畢業(yè)設(shè)計5000噸每年聚甲醛共混造粒生產(chǎn)線的設(shè)計定稿

1、摘要摘 要POM是當今五大工程塑料之一，具有廣闊的市場前景。本設(shè)計對POM的市場需求和用途進行了較全面的分析，并詳細闡述了POM的性能和共混改性的方法。POM共混造粒生產(chǎn)線的工藝并不復(fù)雜，選擇普遍使用的雙螺桿擠出造粒的成型方法生產(chǎn)POM粒料，通過配方篩選、物料衡算、設(shè)備選型、工藝參數(shù)控制等過程對整個工藝流程作了較為詳盡的闡述。并從降低成本、提高性能、應(yīng)用前景等各方面考慮設(shè)計了較為合理的POM造粒生產(chǎn)配方和留有發(fā)展?jié)摿Φ纳a(chǎn)設(shè)備，計算其生產(chǎn)車間所需的各種生產(chǎn)設(shè)備和總投資成本，繪制出工藝流程圖和生產(chǎn)車間設(shè)備平面布置圖，對實際投資建設(shè)POM造粒生產(chǎn)車間的各個方面具有積極的指導(dǎo)作用。關(guān)鍵詞：POM；共

2、混造粒；改性；性能；生產(chǎn)線；工藝設(shè)計IAbstractPOM is today one of the five major engineering plastics, it has broad market prospects. The design on the market demand and use of POM for a more comprehensive analysis, and detail the performance of the POM and the blend modified approach. POM blend granulation production

3、 line process is not complicated, select the widespread use of the twin-screw extrusion granulation method of producing molding POM aggregates, through formula selection, material balance, equipment selection, process parameters control the whole process process made more in detail. From lower costs

4、, improve performance, prospects and other aspects to consider a more rational design of POM granulation formulation and left potential production equipment, Calculate all the necessary workshop equipment and total investment costs, Draw a flow chart and workshop equipment, floor plan, POM actual in

5、vestment and construction workshop in all aspects of granulation positive guidance.Keywords: POM； granulation blend； modified； performance； production line； process design錯誤！文檔中沒有指定樣式的文字。第一章 概述目錄目錄摘 要IABSTRACTII第一章 概述11.1聚甲醛簡介11.2聚甲醛的應(yīng)用和市場現(xiàn)狀11.2.1聚甲醛材料的應(yīng)用11.2.2聚甲醛的市場現(xiàn)狀21.3聚甲醛的結(jié)構(gòu)與性能31.3.1聚甲醛的結(jié)構(gòu)31.3.2

6、聚甲醛的性能31.4聚甲醛的改性71.5聚甲醛共混造粒生產(chǎn)線設(shè)計81.5.1 2500t/aPOM的合金化改性生產(chǎn)線簡介81.5.2 2500t/aPOM的增韌改性生產(chǎn)線簡介91.6工藝流程敘述101.6.1成型料的準備101.6.2擠出成型技術(shù)111.6.3擠出輔機12第二章 工藝計算192.1物料衡算192.1.1計算基準192.1.2物料衡算192.2能量衡算222.2.1電能222.2.2冷卻水232.2.3耗氣量24第三章 設(shè)備計算253.1擠出生產(chǎn)線的設(shè)備計算253.2混合機組的設(shè)備計算253.3篩選設(shè)備計算253.4切粒機的計算253.5其它設(shè)備計算253.6生產(chǎn)線平面布置圖和工

7、藝流程圖說明263.6.1生產(chǎn)工藝要求263.6.2設(shè)備安轉(zhuǎn)、檢修26第四章 主要技術(shù)經(jīng)濟指標284.1主要經(jīng)濟技術(shù)指標284.1.1原料消耗定額284.2原料的技術(shù)參數(shù)284.2.1 POM樹脂主要技術(shù)指標284.2.2 HDPE主要技術(shù)指標294.2.3相容劑 PE-g-MAH主要技術(shù)指標304.2.4 TPU主要技術(shù)指標304.2.5抗氧劑 300主要技術(shù)指標314.2.6潤滑劑 HSt主要技術(shù)指標31第五章 工藝參數(shù)335.1配方335.2工藝控制指標335.2.1混合335.2.2共混造粒335.2.3冷卻切粒345.2.4篩分345.3設(shè)備參數(shù)34第六章 生產(chǎn)成本估算386.1固定

8、成本計算386.1.1設(shè)備投資成本386.1.2車間定員及人員工資396.1.3車間選址及廠房投資406.2可變成本計算406.2.1原料費用計算406.2.2水電費用計算416.3生產(chǎn)總成本計算416.3.1制造費用416.3.2管理費用426.3.3銷售費用426.3.4財務(wù)費用436.4利潤計算436.4.1銷售收入436.4.2稅金436.4.3利潤446.5主要經(jīng)濟指標44第七章 設(shè)備一覽表46第八章 安全防范與環(huán)境保護478.1安全方面478.2環(huán)保方面47結(jié)束語48致 謝49參考文獻5047第一章 概述第一章 概述1.1聚甲醛簡介聚甲醛（POM）是一種具有優(yōu)良綜合性能的工程塑料，

9、在整個工程塑料行業(yè)中，POM的年產(chǎn)量僅次于尼龍和聚碳酸酯，成為當今五大工程塑料之一。聚甲醛學(xué)名聚氧亞甲基，英文名稱Acetal resin，Polyoxy-methylene，簡稱POM，是一種高熔點、高密度、高結(jié)晶性的熱塑性工程塑料。聚甲醛是一種弱極性線型無分支結(jié)構(gòu)的高分子聚合物。POM按其合成方法及分子結(jié)構(gòu)不同，可以分為共聚甲醛和均聚甲醛兩種，其化學(xué)結(jié)構(gòu)分別為：共聚甲醛：(CH2O)n(CH2OCH2CH2)m，nm均聚甲醛：(CH2O)n1959年，美國杜邦公司推出商品名為Delrin的均聚甲醛，首先實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。1962年，美國Celanese公司推出了名為Celcon的共聚甲醛。隨

