.6总支出资金374.5产品销售额374.6产品利润384
4、.6.1增值税(税率为16%)384.6.2销售收入384.6.3毛利润384.6.4净利润39结论40答 谢45年产100万平米聚乙烯防水卷材生产车间初步工艺专业 12级高分子材料与工程 姓名 杨明一郎 指导老师 张宏摘 要 聚乙烯丙纶复合防水卷材是以原生聚乙烯合成高分子材料加入抗老化剂、稳定剂、助粘剂等与高强度新型丙纶涤纶长丝无纺布,经过自动化生产线一次复合而成的新型防水卷材。该产品在充分研究现有防水、防渗类产品的基础上根据现代防水工程、对防水、防渗材料的新要求研制而成的。因其质地轻薄、化学稳定性好、防水性能优、造价低廉而在军工、建筑、航天、医疗等产业广泛应用,此篇论文设计年产100万平米
5、聚乙烯防水卷材生产车间工艺。本设计在搜集整理大量文献记录的基础上,对公司设计选址,根据环境条件选定地址为贵州铜陵,在产能确定基础上制定公司内部运作规则;再对不同合成工艺路线进行对比选择,最后根据设计情况决定用挤出复合一体方法生产目标产品,并详细介绍和计算工艺过程;然后确定设备型号设备主要参数,介绍主要设备的工作原理。最终,在此基础上,对公司整体布局和主要设备作图。结合目前经济形势和行业趋势,核算出公司运营过程中水、电、气及人力资源等方面经济关系,整合出计划公司工作利润及年生产线利润。为年产100万平米聚乙烯防水卷材生产车间初步工艺设计提供理论可行依据。关键词 聚乙烯防水卷材,设备参数,主要设备
6、作图,经济核算Annual output of 100 square meters of polyethylene waterproofing materials production workshop preliminary processABSTRACTPolyethylene polypropylene fiber composite waterproof coiled material is native polyethylene synthetic polymer materials adding anti-aging agent, stabilizer, adhesion agen
7、t with high strength polypropylene new polyester filament non-woven, following an automatic production line of compound new waterproofing materials. The product in the full study existing waterproof, seepage control products according to the modern waterproof engineering, on the basis of waterproof,
8、 seepage control material of the new requirements of development. Because of the quality of a material is frivolous, good chemical stability and waterproof performance, low cost and in military industry, construction, aerospace, medical and other industries widely used, this paper designed capacity
9、of 100 square meters of polyethylene waterproofing technology production workshop.This design in the collection, on the basis of a large number of literature records, the company location design, according to environmental conditions selected address for GuiZhou TongRen, on the basis of capacity det
10、ermine the company's internal operation rules; Compared with different synthetic process route choice, finally determined according to the design of composite extrusion one way production target product, and introduced in detail and the calculation process; Main parameters and then determine the
