1、 . . 33/36目錄TOC o 1-3 t 樣式1參考文獻標題,1 h u HYPERLINK l _Toc29878 第一章 概述 PAGEREF _Toc29878 1 HYPERLINK l _Toc22340 1.1 氯化聚氯乙烯管的特點 PAGEREF _Toc22340 1 HYPERLINK l _Toc3568 1.2 UPVC管的市場需求和發展前景 PAGEREF _Toc3568 1 HYPERLINK l _Toc26009 1.3 設計依據 PAGEREF _Toc26009 3 HYPERLINK l _Toc26498 1.4 氯化聚氯乙烯管材生產配方 PAGE

2、REF _Toc26498 3 HYPERLINK l _Toc4936 1.4.1 PVC-C管材主要原料CPVC樹脂的選擇 PAGEREF _Toc4936 4 HYPERLINK l _Toc22246 1.4.2 熱穩定劑 PAGEREF _Toc22246 5 HYPERLINK l _Toc25836 1.4.3 抗沖改性劑 PAGEREF _Toc25836 6 HYPERLINK l _Toc26408 1.4.4 填充劑 PAGEREF _Toc26408 6 HYPERLINK l _Toc30397 1.4.5 潤滑劑 PAGEREF _Toc30397 6 HYPERL

3、INK l _Toc29587 1.4.6 著色劑 PAGEREF _Toc29587 7 HYPERLINK l _Toc28417 1.5 產品質量指標 PAGEREF _Toc28417 7 HYPERLINK l _Toc2263 1.5.1 性能 PAGEREF _Toc2263 7 HYPERLINK l _Toc12578 1.5.2 力學性能 PAGEREF _Toc12578 7 HYPERLINK l _Toc18506 1.5.3 化學性能 PAGEREF _Toc18506 8HYPERLINK l _Toc15978 1.5.4 液壓試驗 PAGEREF _Toc15

4、978 8 HYPERLINK l _Toc9771 1.5.5 外觀 PAGEREF _Toc9771 9 HYPERLINK l _Toc22968 1.6 工業用CPVC管材工藝流程 PAGEREF _Toc22968 12 HYPERLINK l _Toc25365 1.6.1 混合工藝 PAGEREF _Toc25365 12 HYPERLINK l _Toc28065 1.6.2 擠出工藝 PAGEREF _Toc28065 13 HYPERLINK l _Toc25097 參考文獻 PAGEREF _Toc25097 14 HYPERLINK l _Toc28892 第二章 氯化

5、聚氯乙烯管生產車間工藝計算 PAGEREF _Toc28892 15 HYPERLINK l _Toc18353 2.1 生產能力計算 PAGEREF _Toc18353 15 HYPERLINK l _Toc8950 2.2 物料衡算 PAGEREF _Toc8950 15 HYPERLINK l _Toc29898 第三章 設備計算與選型 PAGEREF _Toc29898 17 HYPERLINK l _Toc2964 3.1 混合機的計算與選型 PAGEREF _Toc2964 17 HYPERLINK l _Toc15577 3.2 擠出機的計算與選型 PAGEREF _Toc155

6、77 18 HYPERLINK l _Toc14540 3.3 擠出輔機 PAGEREF _Toc14540 20 HYPERLINK l _Toc923 3.3.1 牽引機的選型與計算 PAGEREF _Toc923 21 HYPERLINK l _Toc23912 3.3.2 冷卻水槽的選型與計算 PAGEREF _Toc23912 21 HYPERLINK l _Toc32456 3.3.3 切割機的選型與計算 PAGEREF _Toc32456 22 HYPERLINK l _Toc13829 3.3.4 定徑套的選型 PAGEREF _Toc13829 23 HYPERLINK l

7、_Toc1827 3.3.5 破碎機的選型與計算 PAGEREF _Toc1827 23 HYPERLINK l _Toc5235 3.3.6 磨粉機的選型與計算 PAGEREF _Toc5235 23 HYPERLINK l _Toc314813.4 原材料消耗計算 PAGEREF _Toc31481 24 HYPERLINK l _Toc10939 參考文獻 PAGEREF _Toc10939 26 HYPERLINK l _Toc1383 第四章 工藝參數 PAGEREF _Toc1383 27 HYPERLINK l _Toc15289 4.1設計配方 PAGEREF _Toc1528

8、9 27 HYPERLINK l _Toc31025 4.2 高速混合工藝參數 PAGEREF _Toc31025 28 HYPERLINK l _Toc17713 4.3 擠出成型工藝參數 PAGEREF _Toc17713 28 HYPERLINK l _Toc8939 第五章 安全防與環境保護 PAGEREF _Toc8939 29 HYPERLINK l _Toc6075 5.1 安全方面 PAGEREF _Toc6075 29 HYPERLINK l _Toc21951 5.2 環保方面 PAGEREF _Toc21951 30 HYPERLINK l _Toc13065 5.2.1

9、 CPVC廢料的回收和再利用 PAGEREF _Toc13065 30 HYPERLINK l _Toc20250 5.2.2 噪音的防 PAGEREF _Toc20250 31第一章 概述1.1 氯化聚氯乙烯管的特點氯化聚氯乙烯（PVC-C）是聚氯乙烯的氯化產物，它具有比聚氯乙烯更優良的物理化學性能，其最高使用溫度可達110，大大高于一般的硬質聚氯乙烯。PVC-C管不僅強度高，而且耐熱、耐老化、耐化學腐蝕、阻燃性好，也不受水中余氯的氧化侵蝕，是一種十分優良的管道。但PVC-C加工技術難度高，其加工性能差、加工溫度高、熔體粘度大、容易分解。由于它的耐高溫、抗腐蝕和阻燃等特性而被廣泛應用于熱水管