10、后，德國的Hoechst-Celanese公司在1963年、美國BASF公司在1969年以及寶理公司在1968分別推出了以 “Hostaform”、 “Ultraform”、 “Duracon”為商品名的共聚甲醛。Hoecgst、杜邦公司是世界上最大的聚甲醛生產(chǎn)公司其生產(chǎn)能力分別占世界的28和24。旭化成工業(yè)公司于1972年和1987年分別開始生產(chǎn)均聚甲醛和共聚甲醛，商品名為“Tenac”和“TenacC”，它也是唯一能提供第三類聚甲醛，即嵌段共聚甲醛在含有活潑氫的功能聚合物R(X)mOH存在下聚合制得，以摩擦、磨耗特性見長的制造商。三菱瓦斯化學(xué)公司也于1981年開始了以 “Jupital”為

11、名的共聚甲醛的工業(yè)化生產(chǎn)。由于聚甲醛的生產(chǎn)技術(shù)難度大，使其生產(chǎn)高度集中在少數(shù)生產(chǎn)商手中，并且大多由杜邦、Hoechst、Celanese、Po1yplastic等公司掌控。在我國，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所和沈陽化工研究院于1959年開始了均聚甲醛和共聚甲醛研制開發(fā)工作。20世紀60年代中期由吉林石井溝聯(lián)合化工廠和上海溶劑廠、建成共聚甲醛的實驗裝置。前者采用釜式淤漿聚合，后者采用板框式本體聚合。目前國內(nèi)也只有這兩家生產(chǎn)共聚甲醛，生產(chǎn)工藝大致相同，均采用三聚甲醛路線，吉林石井溝聯(lián)合化工廠的生產(chǎn)能力為1000噸年，上海溶劑廠為1700噸年。但經(jīng)過30多年的發(fā)展，技術(shù)水平并沒有重大突破，與國外公司

12、比差距較大，表現(xiàn)為裝置規(guī)模小、物耗能耗高、品級低、牌號少、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等。1997年云天化集團公司從波蘭ZAT公司引進1萬噸年共聚甲醛生產(chǎn)技術(shù)，于2000年建成l萬噸年聚甲醛生產(chǎn)裝置，現(xiàn)在國內(nèi)聚甲醛總生產(chǎn)能力達到127萬噸年。1.2聚甲醛的應(yīng)用和市場現(xiàn)狀1.2.1聚甲醛材料的應(yīng)用聚甲醛的綜合性能十分優(yōu)良，在汽車工業(yè)、機械制造、精密儀器、電器通信設(shè)備、化學(xué)工業(yè)、結(jié)構(gòu)零件、農(nóng)用機械、家庭用具等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。(1)汽車工業(yè) 聚甲醛在汽車工業(yè)中的應(yīng)用量最大，可用于替代銅、鋁、鋅等有色金屬制造各種汽車結(jié)構(gòu)件以及傳動裝置，而且還能取代鑄鐵件和銅沖壓件。用無機填料改性后的聚甲醛所制造的軸承其性能

13、可以與金屬軸承相媲美。此外，聚甲醛還可用來制造儀表板、汽油泵、汽化器、油泵罩殼等。在汽車發(fā)動機燃料油系統(tǒng)，可用于制造散熱器水管閥門、散熱器箱蓋、冷卻液的備用箱、水閥體、燃料油箱蓋、水泵葉輪、汽化器殼體、油門踏板等零部件；還可用來制造加熱器風(fēng)扇、控制桿、各式開關(guān)、齒輪外殼、軸承支架、調(diào)節(jié)器手柄、制動器及洗滌泵等部件。用聚甲醛制作的汽車零件具有減少潤滑點、耐磨、便于維修、簡化結(jié)構(gòu)、提高效率、降低成本、節(jié)約銅材等良好效果。例如用聚甲醛代替銅制作汽車上的半軸、行星齒輪墊等，不但節(jié)約了銅，而且提高了使用壽命。據(jù)報道，日本每臺汽車平均要用1.2kg的聚甲醛，汽車工業(yè)的消費量占全部POM消費的28。(2)機

14、械設(shè)備 由于聚甲醛具有硬度大、耐磨、耐疲勞、沖擊強度高、尺寸穩(wěn)定性好、有自潤滑性等特點，大量用于制造各種齒輪、滾輪、軸承、輸送帶、彈簧、凸輪、螺栓及各種泵體、殼體、葉輪摩擦軸承座等機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)零件。經(jīng)玻纖增強的聚甲醛還可作為機械結(jié)構(gòu)材料使用。(3)電子電器 聚甲醛的介電損耗小，介電強度和絕緣電阻高，具有耐電弧性等性能，廣泛應(yīng)用于電子電器領(lǐng)域，適于制造電話、收音機、電話機的各種附件以及變換繼電器等；還可以制造電扳手外殼、電動羊毛剪外殼、煤鉆外殼和開關(guān)手柄、電話、無線電、錄音機、錄像機、電視機、計算機、傳真機的零部件、計時器零件、錄音機磁帶座等。(4)精密儀器 在鐘表制造、照相機以及其他精密儀器

15、的零件中，聚甲醛已被廣泛運用。據(jù)報道，瑞士鐘表公司已制造除發(fā)條和鐘擺以外，全部由聚甲醛和聚碳酸酯材料制成的掛鐘。(5)其他方面 由于聚甲醛具有自潤滑性、耐水腐蝕、耐水垢等特點，使其在建筑器材方面可用來制作自來水龍頭、窗框、洗漱盆、水箱、門簾滑輪、水表殼體和水管接頭等。在農(nóng)業(yè)機械方面，聚甲醛能代替金屬材料制作手動噴霧器部件、播種機的連接與聯(lián)運部件、擠乳機的活動部件、排罐水泵殼、進出水閥座、接頭和套管等。隨著聚甲醛材料應(yīng)用領(lǐng)域的不斷開拓以及適應(yīng)市場的新需要。許多新的聚甲醛改性品種不斷出現(xiàn)，同時隨著生產(chǎn)工藝的改善，成本不斷降低，其應(yīng)用領(lǐng)域必將更加廣闊。1.2.2聚甲醛的市場現(xiàn)狀世界聚甲醛的生產(chǎn)地主要