11、 equipment model, this paper introduces the working principle of the main equipment. In the end, based on this, the company's overall layout and main equipment drawing. Combined with the current economic situation and industry trends, accounting the company's operating process water, electri
12、city, gas, and human resources in economic relations, integration of the planning work in the company profit and in production line. For producing polyethylene waterproofing materials production workshop 100 square meters preliminary process design provides the basis of the theory is feasible.Key wo
13、rds Polyethylene waterproofing materials, equipment parameters, the overall layout and main equipment drawing, accounting profits绪论1.1聚乙烯防水卷材1.1.1聚乙烯防水卷材简介聚乙烯丙纶复合防水卷材以聚乙烯树脂为主防水层,双表面复合丙纶长丝无纺布作增强层,采用热融直压工艺一次复合成型(低档次的产品则采用二次复合成型工艺)。主防水层聚乙烯膜采用抗穿刺性能良好的线形低密度聚乙烯(LLDPE)树脂加工而成,同时加入了辅料以改进卷材主防水层的柔性和粘结性,加入碳黑、抗氧
14、剂以改进卷材主防水层的抗老化性。表面增强层采用新型丙纶长丝热轧纺粘无纺布,主要作用一是增加芯层(主防水层)的整体抗拉伸强度,使芯层厚度相对减少;二是增加芯层的表面粗糙程度,使芯层表面摩擦系数增大,并对芯层起到防护作用;三是提供可粘接的网状空隙结构。复合防水卷材表面增强层的无纺布结构,约40%的厚度与不透水层聚乙烯树脂经热融粘合,保证表面层与不透水层结合牢固;约60%的厚度提供卷材主体层与结构粘合层的粘合,保证粘合剂与不透水层充分粘合,使防水结构切向不透水。聚乙烯丙纶复合防水卷材的选材及结构特点,使其具有抗渗能力强、抗拉强度高、低温柔性好、线胀系数小、易粘接、摩擦系数大、稳定性好、无毒、变形适应
15、能力强、适应温度范围宽、使用寿命长等良好的综合技术性能。聚乙烯、聚丙烯(丙纶)均耐化学稳定、耐腐蚀霉变、耐臭气,而丙纶具有良好的力学性能。在完全隔绝紫外光条件下,聚乙烯、聚丙烯已证明的寿命大于50年。1.1.2聚乙烯防水卷材的性质烯丙纶复合防水卷材,是指主体防水层达到规定厚度、采用一次复合成型工艺、质量有保证的正规企业生产的产品。聚乙烯丙纶复合防水卷材产品应用技术是系统防水技术,综合运用优势材料承担防水系统的分解功能,形成整体性能良好稳定的防水系统。聚乙烯丙纶复合防水卷材由防护层、上结构粘合层、卷材主体层、下结构粘合层、基层组成。卷材主体层即聚乙烯丙纶复合防水卷材,由上增强层、不透水层、下增强
16、层组成。各部分功能特点:(1) 防护层:承担防止机械损伤和紫外光照射、阻滞水流等功能。(2) 上粘合层:承担防护层与卷材主体层的粘接、阻滞渗漏水流的功能(由含聚合物的防水水泥素浆构成)。(3) 卷材主体层:承担阻止水渗透、提供粘接结构层功能,自身具备防止热老化的臭氧老化功能。(4) 下粘合层:承担卷材主体层与基层的粘接、阻滞渗漏水横向渗流、弥补基层缺陷的功能(由高分子胶粘剂构成)。(5) 基层:承担提供承载基体功能(主要由建筑砌构体或混凝土构体构成)。1.1.3聚乙烯防水卷材的应用聚乙烯丙纶复合防水卷材系统的防水结构可满足防水工程设计对防水系统的要求。(1) 定性:这是依靠卷材表面网状结构与水
