年产3万吨PC,ABS合金染色造粒工艺设计

本文格式为Word版，下载可任意编辑——年产3万吨PC,ABS合金染色造粒工艺设计年产3万吨PC/ABS染色抽粒工艺设计

摘要

本工艺设计了年生产能力3万吨PC/ABS染色抽粒工艺，本设计主要着重于设计染色、抽粒生产工艺流程。涵盖了配色挤出的影响因素、设备选用、物料滚动、能量损耗、人员分派、利润核算等。本工艺采用连续作业，大大提高了对设备的利用率和生产效率，同时，在生产过程中，注意节能减排，例如生产过程中对水的利用就采用循环利用的方式，使水的利用量减少了一半，取得了资源效益和经济效益。在设备的选型上，充分利用设备的特点，使选择能够满足工艺的要求，同时又不造成浪费。相信本工艺一定能够取得良好的社会效益和经济效益。

2023年华东地区相关塑料染色产业需求明细表

公司仁宝（上海）原料防火级ABS、一般PC/ABS塑料力捷(上海)全友(上海)一般ABS一般ABS、PC/ABS塑料罗技(上海一般PC/ABS鼠标及电脑周边设备飞利浦(苏州)防火级ABS、PC/ABS塑料明基(苏州)防火级ABS、一般ABS、HIPS、高级工程塑料PC/ABS等塑料

电脑监视器、扫描器55万台（监视器产能），22万台（扫描器）电脑监视器29万台扫描器扫描器23万台5万台产品电脑监视器产能/月18万台备注海外的监视器生产厂商及电脑周边设备的生产厂商，近年来一直移往上海、苏州地区，而产能也逐渐达到经济规模。1.3.染色主要项目

针对不同塑料树脂原料的特性，在染色的过程中，其螺杆的设计对树脂的混炼效果及色粉的分散有决定性的影响，因此机械设备购买前必需先行决定其要使用何种树脂，本文中设定的树脂是以PC/ABS为主要生产项目。

2.塑料抽粒技术的现状与发展前景

造粒技术已在化工、医药、食品、建材、冶金等各行各业得到了越来越广泛的应用，同时造粒技术本身也在应用的过程中不断地创新、发展和提高，并创造出了多种不同的造粒方法。如搅拌造粒法、喷雾枯燥式造粒法、沸腾造粒法、挤出滚圆法等。这些方法各有特点和不同的用途。经过多年努力，目前我国造粒技术已具有一定水平，设备规模基本可满足颗粒化要求。

2.1搅拌造粒法

搅拌法造粒是将某种液体或粘结剂渗入固态细粉末中并适当地搅拌，使液体和固态细粉末相互密切接触，产生粘结力而形成团粒。最常用的搅拌方法是通过圆盘、锥形或筒形转鼓回转时的翻动、滚动以及帘式垂落运动来完成。根据成型方式又可分为滚动团粒、混合团粒及粉末成团。典型的设备有造粒鼓、斜盘造粒机、锥鼓造粒机、盘式造粒机、滚筒造粒机、捏合机、鼓式混料机、粉末掺合机（锤式、立轴式、带式）、落幕团粒机等。

搅拌法的优点是成型设备结构简单，单机产量大，所形成的颗粒易快速溶解、湿透性强，缺点是颗粒均匀性不好，所形成的颗粒强度较低。目前这类设备单机处理能力最大可达500吨／小时，颗粒直径最大可到600毫米，多适用于选矿业、化肥、精细化工、食品等领域。

2.2沸腾造粒法

沸腾造粒法在几种方法中效率最高。其原理是利用从设备底部吹入的风力将粉粒浮起与上部喷枪喷出的浆液充分接触后相互碰撞而结合成颗粒。用此种方法生产出的颗粒较为疏松，真球度及表面光亮度都很差，适于制造要求不高的颗粒或为其它制剂做前期加工。

该方法即在沸腾造粒筒的下部中央配置一小直径的芯筒或称隔离筒，将底部热风通风孔板的通风面积分布为中心大四周小而形成中心热风流量大于四周的状态。在不同风力的作用，颗粒在筒中从芯筒中间上浮与装在底部中央的喷枪喷出的粘结剂接触，再与上部落下的粉料粘结后由芯筒外部沉降下来，形成颗粒的上下循环滚动，达到使颗粒均匀长大的目的。