16、集中在美國、德國、日本、荷蘭等發(fā)達國家，這些國家都建有萬噸級的聚甲醛生產(chǎn)裝置。1989年世界聚甲醛生產(chǎn)能力達到430kt，1995年全世界的總生產(chǎn)能力570kt，1997年為610kt，2000年超過700kt，成為產(chǎn)量僅次于聚酰胺和聚碳酸酯的第三大通用工程塑料。2001年世界聚甲醛生產(chǎn)能力為750kt(其中共聚甲醛占80左右)，2002年世界聚甲醛生產(chǎn)能力為845kt。到2006年，全球聚甲醛年生產(chǎn)能力達900kt，預(yù)計到2010年，全球需求量將達到850kt。聚甲醛的消費量在20世紀90年代中后期快速發(fā)展，世界消費量以5一6的年增長率遞增。亞太地區(qū)的聚甲醛消費居世界首位，占33，歐洲的聚甲

17、醛需求量占世界的30，2001年世界聚甲醛需求量為650kt，2002年為690kt，預(yù)計到2010年，總需求量約為750kt。中國是世界主要的聚甲醛消費市場，我國聚甲醛的主要消費領(lǐng)域如表1-1所示，隨著我國電子、家電、汽車、裝備制造業(yè)的迅速發(fā)展，聚甲醛的應(yīng)用也不斷增長。由于我國聚甲醛生產(chǎn)不能滿足需求，國內(nèi)每年都有大量聚甲醛產(chǎn)品進口，截止2006年國內(nèi)聚甲醛進出口情況見表1-2。表1-1 我國聚甲醛消費領(lǐng)域的分布情況消費領(lǐng)域電子、家電輕工機械汽車其他百分比%272316925表1-2 近年我國聚甲醛進出口數(shù)量統(tǒng)計 單位：萬噸年份1996199719981999200020012002進口量3.

18、95.758.229.0610.8310.913.6出口量0.50.80.750.790.910.990.9杜邦公司和三菱瓦斯化學(xué)公司均計劃在中國投資建設(shè)萬噸級聚甲醛生產(chǎn)廠。2003年初，日本寶理塑料公司、三菱瓦斯化學(xué)公司和Ticona公司合作投資128億美元在江蘇南通市南遞經(jīng)濟開發(fā)區(qū)建設(shè)6kt年的聚甲醛裝置，于2005年初建成投產(chǎn)。1.3聚甲醛的結(jié)構(gòu)與性能1.3.1聚甲醛的結(jié)構(gòu)聚甲醛可分為均聚甲醛和共聚甲醛兩種。均聚甲醛兩端均為乙?；麈溣杉兹﹩卧獦?gòu)成的大分子，其化學(xué)結(jié)構(gòu)為：CH3COO(CH2O)nCO CH3共聚甲醛主鏈式以(CH2O)鏈節(jié)為主，其間雜以少量(CH2CH2O)或(CH4

19、H8O)鏈節(jié)，端基為甲氧基醚或羥基乙基醚結(jié)構(gòu)的大分子(如分子量調(diào)節(jié)劑采用丁縮醛，則相應(yīng)的端基是丁氧基醚或羥基乙基醚)。1.3.2聚甲醛的性能均聚甲醛分子鏈的結(jié)構(gòu)對稱性高，有序性強，結(jié)晶度高；而共聚甲醛因其分子鏈的結(jié)構(gòu)對稱性較差，結(jié)晶度較低。因此，均聚甲醛的短期力學(xué)性能和物理性能、耐熱性能比共聚甲醛好，如較高的拉伸強度、彎曲強度、疲勞強度、沖擊強度、剛性、表面硬度及熱變形溫度等，但耐蠕變性、熱老化性差，成型加工溫度范圍窄。共聚甲醛因其分子鏈上的(CH2CH2O)可以進行脫甲醛反應(yīng)，所以耐熱件比均聚甲醛好，成型加工溫度范圍較寬，但其結(jié)晶度、熔融溫度、力學(xué)性能等一般比均聚甲醛低。表1BI-3為均聚甲

20、醛和共聚甲醛的性能對比。表1-3 均聚甲醛與共聚甲醛的主要性能對比性能均聚甲醛共聚甲醛密度（gcm3）1.421.41結(jié)晶度%75857075熔點175165吸水率（24h）%0.200.22拉伸強度MPa7161伸長率%2560彎曲強度MPa10896彎曲彈性模量MPa31402550懸臂梁沖擊強度（Jm）6863洛式硬度9480熱變形溫度（1.82 MPa）124110線膨脹系數(shù)10-5K-18.113長期使用溫度90100加工溫度范圍較窄，10以內(nèi)較寬，50以內(nèi)體積電阻率cm1.3×10138×1012介電強度（kVmm）2017耐電弧性s129240成型收縮率%1.