17、泥结构直接凝固粘合实现的。(2) 不透水性:这是依靠卷材聚乙烯芯层和横向不透水的稳定粘合界面结构实现的。(3) 耐大气老化:这是依靠聚乙烯、聚丙烯良好的抗氧化、耐臭氧能力,以及与卷材稳定结合、完全隔断紫外光的水泥结构实现的。(4) 机械防护:依靠表面增强层和性能稳定的水泥材料保护层承担。(5) 紫外光防护:由水泥材料保护层承担,施工后的卷材完全隔绝紫外光。(6) 施工可行性:是依靠卷材表面增强层提供的网状空隙结构与水泥材料直接凝固粘合来实现的。防水系统中防水卷材与建筑主体结构的粘接铺贴以及与防护层的粘接采用水泥材料,因此结构稳定性好,不受化学物质的作用影响,不随时间延长而减弱,同时施工不要求建
18、筑主体的低含水率。(7) 环保可行性:产品无毒、无污染,施工过程中不污染环境。(8) 防水层以外损伤时的渗流阻滞:聚乙烯丙纶复合防水卷材产品应用系统注重结构整体防水效能,而不强调防水卷材本体材料的单独阻止水渗透能力。在整个防水系统中,层层结构起到了渗漏水的阻滞作用;当卷材主体材料以外损伤时,控制卷材主体材料渗漏点的总渗流量使其不形成明水流,从而达到工程防水的总体效果。聚乙烯丙纶复合防水卷材的拼接采用凝固性粘合剂粘合和热融粘合两种方法,均具有长期物理化学稳定性。(1) 凝固性粘合剂粘合:凝固性粘合剂主要指聚氨酯胶粘剂、高分子改性水泥涂料等。凝固性粘合剂凝固后,与卷材表面无纺布铆固粘合。粘接机理:
19、线形低密度聚乙烯(主防水层)表面复合无纺布加糙,在卷材表面形成网状空隙结构,使其具有可粘接性能。当卷材表面无纺布与粘合液接触时,无纺布纤维切向布置使粘合液易于浸入,粘合液浸入无纺布网状孔隙,形成机械铆固作用,使卷材与卷材或基层牢牢地粘接在一起。(2) 热融粘合:热融粘合主要指热楔法焊接,粘接效果更加好。1.2聚乙烯防水卷材的发展1.2.1世界聚乙烯防水卷材的发展现状 由于生产设备的不同,世界各地生产的聚乙烯防水卷材在应用外面各有不同,以工业技术较好的北欧国家为主的吹塑和复合设备广泛应用在世界各地,如德国的Windmoller and holscher 、莱芬豪舍、巴登菲尔德等注塑设备公司均为行
20、业佼佼者,所生产的聚乙烯防水卷材厚度均匀,最薄厚度可达到3丝30um,也用于手机等电子产品防水薄膜。在北美等地区,有宾顿、加拿大BE公司所生产的设备在薄膜的透光度上要明显优于其他地区,所以防水卷材的应用范围在光学产业更为广泛。1.2.2我国聚乙烯防水卷材的发展研究现状 我国研究此行业的公司主要集中在广东及中原地区,为主的公司有金明注塑设备有限公司及武汉轻工设备公司,金明的产权技术主要引进德国,模仿德国设备细节及理念,武汉轻工设备公司为以前我们国营第三轻工集团,主要生产国内自主产权的吹塑、挤出、冷却、复合技术,但在产能上及薄膜效果上不如国外部分公司好,并不能做到行业领头。聚乙烯丙纶复合防水卷材因
21、产品本身的特点,既可在寒冷的东北、西北地区应用,也在炎热潮湿的南方地区应用。聚乙烯丙纶复合防水卷材产品技术应用领域也较广,屋面、地下、室内、地铁、承载台面、洞库、仓储、畜水池等工程均可使用。随着对该类产品特殊性能的研究和开发,该类材料正在向更广的应用领域进军。例如,通过对产品承受交变荷载能力的研究,聚乙烯丙纶复合卷材将可在道路面防水工程中得到应用;通过对产品负水压剥离性能的研究,聚乙烯丙纶复合卷材将可在地下内防水工程中得到应用。聚乙烯丙纶复合防水卷材防水系统应用在屋面防水工程中,主要设计在基层之上;应用在地下防水工程中,主要设计在基层迎水侧;应用在室内防潮工程中,主要设计在基层与饰面层之间;应
22、用在地下砌衬防水工程中,主要设计在外衬与内衬之间;应用在洞体防水工程中,主要设计在内砌衬外侧;应用在坡瓦屋面防水工程中,主要设计在基层与瓦衬层之间。1.3设计范围 本设计的主要任务是年产100万平米聚乙烯防水卷材生产车间的初步设计。其中对聚乙烯防水卷材的性能应用、所选设备参数及工作原理、工艺流程及厂房布置等方面进行设计。在此次设计中,工艺部分聚乙烯防水卷材生产过程主要为投料、挤出、冷却、牵引、复合、收卷的过程,主要为物理变化,复合过程为无溶剂复合,也为物理过程,所以并未详细介绍其中详细化工原理,敬请谅解。1.4安全防火制度1生产中建立防火责任制度,要求专人专职每天进行防火安全检查,把安全防火引
23、入日常例行工作中,并进行备案,若出现不安全问题则要及时解决,以消除隐患。2 厂房和车间内严厉禁止吸烟喝酒,从源头上杜绝火灾隐患。3要严格遵守各项安全操作规程,一切防火用具必须有专人管理,定点存放。2工厂选址2.1厂址的选择厂房选址是一个生产线建设时首要考虑事情,因此,在设计过程中应对产品所需环境及合适地理进行匹配。2.1.1确定厂房所在地所需环境要求影响厂址选择的主要因素如下图所示,厂址选择的影响因素2.1.2厂址的确定本次设计选址在铜仁市,铜仁市自然气候条件如表5所示。表5 自然气候条件气象名称自然气候要素单位数值气温年平均气温11.7年平均最高气温30年平均最低气温4降水量年平均降水量10