2.3喷雾枯燥造粒法

喷雾枯燥法是将浓缩的浆液通过喷嘴或离心转盘喷出形成微小液滴，在高温热风的作用下，水分迅速蒸发形成枯燥颗粒。此种方法生产出的颗粒带有水分蒸发时留下的空隙，同样比较疏松，虽然可以连续生产，但产量较低，而且设备巨大，同时需要前期萃取、过滤、浓缩等一系列处理设备配套。此种方法适于制造速溶类食品或中药制剂。

2.4压力成型造粒法

压力成型法是将要造粒的粉体物料限定在特定空间中，通过施加外力压紧为密实状态。根据所施加外力的物理系统不同，压力成型法又可分为模压法、挤压法和挤出滚圆造粒法。

2.4.1模压法

典型的模压法设备有重型压块机、台式压榨机、混凝土块压制机、压砖机、重型制片机等。其优点是可制造较大的团块，所制成的物料也有相当的机械强度，缺点是设备的适用范围较小，对有的物料不易脱模。这类设备多用于建筑、制药等领域。

2.4.2挤压法

挤压法是目前我国粉体工业中压力成型法造粒的主要方法。挤压法造粒设备根据工作原理和结构可分为真空压杆造粒机、单（双）螺杆挤压造粒机、模型冲压机、柱塞挤压机、辊筒挤压机、对辊齿轮造粒机等。这类设备可广泛适用于石油化工、有机化工、精细化工、医药、食品、饲料、肥料等领域。该法具有适应能力强、产量大、粒度均匀、颗粒强度好、成粒率高等优点。

2.4.3挤出滚圆造粒法

挤出滚圆造粒方法是先将湿团状药物通过筛板挤成条状，切断形成棒状小粒，然后在离心盘中滚成圆粒。此方法简单实用效率较高，颗粒密度大，颗粒真球度和表面光亮度取决于转盘的转速和滚圆的时间，稍有凸凹现象。是一种较为理想的高密度颗粒制造方法。

3.喷雾和分散弥雾法

喷雾和分散弥雾法法是在特定设备中，使处于高度分散状态的液相或半液相物料直接成为固体颗粒。这种造粒设备有喷雾枯燥塔、喷雾枯燥器、造粒塔、喷动床和流化床枯燥器以及气流输送枯燥器等。这种喷雾和分散弥雾造粒法的共同特性为：液态进料必需是可用泵输送的和可弥散的；造粒过程寻常应为连续、自动化的以及大规模的操作；造粒系统必需设计成能回收或循环使用料末，以解决物料的磨损消耗和粉末夹带现象；产品粒度一般限制在5毫米以下。这类设备的优点在于物料的造粒过程和枯燥过程同时进行。该设备可广泛应用于制药、食品、化工、矿业以及陶瓷工业等。其缺点是颗粒强度较低，粒度较小。目前这类设备可制备的颗粒直径可小到50～500微米，甚至更小，产量最大的可超过30吨／小时?（如尿素造粒塔等）

4.热熔融成型法

热熔融成型法热熔融成型法是利用产品的低熔点特性（一般低于300℃），将熔融物料通过特别的冷凝方式，使其冷凝结晶成所要求的片状、

条状、块状、半球状等形状。根据成型设备工作原理，主要可分为转鼓结片机和回转冷带落模成型装置。

转鼓结片是一个冷却结晶过程，料盘中熔融料液与冷却的转鼓接触，在转鼓表面形成料膜，通过料膜与鼓壁间的热交换，使料膜冷却、结晶，结晶的料膜被刮刀刮下，成为片状产品。转鼓结片机具有设备紧凑，转鼓精度高，冷却效果好，适用范围广，既可结片又可枯燥等优点，可广泛应用于石油树脂、聚乙烯低聚物等高分子类产品以及苯酐、顺酐、高级脂肪醇等有机化工产品的生产。转鼓结片机在我国粉体工业中的应用已较普遍，技术也较成熟。

回转冷带落模成型装置采用薄钢带传热和雾化喷淋冷却，传热效果好，冷却效率高，物料固化成型快，物料适用范围广，可生产半球状、条状、块状、薄片状等多种形状的产品。采用布料器与钢带双调速驱动装置，可根据生产能力及物性参数调理，易实现自动控制；整个生产过程无污染，产品纯度高，无杂质带入，易实现连续化作业；由于钢带在卸料端的换向弯曲，使固化料层与钢带的贴合面分开，因此卸料时粉化少，卸料简单，颗粒形状易于保持。