21、52.52.03.0耐酸堿性較差較好 (1)力學(xué)性能拉伸強度和剛性 聚甲醛的比強度可達50.5MPa，比剛度可達2650MPa，與金屬材料較為接近，能在許多領(lǐng)域代替鋼、鋅、鋁、銅及鑄鐵等金屬材料。與之相比，在相同條件下的聚酰胺66的比強度為48MPa，比剛度僅為1100MPa。聚甲醛的拉伸和彎曲彈性模量雖然隨著溫度的升高有些降低，但在較寬的溫度范圍內(nèi)仍然保持著良好的剛性。同時，共聚甲醛的剛性隨著溫度的變化比均聚甲醛要略大一些。沖擊強度 聚甲醛具有良好的沖擊強度，特別是耐多次重復(fù)沖擊。未經(jīng)過疲勞沖擊試驗前，ABS和PC比POM的沖擊強度高，但經(jīng)過疲勞沖擊后，聚甲醛卻比ABS和PC的沖擊強度高得多

22、。但是聚甲醛對缺口較敏感，沖擊強度在有缺口與無缺口時相比，均要下降90以上。耐疲勞性 聚甲醛是熱塑性材料中耐疲勞性最為優(yōu)越的品種，特別適用于受外力反復(fù)作用的齒輪類制品和持續(xù)振動下的部件。聚甲醛具有良好的耐疲勞性，經(jīng)上萬次的循環(huán)載荷以后，耐疲勞性能依然良好。在交變應(yīng)力的作用下，即使交變次數(shù)達到107，均聚甲醛也有近35MPa的疲勞強度，而聚酰胺、聚碳酸酯經(jīng)104次交變載荷作用后，疲勞強度僅為28MPa左右。耐蠕變性 聚甲醛的耐蠕變性與聚酰胺等工程塑料相似。在23、21MPa負荷下，經(jīng)過3000h蠕變值僅為2.3，而且其蠕變值受溫度的影響較小，即使在較高溫度下仍能保持較低的蠕變值。耐摩擦和耐磨耗性

23、 聚甲醛鍵能大，分子的內(nèi)聚能高，所以耐磨性好。聚甲醛的摩擦因數(shù)和磨損量均很小，而極限PV值又很大，所以適用于長期經(jīng)受滑動摩擦的部位，自潤滑性能極佳，而且沒有噪聲。其自潤滑特性更為無油環(huán)境或容易發(fā)生早期斷油的工作環(huán)境下摩擦副材料的選擇，提供了獨特的價值，聚甲醛作為摩擦副材料的一種較新的選擇進入了各個領(lǐng)域。 (2)熱性能 聚甲醛在熱水中會產(chǎn)生一定程度的濕熱老化，它在熱水中的使用壽命比在熱空氣中要低。聚甲醛的負荷變形溫度較高，均聚甲醛與共聚甲醛相比還要高些。但均聚甲醛的熱穩(wěn)定性比共聚甲醛低，這是由于共聚甲醛的分子鏈中的(CCO)鏈段較(CO)鏈段穩(wěn)定。一般均聚甲醛在100下使用35周或12l下使用3

24、個月后，沖擊強度即急劇下降，而共聚甲醛可在114下連續(xù)使用2000h或在138下使用100h，其各種性能也不發(fā)生明顯的變化。而短時間內(nèi)的使用溫度還可高達160。聚甲醛的耐低溫性很好，共聚甲醛的脆化溫度達-40，可在-40120的范圍內(nèi)長期使用。(3)電性能 聚甲醛的電性能良好、介電損耗小、擊穿電壓高、絕緣電阻也比較高，幾乎不受溫度和濕度的影響。聚甲醛的介電常數(shù)和介電損耗在很寬頻率(102105 Hz)和溫度(20100)范圍內(nèi)的變化很小，在很高溫度下仍能保持良好的耐電弧性。其中均聚POM的耐電弧性也非常好、在強烈電弧電流下所產(chǎn)生的氣體自發(fā)火點極高、可達到376。聚甲醛制品的厚度對其耐電壓性有一

25、定影響，厚度越薄，耐電壓性越強。(4)化學(xué)性能耐候性 聚甲醛的耐候性不理想，光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較差。長期暴露在紫外線輻射之下，其力學(xué)性能顯著下降，表面也會發(fā)生粉化、龜裂等現(xiàn)象。從結(jié)構(gòu)上看，POM是線型聚合物，高度結(jié)晶、分子主鏈為CO鍵。受紫外線影響，CO鍵斷裂生長自由基，自由基能進一步光解生成甲醛，而甲醛又可以光解形成自由基，這些自由基一旦形成就自動加速，進而迅速影響聚甲醛的整體性能。聚甲醛的光解會在分子鏈上形成羥基和羰基，而隨著羰基濃度的增加，聚甲醛吸收紫外線的能力增強，引發(fā)更多的鏈斷裂。因此，聚甲醛如用于室外，應(yīng)加入適量紫外線吸收劑或抗氧劑，以提高它的耐候性。 耐化學(xué)藥品性能 即使在高溫下

26、，聚甲醛對于一般有機溶劑也表現(xiàn)出相當好的耐腐蝕性。由于均聚甲醛與共聚甲醛的結(jié)構(gòu)不同，共聚甲醛的耐腐蝕性表現(xiàn)更突出，它能耐強堿性及堿性去垢劑。但均聚和共聚甲醛的共同缺點是不耐強酸和氧化劑，對于稀酸和弱酸則有一定的抵抗性。通常均聚甲醛在pH值為10以下的堿溶液中使用是安全的。均聚甲醛對農(nóng)藥以及汽油、潤滑油類有較好的抗腐蝕性。但若在汽油中添加較多的芳香烴或在潤滑油中添加抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、清潔劑等，則會大大降低其物理力學(xué)性能。(5)加工性能 聚甲醛可以用注射、吹塑、壓塑等一般熱塑性塑料的成型加工方法加工，其中以注射成型最為常用。其成型加工性能主要表現(xiàn)為如下幾個方面。熔點明顯 聚甲醛具有明顯的熔點，當溫