24、00mm日照日照时数1300小时冰雪冰雪存在时间12-1月开始结冻飘雪时间11月霜期无霜期时间300天相对湿度平均相对湿度40%最大湿度47%最小湿度20%铜仁市地处云贵高原向湘西丘陵过渡的斜坡地带,介于东经107°45'109°30'、北纬27°07'29°05'之间,国土面积1.8万平方公里。铜仁市属中亚热带季风湿润气候区,气候特点主要表现为季风气候明显,气候的垂直差异显著。年日照时数1044.71266.2小时,年平均气温 13.5-17.6,日均温>10的初日在3月下旬初,终日为11月下旬初,间隔250天,积
25、温5300。年平均降水量1110-1410毫米,无霜期275317天,热量丰富、光照适宜、降水丰沛。大部分地区温和湿润,山间、河谷气候垂直变化明显,有“一山有四季,十里不同天”的气候特征。全市冬无严寒,夏无酷暑,雨热同季,润物宜人。各个方面均复合我们设计产地所需环境,故选择建厂地点为贵州铜仁。3 工艺计算3.1物料核算3.1.1工作时间的确定在工作时间确定时,一年按照365天进行计算,一年内法定假日按照11天计算,一年中生产线需要大型检修2次,小型检修10次,其中大型检修需要10天,小型检修需要1天,年工作时间计算如式 所示,365-11-30=324天 324×24 h=7776
26、h 3.1.3反应过程物料核算 因生产过程均为物理过程,并未产生化学反应,故:投料量=产品量+浪费量 。在生产过程中,牵引失误、机器故障、机器维护都需要浪费原料,挤出机的冲洗需要特殊原料,以一年10次故障算1次挤出机清洗计算,根据设备产能,浪费为百分之8。3.2聚乙烯吹塑机设计3.2.1吹膜模头的设计 螺旋芯棒式模头经合理设计并在适当的工艺条件下, 能较好地消除熔接痕, 广泛用于吹塑薄膜的生产中.自Proctor采用集总参数法计算螺旋芯棒式模头中熔体在出口处的分布情况以来, 许多学者对其进行了大量研究.虽然不同的研究者对模头中熔体压力采用了不同的假设, 但均采用集总参数法对熔体速度进行假设,
27、即假定螺槽和环形间隙中熔体的流动为充分发展的等温流动并符合Poiseuille流动.Vleck等通过耦合连续性方程计算流场,无需对压力进行假设, 但对速度仍采用集总参数法.以Vleck的模型为基础, 研究了螺旋芯棒式模头的芯棒锥角、螺槽起始宽度、深度和螺旋升角对熔体出口均匀性的影响.Benkhoucha等则采用流动网络法计算熔体出口速度.这些研究主要计算熔体在口模出口处的分布情况, 由于所采用模型的限制, 难以对熔体在模头内的流动特性以及停留时间分布和混合特性进行研究.Perdikoulias等利用示踪技术进行了可视化实验, 研究了停留时间的分布情况, 并提出了一种简单的方法计算平均停留时间的
28、分布.Higuchi等通过实验研究了壁面滑移和熔体流变学性能对熔体出口均匀性的影响.随着计算流体动力学、流变学和计算机软硬件的发展, 数值模拟技术越来越多地用于聚合物加工过程中流动现象的研究并取得了成功.本设计对螺旋芯棒式模头中熔体的流动现象进行数值模拟, 以期深入揭示螺旋芯棒式模头中熔体的流动特性. 对于挤出成型中的熔体流动可作如下假设:(1)熔体不可压缩;(2)流动为稳态层流;(3)忽略惯性和重力的影响;(4)假定为等温流动.在上述假设的基础上, 熔体在模头中流动的控制方程如下.连续性方程:·v=0 (1)动量方程:· - p=0 (2)式中:v为速度;为应力张量;p为
29、压力.本构方程:=2()D (3)式中:为粘度;为剪切速率;D为形变速率张量.熔体粘度采用广义牛顿流体的幂律模型, 其表达式为=Kn-1 (4)式中:K为材料常数;n为幂律指数.由于螺旋芯棒式模头的流道结构呈旋转周期性, 计算时仅选取一个周期单元即八分之一模型.螺旋芯棒式模头的流道形状比较特殊, 环形间隙在入口处厚度为零, 沿挤出方向厚度不断增大, 而螺槽则在入口处截面最大, 沿螺旋方向截面不断减小直到最后螺槽消失.为了能准确计算出熔体在环形间隙内的流动状况, 考虑到流道的这些特点, 在进行网格划分时, 环形间隙在厚度方向划分6层网格,由六面体和三棱柱单元组成, 而螺槽主要采用六面体单元, 并
30、采用四面体单元和金字塔体单元过渡以保证高质量的网格, 提高计算精度.为满足周期性边界条件, 周期性边界上的网格节点坐标完全对应.利用Gambit软件划分网格, 划分后的模型含19045个节点, 22801个单元, 其中六面体单元12918个, 三棱柱单元2 952个, 四面体单元6 727个, 金字塔单元204个.边界包括壁面、入口和出口、周期性边界.固体壁面上采用无滑移边界, 即所有速度分量为零.入口边界和出口边界为充分发展的流动, 并给定入口流量.周期性边界上熔体的速度是对应相等的.物性参数本设计选取线性低密度聚乙烯(LLDPE)为挤出材料, 挤出产量为80 kg/h, 挤出温度为160.