10、上。與其他熱水管相比，氯化聚氯乙烯具有如下獨特的優越性：（1）堅固，抗強度為PP-R管的1.7倍；（2）：管材管件為同種材料，可粘連：（3）；阻燃性好，氧指數可達60，是一般塑料管材所望塵莫與的，因此，氯化聚氯乙烯管還被廣泛應用于高壓電力電纜保護管套和消防用噴淋管；（4）：耐高溫，耐腐蝕，不易透氧，不掛水滴，被廣泛應用于化工行業，尤其是堿氯行業用于輸送和排放高溫酸、堿液體；（5）：導熱系數低，為PP-R管的63%；（6）：熱膨脹系數小，為PP-R管，PEX管的1/2；（7）：不易滋生細菌，細菌滋生率為PEX管的1/60，銅管的1/10；（8）：安全使用歷史最長1。1.2 UPVC管的市場需求和

11、發展前景CPVC塑料具有比PVC更好的耐高溫性(長期工作溫度達93)和耐化學腐蝕性(可輸送一般的強酸、強堿介質),材質潔凈抗菌、環保衛生、機械性強度優異,且具有安全的阻燃性能,是近年來應用領域發展速度較快的新穎塑料材料,美國、歐洲與日本等先進國家和地區對CPVC材料的研制和開發技術已經日趨成熟。而在中國,CPVC產品的研發還處于起步階段,是塑料加工業中的一個比較薄弱的項目,CPVC塑料尚屬新產品、新材料,其利潤空間和市場發展空間均有很大的吸引力,具有很大市場潛力2。現在日本、美國等國家都可以大量生產和銷售氯化聚氯乙烯，氯化聚氯乙烯在國外已得到了廣泛應用。而在我國，由于氯化聚氯乙烯技術長期被美國

12、、日本等國家所壟斷，國的生產規模較小，且產品質量不高，氯化聚氯乙烯在我國的應用受到了限制。CPVC材料實現國產化后，隨著我國節能減排力度的加大，市場對CPVC管件、管材的消費需求將會持續增加，并將在國民經濟多個領域得到廣泛應用。CPVC被廣泛用于制造各種不同的工業管道、冷熱水管和防火管道，另外還可以制造各種閥門、管件等配套系統。特別是熱水管道、耐腐蝕流體管道與超高壓電力電纜埋管的應用中發揮越來越重要的作用。由于CPVC力學強度和耐熱性提高,在給水工程和集中供暖系統中輸送冷水和熱水的管材可用CPVC管代替金屬管材。CPVC具有良好的抗化學性與抗腐蝕能力,可用于氨基磺酸、硅酸鈉、高錳酸鉀、丙二醇、

13、酚、甲酸、鉻酸、丁酸、氯銨、氟化銨等溶劑,具有抗酸、堿、脂肪酸鹽、氧化劑與鹵素的化學能力。在國外,CPVC管材已經在石油、化工、輕工、醫學、印染、電鍍、食品和造紙等領域得到廣泛應用。由于CPVC管材耐硫酸、鹽酸、磷酸、燒堿、純堿、氯化鈉與一些有機化合物的侵蝕,采用CPVC管材取代貴金屬管材與易腐蝕金屬管材在這些工業介質中的應用,可獲得極大的經濟效益3。例如氯堿廠就大量使用CPVC管材取代貴金屬鈦材輸送濕氯氣、熱鹽水、熱堿液等。用CPVC制作的管道、管件、閥門等,不僅抗腐蝕、耐高溫和流動性好,而且質量輕(僅為碳鋼的20%左右)、耐用(CPVC管材壽命是1050年)、安裝施工也很方便,CPVC制作

14、的管材、管件,不僅可用螺紋連接,也可采用粘合劑連接。如國外Harvel公司的CPVC管子已用于化學處理、金屬加工、電鍍、金屬處理、紙漿與造紙、空氣污染控制、礦冶、太空作業、紡織、半導體與電子工業等。因CPVC管子無臭、無味且潔凈,美國衛生基金會(NSF)已核準其用于飲用水輸送工程中,也可用于食品與飲料處理、酸液運送、鹽水管道系統與飲用水調配管道系統、氯注射系統等方面。國在1999年以前沒有CPVC管道生產企業,1999年10月,美國Goodrich公司在我國建成了首家生產CPVC管道系統的獨資企業)佑利管道公司,生產能力2 500 t/a,目前該公司可提供管道、管件、閥門、填料等系列產品,管道

15、產品符合美國ASTM與德國DIN標準,可用于金屬處理、紙漿輸送、化學品處理、工業廢水處理、食品飲料的輸送領域中,不久還將提供冷熱水管道系統。該企業管道系列產品已在齊魯石化、氯堿與化二股份等單位使用,初步反應良好4。美國的Goodrich公司用CPVC擠壓成的管材代替金屬和玻璃纖維管,用來運送帶腐蝕性雜質的液體和氣體,輸送冷熱飲用水以與用作消防噴淋水管道已有十多年的歷史。國外通過設備和加工方式的改進,已能制造出5610的大口徑工業用管,為CPVC的應用開辟了新的領域。各個公司還可通過生產工藝的改進制備出沖擊性能更高、透明度更好的CPVC,其透明材料可用于汽車、車箱框架、光盤、聲像制品。具有較高熱