27、度未達到熔點，長期受熱也不會熔融，而當溫度一旦達到熔點，便會立即發(fā)生相變化，從固態(tài)變?yōu)槿廴跔顟B(tài)。流變性 熔融狀態(tài)下，聚甲醛的熔體呈非牛頓型流體。聚甲醛的熔體強度對溫度的敏感性較小，而對剪切應(yīng)力的依賴性較大，因而對注塑來說，要增加其流動性，應(yīng)當主要從增大注射速率、改進模具結(jié)構(gòu)、控制模具溫度等來考慮。結(jié)晶度高，體積收縮率大 共聚甲醛的結(jié)晶度可達70一75，均聚甲醛可達75一80。當熔體冷卻過程中，聚合物從無定形狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài)時，會產(chǎn)生較大的體積變化，致使聚甲醛在成型加工時制品容易出現(xiàn)凹孔斑紋，甚至發(fā)生變形開裂。為此，在加工厚壁制品時，不僅要控制模具溫度以放慢凝固速度，還要進行充分補料。熱穩(wěn)定性差

28、 聚甲醛的熱穩(wěn)定性較差，若成型溫度過高，加熱時間過長，均會引起分解，逸出強烈刺激眼睛的甲醛氣體。同時，甲醛易氧化成甲酸，又進一步加速聚甲醛的分解，使制品產(chǎn)生氣泡或變色，甚至有可能引起爆炸事故。因此，必須嚴格控制成型溫度和停留時間，在保證無流動性的前提下，盡量采用較低的成型溫度和較短的停留時間。凝固速度快 聚甲醛的凝固溫度在160左右，凝固速度大于熔融速度，溫度稍低于溶點時，即生成結(jié)晶相而具有一定的表面硬度，所以可以快速脫模，縮短冷卻時間。由于凝固速度快，在制品表面易產(chǎn)生缺陷，如折皺、斑紋、熔接痕等，對此應(yīng)采取相應(yīng)的措施予以補救，如提高注射速度和模具溫度、改進模具結(jié)構(gòu)等。吸水性低 聚甲醛的吸水性

29、較低，約0.25左右，制品成型后的尺寸穩(wěn)定性好。水分的存在對其性能和成型加工影響不大，因此成型前可不做干燥處理，但當顆粒表面吸附有水分時，從改善制品外觀出發(fā)，還是應(yīng)進行預(yù)干燥處理。對于成型大面積的薄壁制品，預(yù)干燥還兼有改善制品表面光澤的作用。POM綜合性能優(yōu)異可概括為：非常高的力學(xué)強度和剛性；優(yōu)異的耐疲勞特性和耐多次沖擊性能；優(yōu)良的自潤滑性和耐磨性；好的尺寸穩(wěn)定性和耐濕性，吸水率很?。缓玫碾娦阅埽殡姄p耗極??；廣泛的使用溫度，可在-40120內(nèi)長期使用；好的耐化學(xué)藥品性，對弱酸、弱堿、大部分有機溶劑、農(nóng)藥及油類具有良好的抗腐蝕性。1.4聚甲醛的改性通過以上介紹可以看出，聚甲醛的綜合物理機械性能

30、非常優(yōu)秀，因此被非常廣泛地應(yīng)用于各個生產(chǎn)部門。但是聚甲醛也存在某些性能上的缺陷，如成型收縮率較大，使得制品容易變形；不耐紫外線；熔點不很高，在加工中易受熱分解；韌性低，缺口敏感性大；相對密度較大，不透明，不耐酸等。因此，在不少較為苛刻的條件下，仍然滿足不了使用要求，這就是不斷對其改性的原因。主要通過物理和機械的方法在聚甲醛中加入無機或有機物質(zhì)，或?qū)⒉煌惛叻肿泳酆衔锱c其進行共混，或用化學(xué)方法實現(xiàn)聚甲醛的共聚、接枝、交聯(lián)，或?qū)⑸鲜龈鞣N方法聯(lián)用、并用，以提高其流動性、摩擦磨損性能、剛性、強度、電鍍性、介電性、缺口敏感性、提高抗沖擊性，以達到使材料的成本下降，成型加工性能或最終使用性能得到改善，或在

31、電、磁、光、熱、聲、燃燒等方面被賦予獨特功能等效果。聚甲醛常用的改性方法如下。(1)化學(xué)改性 利用接枝、嵌段等手段在POM分子鏈上引入所需要的鏈段的方法。在保持聚甲醛其他各項性能均衡的同時，強化或賦予材料特定的某些使用性能。例如用于汽車工業(yè)部件的聚甲醛，往往對其耐候性以及耐紫外線穩(wěn)定性很高，經(jīng)過改性的材料在600kJm2氙燈照射下，顏色改變不超過2E。(2)物理改性增韌改性 目前國內(nèi)外POM增韌改性方法主要是共混改性。一般有兩種方法，其一是加入彈性體，以提高聚甲醛的韌性，改善其沖擊強度。常用的彈性體有EPDM、BR、SBR、TPUR(熱塑性聚氨酯橡膠)、丙烯酸酯類彈性體等。其中TPUR是如今公

32、認的最有效的POM的彈性體類抗沖擊改性劑。另一種增韌方式則為非彈性體增韌，即選用綜合性能優(yōu)良的韌性或剛性材料與聚甲醛進行摻混，常見的有尼龍或共聚尼龍等。彈性體對于聚甲醛來說并不是最理想的抗沖擊改性劑，因為在其加入后，其沖擊韌性的提高是以其他力學(xué)性能的下降為代價的。所以，人們?yōu)榱瞬粨p害其他力學(xué)性能的同時又能提高韌性，采用共混非彈性體的材料具有很好的效果。增強填充改性 填充改性就是在塑料成型加工過程中加入無機填料或有機填料，使塑料制品的原料成本降低達到增量目的，或使塑料制品的性能有明顯改變，即在犧牲某些方面性能的同時，使人們所希望的另一些方面的性能得到明顯提高。一般使用的是在樹脂中添加無機物如玻璃