31、其物性参数为:K=5539Pa·s0.58 , 密度=920.5kg/m3 .利用Polyflow软件的前处理软件施加边界条件、物性参数和求解方法, 用Polyflow软件进行求解, 由Flpost软件显示计算结果.由于材料物性参数中幂律指数n较小, 故采用Picard迭代法进行计算.3.2.2吹膜模头流道的参数熔体在螺槽内的速度和环形间隙内的速度明显不同.熔体在螺槽入口处的速度很大, 沿着螺槽向前运动的同时,速度不断减小.而环形间隙中的速度则在入口处很小, 沿着挤出方向, 速度不断增大.随着螺槽深度的减小和间隙厚度的增加, 熔体在螺槽和环形间隙中的速度逐渐变得均匀.由此可以看出,
32、螺旋芯棒式模头对熔体的分配效果很好. 模头内是否存在熔体滞留区是挤出模头设计需要考虑的一个重要因素.由模拟结果可以看出, 在环形间隙入口到第一个螺槽之间, 熔体的流动速度很小, 即模头中存在熔体滞留区,为了直观,显示了整个模型中速度小于0.10 mm/s的区域.由于聚合物熔体在高温长期作用下容易降解,因此, 在设计螺旋芯棒式模头时, 应将该区域的流道部分去除, 以免熔体在模头内停留时间过长. 3.2.3挤出机与产能的关系具有较窄分子量分布和短链支化的茂金属催化剂树脂剪切降粘敏感性不如常规L L D P E 。这就意味着在正常剪切速率下更粘, 产生更多的剪切热, 熔得更快, 要在更高比速下泵送,
33、 从而产生更高的马达扭矩。螺杆的设计者必须全面降低螺杆的剪切, 以控制温度。要视剪切降低的情况通过适当的共混物以保障合适的熔体质量, 可通过如下措施来完成:( 1) 增加阻隔螺纹的间隙(与L D P E 混合通常为1.2 5m m, 而纯塑性体为1·6 5 mm ) ;( 2) 增加分散混合器的间隙( 同上) ;( 3 )加深计量槽;( 4 ) 螺杆使用表面不易粘凝胶的材料。通过如下方法满足扭矩增加的要求:( 1) 增加马达功率, 增加齿轮箱速比( 降低最大R P M ) ;( 2) 微调机筒温度以降低熔体粘度。增加马达扭矩问题要视原挤出机主要加工何种树脂。如L D P E 仍为主要
34、制品, 则有必要改进。通常做法是更换新马达和齿轮以使挤出机满足扭矩增加之需要。已经用L L D P E 代替L D P E 多年的那些经过改造的挤出机则一般不必改进。弹性体粒子比L L D P E 粒子更软更粘。这样对平滑镬型和沟槽型加料段的挤出机的加料行为有着明显不同的影响。在加工塑性体时, 平滑锤挤出机的产率高于常规L L D P E , 而沟槽加料的机器产率要低于常规L L D P E , 这一相关性随密度的减小而增加。在平滑铿加料段挤出机中, 粒子的输送依赖于粒子床与筒壁之间的摩擦力, 低摩擦系数的材料, 如高分子量的H D P E , 在平滑镬加料段挤出机中不能有效地加料。而粘性材料
35、(高摩擦系数) 材料, 如塑性体, 加料要有效得多。在沟槽型加料挤出机中, 由于加料机理之故, 粒子的输送主要靠粒子的硬度, 加料过程依靠螺杆底部与料筒向槽之间的粒子互挤而完成。螺杆螺纹推进粒料床沿轴向槽前进并产生压力。软粒子经受不住所产生的剪切力, 因此不能有效输送。这就是粒子变软产率下降的原因。另外还可能产生沟槽堵塞。3.2.4内外冷风环风量与膜泡稳定性由膜泡测量仪绕膜泡旋转对膜泡的直径大小进行测量, 并把信号传送到自动控制系统进行放大比较, 再输出信号控制比例阀的开度, 从而控制鼓风机的鼓风量, 气体由抽气机抽出, 同时利用进气量与排气量之差保持一定的气压实现对膜泡的吹胀, 吹胀同时又对