16、變形溫度的CPVC還可用作新的應用材料,例如CPVC復合窗。鐘淵公司將CPVC透明成型板用作公共汽車的百葉窗框架,美國SNE.E.W.WI正在生產一種CPVC包層的黑色窗框,極易裝配且能效高,也可用作大口徑管材與改進系統等5,6。1.3 設計依據（1）依據氯化聚氯乙烯管生產車間工藝設計任務書與老師的要求。（2）依據有關氯化聚氯乙烯管材的國標等要求，認真貫徹管家建設方針、政策與有關規定，精心設計，保證設計質量。GB4217-84熱塑性塑料管材的公稱外徑和公稱壓力GB/T 18998.1-2003工業用用氯化聚氯乙烯（PVC-C）管道系統 第1部分：總則GB/T 18998.2-2003工業用用氯

17、化聚氯乙烯（PVC-C）管道系統 第1部分：管材GB/T 18998.2-2003工業用用氯化聚氯乙烯（PVC-C）管道系統 第1部分：管件工業企業設計衛生標準大氣污染物綜合排放標準（GB16397-1996）采暖通風與空氣調節設計規建筑設計防火規環境空氣質量標準（GB/3095-1996）1.4 氯化聚氯乙烯管材生產配方設計配方的原則是根據使用要求，根據我國已經制定了各類管材標準進行，管材配方中包含：CPVC樹脂，熱穩定劑，抗沖改性劑，加工助劑，填充劑，潤滑劑，著色劑與其他輔料等成分。本設計所選用的配方為工業用CPVC（灰色）管配方，配方如表1-17。表1-1：工業用CPVC管配方原輔料名稱

18、質量份數原料CPVC（Z829）95PVC-S1000（齊魯石化）5熱穩定劑鉛類復合穩定劑7抗沖改性劑CPE6MBS4填充劑碳酸鈣5潤滑劑HSt/OPE1著色劑TiO20.151.4.1 PVC-C管材主要原料CPVC樹脂的選擇CPVC制品的性能主要決定于CPVC樹脂，它的加工性能更是決定于CPVC樹脂，CPVC材料的應用和發展在于CPVC樹脂的生產工藝的改進和提高，且能夠得到專業PVC樹脂，從而能提高不但性能優良而且加工性能較好的CPVC樹脂。表1-2為日本鐘淵公司的CPVC樹脂的等級與其性能表。CPVC樹脂的加工難度比PVC樹脂大，熔體加工粘度至少是它的2倍，熔融加工溫度也比PVC樹脂高，

19、尤其是在注射加工時難度更大。CPVC樹脂的性能決定于兩個因素：氯的含量和氯在CPVC分子鏈上的分布。一般PVC樹脂的氯含量為57%左右，而CPVC樹脂的氯含量為64%75%。隨著氯含量的增加，相應地CPVC的熔融粘度增加，軟化點升高，耐熱性能提高，密度增大，拉伸強度提高，同時脆性增大，沖擊強度下降，加工難度也增大。表1-2：CPVC樹脂的等級與其性能表型號Z305Z627Z829Z827ZC600體積密度/（g/mL）0.440.4450.440.470.5揮發物/%0.30.30.30.30.3粒徑(40目)/%9999999998形態白色粉末白色粉末白色粉末白色粉末白色粉末拉伸模量（23）

20、/（104kg/cm2）2.93.33.53.55.5屈服拉伸強度(23)/（kg/cm2）600665700700650斷裂伸長率（23）/%3040352580維卡軟化點(49.05N)/102116120126110氯含量/%64666868.564氧指數/%60煙霧指數/CA25物料分解時間/min22工業用CPVC管材一般用于化工、礦業、造紙等領域其耐熱性好，具有UPVC管材所不能比擬的輸送高溫腐蝕介質的功能，且能達到壓力下輸送介質的技術要求。在一樣壓力下它與UPVC壓力管的耐熱性與一定溫度下的耐化學腐蝕性有很大的差別。工業用CPVC管材不但要有材料本身的良好性能，還要具有UPVC壓

21、力管材所具有的特性。這就是說對這種管材的性能要求非常高。國際標準ISP/DIS 15493-中規了管材的規格有四個系列，它分別代表四種壓力體系。工業用CPVC管材被允許在有一定溫度的條件下通過壓力輸送介質，它的使用壓力、使用溫度與使用壽命存在著一定的關系。綜上所述，可以看出工業用CPVC管材的性能要求非常高8。故本設計選用CPVC(Z829)樹脂，加入量為95份。1.4.2 熱穩定劑在熱穩定劑的選用方面，原則上加工PVC制品的熱穩定劑都能為加工CPVC制品所使用。但是，由于CPVC樹脂的固有特性，其熱穩定劑的用量應有所不同。根據加工助劑的選用原則，應盡量避免使用傳統的鉛鹽穩定劑，也要少用或不用

22、金屬皂類穩定劑。而液體類穩定劑如有機錫類穩定劑雖然熱穩定效果較好，但它可能影響制品的耐熱性能。硫醇類有機錫與鉛類助劑相互間易產生污染。所以除非特殊需要，一般在CPVC樹脂的成型加工中不宜選用上述幾種熱穩定劑，而應選擇目前較為通用的含有潤滑體系的鉛類復合穩定劑。如德國的熊牌公司、漢高公司與日本鐘淵化學公司等生產的含潤滑體系的鉛類復合穩定劑都可作為CPVC制品加工中理想的熱穩定劑8。故本設計中選用鉛類復合穩定劑為熱穩定劑，份量為7份。1.4.3 抗沖改性劑由于CPVC樹脂氯含量較高，它的抗沖擊性能比PVC樹脂更差，必須加入抗沖擊劑加以改性，常用的抗沖擊劑有：CPE、MBS、ABS和抗沖型ACR等，