33、微珠、滑石粉、云母、碳酸鈣、玻纖、鈦酸鉀、碳纖維等來進行增強填充改性，以提高聚合物的強度、剛性和熱變形溫度，并降低成本。其他改性 主要是針對聚甲醛的耐磨、阻燃、耐候性等性能的改善。POM摩擦系數(shù)較大，在許多傳導(dǎo)零部件中的應(yīng)用受到一定限制，國內(nèi)外采取多種改性方式，開發(fā)出POM自潤滑復(fù)合材料。目前POM自潤滑材料開發(fā)已成為FOM改性研究方向之一。POM比較易燃燒，國外開發(fā)出多種牌號的POM阻燃劑和阻燃POM產(chǎn)品，國內(nèi)目前在此方面起步較晚。國內(nèi)研究表明，最適合制備阻燃POM的阻燃劑為三聚氰胺、聚磷酸銨和季戊四醇雙磷酸酯三聚氰銨鹽等。阻燃POM可以通過擠出造粒工藝生產(chǎn)，其工藝條件與普通POM相同，也可

34、以采用注射、吹塑、模壓等成型工藝進行成型。聚甲醛的光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致材料的力學(xué)性能迅速下降，失去使用價值，限制了其在諸多方面的應(yīng)用，因此改善聚甲醛耐候性具有重要的意義。1.5聚甲醛共混造粒生產(chǎn)線設(shè)計1.5.1 2500t/aPOM的合金化改性生產(chǎn)線簡介POMHDPE共混改性工藝與配方設(shè)計(1) 配方 樹脂 POM 70HDPE 30相容劑 PE-g-MAH 10(2)工藝配料混合擠出冷卻切粒篩分包裝按配方設(shè)計比例稱量各種原料，投入高速混合機中混合，在80100下攪拌1015min,使物料分散均勻，置于螺桿擠出機中共混擠出、冷卻、切粒、干燥、成型。擠出機料筒各區(qū)段溫度分別為后部1551

35、65、中部165175、前部175185；螺桿轉(zhuǎn)速200240rmin。POM合金化的目的是希望得到綜合性能優(yōu)異的工程塑料，PE具有較好的韌性和加工成型性。POMLDPE共混，可以提高POM的產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性、抗沖擊強度，可制造剛?cè)峤Y(jié)合的合金材料，用于儀表傳動部件和自潤滑制品。POM/HDPE合金的特點：流動性得以改善。在POM加入一定比例的HDPE使其加工流動性有較大提高，改善了POM的加工性能。密度有所下降。POM/HDPE合金的密度比純POM小10%左右。POM/HDPE的耐候性較POM好。POM與HDPE的相容性很差，完全不相容，加入馬來酸酐接枝PE作為相容劑，使HDPE顆粒細化，均勻

36、分散在POM基體中，促使POM與HDPE兩相的相容性得到明顯改善。POM/HDPE共混體系，隨相容劑用量的增加，其缺口沖擊強度隨之上升，超過10后，共混體系的沖擊強度則隨之有下降趨勢。相關(guān)性能：拉伸強度為3842MPa；缺口沖擊強度1012kJm2。1.5.2 2500t/aPOM的增韌改性生產(chǎn)線簡介POMTPU增韌改性工藝與配方設(shè)計(1) 配方 POM 80TPU 20相容劑PE-g-MAH 10抗氧劑 300 0.3潤滑劑HSt 0.4(2)工藝 配料混合擠出冷卻切粒篩分包裝按配方設(shè)計份數(shù)稱混合，投進高速混合機內(nèi)在8090下攪拌510min，使物料分散均勻，在雙螺桿擠出機熔融擠出；擠出機L

37、D比在2028；螺桿的壓縮比(進料口面積與出料口面積之比)為25：135：1；壓縮段、均化段都較長，均化段的槽深比一般擠出機螺桿淺一些；擠出機料筒溫度控制為：送料段140160，熔融段160175，計量段175185，機頭溫度175185，口模溫度180185；螺桿轉(zhuǎn)速140180 rmin。POM是高密度、高結(jié)晶性的線性聚合物，具有耐磨、堅硬、耐疲勞、易加工和制品尺寸穩(wěn)定等性能。但是POM脆性大，抗沖擊性能差，限制了POM制品的應(yīng)用范圍。熱塑性彈性體則具有優(yōu)良的韌性，與POM共混有一定的相容性。為了更好地改善POMTPU共混體系的界面張力、兩相間的黏結(jié)力，提高兩者的相容性，添加PE-g-MA

38、H相容劑是必要的。增韌POM的特性：彈性體增韌POM的顯著特點是使POM的低溫韌性得到大幅度提高，選擇合適的彈性體用量，可制造出既有一定剛性又具有一定韌性的改性POM,其次是由于彈性體的加入，使得共混體流動性與POM比，有不同程度的下降，在加工過程中可采用適當提高溫度或添加潤滑劑等辦法解決。 POMTPU共混體系的抗沖擊強度隨TPU量的增加而增大，而拉伸強度、彈性模量及模型收縮率隨TPU的增加而下降。相關(guān)性能：拉伸強度34.535.9MPa；彎曲強度40.342.2MPa；彎曲模量14001500 MPa；斷裂伸長率400410；Izod沖擊強度172188Jm。1.6工藝流程敘述POM共混造

39、粒生產(chǎn)線流程基本上如下圖所示:牽引輔機POM樹脂及助劑高速攪拌混合低速攪拌混合擠出成型冷卻定型切割篩分產(chǎn)品檢驗包裝入庫圖1.1POM共混造粒工藝流程圖1.6.1成型料的準備POM共混造粒所用的成型料并不是單一的POM樹脂，為了改進粒料的加工性能，改善粒料的使用性能和降低成本，根據(jù)生產(chǎn)配方的需要加入不同的助劑，如相容劑、潤滑劑、抗氧劑等。所以成型料是以POM樹脂為主的混合料（一般稱之為干混料）。成型料的準備過程是根據(jù)已選定的配方，還原、輔料進行必要的預(yù)處理、計量、輸送及混合?；旌鲜菍⒃o料各組分相互分散以獲得均勻物料的過程。原輔料相互間混合后的均勻程度將直接影響粒料質(zhì)量，因此混合是POM共混造粒