36、膜泡进行冷却。整套系统均由计算机控制, 保证吹膜的稳定性与连续性, 除了全自动控制外, 该系统还设有手动调整控制方式, 用于引膜初始阶段。此外吹膜法对回收料的吹膜显示出独特的优势, 这套系统可有效克服薄膜因穿孔而引起的膜泡瘪陷, 有利于生产连续进行。32.5复合工艺设计国内无溶剂复合设备多采用五辊涂布系统, 包括计量辊、转移钢辊、转移胶辊、涂布钢辊和涂布压辊。无溶剂复合涂布机构采用多辊结构, 利用间隙、速度和压力来控制涂胶量, 对零部件加工安装精度、控制要求都更高。3 个涂布用辊筒(转移钢辊、转移胶辊、涂布钢辊)都可独立调节速度。工作时胶黏剂在转移钢辊、转移胶辊、涂布钢辊之间均匀渡料。根据制品
37、要求, 只需调节转移钢辊、转移胶辊相对涂布钢辊的速度即可得到所需涂布量。复合单元包括一个钢制热辊、一个高密度橡胶辊和一个与其它两个压合的背压辊, 可以使复合透明而且无气泡。无溶剂复合机构是一种恒温复合机构, 这是和干复机的热复合完全不同的复合方式。复合后使膜面保持一定的余温, 收卷后卷内外保持相近的固化温度加快固化速度。涂胶膜和复合膜以一定的包角进入复合辊和压辊复合, 恒温辊的温度可根据胶黏剂固化温度任意设定, 使膜面两侧加热到固化温度,其固化速度相对一致, 保证复合质量。无溶剂复合机的特点可用一句话概括, 即结构紧凑, 占用空间少, 设备安装和维修费用低, 耗能少。无溶剂复合的设备、基材、胶
38、黏剂与工艺参数的匹配存在一定的难度, 比如张力控制, 因为初粘力低, 对工艺过程各段张力的设定难;又如涂布量控制、固化时间控制也比较难。此外, 由于开工率不足, 设备利用率低, 造成产品生产成本高, 制约了无溶剂复合工艺的推广。无溶剂复合用胶粘剂不含溶剂, 不能通过溶剂对胶粘剂的粘度进行调节, 因此无溶剂复合设备与干法复合设备有一些明显的差异, 主要表现在涂布装置带有升温、控温系统, 这样可以通过控制温度调节胶粘剂的粘度, 以利于涂布的正常行;此外, 在收卷装置中设有闭环张力控制器, 这是因为胶粘剂初期粘合力较小, 需要严格控制收卷张力, 以防止复合薄膜生产过程中的“隧道效应”等弊病;供胶装置
39、有用于双组份胶粘剂供料的高精度混合喷头, 以及用于单组份粘剂固化的增湿器等等。无溶剂复合不仅是一种典型的资源节约型、环境友好型复合软包装材料的生产工艺, 而且在质量、成本等方面较之干法复合也有明显优势。3.2.6收卷机张力与卷材性能关系 无溶剂胶黏剂一般初始固化慢, 因此复合膜初粘力都较低。复合后产生的隧道效应, 则会影响制品成本和质量, 因此张力控制是非常重要的。一般张力设定在涂布卷材产生变形值的25 %, 实际控制在±10 %以内。易拉伸的材料如PE ,CPP 张力应较小, 拉伸程度中等的OPP 张力应该适中, 而不容易拉伸的PET , 尼龙、铝箔等材料则需要很高的张力。同样条件
40、下, 厚度越大则张力越大, 当然程度要比不同材料间的区别小得多。而对于预复合好的材料, 则张力需要增加约20 % 50 %。在无溶剂复合张力匹配中需要注意的是, 原来经过烘道的主放卷材料由于在无溶剂复合中没有加热烘道, 所以张力要相应的降低一些或增加副放卷张力。而副放卷如果进行了电晕处理则电火花产生的热量可能使薄膜有所延伸, 放卷张力可以降低或涂布张力可以相应地增加。在实际生产过程中,新的控制器能有效提高卷绕的性能,改善对卷径和速度干扰的抑制,满足新产品多样性的要求。横轴为时间,纵轴为张力曲线,在改变设定速度后,原有的张力曲线发生剧烈波动;而新的张力控制能保持张力的平稳。这说明新型控制器能有效