23、在CPVC管材的加工中加入CPE，其增韌效果十分明顯，添加量在812份之間增韌效果最好，但加入CPE會明顯降低管材的維卡軟化溫度；MBS、ABS對維卡軟化溫度影響較小，但由于它們的分子鏈中含有不飽和雙鍵，耐候性較差；抗沖型ACR是較為理想的抗沖擊改性劑，但價格較高。綜合上述原因，推薦使用CPE/MBS的混合體作為抗沖擊改性劑，可以兼顧產品對維卡軟化溫度、抗沖擊性、耐候性與價格等諸方面的要求，二者的配比以1.5:1為宜9。故設計選用CPE/MBS的混合體作為抗沖改性劑，份量為CPE6份，MBS4份。1.4.4 填充劑生產CPVC制品與生產PVC制品一樣可適當加入一些填充料。加入合適的填充料不但可

24、降低產品成本，還可改善加工性能。它可降低CPVC材料的粘性，改善混料分散性與擠出加工時對設備和模具的粘附性。最通用的填充劑是碳酸鈣（CaCO3），但加入量不宜過多，否則會影響制品的性能8。故本設計選用碳酸鈣為填充劑，份量為5份。1.4.5 潤滑劑在PVC制品的擠出加工過程中，潤滑劑的作用幾乎與熱穩定劑同等重要。同樣，在CPVC制品的加工中，潤滑劑也很重要，它對、外潤滑劑的選用和添加量的要求甚至比加工PVC制品時更為重要。這是因為CPVC材料的擠出加工難度比PVC材料更大。由于CPVC制品的生產必須加入較多的改性劑，所以潤滑劑的加入必須充分考慮改性劑的性能和加入量。另外還需考慮填充料的加入量以保

25、證綜合平衡。由于CPVC樹脂PVC樹脂易塑化，使用高性能（高效）的潤滑劑如G-70、G-32類在CPVC制品的擠出加工中反而很難控制其添加量。所以選用一些較為普通的潤滑劑如硬脂酸（HSt）作為潤滑劑，部分氧化聚乙烯蠟（OPE）作為外潤滑劑等反而更好8。故本設計選用HSt/OPE作為潤滑劑，份量為1份。1.4.6 著色劑有機染料和無機顏料在長期使用時，一定溫度的水或其它流體會使之褪色。有機染料難過加工關，溫度一高顏色容易加深，而無機顏料則要設法讓其均勻分散。并用對于應用在熱水接觸時間較長的配方中也不適宜。有些管道為了區別而故意用酞箐蘭或靛蘭、群青等使上水管或熱水管形成湖蘭色這是十分不利和有害的。

26、必須以LD50來做試驗指標、即給小白鼠喂食達到“半數致死量”的標準數。故通常選用金紅石型鈦白粉或碳黑，銳鈦型鈦白粉耐曬性差，易變色，不宜采用。使用金紅石型鈦白粉或碳黑，能阻止中紫外線對管材的照射，提高產品的耐候性10。故本設計選用鈦白粉作為著色劑，鈦白粉TiO2份量為0.15份。1.5 產品質量指標為了確保工業用CPVC管材在使用過程中的安全性，對它的質量性能指標要求師傅嚴格。以下為工業用CPVC管材所要達到的性能指標與試驗方法11。1.5.1 性能工業用CPVC管材的物理性能要求如表1-3所示。表1-3 工業用CPVC管材的物理性能項目指標試驗方法密度15001650g/m3按GB/T 10

27、33規定測試維卡軟化溫度110按GB/T 8802規定測試縱向回縮率5%按GB/T6671規定中方法B-烘箱試驗測定氯含量60%（質量分數）按GB/T 71391.5.2 力學性能工業用CPVC管材的物理性能要求如表1-4所示。表1-4 工業用CPVC管材的力學性能項目指標試驗參數試驗方法靜液壓試驗無破裂，無滲漏溫度/靜液壓應力/MPa時間/h試驗介質為水，取3個試樣，按GB/T 6111規定測定20431955.6165954.61000靜壓狀態下熱穩定性試驗953.68760試驗介質：部為水或水蒸氣，外部為空氣落錘沖擊試驗破損率TIP10%試驗溫度（01），落錘質量與高度略1.5.3 化學

28、性能工業用CPVC管材的化學性能要求如表1-5所示。表1-5 工業用CPVC管材的化學性能腐蝕情況變化百分比耐腐蝕有限耐腐蝕不耐腐蝕試驗方法質量變化百分比m/%-0.8m3.63.6m-2m10m-2按ISO4433-1ISO4433-3規定斷裂點伸長變化百分比Qb/%50Qb125125Qb30Qb150Qb301.5.4 液壓試驗工業用CPVC管材的液壓試驗按表1-6進行。表1-6 工業用CPVC管材的液壓試驗靜液壓應力/MPa174.8指標試驗溫度/2080不破裂，無滲漏試驗時間/h10001000試驗壓力/MPaS101.700.48S6.32.690.76S53.400.96S44.

29、251.21.5.5 外觀工業用CPVC管的質量要求應符合GB/T 18998.22003標準規定。管材尺寸按管系列S分為S10、S6.3、S5、S4四個系列，管規格標注方法例如S4=dn50en5.6(dn為公稱外徑，en為公稱壁厚)。與公稱壓力PN相對應的管系列S，標準尺寸比SDR與管材規格尺寸見表1-7.管材的外觀質量要求如下。管的外表面光潔、光滑，不允許有氣泡、劃傷、凹陷，雜質與顏色不均的缺陷。管端應切割平整，并與管中心線垂直。管材壁不允許透光。管材長度一般為4m或6m，也可按用戶要求確定。長度允許偏差值為長度的0.4.管材的平均外徑與偏差和不圓度，應符合表1-8的規定。管材的任一點壁