40、制造過程中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。(1) 原料的預(yù)處理由于原輔料在生產(chǎn)和裝運過程中可能混入一些機械雜質(zhì)，為了粒料生產(chǎn)安全，保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要進行過篩和磁吸處理，除去雜質(zhì)。(2) 原輔料的計量按照確定的配方將原輔料精確計量。雖然原料是袋裝或桶裝，一般有規(guī)定的重量，也必須復(fù)稱。并保證各組分的稱量誤差應(yīng)控制在1%以內(nèi)。(3) 原輔料的混合POM共混造粒的原輔料大多是固體粉料（只有少量助劑是液態(tài)），因此POM共混造粒成型料是通過物料間對流作用和剪切作用進行混合制備的。目前絕大部分企業(yè)都是采用高速混合機將原輔料進行混合，再用低速冷混機將混合好的物料進行冷卻。物料混合質(zhì)量是否達到了預(yù)定的要求，即生產(chǎn)中混合過程終點

41、如何判斷是混合操作中的重要指標?；旌辖K點的測定，理論上可通過取樣進行分析，但在工廠實際生產(chǎn)過程中，混合終點一般是以時間控制的，這個控制時間大多是靠經(jīng)驗而定，因此物料混合的均勻度不大可能十分精確，這就要求配方中采用的各種原輔料密度和細度盡可能很接近。原輔料混合工藝中物料的輸送是根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和設(shè)備來布置，可選用風(fēng)送、螺旋輸送器或人工接袋輸送等。而本設(shè)計是要設(shè)計5000噸/年的POM共混造粒生產(chǎn)車間，就規(guī)模來說屬于中小型車間，物料輸送并不會要求時間間隔緊密，因此選用小型的螺旋上料機作為物料輸送設(shè)備。 1.6.2擠出成型技術(shù)生產(chǎn)POM粒料的擠出機螺桿設(shè)計都有三個區(qū)段：加料段（送料段）、熔化段（壓縮段）

42、、計量段（均化段）。此三段所起的作用不同。加料段是把料斗來的固體塑料升溫到它的軟化點，并將它送到熔化段，只是一個升溫和輸送過程，塑料仍是固體狀態(tài)。熔化段一般在螺桿中部，塑料在這段中除受熱和前移外，同時粒狀固體逐漸壓實和熔化為連續(xù)狀的熔體，還將包在料內(nèi)的空氣向送料段排出，塑料在這段是由固態(tài)逐漸轉(zhuǎn)化為熔融狀態(tài)。計量段是螺桿的最后一段，熔體在這段中進一步均勻塑化，并使料流定量、定壓由機頭流道均勻擠出，所以又稱均化段。擠出機螺桿的三個區(qū)段（即三段）相對應(yīng)的組成了三個功能區(qū)：固體輸送、物料塑化區(qū)、熔體輸送。要使擠出機的這三個功能區(qū)段相吻合，必需選擇適當?shù)呐浞?、適當?shù)牧贤矞囟扰c螺桿溫度及適當?shù)穆輻U轉(zhuǎn)速。如

43、果工藝條件選擇不適當，就會破壞三個功能區(qū)的分布，造成產(chǎn)量降低或塑化不良?？傊跀D出機實際生產(chǎn)中，根據(jù)配方、螺桿轉(zhuǎn)速及各段控制溫度等，已達到塑化和擠出量的最佳效果。根據(jù)要求要符合5000噸/年的POM共混造粒生產(chǎn)線的條件，從必需的年產(chǎn)量、生產(chǎn)能力、等各方面進行考慮，本設(shè)計選擇南京誠盟機械有限公司SHJ-65A型的同向平行雙螺桿擠出機作為擠出設(shè)備最為合理。表1.5 部分可用于共混造粒的雙螺桿擠出機主要參數(shù)設(shè)備型號Model螺桿直徑D (mm)螺桿長徑比L/D螺桿轉(zhuǎn)速N (r/min)主電機功率P（KW）生產(chǎn)能力Q（kg/h）SHJ262628566005.5/7.51030SHJ36362856

44、60015/ 18.53080SHJ5052285650045 / 55 80250SHJ60602856400 / 50055 150300SHJ65622856400 / 50055 /75200350SHJ65A622856400 / 500/60075/ 903004501.6.3擠出輔機共混造粒擠出輔機一般由拉絲冷卻水槽、牽引輥、切粒機、干燥器、振動篩等組成。（1）拉絲冷卻水槽水槽從下游進冷卻水，上游出水，一條水槽只需一臺水泵作為動力帶動水循環(huán)。（2）牽引輥牽引輥不需要動力，只起導(dǎo)向作用，靠切粒機拉動絲條向前運動。（3）切粒機本設(shè)計選擇東莞市南城和興機械廠HX-200型切粒機。該機型

45、性能優(yōu)越，結(jié)構(gòu)合理，外型美觀大方,全不銹鋼制造外加消音罩降低噪音。整機封閉性好，不漏料。機器運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低，部件拆卸方便,維修率低，產(chǎn)量高。32片硬質(zhì)合金滾刀，具有超強的耐磨性。進口聚氨酯材質(zhì)的牽引輥，拉力強，耐磨性高，拉料穩(wěn)定。加強型雙滾珠進口軸承，使用壽命長。增強尼龍從動齒輪，低噪音，高耐磨，無須潤滑。本機型適用于各類工程塑料的冷拉條式切粒。表1.6 用于共混造粒的切粒機主要參數(shù)型號產(chǎn)量(kg /h)切粒條數(shù)(條)顆粒長度(mm)轉(zhuǎn)刀尺寸*數(shù)量電機功率(kw)機器重量(kg)外型尺寸(mm)HX-20030050020303ø200*200*32刀5200600*650*140