总的看来，我国造粒机技术与国外技术还有一定差距，我国目前研发的挤压造粒机只是中小型。同时，ABS万吨级混炼挤出机经生产运行考核，其主要技术指标已达到设计要求。我国通过对引进大型造粒机的消化吸收，完成了7万～10万吨/年聚丙烯装置混炼挤出机组施工图设计，并把握了大型造粒机的多方面资料和相关技术，但还没有实际应用。技术方面我们还是应当多与德国等设备强国多交流。本次论文主要论述挤出冷切造粒法。

第1章PC/ABS简介

1.1PC/ABS简介

图1-1PC/ABS原料图片

PC/ABS，聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或混合物，结合了两种材料的优异特性，ABS材料的成型性和PC的机械性、冲击强度和耐温、抗紫外线（UV）等性质，可广泛使用在汽车内部零件、事务机器、通信器材、家电用品及照明设备上。典型应用范围:手机外壳、计算机和商业机器壳体、电器设备、草坪园艺机器、汽车零件仪表板、内部装修以及车轮盖）。化学和物理特性:PC/ABS具有PC和ABS两者的综合特性。例如ABS的易加工特性和PC的优良机械特性和热稳定性。二者的比率将影响PC/ABS材料的热稳定性。PC/ABS这种混合材料还显示了优异的滚动特性。收缩率在0.5%左右。

1.2PC/ABS的特点

PC/ABS是一种通过混炼后合成的改性工程塑料。其中，PC就是聚碳酸脂，ABS就是丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）的共聚物。这

种改性塑料比单纯的PC和ABS性能更好，例如：抗冲击性提高，耐热性提高，硬度提高等等。

特点：

(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372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、加强、透明等级别。(4)滚动性比HIPS差一点，比PMMA、PC好，柔韧性好。

1.3PC/ABS的发浮现状及前景

改革开放30多年来，中国PC/ABS塑料原料市场从无到有，从小到大、从总量快速扩张到结构明显升级，逐步形成了有中国特色的多样化、多层次的消费市场。PC/ABS塑料原料市场规模比改革初期扩大了几倍乃至几十倍，其发展成就令世人瞩目。

图1-22023—2023年中国PC/ABS塑料原料市场产品产量走势预计（案例示意图）（资

料来源：北京君略产业研究院）

PC/ABS合金新品种主要用于手机外壳、计算机和商业机器壳体、电器设备、草坪园艺机器、汽车零件仪表板、内部装修以及车轮盖。

目前全球PC应用已向高功能化、专用化方向发展，鉴于我国PC生产能力和市场需求均浮现快速发展局面，特别是国内多套规模化装置的建设，

加上汽车工业迅猛发展拉动，未来几年我国PC工业进入一个新的发展阶段，其中最为关键的是加快PC的应用研究。

首先国内生产企业应充分利用国内生产能力增加和在塑料改性及塑料合金方面积累的经验，加快PC合金等复合材料开发、生产及应用，其中最为重要的是PC/ABS合金，PC与ABS共混物可以综合PC和ABS的优良性能，一方面可以提高ABS的耐热性、抗冲击和拉伸强度，另一方面可以降低PC成本和熔体粘度，改善加工性能，减少制品内应力和冲击强度对制品厚度的敏感性。目前PC/ABS合金发展迅速，全球产量约为85万吨/年左右，我国需求量约为20万吨/年左右。世界各大公司纷纷开发推出PC/ABS合金新品种，如阻燃、玻纤加强、电镀、耐紫外线等品种，主要用于汽车工业、计算机、复印机和电子电气部件等。国内主要研究与生产公司有上海杰事杰公司、中科院长春应用化学所、兰州大学等单位。

其次章染色与抽粒工艺

2.1染色

塑料染色，也称着色。其主要目的在于美化和装饰，使制品色调娇艳，增加美观。着色首先要考虑塑料本身的颜色和特性、配色的效果、着色的方法以及色调控制等因素，才能保证质量，达到用户来样要求。