30、厚與偏差應符合表1-9的規定。 表1-7 管材規格尺寸 單位：mm公稱外徑dn公稱壁厚en管系列SS10S6.3S5S4標準尺寸比SDRSDR21SDR13.6SDR11SDR9公稱壓力/MPaPN1.0PN1.6PN2.0PN2.5202.0(0.96)2.0(1.5)2.1(1.9)2.3252.0(1.2)2.1(1.9)2.32.8322.0(1.6)2.42.93.6402.1(1.9)3.03.74.5502.43.74.65.6633.04.75.87.1753.65.66.88.4904.36.78.210.11105.38.110.012.31256.09.211.414.0

31、1406.710.312.715.71607.711.814.617.91808.613.32009.614.722510.816.6表1-8 平均外徑與偏差、不圓度最大值 單位：mm平均外徑dem不圓度最大值平均外徑dem不圓度最大值公稱外徑dn允許偏差公稱外徑dn允許偏差20+0.20.532+0.20.50025+0.20.540+0.20.500續表平均外徑dem不圓度最大值平均外徑dem不圓度最大值公稱外徑dn允許偏差公稱外徑dn允許偏差50+0.20.6140+0.52.00063+0.30.8160+0.52.00075+0.30.9180+0.62.20090+0.31.120

32、0+0.62.400110+0.41.4225+0.72.700125+0.41.50 表1-9 壁厚en與偏差 單位：mm公稱壁厚en允許偏差公稱壁厚en允許偏差2.0en3.0+0.59.0en10.0+0.12003.0en4.0+0.610.0en11.0+0.13004.0en5.0+0.711.0en12.0+0.14005.0en6.0+0.812.0en13.0+0.15006.0en7.0+0.913.0en14.0+0.16007.0en8.0+0.1014.0en15.0+0.17008.0en9.0+0.1115.0en16.0+0.1800續表公稱壁厚en允許偏差公稱

33、壁厚en允許偏差16.0en17.0+0.1917.0en18.0+0.20001.6 工業用CPVC管材工藝流程工藝流程圖如圖1-1所示8。圖1-1 工業用CPVC管材工藝流程配方 高速混和 115120 低速冷拌 40 擠出機擠出 真空冷卻水箱冷卻 真空定徑套冷卻定徑 機頭成型 噴淋冷卻 牽引機牽引 商標打印 定長切割 入庫 檢驗 管端擴口1.6.1 混合工藝混合工藝有兩個要求：一是投料次序，二是混料溫度。通常情況下，按次序投料可以獲得更好的混料效果。它可以使用量較少的組分得到充分利用。其次序為：CPVC樹脂、穩定劑、加工助劑、填充料、潤滑劑等等。如配方中含有液狀組分，應先將液狀組分與CP

34、VC樹脂先行混合，其次再一次投入其他組分9。與PVC管材的加工一樣，經配方后的物料即配方料也需經高速混和和低速冷卻拌和兩個過程，其拌料溫度比PVC樹脂略低，高速混和設定溫度值為115120，物料在混料缸通過高速攪拌時產生的摩擦熱來達到此設定溫度，不宜采用外加熱來產生溫度。啟動高速混料機時應先啟動低速旋轉510s后再轉入高速，以免啟動電流太高而損壞電機。由于連續生產，高速混料缸的熱量很難散發，這將影響物料混和質量，因此必須間隔混和時間。低速拌和冷卻的目的是將高混后的物料進一步分散，并打碎可能結成的團塊，使物料達到冷卻的均一性。低速拌和的溫度控制在40左右。由于CPVC樹脂容易吸濕，高速混合機在混

35、和時能與時將水分排放。最簡單的排水氣方法是物料通過混煉產生的熱量使水分氣化后，通過混料筒蓋上的排氣口釋放。為了防止排水氣時將物料粉末排出，可在排氣口處套裝400目銅網或布袋，并經常更換。如通過混料未能將水分排盡，可將混合后的物料40目過篩，則可進一步將水分排出。低拌后的配方混合料不宜直接輸入沒有干燥裝置的大儲料倉，也不要裝袋后放置“困料”，而應直接輸入擠出機料斗或上料小料倉，以免吸濕受潮。干燥的料斗或料倉應當是封閉的8。1.6.2 擠出工藝CPVC管材擠出工藝的重點是工藝溫度，它將直接影響管材的塑化質量。一般CPVC材料的加工溫度比PVC材料的加工溫度略高。芯棒加熱溫度應比口模低，如芯棒沒有冷

36、卻裝置，一旦正常出管，芯棒加熱應斷開。表1-7為65錐形雙螺桿擠出機生產工業用CPVC管材擠出工藝溫度的參考值8。表1-7 工業用CPVC管材的加工溫度加熱區溫度/機身1區1851902區1801853區1751804區1701755區165170合流芯170機頭1區1701752區1751803區1801854區185190口模160芯棒加熱195205螺桿油溫100參考文獻1唐克能.淺談氯化聚氯乙烯（PVC-C）管材與管件的加工技術J.塑料,2003,(2):25312王迎濤.氯化聚氯乙烯管道加工設備與工藝研究J. 聚氯乙烯,2002,(1):4103管延彬.氯化聚氯乙烯的發展概況J.工業

37、科技,2007,24(6):3253314吳培英.一種新型工程塑料氯化聚氯乙烯J.化工.1995,(2):44455王印.氯化聚氯乙烯樹脂的高性能化與應用進展J.塑料,1995,(4):24-25.6治華.氯化聚氯乙烯樹脂發泡體制法的改進J.塑料技術,1992,(2):27-30.7周殿明.塑料擠出成型工藝員手冊M.化學工業,2008,8:3383428小文.塑料管道與管件加工與應用M.,2003,2:761029元紅，斐隆.塑料管材與加工M.化學工業,2012,7:26127010毛季紅.氯化聚氯乙烯與其在管材中的應用和加工配方設計J.氯堿工,2005,(6):283111啟輝，左壽華，志偉