41、克服速度对张力的扰动,保持张力恒定,获得较好的控制效果。张力控制器的分析主要集中在正常工况运行时,但是对于收卷,如果在启动时不能使张力平稳建立,容易影响收卷质量。根据观察,如果收卷一开始就卷不好,后面也就不能继续很好保持张力使收卷正常了;在停止时候,由于卷辊为满辊状态,在停止后还需要保持一定速度输出。因此在启动或停止时,张力的检测值发生较大变化,为避免较大振荡,对启动和停止的运行曲线。这样在速度增加或者减小的过程中,采用递增或递减的方式,能有效克服张力波动。张力控制广泛应用于工业各个行业,随着电力电子技术的发展,采用交流电机代替直流电机控制卷绕收卷获得了巨大发展。变频调速张力控制系统具有调试方
42、便,适应性强的优点。在本次改造项目中,广泛应用变频器驱动交流电机进行收卷驱动。采用改进的收卷张力控制器的设计方法,在投入生产运行中,获得了较好效果,满足了新产品的生产需要。4公用工程计算4.1工业用水量的计算由于在设计过程中用水量不是很大,为了节约成本,量分析明划如表所示:厂内用水量分析明细表序号用水项目新鲜水用水量()冷却水用水量()1工艺过程用水102化学水装置003分析用水004日常生活用水1005循环补充用水50056未预测到的用水507合计50154.1.1工艺装置用水工艺过程所需要水用来冷却,在设备内部循环,故应建立蓄水池,储量来500吨。 4.1.3工业用电量的计算设计年产100
43、万平米聚乙烯防水卷材生产设备,生产中的电量供应由铜仁当地国家电网供应380V交流高压电,以Windmoller andholscher公司的FILMEX设备功率为设计基准,FILMEX每天用电量为3500度,每年的总用电量为122500度电。 4.2建筑部分4.2.1厂房布置见附件4.2.2总图布置方案见附件4.2.3主要应用设备图纸年产100万平米聚乙烯防水卷材生产所需设备包括:吹膜机,复合机。如下图所示: 1芯棒式机头2模头内冷结构3风环冷却结构 4吹膜设备总览图5复合设备图4.3人员安排4.3.1工作制度我们会按照“劳动法”的规定,在实际生产中,单周的工作制度是5×8工作时间。
44、管理人员的人数必须精简,能高效的完成工作,少数的工人和管理层的人员以及其他人员正常上的是白班。4.3.2厂内人员安排为了工厂的连续生产将实行三班制,每班工作8小时。每位职工每周周工作的时间应该在48小时,一年的工作是344个工作日,假如超出了法定工作的时间计作加班。四班配置是定员的,一般包括操作工,辅助工,分析技术师,行政管理人员。全厂最低需要100人,具体安排如表所示。表15全厂定员表操作工段每班人数班次合计(人)投料236开机人员4312质量检测人员236打包工133复合操作人员339复合机长236收卷员133技术分析人员133维修检修人员133行政管理办公人员133合计183544.4经
45、济核算这次设计的花费预算主要内容包括:原材料的支出,设备购置所需的费用,公用工程费用,水电消耗的费用,人员资金费用等。4.4.1原材料支出费用原材料的用量与费用如表所示。原材料用量与费用表名称单价(元吨)每年消耗量(t)原料支出费用(万元)聚乙烯1200010801296丙纶11800730861.4粘合剂16000260416合计3980020702573.44.4.2人员资金费用规定人员应该是100人,工人的人均大概是每年赚取2万元(工资,福利,奖金和加班费),维修人员则每年赚取5万元,分析技术师人员年赚得5万元,行政管理人员年赚取4万元,人员资金投入详细如表所示。4.5产品销售额根据市场分析资料及市场预测,产品的价格为2.9万元吨,年销售额为: 2.9×2000=5800(万元) 人员资金投入表职务人数工资总计(万元年)行政管理人员10440分析技术人员4520操作工702140维修人员6530合计90162304.6产品利润4.6.1增值税(税率为
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