《聚氯乙烯防靜電板材生產(chǎn)工藝及車間設(shè)計(jì)》15000字

頁共36頁1.緒論聚氯乙烯樹脂，俗稱PVC樹脂，是由氯乙烯單體通過自由基聚合機(jī)理聚合而成的聚合物。聚氯乙烯樹脂作為五大合成高分子材料之一，在世界上占有重要地位。1.1靜電產(chǎn)生機(jī)理及危害1.1.1靜電產(chǎn)生機(jī)理高分子材料具有重量輕、耐磨、耐腐蝕等特點(diǎn)。它們具有良好的電和熱絕緣性能，易于加工和成型。長期以來，聚合物材料因其優(yōu)異的介電性能而被用作電絕緣材料。然而，高絕緣性也會(huì)帶來靜電危害。聚合物材料在產(chǎn)品加工或最終使用過程中容易發(fā)生沖突，導(dǎo)致靜電積聚。1.1.2危害靜電不僅會(huì)影響產(chǎn)品的透明度和美觀性，還會(huì)影響產(chǎn)品的使用性能，造成外觀損壞、觸電、EC短路等不良現(xiàn)象，甚至靜電放電產(chǎn)生的火花引起爆炸或火災(zāi)，從而阻礙了高分子材料在煤礦中，危險(xiǎn)品倉庫等場合的應(yīng)用[1]。1.2抗靜電方法(1)鍍膜(Coating)技術(shù)，使在PVC板表面形成一層防靜電硬膜。防靜電層只能通過機(jī)械加工去除。任何其他方法，包括用酒精化學(xué)溶劑刷牙，都是無用的。因此，它不僅保持了塑料板固有的亮麗特性，還具有防靜電功能，但是抗靜電板的表面電阻在很多年后可能會(huì)增加至7-9次方歐姆或者更高，導(dǎo)致抗靜電功能放松甚至消失[2]。(2)在塑料制品的一側(cè)或兩側(cè)涂上導(dǎo)電涂層或?qū)щ娔?fù)合層。(3)研制結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料。(4)防止靜電積聚，使產(chǎn)生的靜電盡快消失。泄漏電荷的方法包括通過電路直接傳導(dǎo)、改善環(huán)境相對(duì)濕度和添加抗靜電劑[3]。(5)添加導(dǎo)電材料，并通過混合將導(dǎo)電材料轉(zhuǎn)移到非導(dǎo)電塑料中，使其成為復(fù)合導(dǎo)電塑料。常見的導(dǎo)電材料包括石墨、炭黑、金屬粉末、碳纖維、鍍金玻璃纖維等。1.3聚氯乙烯分子結(jié)構(gòu)聚氯乙烯是一種聚合物材料，它用氯原子代替聚乙烯中的氫原子。它是一種具有某種晶體結(jié)構(gòu)的無定形聚合物。這種材料的結(jié)構(gòu)如下：-(CH2-CHCl)n-。PVC是大多數(shù)VCM單體中具有連續(xù)頭尾結(jié)構(gòu)的線性聚合物。碳原子以之字形顯示，所有原子以σ鍵連接顯示。所有的碳原子都是SP3雜化的。PVC分子鏈上有一個(gè)短的間規(guī)規(guī)整結(jié)構(gòu)。隨著聚合溫度的降低，間規(guī)結(jié)構(gòu)的規(guī)整性增加。PVC的大分子結(jié)構(gòu)中存在一些不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，如頭狀結(jié)構(gòu)、支鏈、雙鍵、烯丙基氯、叔氯等，使其難以抵抗熱變形和老化。因此，交聯(lián)后可以消除這些缺點(diǎn)。1.4聚氯乙烯性能特點(diǎn)著色性。PVC的熱穩(wěn)定性和耐光性較差。氯化氫在150℃開始分解，隨著增塑劑含量的增加，出現(xiàn)不良反應(yīng)。此外，它還可能影響PVC的顏色，例如著色劑的遷移，這也可能影響PVC的耐色性。例如，PVC樹脂降解的催化劑有鐵離子和鋅離子。因此，使用氧化鐵（紅、黃、棕、黑）或白氧化鋅、硫化鋅和立德粉可降低塑料樹脂的熱穩(wěn)定性。一些染料可能與降解的塑料制品發(fā)生反應(yīng)。例如，酸性差的藍(lán)色顏料，即使在PVC的著色過程中，PVC的水解也會(huì)與氯化氫發(fā)生反應(yīng)，失去合適的顏色[4]。遷移性。只有在使用染料或有機(jī)顏料時(shí)，增塑PVC產(chǎn)品才會(huì)發(fā)生遷移。正如我們常說的，遷移是指某些可溶性染料或有機(jī)顏料在環(huán)境溶劑中通過增塑劑滲透到塑料制品表面，從而將熔融染料顆粒帶入制品表面去除污染、溶劑滲透或結(jié)霜[5]。耐候性。包括耐候性、抗破碎性和耐久性。它是指顏色對(duì)不同氣候的抵抗力。這些包括可見光和紫外線、濕度、溫度、大氣中的氯以及產(chǎn)品使用過程中遇到的化學(xué)物質(zhì)。有機(jī)顏料的好壞是因?yàn)樗鼈兊慕Y(jié)構(gòu)不同。除此以外，在含有白色顏料的配方中，顏料的耐候性會(huì)受到嚴(yán)重影響。穩(wěn)定性。PVC樹脂軟化點(diǎn)低，約75～80℃，脆化溫度低，在-50～-60℃范圍內(nèi)，大部分產(chǎn)品不應(yīng)超過55℃，特殊配方可達(dá)到90℃。即使是高純聚氯乙烯（PVC）樹脂也能在100℃以上的溫度或陽光下長時(shí)間逃逸氯化氫。這些結(jié)果表明，存在不穩(wěn)定的尖峰團(tuán)簇或結(jié)構(gòu)[6]。降解時(shí)間越長，溫度越高，降解速度越快，在氧氣或空氣存在下降解速度越快。電性能。聚氯乙烯是一種極性聚合物，對(duì)水和其他導(dǎo)電物質(zhì)有很高的親和力，因此其電阻比非極性聚烯烴小，但仍有較高的陰極體積和擊穿電壓。PVC的極性基團(tuán)直接連接到主鏈上。在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下，偶極段受到主鏈原子的限制，不能移動(dòng)，因此不存在偶極極化現(xiàn)象?？勺鳛槭覝叵碌母哳l絕緣材料。懸浮樹脂用于導(dǎo)線絕緣時(shí)，其電絕緣性能是液體樹脂的10～100倍。降解過程中氯離子的存在降低了電氣絕緣性。1.5聚氯乙烯主要應(yīng)用PVC是世界上生產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的通用塑料。極性碳-氯鍵結(jié)晶性好，強(qiáng)度高，阻燃性好，是建筑材料的首選，可用于塑鋼門窗及扣板的生產(chǎn)。它還可以通過添加增塑劑來調(diào)節(jié)結(jié)晶度，生產(chǎn)各種硬度物品，如電線電纜、密封條、泡沫壁紙、拖鞋、人造皮革、農(nóng)用薄膜、輸液袋、甚至防腐劑薄膜等。1.6聚氯乙烯抗靜電方法的相關(guān)文獻(xiàn)及其優(yōu)缺點(diǎn)在知網(wǎng)和各個(gè)資源網(wǎng)站的資料里，我查閱了幾篇文獻(xiàn)和專利，具體分析和研究了他們所選用的PVC抗靜電技術(shù)，了解了他們是如何解決靜電問題的，并整理了他們的優(yōu)缺點(diǎn)，具體如下所示：(1)金屬系防靜電涂料導(dǎo)電性能的影響研究。該文獻(xiàn)通過使用金屬管道的方法來解決靜電。優(yōu)點(diǎn)：減少生產(chǎn)成本，通過接地的方式釋放靜電；缺點(diǎn)：長時(shí)間使用，管道可能會(huì)腐蝕生銹[7]。(2)PVC樹脂靜電問題及解決措施。