38、.工業常用塑料管道設計手冊M.中國標準出社,2008,5:5971氯化聚氯乙烯管生產車間工藝計算設計原始數據：車間生產能力 2000 噸/年氯化聚氯乙烯管；（二）年生產時間 7200小時；（三）PVC管材合格率 99%； （四）產品規格 S10=dn110en5.3(dn為公稱外徑，en為公稱壁厚)；（五）物料損耗系數工序配料高速混合擠出成型成型后處理損耗率0.20.40.30.32.1 生產能力計算每小時設計產量=公稱產量/(年生產時數合格率) =20001000/(72000.99)=280.6 kg每天設計產量=每小時設計產量日生產時數=280.624=6734.4 kg年設計產量=每小

39、時生產量年生產時數=280.67200=2020320 kg2.2 物料衡算按每天物料在各工序中進出料量進行計算年配料消耗量=日輸入配料物料量實際開車天(300)=6815.8300=2044.74 (t)表2-1為生產工藝物料衡算表表2-1 日生產物料衡算工序輸入輸出物料/kg物料/kg損耗/kg小計/kg配料6815.86802.213.66815.8混合6802.2677527.26802.2成型67756754.720.36775后處理6754.76734.420.36754.7日輸入輸出物料6815.86734.4總耗81.4物料衡算流程圖如圖2-1所示。輸入物料=輸出物料總加工損耗

40、物料6815.86802.267756757.76734.420.320.327.213.6 配料 混合 成型 后處理設備計算與選型3.1 混合機的計算與選型 與PVC材料一樣，CPVC材料同樣具有多組分的特點，其產品的質量與性能除決定于配方的優劣外，還取決于眾多組分的混合質量。配方后的CPVC物料進行混合的目的不僅僅是達到各組分的分散均一，同時也須使物料的各組分通過剪切力的作用，在一定的溫度下相互滲透，并在形態變化狀態下達到相互結合，使CPVC材料的原始流動性發生明顯的變化。因此，混料設備是CPVC材料成型加工的第一道關鍵環節。通常情況下，混料設備由高速混合機和低速冷拌機組成，通過高速攪拌和

41、低速冷拌，使CPVC配方料達到理想的混合效果。高速混合機的作用是將CPVC樹脂與添加劑配料在槳葉的高速轉動下，物料產生摩擦熱，使添加劑均勻分散并滲入到CPVC樹脂中去，并達到半塑化狀態。從攪拌時的物料運動現象分析，如果物料能在槳葉的作用下沿筒壁上升，并從中心落下成渦旋狀，則說明槳葉的結構是合理的，能達到混合效果。冷拌機的作用是將具有一定溫度的物料快速冷卻，消除物料因長期高溫造成結塊、變質等后果。因此，除了具有低速旋轉的槳葉外，還配置了冷卻裝置，好的冷卻裝置除冷拌缸筒壁具有夾套層外，缸還設有冷卻管路式膽，以確保冷卻效果與減少冷卻時間1。高速攪拌機的轉速最好設置在800950r/min,如能設置調

42、速裝置則更理想。高速拌和筒蓋上必須設置排氣口，以利水分的蒸發2。查得配料表觀密度約為0.45kg/L。設每批的混合操作時間為0.5小時。S查家港市機械生產高速混合機組資料選取SRL-Z500/1000A高速混合機組。表3-1為SRL-Z500/1000A高速混合機組參數。表3-1 SRL-Z500/1000A高速混合機組參數型號SRL-Z500/1000A熱混部分冷卻部分總容積500L1000L有效容積375L640L槳葉轉速430/860rpm60rpm電機與加熱功率47/67kw18.5kw耗水量5-8t/h加熱方式電加熱自摩擦加料方式氣動氣動外形尺寸460030004050mm總重量5.

43、8T混合時間8-10分/鍋冷卻時間6-8分/鍋備注冷混配有置夾水套，通水冷卻，增加冷卻面積這款高速混合機組主要用于各種塑料的配料、混合、干燥、著色等工藝。是生產型材、管材的理想設備。主軸密封裝置獲國家專利。熱混具有自摩擦或電加熱與蒸汽加熱功能。鍋蓋采用雙道密封。冷混亦采用拱形鍋蓋，不易變形。具有結構緊湊，外形美觀等特點。槳葉均通過靜、動平衡試驗。故SHL-Z500/1000A高速混合機組適合本設計方案。故取1臺。3.2 擠出機的計算與選型擠出加工硬質CPVC制品，如管材、板材、片材等，通常選用錐形或平行雙螺桿擠出機。但是擠出機的螺桿必須配有油冷裝置，以保證螺桿溫度的穩定性。擠出機的螺桿結構應比

44、生產PVC硬質制品的螺桿更重視排氣作用，能盡量將物料中的揮發物由排氣口通過抽真空排出。螺桿均化段的未端應能平穩計量擠出。CPVC材料在加工過程中，如處理不當，會產生嚴重的氯化氫（HCl）腐蝕，這種情況的嚴重性比PVC材料加工時產生的氯化氫（HCl）腐蝕要大的多，因此，對螺桿在高溫下耐腐蝕的要求更為嚴格。對于擠出機的料筒。則要求具有良好的冷卻裝置，以保證料筒溫度的穩定性。冷卻裝置通常有風冷卻和水（油）冷卻兩種。風冷卻裝置的溫度起伏較大，大約有1015左右，它的冷卻是驟冷式的，不利于類似CPVC這種熱敏性較強的材料的加工成型。而水（油）冷卻裝置是將水（油）管路裝在加熱圈處料筒表面的溝槽。受到溫度控