46、0（4）振動篩本設(shè)計選用新鄉(xiāng)市人從眾振動機械廠的3DZSF520型直線振動篩。直線振動篩利用振動電機激振作為振動源，使物料在篩網(wǎng)上被拋起，同時向前作直線運動，物料從給料機均勻地進入篩分機的進料口，通過多層篩網(wǎng)產(chǎn)生數(shù)種規(guī)格的篩上物、篩下物、分別從各自的出口排出。具有耗能低、產(chǎn)量高、結(jié)構(gòu)簡單、易維修、全封閉結(jié)構(gòu)，無粉塵溢散，自動排料，更適合于流水線作業(yè)。表1.7 部分可用于共混造粒的振動篩主要參數(shù)型號篩面尺寸（mm）篩面層數(shù)網(wǎng)孔尺寸 （目/in）處理量（t/h）振次Min雙振幅（mm）電機功率（kw）振動方向角（°）外型尺寸(長×寬×高)（mm）3DZSF520500

47、×2000322000.0351450462×0.4452195×806×1050第二章 工藝計算第二章 工藝計算2.1物料衡算2.1.1計算基準年工作日的確定（年工作小時）（1）年工作日 365-7（法定假日）=358天（2）設(shè)備大修 25天/年=600小時（3）特殊情況停車 15天/年=360小時（4）機頭清洗 換過濾網(wǎng) 1次/6天 8小時/次358天-（25天+15天）×1/6次/天×8小時/次=424小時（5）實際開車時間 365天-7天-25天-15天-177天=300.3天300天300天×24=7200小時設(shè)備

48、利用系數(shù): K=實際開車時間/年工作時間=7200/8592=0.842.1.2物料衡算（1）混合工段確定各崗位物料損失率經(jīng)過經(jīng)驗數(shù)據(jù),由于工人操作不慎以及設(shè)備殘留等因素,使物料有一定的損失,首先。列表如下：表2.1捏合工段物料損耗系數(shù)一覽表工序篩選輸送高速混合低速混合輸送自然掃地損耗率%0.20.30.10.10.2合計損耗率%0.50.10.10.2總損耗%0.9物料平衡計算 進入本工序的物料量=出料量/（1-本工序的損失率）進入輸送的物料量:950*/(1-0.2%)=951.9kg* 半成品混合料1噸其中有加入回收料5%,則1000(1-5%)=950kg進入低速混合的物料量:951.

49、9kg/(1-0.1%)=952.9kg進入高速混合的物料量:952.9kg/(1-0.1%)=953.9kg進入篩選輸送的物料量:953.9kg/(1-0.5%)=958.7kg混合工段物料平衡表表2.2 混合工段物料平衡表工序輸入輸出物料kg回收kg小計kg物料kg損失kg小計kg篩選輸送958.7958.7953.94.8958.7高速混合953.9953.9952.91.0953.9低速混合952.9952.9951.91.0952.9輸送951.9951.99501.9951.9半成品95050100010001000合計10001000(2)擠出造粒工段物料衡算擠出造粒工段損耗率:

50、表2.3擠出造粒工段損耗率工序自然損耗掃地下腳料一次成品百分率%0.10.45.594物料平衡計算:混合料需求量:(5000噸/年)/94%=5319噸/年自然損耗占:5319×0.1%=5.32噸掃地料占: 5319×0.4%=21.28噸下腳料占: 5319×5.5%=292.55噸下腳料回收破碎量:292.55(1-5%)=277.92噸混合料中需加放的回收料量:5319×50/1000=265.95噸回收率:265.95/292.55×100%=90.9%擠出造粒工段物料平衡表:表2.4 擠出成型工段物料平衡表工序物料輸送自然損耗量掃地

51、料下腳料成品物料量T53195.3221.28292.555000(3)物料中各組分的需要量表2.5 物料中各組分的需要量生產(chǎn)線原料名稱配料份數(shù)百分率(%)每噸產(chǎn)品消耗定額(kg)2500噸產(chǎn)品消耗原材料每年消耗量(t)每天消耗量(t)每小時消耗量(kg)POM/HDPEPOM7063.64636.415915.303220.96HDPE3027.27272.7681.82.27394.71PE-g-MAH109.0990.9227.20.75731.54POM/TPUPOM8072.27722.71806.756.02250.83TPU2018.07180.7451.751.5162.92P

52、E-g-MAH109.0390.3225.750.7531.33000.30.272.76.750.020.83HSt0.40.363.69.00.031.25 (4)根據(jù)衡算,計算出實際每年需求量及日需要量和每小時需要量根據(jù)物料衡算,混合料年需要量為5319噸,計算出每年需要配好的粉料量為5366.9噸,即5319×(1+0.9%)=5366.9t考慮到回收,則新料量=總物料量-回收量 =5366.9-265.95 =5100.95t根據(jù)計算結(jié)果畫出物料衡算流程圖:輸送低速混合篩選輸送高速混合5100.95t/a5329.33t/a5334.7t/a5340.07t/a3060.1

53、t/a.5.37t/a損失10.73t/a損失5.37t/a損失26.83t/a損失5318.58t/a292.55t/a5000t/a,制品損失26.6t/a下腳料回收破碎265.95t/a擠出造粒損失26.03t/a圖2.1物料衡算流程圖表2.6原料消耗綜合表生產(chǎn)線原料名稱配料份數(shù)百分率(%)每噸產(chǎn)品消耗定額(kg)消耗量用途每年 (t)每天(t)每時 (kg)POM/HDPEPOM7063.64636.415915.303220.96樹脂HDPE3027.27272.7681.82.27394.71改性劑PE-g-MAH109.0990.9227.20.75731.54相容劑POM/TPUPOM8072.27722.71806.756.02250.83樹脂TPU2018.07180.7451.751.5162.92改性劑PE-g-MAH109.0390.3225.750.7531.3相容劑3000.30.272.76.750.020.83潤滑劑HSt0.40.363.69.00.031.25抗氧劑2.2能量衡算2.2.1電能查得SHJ-65A平行雙螺桿擠出機的生產(chǎn)能力300450kg/h,則