文獻(xiàn)通過使用加濕管道內(nèi)壁的方法來解決靜電問題。優(yōu)點(diǎn)：減少生產(chǎn)成本，防止管道生銹；缺點(diǎn)：可能會(huì)產(chǎn)生濕料，影響運(yùn)輸效果[8]。(3)一種抗靜電PVC板材材料及其制備方法。該專利通過納米銀線與高分子抗靜電劑配合使用，使納米銀線表面官能化，來增強(qiáng)其表面活性，再將含有活化納米銀線的復(fù)合抗靜電添加到PVC樹脂體系中來改善PVC材料的抗靜電能力。優(yōu)點(diǎn)：提高了PVC板材的力學(xué)性能和阻燃性能；缺點(diǎn)：成本高[9]。1.7板材規(guī)格1.7.1常見規(guī)格常見的聚氯乙烯硬板有四類：一般用途、透明板、發(fā)泡板、防靜電板。尺寸：一般是30*30，30*45，60*60，也可根據(jù)需求定制。規(guī)格：寬度在1米至1.55米之間任意選擇，長度不限。厚度：2~8毫米不等，也可根據(jù)需求增減厚度。1.7.2板材基本配方一般硬板表1一般硬板基本配方原料質(zhì)量份聚氯乙烯樹脂（PVC）（SG-5，SG-4）100鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）4~6三堿式硫酸鉛5~6硬脂酸鋇（BaSt）1.5硬脂酸鈣（CaSt）1.0碳酸鈣10液體石蠟0.5~1.0色料0.005~0.01透明硬板表2透明硬板基本配方原料質(zhì)量份聚氯乙烯樹脂（PVC）（SG-5，SG-4）100鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）5~7甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物（MBS）2~4硫醇有機(jī)錫2~3硬脂酸鈣（CaSt）0.2硬脂酸鋅（ZnSt）0.1表2（續(xù)）原料質(zhì)量份環(huán)氧大豆油2~3發(fā)泡硬板表3發(fā)泡硬板基本配方原料質(zhì)量份聚氯乙烯樹脂（PVC）（K-58）100ACR4.5發(fā)泡劑AC2.5三鹽基硫酸鉛3二鹽及亞硫酸鉛3硬脂酸鈣（CaSt）1.5成核劑二氧化鈦（TiO2）2填充料碳酸鈣（CaCO3）6防靜電硬板表4防靜電硬板基本配方原料質(zhì)量份聚氯乙烯樹脂（PVC）（SG-5，SG-6）100鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）5~8三堿式硫酸鉛2~3二堿式亞硫酸鉛1.2硬脂酸鋇（CaSt）1~2PE蠟0.5~1爐法炭黑（粒度>80目）30~45CPE（Cl=37.5%）10~20

配方試驗(yàn)2.1基礎(chǔ)材料2.1.1樹脂樹脂是復(fù)合導(dǎo)電塑料的基體。樹脂的選擇不僅取決于樹脂的性能，還取決于生產(chǎn)條件和經(jīng)濟(jì)因素。因此，綜合比較，我們選用齊魯石化公司生產(chǎn)的PVC（S-1000），具有優(yōu)良的阻燃性能和良好的價(jià)格。在PVC中加入合適的導(dǎo)電材料，可以獲得良好的導(dǎo)電性能，并通過添加其它添加劑，達(dá)到理想的機(jī)械沖擊強(qiáng)度。2.1.2導(dǎo)電填料炭黑來源廣泛，價(jià)格優(yōu)惠，可選用炭黑作為導(dǎo)電填料。對(duì)炭黑導(dǎo)電電機(jī)的機(jī)理有兩個(gè)假設(shè)：（1）導(dǎo)電電路理論：在一定的剪切力作用下，炭黑團(tuán)聚體成為粘附粒子，在100nm的距離內(nèi)相互接觸形成網(wǎng)絡(luò)，電子p通過交聯(lián)鏈傳導(dǎo)電。（2）場發(fā)射理論：在基體大分子化合物中，碳粒子不僅接觸，而且電子在炭黑粒子的空隙（小于100nm）中運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)電，即炭黑粒子之間的隧穿效應(yīng)理論或高電場強(qiáng)度導(dǎo)致發(fā)射電流并導(dǎo)電。據(jù)了解，特導(dǎo)電炭黑粒徑較小，具有最高的比表面積，最高的結(jié)構(gòu)度，是目前國內(nèi)最好的導(dǎo)電填料。所以，選用特導(dǎo)電炭黑作為PVC導(dǎo)電填料[10]。2.1.3填充劑填充劑以固體為主，可分為增量填充劑和增強(qiáng)填充劑兩種。它們之間沒有嚴(yán)格的范圍，這取決于具體的用途和對(duì)象。在PVC塑料中加入填充劑，可以大大降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品的某些性能。常用填料為碳酸鈣等，在配方體系中，活性碳酸鈣的一般用量為5份，本實(shí)驗(yàn)采用15份。除用作發(fā)泡成核劑外，還可降低材料成本。但是，過多的泡沫會(huì)導(dǎo)致氣泡均勻性差，影響外觀質(zhì)量，產(chǎn)品密度難以控制，導(dǎo)致整體成本增加[11]。2.1.4改性劑在PVC樹脂中加入導(dǎo)電炭黑，隨著炭黑用量的增加，不僅難以加工，而且復(fù)合材料變得脆硬，沖擊性能急劇下降?？紤]到復(fù)合材料的改性，選擇了含氯量為35%的CPE來改善其沖擊性能[12]。CPE所具有的結(jié)構(gòu)使材料具有良好的機(jī)械性能和沖擊性能，對(duì)聚合物的加工性能也有明顯的改善作用，而且價(jià)格適中，堪稱物美價(jià)廉，性價(jià)比很高。2.1.5潤滑劑當(dāng)聚合物在熔融狀態(tài)下加工時(shí)，其熔體具有較高的熔體粘度，這可能導(dǎo)致聚合物內(nèi)部以及聚合物與加工設(shè)備之間發(fā)生沖突。一方面不受控制的摩擦生熱會(huì)使聚合物發(fā)生熱降解，另一方面高粘度也會(huì)大幅度降低聚合物的流動(dòng)速度，嚴(yán)重影響加工生產(chǎn)的正常進(jìn)行。解決這個(gè)問題的方法有三種：提高溫度、增大壓力、添加潤滑劑。提高加工溫度可以有效降低粘度，提高加工性能，但控制不準(zhǔn)確、控制不及時(shí)會(huì)加劇熱降解。隨著壓力的增大，熔體的流動(dòng)速度加快，但熔體的粘度隨壓力的增大而增大。控制不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的問題。此外，過高的溫度和壓力會(huì)導(dǎo)致聚合物降解和鏈斷裂，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。潤滑劑的添加主要是解決摩擦問題，在添加潤滑劑后，部分潤滑劑會(huì)滲透入聚合物內(nèi)部，減少聚合物之間的摩擦；部分潤滑劑遷移到聚合物表面，在聚合物與加工設(shè)備之間形成潤滑界面，有效降低聚合物熔體與加工設(shè)備之間的摩擦，防止熔體粘附在設(shè)備表面。在使用潤滑劑時(shí)，應(yīng)注意光滑現(xiàn)象，即在一定的極端條件下，將潤滑劑從高壓混合物中擠出，在設(shè)備的鑄鐵表面和壁面形成一層隔離膜，徹底消除壁面所需的粘附，防止加工的順利進(jìn)行。