45、制的循環水（油）流能使其維持比較穩定的溫度，其溫度起伏通常在35左右。顯而易見，具有水（油）冷卻裝置的料筒更利于CPVC物料的擠出加工。鑒于CPVC材料的難加工性，在沒有生產經驗的情況下，一旦由于配方的不合理或模具結構不合理，就會產生較大的熔體壓力，從而可能造成加工設備的嚴重損壞，因此對于生產CPVC材料的擠出機來說，應具備更為安全的過程保護裝置，而且還要設置具有承受更大背壓的止推軸承和相關的傳動機構。錐形雙螺桿擠出機與模具之間不能使用多孔板，這樣可以減小熔體背壓。過渡套的壓縮比即較大的擠出機料筒出口孔徑過渡到較小的機頭孔徑的比例應比生產硬質PVC制品時的壓縮比小20%左右1。查閱家港華銘機械

46、資料選取SZ65/132錐形雙螺桿塑料擠出機。下表為該型號擠出機的技術參數。表3-2 SJSZ65/132錐形雙螺桿塑料擠出機技術參數型號SZ65/132螺桿直徑/（mm）65/132螺桿轉速/（rpm）136主電機功率/（kw）37加熱功率/（kw）24中心高/（mm）1000凈重/（kg）4500最大擠出量/（kg/h）300尺寸/（mm）600020002600SJSZ系列錐形雙螺桿擠出機，配以響應的螺桿和輔機，可將各類熱塑性塑料出格是硬聚氯乙烯粉料直接擠出成管、板、片、膜與異型材等，也可完成對各類塑料的改性與粉料造粒過程。SZ65/132錐形雙螺桿塑料擠出機采用直流電機，可控硅無級調速

47、，設有過載掩護和故障報警、螺桿芯部油輪回恒溫、機筒油冷卻，并裝有真空排氣管裝配和定量喂料裝配。符合工業用CPVC管材擠出工藝對設備的要求。成型機臺數的計算：根據制品形狀、冷卻定型的難易程度，選擇牽引速度為1.2m/min（一般在0.151.5m/min圍），根據CPVC混配料的密度1450kg/m3得110的CPVC管的線重為2.5kg/m，因而成型擠出機每小時的生產能力為：生產能力=線重牽引速度=2.51.260=180kg/h則需要擠出成型機臺數為故取2臺3.3 擠出輔機我國制訂的塑料硬管擠出輔機標準推薦的冷卻方式、冷卻槽長度、切割方式可見表3-33。表3-3 我國擠管輔機標準基本參數輔機

48、規格90管材外徑/（mm）4011063160推薦配用擠出機（螺桿mm）6590冷卻方式浸浴式冷卻槽長度/（mm）3000牽引管徑圍/（mm）35170牽引線速度/（m/min）0.151.5驅動功率/（kW）1.1切割方式圓盤鋸切割管徑圍/（mm）170驅動功率/（kW）1.13.3.1 牽引機的選型與計算查閱家港市振華塑料機械廠資料選取型號為DY-1履帶式牽引機。因有2臺擠出機，故取2臺。表3-4為DY-1履帶式牽引機的技術參數。表3-4 DY-1履帶式牽引機技術參數項目參數型號DY-1牽引速度/（m/min）0.34最大牽引尺寸/（mm）120120牽引中心高度/（mm）8001000牽

49、引功率/（kW）1.5外形尺寸/（mm）12506501600重量/（kg）5003.3.2 冷卻水槽的選型與計算浸浴式冷卻裝置：管材通過一個裝有冷卻水的水箱，在這個狀態下，管材的整個截面是浸泡在水中，通過管材與水的接觸，釋放熱量從而得到冷卻的效果。這種裝置較簡單，造價低廉，但是對管材的生產會帶來以下的弊端。1、冷卻效率欠佳，影響管材的生產效率。2、由于管材浸泡在水中時，管材的圓周受到不同水壓的作用，從而會導致管材的圓度超差。 因此，理想的冷卻裝置應以強力噴淋為最佳選擇。查閱市松湖塑料機械資料選取型號為SJSH 3米管材真空定徑冷卻水槽。表3-5為SJSH3米管材真空定徑冷卻水槽的技術參數。表

50、3-5 SJSH 3米管材真空定徑冷卻水槽項目參數型號SJSH類型管材定徑冷卻電動機功率/（kW）3外形尺寸/（mm）35006001200SJSH 3米管材定徑冷卻水槽的特點：1.冷卻槽主體全部采用進口SUS304不銹鋼材質；2、主定型部分采用黃銅、鋼或鋁等材料并鍍鉻，以減少管材和定徑體壁之間的摩擦力并防止磨損；3、真空抽吸采用高精密水環式真空泵，噪音小，真空穩定；4、真空吸入通道設置為狹縫和開孔形式，定型套間可獨自調節；5、冷卻通過水浴或噴淋來實現，產品傳熱值高，冷卻均勻；6、短定徑塊真空箱使截面形狀的空室管材精確成型；7、水槽架采用三維電動調節功能，使生產過程中的操作變得簡單方便。可以有

51、效解決由于浸浴式冷卻帶來的冷卻效率欠低，管材圓度差的問題。3.3.3 切割機的選型與計算生產較大直徑管材時，管材的切割應選用行星式自動切割機。行星式自動切割機的切割鋸片有多個小直徑鋸片組成，圍繞著被切割的管材組成圓形。當管材需要切割時，這些小直徑鋸片既能高速自轉又能圍繞管材外圓公轉。用這種方法切割大直徑管材，切割速度快、切割口端面平整。查閱家港市神丹機械資料選取型號為神丹SCH型自動塑料管材行星切割機。下表3-6為切割機的主要技術參數。項目參數型號神丹SCH鋸片直徑130mm切割管徑110mm250mm鋸架縱向移動距離1250mm電機功率旋轉電機750w直線電機220w鋸片電機1.5kW風機1