2.1.1配色对象特性对染色的影响

1．塑料本身的颜色大量塑料具有各自不同的颜色，例如酚醛塑料本身呈棕色。塑料本身的颜色是塑料着色配方设计的重要依据，只有无色的塑料才能配制出各种不同的颜色。

2．塑料的透明性一般状况下，只有透明的塑料能配制出透明、半透明或不透明的有色塑料。

3．塑料的色光影响配色的还有一个不可忽略的因素，即塑料的色光，特别是配制白色或浅色塑料时更为重要。例如聚氯乙烯、ABS等本身泛黄，为了消除黄光，往往参与群青等蓝色着色剂消除黄光的影响，使塑料着色成瓷白色。

4．塑料的耐光性耐光性较好的塑料，可以根据其原始颜色考虑配方，而耐光性较差的塑料，在考虑着色配色时，必需考虑耐光差、易变色这个因素，才能得到良好的效果。

5．塑料中各种添加剂的影响为了获得良好的性能和便于加工成型，塑料中往往添加各种助剂，这也影响着色效果。例如聚氯乙烯中的增塑剂、稳定剂，聚丙烯中的抗氧剂、抗紫外线剂等均对某些颜料会引起反应而变色。

2.1.2染色步骤

塑料染色或配色人员面对客户提供的样品应采用如下步骤进行配色。1．根据客户提供的样品配制小样进行确认全面了解样品要求：配色的第一步是确认样品是透明还是不透明的，确定选用着色剂的种类。假使样品是透明色，选用的染料是否符合耐热性和耐光稳定性的要求，或者选用透明性好的有机颜料品种；假使样品是不透明的，就需判断所选的颜料亮度是否能达到样品的色调要求；假使样品是半透明的，就需知道在反射光

和透射光中观测色调是否一致，需要用什么样的方式照射；假使客户提供的色标是一块布或者是色卡等物品，应问清是否可以在任意的光源下观测，明确颜色的差异允许范围，由于塑料制品与提供的样品在色泽上会有一定的区别，不可能做到完全一样。目前各企业采用的塑料配色实际上都采用试凑法，不具有十分的科学性，但至今在塑料的配色中还是被认可的，为绝大部分企业广泛采用。用目视法比较，试凑法是一种繁杂又费时的方法。假使采用计算机配色则会更确凿。当配色试制即将接近样品色泽时，应进行微调，往往比开始时近似配色更加繁杂。必需进行反复试制直至贴合要求颜色为止，并提供小样。试制小样的配色应注意，需尽量采用客户或企业提供的树脂进行配色，以保证色泽的确凿性。

2．生产中严格控制色调变化，保持与小样的一致性当小样被确认后，进入正式生产时，必需从以下几个方面控制色调的变化。

(1)严格控制着色剂，原则上生产使用的着色剂必需与小样使用的一致。

(2)严格控制挤出机机头温度，防止颜料受高温影响变色。浅色品种往往因塑料树脂的变色或变暗而引起色差，因此要减少树脂在高温下的停留时间或降低加工温度，防止变色。

2.1.3常用塑料着色方法

目前一般常用的着色方法有干混着色、色母粒着色等方法。着色方法的选择应根据塑料种类、批量以及成型方法等综合考虑，同时还应结合生产条件等因素来确定。干混着色又称浮染、粉状着色和纯颜料粉着色，用以生产普通塑料制品。它简化了造粒工序，可以直接用螺杆式预塑注塑机进行加工的方法生产着色制品，避免因造粒加热使树脂产生降解。干混着色一般用白油、松节油等表面活性剂为分散剂，使着色剂在树脂颗粒上黏附性较好。具体操作步骤是先在一定量的树脂塑料中参与一定配比的活性剂，进行搅拌，待充分混合后再参与一定配比的色粉再充分搅拌。此方法的优点是操作简便，适用性强，特别对珠光颜料和金属片颜料的着色较为适用，由于它减少了混炼造粒工艺，避免了过度混炼使颜料片晶的破坏，从而更加提高了塑料制品闪烁的着色效果。干混法的缺点是混合和加料时粉尘飞扬，并且当换色时，成型设备的料斗等清洁工作量大，操作较麻烦。

干混着色要注意的是混合条件，如混合设备、树脂量，特别是混合时间的不同，其分散状态随之变化，所以要通过实际操作不断积累经验，把握规