聚氯乙烯（PVC）是一種重要的通用塑料，用途廣泛。然而，由于其極性強(qiáng)，PVC存在加工問題，例如熔體粘度高、材料產(chǎn)生的剪切摩擦熱大以及熔體與加工設(shè)備金屬表面的嚴(yán)重粘附[13]。因此，有必要對(duì)PVC進(jìn)行熱塑性加工，并添加能夠降低熔體粘度、減少材料剪切摩擦產(chǎn)生的熱量以及熔體與加工設(shè)備金屬表面的粘附力的金屬潤滑劑。本次選用硬脂酸鈣作為潤滑劑。硬脂酸鈣是一種金屬皂，是一種常用的潤滑劑，還是一種聚氯乙烯熱穩(wěn)定劑[14]。2.1.6增塑劑增塑劑是添加到材料（通常是塑料、樹脂或彈性體）中以改善加工性、可塑性、彈性和拉伸強(qiáng)度，但不改變增塑劑材料基本化學(xué)性質(zhì)的材料。根據(jù)增塑劑的作用原理和作用方式，可將增塑劑分為內(nèi)增塑劑和外增塑劑兩類。外部增塑劑通常是高沸點(diǎn)的酯，很難蒸發(fā)，很少有低熔點(diǎn)的固體，通常不與PVC反應(yīng)[15]。PVC常用的增塑劑有鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、癸二酸辛酯(DOS)、磷酸三甲酚酯(TCP)、鄰苯二甲酸二異辛酯(DIOP)、己二酸二辛酯(DOA)、石油酯、環(huán)氧化合物、氯化石蠟(通常石油酯和氯化石蠟為助增塑劑)，它們的性能如圖1[16-17]．理想的增塑劑應(yīng)滿足以下要求：高效、與樹脂相容性好、揮發(fā)性低、遷移少、光熱穩(wěn)定性好、與樹脂中其他助劑配合良好、價(jià)格便宜、易污染小、毒性低或無毒等優(yōu)點(diǎn)。綜合比較而言，DOP是PVC增塑劑中性能優(yōu)良的品種之一，其溶度參數(shù)為8.8(cal/cm3)，介電常數(shù)為5.18，與PVC高度相容，可以作為主增塑劑使用，并且具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)較高的增塑效率；(2)耐熱性和耐寒性：涂層能使產(chǎn)品在很低的溫度下保持良好的硬度，不僅在高溫或工作條件下分解，而且在高溫下非常穩(wěn)定，同時(shí)光和氧也有良好的穩(wěn)定性；(3)耐抽出性：耐水、耐油、耐有機(jī)溶劑，能使產(chǎn)品具有良好的耐久性；(4)不遷移：該成膜劑可防止產(chǎn)品中的添加劑與其他固體介質(zhì)接觸而擴(kuò)散。圖1增塑劑性能比較圖2.1.7熱穩(wěn)定劑通常聚氯乙烯使用的穩(wěn)定劑有兩類，一類是熱穩(wěn)定劑，一類是防老化劑。熱穩(wěn)定劑偏重于改善加工性能，主要是通過吸收加工過程中聚氯乙烯釋放的氯化氫氣體來避免樹脂被催化分解；防老化劑偏重于提升使用壽命，因此防老化劑多含有抗氧劑和抗紫外線劑，降低使用過程中環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的損害。熱穩(wěn)定劑通常是無機(jī)或有機(jī)金屬化合物，這個(gè)術(shù)語本身是指陽離子或有機(jī)化合物的存在，通常按化學(xué)分類。一般來說，無機(jī)材料和有機(jī)金屬化合物是基本的（或主要的）穩(wěn)定劑，而有機(jī)材料是次要的或次要的穩(wěn)定劑。在塑料擠出過程中，穩(wěn)定劑起到了防止塑料樹脂分子鏈在熱剪切作用下發(fā)生損傷和降解的作用，同時(shí)還起到了光、熱、氧在儲(chǔ)存和使用期間。目前，用于硬質(zhì)塑料制品的穩(wěn)定劑主要是鉛、錫、鈣、鋅復(fù)合穩(wěn)定劑。復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑具有良好的熱穩(wěn)定性，但在固化過程中會(huì)保留游離離子。如果這些離子的含量太高，在可見光的直接作用下，殘留離子會(huì)作用于產(chǎn)品表面，導(dǎo)致產(chǎn)品表面出現(xiàn)灰斑或黑色。有機(jī)錫穩(wěn)定劑具有良好的熱穩(wěn)定性和亮度，但有機(jī)錫的光穩(wěn)定性與PVC樹脂相近，不能有效地保護(hù)PVC顆粒免受紫外線的傷害，因此鉛/鈣/鋅鹽穩(wěn)定性差，只有加入大量的二氧化鈦才能起到屏蔽作用，才能達(dá)到耐候性要求[18]。鈣鋅穩(wěn)定劑的主要成分是鈣鋅皂鹽、輔助穩(wěn)定劑、抗氧劑和潤滑劑。在復(fù)合鈣/鋅穩(wěn)定劑中加入大量不同類型的抗氧化劑（如1010和1076），在光氧化和熱氧化條件下，PVC的降解可以得到緩解，特別是在早期天氣耐塑料制品。因此從各類穩(wěn)定劑的優(yōu)劣及發(fā)展來看，鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑更適用于本實(shí)驗(yàn)。2.1.8增強(qiáng)劑MBS是PVC最主要的增強(qiáng)劑之一。與其它增強(qiáng)劑相比，MBS可大大提高產(chǎn)品的耐久性，并在相同的量下使PVC的透明度最大化，可廣泛用于加工和工程應(yīng)用。PVC、PBT、PC等塑料。2.2實(shí)驗(yàn)方法2.2.1導(dǎo)電專用料的配方試驗(yàn)對(duì)特導(dǎo)電炭黑進(jìn)行活化處理，按照配方準(zhǔn)確計(jì)量穩(wěn)定劑，加工助劑，改性劑，PVC樹脂，先通過高速混料機(jī)熱混至110-120度，再冷卻到40-60度。2.2.2板材制備由于塑料樹脂的導(dǎo)熱性能較差，模壓成型過程中物料在較低溫度下很難實(shí)現(xiàn)完全熔融，形成致密度較好、性能較佳的制品。PVC樹脂的熱穩(wěn)定性較差，無法直接采用模壓成型工藝制備成品，需要先將混配好的PVC粉料在混煉機(jī)中加熱預(yù)塑化，隨后將預(yù)塑化好的片狀物料放入成型模具內(nèi)，并在熱壓機(jī)上熱壓一定時(shí)間后冷壓定型成板材[19]。具體步驟是通過硫化機(jī)，先在180℃，25Mpa的壓力下研制8分鐘，再在相同條件下冷壓10分鐘，將上述料通過模壓成型制成大小為12*12*3的板材。2.2.3性能測試設(shè)計(jì)配方后，按GB/T1040-92標(biāo)準(zhǔn)制作萬能試樣，并對(duì)試樣的力學(xué)性能進(jìn)行測試。每一組測量5次，并具有等效的平均值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：表5力學(xué)性能測試表性能試驗(yàn)方法單位樣條平均值拉伸屈服應(yīng)力GB/T1040-92MPa73.4拉伸斷裂伸長率GB/T1040-92%12.1拉伸彈性模量GB/T1040-92MPa2769.6缺口沖擊強(qiáng)度GB/T1040-92kJ/m282.5表中各項(xiàng)數(shù)值均滿足力學(xué)性能要求。