52、.1kW外形尺寸250010001400mm重量1000kgSCH型自動塑料管材行星切割機主要和塑料擠出機配套使用，切割大規格塑料管材，該機采用液晶屏中文顯示，專用微電腦全自動控制，變頻器速度調節，設備自動化程度高，具備能顯示：計數、推料延時、工序過程、故障和帶報警輸出等特殊功能，超越了PLC都無法追溯的優點，具有抗干擾性強，調節方便，性能可靠，質量穩定等特點。由于本機微電腦控制，具有泠處理功能，在電腦通電時會自動檢測刀片位置，當刀片處于管部時會自動退刀，退至行程開關即停止等待工作。由于選取2臺擠出成型機，故必須取2臺切割機組成生產線。故取2臺。3.3.4 定徑套的選型定徑套徑與長度尺寸的確定

53、可參照下表3-7.表3-7 定型套徑和長度尺寸管材外徑D（mm）定徑套徑d（mm）定徑套長度L（mm）D40聚烯烴（1.001.04）DL10D聚氯乙烯（1.001.0）DL40（1.0081.012）DL=(35)DD100由于本設計設計的管材直徑為110，所以采用定徑套徑圍為110.88111.32mm，長度圍為330550mm。所以選用定徑套徑為111mm，長度為440mm。3.4 破碎機的選型與計算根據年設計產量2020.32t得，每小時產生的廢料為2.81kg。查閱家港市振華機械資料選取SWP200破碎機。故取1臺。表3-8為該破碎機的技術參數。表3-8 SWP200破碎機技術參數旋

54、轉刀直徑/mm旋轉刀數量旋轉刀轉速/r/min固定刀數量篩板孔直徑/mm最大破碎量/kg/h功率/kw進料門口徑mm機器重量kg尺寸/mm200387028501104240350300100059010903.5 磨粉機的選型與計算根據上述的數據與選取的設備，查閱家港市創佳機械資料選取SMP-400型磨粉機。這系列的高速渦流多用磨粉機，用于塑料、礦山、化工、冶金等行業中進行微細磨粉的設備。特別是加工磨制熱塑性PVC、PE塑料回收粒的研磨。經塑料制品專業工廠實踐操作證明，磨制粉料在加工配方中加入20%-30%，其制品的化學物理性能保持全新料的各項指標不變。故取1臺。表3-9為SMP-400磨粉

55、機的技術參數。表3-9 SMP-400磨粉機技術參數型號SMP-400粉碎室徑/mm390轉子數3主軸轉速/r/min34003700電機功率/kw30粉碎量/kg/h50150尺寸/mm125015001530重量/kg10003.6 原材料消耗計算由表1-1得配方的總分數=95+5+7+6+4+5+1+0.15=123.15 份各組分每噸產品消耗量1000組分占整個粉料量的百分率(%)=每噸產品消耗量組分占整個粉料量的百分率=組分占份數/各組分份數總和100粉料年需要量組分占整個粉料量的百分率=組分年需要量年組分需要量實際開車天數=日組分需要量年組分需要量實際開車時=每小時組分需要量根據衡

56、算，計算出實際每年消耗量與日消耗量和每小時消耗量，見表3-6。表3-6 每年消耗量與日消耗量和每小時消耗量原料名稱配方中份數百分率/%每噸單耗/kg每年消耗量/t日消耗量/t每小時消耗量/kg用途CPVC9577.14771.421577.355.26219.1主要原料PVC54.0640.6083.020.27711.53輔料鉛類復合穩定劑75.6856.84116.230.38716.14熱穩定劑CPE64.8748.7299.620.33213.84抗沖改性劑MBS43.2532.4866.410.2209.19抗沖改性劑碳酸鈣54.0640.083.020.27711.53填充劑HSt

57、/OPE10.818.1216.600.0552.31潤滑劑TiO20.150.121.222.490.00830.35著色劑參考文獻1元紅，斐隆.塑料管材與加工M.化學工業,2012,7:2612702小文.塑料管道與管件加工與應用M.出社,2003,2:761023延華.聚合物成型機械M.中國輕工業,2011,2:171177工藝參數4.1設計配方本課程設計所用的配方如表4-1所示。表 4-1 工業用CPVC管材配方原輔料名稱質量份數原料CPVC（Z829）95PVC-S1000（齊魯石化）5熱穩定劑鉛類復合穩定劑7抗沖改性劑CPE6MBS4填充劑碳酸鈣5潤滑劑HSt/OPE1著色劑TiO

58、20.154.2 高速混合工藝參數通常情況下，按次序投料可以獲得更好的混料效果。它可以使用量較少的組分得到充分利用。其次序為：CPVC樹脂、穩定劑、加工助劑、填充料、潤滑劑等等。如配方中含有液狀組分，應先將液狀組分與CPVC樹脂先行混合，其次再一次投入其他組分。根據本課程設計所選用的高速混合機組SRL-Z500/1000A的技術參數，故高速混合工藝參數如表4-2所示。參數項目溫度時間/min轉速/rpm熱混部分11710860冷拌部分408604.3 擠出成型工藝參數本課程設計選用SJSZ65錐形雙螺桿塑料擠出機，其加工工業用CPVC管材的加工溫度如表4-3所示表4-3 工業用CPVC管材的加工溫度加熱區溫度/機身1區1851902區1801853區1751804區1701755區165170合流芯170機頭1區1701752區1751803區1801854區185190口模160芯棒加熱195205螺桿油溫100安全防與環境保護5.1 安全方面安全生產是工業生產的