2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果2.3.1炭黑用量對(duì)PVC力學(xué)性能的影響炭黑相當(dāng)于一種填料，加入PVC后，降低了顆粒間的強(qiáng)度，從而降低了PVC的拉伸強(qiáng)度。同時(shí)，它限制了PVC鏈的運(yùn)動(dòng)，存在應(yīng)力集中，導(dǎo)致PVC沖擊強(qiáng)度和伸長率下降。由于炭黑的加入，提高了PVC表面的抗外壓能力，提高了PVC的硬度。因此，隨著炭黑用量的增加，PVC的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、延伸率下降，但硬度增加。2.3.2導(dǎo)電炭黑用量對(duì)PVC電性能的影響導(dǎo)電炭黑與PVC電性能的關(guān)系如圖1所示。如圖1所示，總的趨勢是電阻率隨著炭黑含量的增加而減小。當(dāng)炭黑用量小于3份時(shí)，表面電阻率下降緩慢，而當(dāng)炭黑用量大于3份時(shí)，表面電阻率下降加快。通過對(duì)復(fù)合材料的理論分析，當(dāng)碳含量小于3份時(shí)，未形成炭黑導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，表面電阻下降緩慢。隨著特殊導(dǎo)電炭黑用量的增加，炭黑顆粒逐漸形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使PVC的導(dǎo)電性增強(qiáng)，表面電阻率降低。當(dāng)加入量大于9份時(shí)，炭黑形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，加入量越大，對(duì)PVC表面電阻率影響越小。圖2炭黑添加量與PVC電阻的關(guān)系2.3.3CPE用量對(duì)PVC力學(xué)性能的影響我們實(shí)驗(yàn)選用35%氯含量的CPE與PVC相容性好，拉伸強(qiáng)度低，導(dǎo)致PVC顆粒間強(qiáng)度低，材料拉伸強(qiáng)度低。在一定條件下，PVC和CPE可以形成網(wǎng)狀或島狀的物理結(jié)構(gòu)，即PVC膠體顆粒在涂膜中，網(wǎng)狀和“網(wǎng)狀”顆粒大小完全相同初級(jí)塑料.當(dāng)CPE形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時(shí)，PVC粉體破碎成一級(jí)顆粒，這些一級(jí)顆粒和二級(jí)顆粒之間有一系列分散的顆粒結(jié)合，形成最佳的沖擊強(qiáng)度，降低熔體粘度系統(tǒng)。因此，隨著CPE的增加，PVC的沖擊強(qiáng)度增加，伸長率增加。同時(shí)，CPE的加入降低了PVC的抗外力能力，降低了材料的硬度?？偨Y(jié)，隨著CPE用量的增加，PVC的拉伸強(qiáng)度和硬度下降,沖擊強(qiáng)度和伸長率上升。2.3.4CPE用量對(duì)PVC電性能的影響在PVC中加入CPE對(duì)PVC電性能的影響，有利于導(dǎo)電炭黑在成型過程中的分散炭黑形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致PVC表面電阻降低。然而，CPE具有高電阻率、良好的電絕緣性，加入大量的塑料后，其表面電阻率會(huì)增加。圖3CPE用量與PVC表面電阻的關(guān)系2.4生產(chǎn)配方的確定通過上述研究確定生產(chǎn)配方如下表：表5配方表原料質(zhì)量份用途聚氯乙烯樹脂（S-1000）100樹脂原料導(dǎo)電炭黑5.5導(dǎo)電材料鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑4熱穩(wěn)定劑鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）5增塑劑MBS3增強(qiáng)劑硬脂酸鈣1.5潤滑劑CPE10改性劑活性碳酸鈣15填充劑

3.工藝流程設(shè)計(jì)3.1流程設(shè)計(jì)3.1.1加工方法選擇板材的生產(chǎn)一般有壓延、擠出和層壓三種方法，其中最適合本次課題的是擠出法。與其它方法相比，擠出法生產(chǎn)出的板材厚度均勻，整體性好，缺點(diǎn)是由于擠出法在擠出截面尺寸較大的制品時(shí)，會(huì)因?yàn)槔鋮s問題產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，所以不宜生產(chǎn)厚度超過15mm的板材。但是本次設(shè)計(jì)要求的板材厚度只有3mm，所以擠出法不會(huì)對(duì)板材的質(zhì)量造成影響。擠出法在生產(chǎn)具有恒定斷面的連續(xù)性型材方面優(yōu)勢很大，可以連續(xù)化、自動(dòng)化生產(chǎn)，設(shè)備簡單，操作方便、工藝易控、生產(chǎn)效率高，最適合本次課題的要求。3.1.2生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)擬采用兩步法生產(chǎn)，即先造粒，再塑化擠出成型。造粒后塑化容易，在擠出成型過程對(duì)擠出機(jī)的要求不高。因此先造粒的目的是為了使工藝流程穩(wěn)定，且便于原料的運(yùn)輸、貯存和計(jì)量。而且目前兩步法的生產(chǎn)工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，因此采用這一工藝路線就是為了可以使生產(chǎn)更加簡單便捷和穩(wěn)定[20-21]。本次設(shè)計(jì)工藝流程示意圖如下：圖4工藝流程圖圖5工藝流程示意圖

4.物料衡算4.1計(jì)算基準(zhǔn)國家法定節(jié)假日（元旦1天、春節(jié)3天、清明1天、勞動(dòng)節(jié)3天、端午1天、中秋1天、國慶3天）共計(jì)11天，每年工作354天。除此之外，塑料廠一年有25天用于設(shè)備大修，每6天換一次過濾網(wǎng)并且清洗機(jī)頭，每次8小時(shí)，一年中由于特殊原因不得不停工的天數(shù)約為15天。綜上所述，初步估算每年實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間約為296天，即7104小時(shí)。設(shè)備利用率為：7104÷(354×24)×100%=84%。4.2物料衡算塑化造粒工段物料衡算表6塑化造粒工段損耗一覽表工序篩選輸送高速混合擠出造粒塑料風(fēng)送自然掃地自然掃地?fù)p耗率%0.20.30.10.20.30.2合計(jì)損耗率%0.50.10.50.2總損耗率%1.3造粒工段物料衡算：進(jìn)入本工序的物料量=出料量/（1-損耗率%）設(shè)進(jìn)入粒料風(fēng)送處為1000kg，其中回收料50kg，950kg由造粒工序得到進(jìn)入造粒工序的料量為：950÷（1-1.3%）=962.5kg表7造粒工段物料平衡表工序輸入輸出物料kg回收料kg小計(jì)kg物料kg損耗kg小計(jì)kg篩選輸送962.5962.5962.54.8962.5高速混合957.6957.6957.60.9957.6擠出造粒956.7956.7956.74.8956.7風(fēng)送951.9951.9951.90.9951.9半成品95050100010001000總計(jì)1012.5實(shí)際生產(chǎn)中，年產(chǎn)量9000噸，實(shí)際造粒量9000÷（1-6%）=9574噸表8實(shí)際造粒工段物料平衡表工序輸入輸出物料/噸回收料/噸小計(jì)/噸物料/噸損耗/噸小計(jì)/噸篩選輸送8703.98703.98703.944.38703.9高速混合8659.68659.68659.68.28659.6擠出造粒8651.48651.48651.443.48651.4風(fēng)送8608.08608.08608.017.28608.0半成品8590.8452.2957495749574總計(jì)1012.5t表9成型工段物料損耗比例表工序自然損耗掃地下腳料一次成品損耗%0.10.45.56成型工段平衡計(jì)算：年產(chǎn)量9000噸，故需要造粒量9000÷94%=9574噸自然損耗：9574×0.1%=9.574噸掃地?fù)p耗：9574×0.4%=38.30噸下腳料：9574×5.5%=526.6噸下腳料中95%回收，即526.6×95%=500.27噸表10成型工段物料損耗表工序輸入自然損耗掃地?fù)p耗下腳料損耗成品量物料量/噸95749.57438.30526.690004.3總和表11原料理論需求列表原料名稱配方份數(shù)百分含量%每噸產(chǎn)品消耗量/噸9000噸產(chǎn)品消耗量年/噸日/噸時(shí)/kgPVC樹脂10069.440.69446249.621.11879.73導(dǎo)電炭黑5.53.820.0382343.81.1648.40鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑42.780.0278250.20.8535.22DOP53.470.0347312.31.0643.96MBS32.080.0208187.20.6326.35硬脂酸鈣1.51.040.010493.60.0613.18CPE106.940.0694624.62.1187.92表11（續(xù)）原料名稱配方份數(shù)百分含量%每噸產(chǎn)品消耗量/噸9701噸產(chǎn)品消耗量年/噸日/噸時(shí)/kg活性碳酸鈣1510.420.1042937.83.17132.01小計(jì)1441001900030.411266.89表12原料實(shí)際需求量原料名稱配方份數(shù)百分含量%每噸產(chǎn)品消耗量/噸9701噸產(chǎn)品消耗量年/噸日/噸時(shí)/kgPVC樹脂10069.440.6944673622.76948.20導(dǎo)電炭黑5.53.820.0382370.583.8652.16鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑42.780.0278269.690.9137.96DOP53.470.0347336.621.1447.38MBS32.080.0208201.780.6828.40硬脂酸鈣1.51.040.0104100.890.3414.20CPE106.940.0694673.252.2794.77活性碳酸鈣1510.420.10421010.843.42142.29小計(jì)1441001970132.771365.57圖6物料損耗圖

綜上所述，可得原料消耗表表13原料消耗表序號(hào)原料名稱單位每噸產(chǎn)品消耗量9701噸產(chǎn)品消耗量年/噸日/噸時(shí)/kg1PVC樹脂噸0.69673622.76948.202導(dǎo)電炭黑kg38.2370.583.8652.163鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑kg27.8269.690.9137.964DOPkg34.7336.621.1447.385MBSkg20.8201.780.6828.406硬脂酸鈣kg10.4100.890.3414.207CPEkg69.4673.252.2794.778活性碳酸鈣噸104.21010.843.42142.2910小計(jì)970132.771365.57

5.設(shè)備選型在聚氯乙烯硬板擠出生產(chǎn)加工過程中，除了擠出機(jī)這一主要設(shè)備外，還有一些其他的輔助設(shè)備，如貯罐、輸送裝置、稱重裝置、造粒機(jī)、高速混合機(jī)、冷卻混合機(jī)、擠出輔機(jī)，以及一些配套管道、帶有這些裝置的閥門和泵等。設(shè)備選型、設(shè)計(jì)和計(jì)算的前提下進(jìn)行材料規(guī)模和設(shè)備，也是本次設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的步驟，因?yàn)樵O(shè)備模型、規(guī)格、性能和布局上的不同對(duì)擠壓成型過程和成品的質(zhì)量會(huì)有很大的影響。設(shè)備選型要充分考慮工藝流程，注意設(shè)備與工藝的配合。其中，擠出機(jī)的選擇是設(shè)備選擇中最重要的。5.1設(shè)備的選擇、設(shè)計(jì)與記標(biāo)5.1.1擠出機(jī)根據(jù)年產(chǎn)量9000噸，可記標(biāo)日產(chǎn)量，然后根據(jù)擠出機(jī)的L/D，生產(chǎn)能力來選擇總臺(tái)數(shù)，具體記標(biāo)如下：初選擠出機(jī)生產(chǎn)能力為700kg/h可得：9000×1000÷296÷24÷700÷84%=2.15臺(tái)所以，需要3臺(tái)擠出機(jī)。設(shè)備利用率：2.15÷3×100%=71.7%該單螺桿擠出機(jī)適用于生產(chǎn)高低壓聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等原材料或再生材料。塑料性能好，產(chǎn)量高，配有各種輔助機(jī)械，可用于吹膜、拉絲、擠出、型材擠出、氣墊膜擠出、電線電纜、棒材等產(chǎn)品也用于生產(chǎn)球團(tuán)。最后選定造粒和成型的擠出機(jī)為同一型號(hào)，即SJ-200/30，具體參數(shù)如下：表14擠出機(jī)參數(shù)表型號(hào)SJ-200/30螺桿直徑mm300長徑比30:1轉(zhuǎn)速r/min55生產(chǎn)能力kg/h700中心高mm1100主電動(dòng)機(jī)功率kW319.4外形尺寸（長×寬×高）m6.5×3.8×3.3重量kg21200參考價(jià)格（萬元）30生產(chǎn)廠家山東塑料橡膠機(jī)械總廠5.1.2高速混合機(jī)根據(jù)前面的計(jì)算可得本設(shè)計(jì)的產(chǎn)量為1365.67kg/h，粉料混合時(shí)因?yàn)樵祥g的空隙較大，可取其容積為0.7g/mL。每小時(shí)混料體積為：1365.67/（0.7×103）=1.95m3因?yàn)橐堰x定的高速混合機(jī)為3臺(tái)，即有三條生產(chǎn)線，且高速混合機(jī)大約5~10分鐘可以混好一鍋料，假設(shè)每小時(shí)每一臺(tái)機(jī)器可以混好3鍋料，則每鍋料的體積為：1.95×103/3×3=195L。選擇時(shí)高速混合機(jī)的有效容積應(yīng)為195L，最后選定的高速混合機(jī)為SHR-200×575×1050，其具體參數(shù)為：表15高速混合機(jī)參數(shù)表型號(hào)SRL-Z300有效體積L225總體積L300生產(chǎn)能力kg/h655~1350外形m4.80×2.64×2.48重量kg3600價(jià)格（萬元）6.5生產(chǎn)廠家江蘇張家港市眾能機(jī)械有限公司主電機(jī)功率kW40~555.1.3冷卻混合機(jī)相同的方法可以記錄冷混煉機(jī)的有效容積，但考慮到冷混煉機(jī)的容積越大，冷卻效果越好，冷混煉機(jī)的儲(chǔ)槽效果越好，所以在選擇大容積的冷混煉機(jī)時(shí)要考慮冷混煉機(jī)的有效容積。最后選擇的冷卻混合機(jī)型號(hào)為SRL-Z1250，具體參數(shù)如下：表16冷卻混合機(jī)參數(shù)表型號(hào)SRL-Z1250有效體積L750總體積L1250生產(chǎn)能力kg/h700主電機(jī)功率kW/h75轉(zhuǎn)速r/min70外形尺寸m5.6×3.0×3.10重量kg6500價(jià)格（萬元）6.5生產(chǎn)廠家江蘇張家港市眾能機(jī)械有限公司5.1.4貯槽貯槽用于儲(chǔ)料或給料罐，主要參數(shù)是儲(chǔ)料罐的容積，在考慮內(nèi)部壓力的情況下，選擇不同形狀的貯槽來滿足工藝要求。表17貯槽參數(shù)表名稱立式橢圓形封頭容器公稱壓力Pg250Pa公稱容積Vg12m3公稱直徑Dg3600mm名稱立式橢圓形封頭容器公稱壓力Pg250Pa公稱容積Vg16m3公稱直徑Dg4000mm名稱頂蓋可拆式90°無折邊錐形底平蓋容器（PVC貯槽）公稱容積Vg16m3公稱直徑Dg4000mm名稱頂蓋可拆式90°無折邊錐形底平蓋容器（填料貯槽）公稱容積Vg4m3公稱直徑Dg4200mm5.1.5三輥壓光機(jī)由于這次生產(chǎn)的是厚度在3mm的板材，因此選用了板材擠出最常用的三輥壓光機(jī)。壓光頭與三輥之間的距離應(yīng)盡量接近，控制在10-15cm，三輥的牽引速度略快于擠出線10-25%，可使皺紋消失，減少板材的內(nèi)應(yīng)力；如果三個(gè)輥與頭之間的距離過大，板容易下垂、起皺，成品率降低。該機(jī)組擠出的板是水平進(jìn)入中、下輥之間，三輥總高度小，上輥調(diào)距方便，板不易下垂松馳，操作方便，上輥溫度為100-150℃，中、下輥溫度為90-100℃。

如果輥?zhàn)訙囟冗^低，印版不易粘附在輥?zhàn)颖砻?，還會(huì)產(chǎn)生小縐紋[22]。輥面溫度應(yīng)高到足以熔化，輥面應(yīng)完全粘附，否則會(huì)產(chǎn)生印紋。但是，輥溫不能太高，如果太高會(huì)使印版難以輥離，使印版表面產(chǎn)生水平條紋。三個(gè)滾輪之間的距離可以根據(jù)面板的表面狀況進(jìn)行調(diào)整，但不能靠三個(gè)滾輪壓延而變薄，否則三個(gè)滾輪會(huì)變形或損壞。5.1.6牽引輥三輥壓延機(jī)的拉輥速度基本同步，可以調(diào)節(jié)并保持一定的張力。5.1.7稱量裝置稱量裝置主要用來稱量聚氯乙烯樹脂和填料，主要考慮其稱量的范圍和精度。表18稱量裝置參數(shù)表型號(hào)BF-500稱量范圍kg10~500精度1/500有效容積m30.5生產(chǎn)廠家張家港市貝發(fā)機(jī)械有限公司5.1.8其它設(shè)備其他輔助設(shè)備可根據(jù)已選擇的設(shè)備進(jìn)行配合，從配合要求和配合成本等方面綜合考慮進(jìn)行合理選擇。表19輔助設(shè)備一覽表三輥壓光機(jī)輥筒直徑×長度/mm400×1500輥速n/min0~10冷卻定型裝置加熱功率kW15.0冷卻介質(zhì)自來水牽引裝置牽引速度m/min0.25~5牽引輥長度mm1246切割機(jī)鋸片直徑mm340鋸片轉(zhuǎn)速r/min3760切割厚度mm2~10輔機(jī)外形mm9500×30005.2生產(chǎn)設(shè)備一覽表表20生產(chǎn)設(shè)備一覽表序號(hào)1位號(hào)M111設(shè)備名稱單螺桿擠出機(jī)型號(hào)規(guī)格SJ-200/30設(shè)計(jì)臺(tái)數(shù)3用電功率kW319.4設(shè)備重量kg單重：21200總重：63600參考價(jià)格（萬元）單價(jià)：30總價(jià)：90生產(chǎn)廠家山東塑料橡膠機(jī)械總廠序號(hào)2位號(hào)V102設(shè)備名稱貯槽表20（續(xù)）型號(hào)規(guī)格Vg：12m3Dg：3600mm設(shè)計(jì)臺(tái)數(shù)3序號(hào)3位號(hào)V104設(shè)備名稱錐底平蓋容器型號(hào)規(guī)格Vg=12m3Dg=22000mm設(shè)計(jì)臺(tái)數(shù)3序號(hào)4位號(hào)V104設(shè)備名稱錐底平蓋容器型號(hào)規(guī)格Vg=16m3Dg=4000mm設(shè)計(jì)臺(tái)數(shù)3序號(hào)5位號(hào)W106設(shè)備名稱配料秤型號(hào)規(guī)格BF-500設(shè)計(jì)臺(tái)數(shù)3用電功率kW7.5設(shè)備重量kg1890參考價(jià)格（萬元）32生產(chǎn)廠家張家港市貝發(fā)機(jī)械有限公司序號(hào)6位號(hào)M108設(shè)備名稱高速混合機(jī)型號(hào)規(guī)格SRL-Z300設(shè)計(jì)臺(tái)數(shù)3用電功率kW40~55設(shè)備重量kg單重：3600總重：10800參考價(jià)格（萬元）單價(jià)：6.5總價(jià)：13.5生產(chǎn)廠家江蘇張家港市眾能機(jī)械有限公司序號(hào)7位號(hào)M109設(shè)備名稱冷卻混合機(jī)表20（續(xù)）型號(hào)規(guī)格SRL-Z1250設(shè)計(jì)臺(tái)數(shù)3用電功率kW75設(shè)備重量kg單重：6500總重：13500參考75價(jià)格（萬元）單價(jià)：6.5總價(jià)：13.5生產(chǎn)廠家江蘇張家港市眾能機(jī)械有限公司序號(hào)8位號(hào)M112設(shè)備名稱切粒機(jī)型號(hào)規(guī)格SQ200設(shè)計(jì)臺(tái)數(shù)3用電功率kW7.5設(shè)備重量kg單重：600總重：2400參考價(jià)格（萬元）生產(chǎn)廠家成都科技高分子工程公司序號(hào)9位號(hào)V113設(shè)備名稱貯槽型號(hào)規(guī)格Vg=16m3Dg=4000mm設(shè)計(jì)臺(tái)數(shù)1序號(hào)10位號(hào)M115設(shè)備名稱單螺桿擠出機(jī)型號(hào)規(guī)格SJ-200/30設(shè)計(jì)臺(tái)數(shù)3用電功率kW319.4設(shè)備重量kg單重：21200總重：63600參考價(jià)格（萬元）單價(jià)：30總價(jià)：90生產(chǎn)廠家山東塑料橡膠機(jī)械總廠序號(hào)11位號(hào)M116設(shè)備名稱擠板輔機(jī)型號(hào)規(guī)格SJ-BF150設(shè)計(jì)臺(tái)數(shù)3用電功率kW1.5表20（續(xù)）設(shè)備重量kg0.4參考價(jià)格（萬元）3.6生產(chǎn)廠家上海翔春電器設(shè)備有限公司5.3模頭設(shè)計(jì)5.3.1模頭設(shè)計(jì)要點(diǎn)首先，模頭結(jié)構(gòu)簡單，必須設(shè)計(jì)光滑的表面流線，穩(wěn)定、準(zhǔn)確的流量控制裝置，保證模具材料流動(dòng)阻力的平衡。對(duì)于每一個(gè)材料元件，其機(jī)械性能必須能夠承受材料的高壓流動(dòng)，最好是在頭部的底部設(shè)計(jì)一個(gè)頭部支架。最后，模頭模唇寬度大于產(chǎn)品寬度25～50mm。5.3.2模頭設(shè)計(jì)擠出塑料板材的機(jī)頭，按其結(jié)構(gòu)來分，有下述四種：魚尾式機(jī)頭，一般適用于生產(chǎn)厚度為1~3mm，寬度為500mm的窄幅板材；弧形頭，適用于生產(chǎn)厚度0.02～5mm，寬度小于2000mm的軟質(zhì)塑料制品，不適用于硬質(zhì)塑料擠出；衣架式頭，是將分支管式魚尾式封頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的封頭，從薄到厚，從寬到窄都可以生產(chǎn)，用途非常廣泛。螺旋式分配頭，在這種機(jī)頭中，分配螺桿的設(shè)計(jì)，是該機(jī)頭設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，但目前并沒有成型的計(jì)算式，只能憑經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)上面的描述，衣架式顯然是最方便的。從實(shí)驗(yàn)中可以看出，模唇平直部分長度的長度一般是板材厚度的20~30倍，即：25×8=200mm。模唇寬度為1000mm，其他零件的設(shè)計(jì)尺寸有實(shí)驗(yàn)值。要求模具材料在壓力下具有足夠的強(qiáng)度和剛度，250℃變形小，易電鍍，耐氯化氫氣體腐蝕，從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度看，機(jī)頭（支撐部）和模唇可以選用不同材料，模唇一般選用彈簧鋼，必須經(jīng)過工藝調(diào)整，硬度要求RC50以上，表面最好鍍鉻或鍍鎳，鍍層在0.03~0.05毫米之間。頭部加熱裝置通常有兩個(gè)電熱板，其余部分用電熱棒加熱，加熱功率一般在3～5W/cm2。

6.經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測6.1用水計(jì)算工廠運(yùn)行中的能耗主要是用水量（冷卻水）、電、蒸汽和壓縮空氣。冷卻水消耗主要用于混合機(jī)的溫度控制和擠出機(jī)的冷卻裝置，蒸汽主要用于混合機(jī)的高速加熱溫度控制，壓縮空氣通過三輥壓光機(jī)，用于調(diào)節(jié)溫度，耗電主要用于生產(chǎn)設(shè)備，照明電器。冷卻水消耗:冷混機(jī)溫度60℃,物料（樹脂+添加劑）從120℃（高速加熱混合機(jī)出料溫度）冷卻到60℃。取冷卻水進(jìn)水溫度20℃，平均出水溫度60℃。每小時(shí)需混合物料1365.57kg，按每小時(shí)3鍋料計(jì)算則：1365.57÷3=455.2kg,所以每次冷混機(jī)混合物料455.2kg。設(shè)物料比熱為0.5千卡/kg*℃，則所需提供熱量：Qe=CMΔT=0.5×1365.57×(120-60)=40967.1千卡/小時(shí)W=Qe÷(C0(tf-tt))=40967.1÷40=1024.2kg/hr其中:C0為冷卻機(jī)熱容，單位：千卡/kg*℃；tt為冷卻劑初始溫度，單位：℃；tf為放出冷卻機(jī)平均溫度，單位：℃；Qe為所需交換的熱量W為冷卻劑用量kg/hr；ρ水=1×103kg/m3，則V1=1024.2kg/103=1.03m3/hr。輔機(jī)冷卻裝置：硬板擠出機(jī)口模溫度175℃，經(jīng)三輥壓光機(jī)、冷卻輸送輥、兩輥牽引機(jī)等，溫度降至30℃。板材每小時(shí)的產(chǎn)量為9000÷7104=1267kgQe=CMΔT=0.5×1267×(175-30)=91857.5千卡/小時(shí)W=Qe÷(C0(tf-tt))=91857.5÷40=2296.4kg/hr表21生產(chǎn)用水設(shè)計(jì)任務(wù)表序號(hào)位號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)目用水情況m3/天單用水量m3/天1M109冷卻混合機(jī)SRL-Z1250334.268.542M115擠出機(jī)SJ-200/30352.6813.04V2=2296.4÷103=2.23m3/hr所以冷卻水用量為（1.03+2.23）×24=78.24m3/天按工業(yè)用水每噸0.5元/立方得：78.24×0.5=39.12元/天，一年水費(fèi)：39.12×296=1.16萬元。6.2電力計(jì)算連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械，每天工作時(shí)間24小時(shí)表22設(shè)備功率表單螺桿擠出機(jī)319.4kW擠出機(jī)輔機(jī)1.5kW高速混合機(jī)40kW冷卻混合機(jī)75kW表22（續(xù)）切粒機(jī)7.5kW消耗電量為(319.4+1.5+40+75+7.5)×24=10641.6度破碎機(jī)的生產(chǎn)能力大約在530~570kg/hr，破碎機(jī)的生產(chǎn)任務(wù)為：1452.2×603÷8104=141.3kg/hr，141.3÷530×24=6.4h。所以破碎機(jī)一天工作6.4小時(shí)即可滿足生產(chǎn)需求。破碎機(jī)每小時(shí)耗電17度，一天耗電：17×6.4=108.8度。綜上所述，所有電器的工作總量為（10641.6+108.8）×296=3182118度/年，設(shè)其他電力消耗為工作總電量的10%，總電量達(dá)：3182118×（1+10%）=3500329.8度/年，按每度電0.7元算：3500329.8×0.7=2450230.86元/年，每年電費(fèi)約為245萬元。6.3成本核算預(yù)計(jì)產(chǎn)品成本投產(chǎn)預(yù)計(jì)的產(chǎn)品成本估算應(yīng)包括兩部分：變動(dòng)成本和固定成本。變動(dòng)成本：表23變動(dòng)成本表聚氯乙烯（PVC）樹脂約7600元/噸導(dǎo)電炭黑約800元/kg各種化學(xué)助劑約為PVC價(jià)格的80%~120%水電汽公用工程單耗及單位成本固定成本：表24固定成本表人員工資+水電汽費(fèi)用按固定資產(chǎn)的10%計(jì)算裝置折舊費(fèi)按固定資產(chǎn)13年折舊7.4%計(jì)算大修提存費(fèi)按提存率2%計(jì)算中小修費(fèi)按提存率1%計(jì)算保險(xiǎn)費(fèi)按固定資產(chǎn)的2%計(jì)算企業(yè)管理費(fèi)按固定資產(chǎn)的5%計(jì)算財(cái)務(wù)稅收費(fèi)按固定資產(chǎn)7%計(jì)算廣告銷售費(fèi)按固定資產(chǎn)5%計(jì)算消耗材料及其他不可預(yù)見費(fèi)用按固定資產(chǎn)的1%計(jì)算按上述費(fèi)用即可進(jìn)行成本計(jì)算：原材料費(fèi)用：PVC+導(dǎo)電炭黑+其他助劑6736×7600+370.58×800+2594.42×1120=5440萬元對(duì)產(chǎn)品成本進(jìn)行估算：即產(chǎn)品成本=原材料費(fèi)用×(1+20%)所以產(chǎn)品成本為：5440×10000×120%=6528萬元其中包括企業(yè)管理費(fèi)、財(cái)物稅收費(fèi)、廣告費(fèi)及其他不可預(yù)見的費(fèi)用等。產(chǎn)品銷售中出去產(chǎn)品成本，余額可算為純利潤。設(shè)產(chǎn)品的售價(jià)為1萬元/噸，則每年的盈利為：9000×1-6528=2472萬元。7.設(shè)計(jì)的配合條件工程的設(shè)計(jì)涉及很多的專業(yè)知識(shí)，有許多不屬于工藝專業(yè)上的問題但又與工程工藝密切相關(guān)，因此需要許多其他專業(yè)的先關(guān)知識(shí)進(jìn)行配合，相互補(bǔ)充，才能滿足工藝要求。所涉及的相關(guān)專業(yè)有公共工程、環(huán)保工程、土建工程和自控工程等。7.1公共工程本設(shè)計(jì)工程中大量使用了水蒸汽、冷卻水、電力及冷卻空氣等，它們的質(zhì)量和數(shù)量能否滿足要求，直接關(guān)系到整個(gè)工程能否順利運(yùn)作，因此對(duì)他們提出如下要求：蒸汽水、冷卻水、電、空冷必須充分保證供應(yīng)充足，根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)質(zhì)量要求不是很高，如冷卻水可以是自來水或更糟，但對(duì)于為了防止管道膨脹，應(yīng)適當(dāng)軟化再利用。電源應(yīng)以電源為基礎(chǔ)，保證電壓穩(wěn)定，避免影響生產(chǎn)。由于電加熱使用方便，易于控制，所以在大多數(shù)情況下都采用電加熱。冷卻空氣主要用于三輥壓延機(jī)三輥的溫度控制，三輥均由電能加熱，溫度采用風(fēng)冷控制，以保證PVC塑性鋼板在成型過程中性能穩(wěn)定，質(zhì)量均勻。7.2環(huán)保工程總的來說，本設(shè)計(jì)的“三廢”排放量基本符合環(huán)保要求，產(chǎn)生的有害氣體只有一些與液體相匹配的過熱揮發(fā)性氣體熱HCL的排放，但只要溫度控制得當(dāng)，就能盡可能減少HCL氣體的排放。有很少的危險(xiǎn)固體廢物，沒有太多的有害液體，這是不需要考慮的。有害氣體可部分吸收及時(shí)排出，減少污染。由于生產(chǎn)的需求，粉塵的污染可能比較大，特別是加料工段，因此要做好工人勞動(dòng)防護(hù)的相關(guān)工作。樹木可以種植在工廠附近，以減少廢氣，噪音和灰塵的影響。同時(shí)，考慮到自然環(huán)境（風(fēng)向、溫度、濕度等）的影響，必須合理布置廠址和廢氣排放點(diǎn)，并考慮廢氣的處理。7.3土建工程鑒于本設(shè)計(jì)的特征及其在工藝工程中的要求，特對(duì)其土建工程提出了一定的要求（主要是防水防爆）。由于合成粉體是一種易爆材料，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮通風(fēng)順暢，以防爆炸。在實(shí)際生產(chǎn)中，必須在多層廠房內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將給料器和篩網(wǎng)底部的爆炸危險(xiǎn)集中在一起，并設(shè)置防爆墻，生產(chǎn)設(shè)備的爆炸危險(xiǎn)集中在工廠的一端應(yīng)盡量減少事故的發(fā)生，同時(shí)，該設(shè)備應(yīng)在防火防爆區(qū)內(nèi)設(shè)置警示標(biāo)志，在準(zhǔn)備消防用品前，應(yīng)將外墻、門窗上蓋應(yīng)采用輕質(zhì)材料制造，以降低室內(nèi)爆炸壓力；防止承重構(gòu)件的傾塌或破壞。泄壓區(qū)應(yīng)盡可能靠近易爆區(qū)布置，泄壓方向一般選擇向上，同時(shí)盡可能避免人員集中在（如辦公室、控制室等）走廊、車間和倉庫，可能導(dǎo)致二次爆炸。還應(yīng)注意原材料的填充、防火、防爆等方面。因此，在采取必要措施的同時(shí)，應(yīng)遠(yuǎn)離鍋爐設(shè)備、變電所、電氣設(shè)備等。此外，安全疏散設(shè)施的設(shè)計(jì)應(yīng)注意安全門、疏散門、走廊、樓梯、應(yīng)急照明、排煙設(shè)施等，經(jīng)常定期檢查和預(yù)防未來的風(fēng)險(xiǎn)。該車間的長軸優(yōu)選垂直于風(fēng)向或至少45度，并可利用風(fēng)向加速氣流，以防止有害可燃?xì)怏w的擴(kuò)散。7.4自控要求本設(shè)計(jì)所控制的變量大多是壓力、溫度和時(shí)間，可以通過壓力表、溫度計(jì)等自動(dòng)化儀表進(jìn)行測量和顯示順利生產(chǎn)?？刂剖业目刂蒲b置可用于控制進(jìn)料量、計(jì)量等。這樣，基本上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)，并可根據(jù)自動(dòng)控制的時(shí)間間隔定期給料。8.廠房設(shè)計(jì)