PP排水管课程设计

广 东 石 油 化 工 学 院

课 程 设 计

设计题目: 1000吨/年聚丙烯排水管生产车间工艺设计

学 院: 笑嘻嘻 班 别: 笑嘻嘻 姓 名: 笑嘻嘻

学 号: 笑嘻嘻思想 指导教师: 笑嘻嘻 学院院长: 学习 日 期: 学习

设计任务书 2 一、 概述 ................................................................. 3

1.1 PP排水管的简介 .................................................... 3 1.2 PP排水管的优点..................................................... 3 1.3 PP具有良好的国内发展前景 .......................................... 4 1.4国内外主要生产工艺 ................................................. 5 1.5设计依据 ........................................................... 5 二、 产品方案 6 2.1产品质量指标 ....................................................... 7 2.2生产工艺 8 2.3工艺流程 8 2.4生产配方 8 2.5产品规格 9 三、 工艺计算 .............................................................. 9

3.1 生产能力计算 ....................................................... 9 3.2物料衡算 .......................................................... 10 3.3原料消耗计算 ...................................................... 11 四、 设备选型与台数计算 .................................... 错误!未定义书签。

4.1高速混合参数........................................................ 12 4.2 螺杆挤出机计算......................................................13 4.3挤出管辅机及其他设备计算....................................... .....13 4.3.1 真空定型机 13 4.3.2 牵引机 14 4.3.3 破碎机 14 4.3.4 喷码机 14 4.4工艺参数 15 4.5设备一览表 16 五、 安全与环保 ............................................ 错误!未定义书签。

5.1安全卫生 16

5.2安全防护 16

5.2.1操作防护 16 5.2.2事故预防的标志 17 5.2.3生产车间管理制度 17 5.3环境安全 18 5.3.1废水处理 18 5.3.2工业废物 18 参 考 文 献 ................................................................18

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广 东 石 油 化 工 学 院

专 业 课 程 设 计 任 务 书

笑嘻嘻 学院 XXX 专业 笑嘻嘻小班 学生 笑嘻嘻

一、课程设计课题 聚丙烯排水管生产车间工艺设计 二、课程设计工作自 2012 年 12 月 15 日 起 至 2013 年 01 月 08 日止 三、课程设计进行地点 本校 四、设计原始数据:

（一）车间生产能力 1000 吨/年聚丙烯排水管； （二）年生产时间 7200小时； （三）PP管材合格率 99%； （四）产品规格 自 定 （五）物料损耗系数

工序 损耗率

五、课程设计的内容要求 （一）计算及说明部分内容

1、概述 包括产品的市场需求情况、国内外主要工艺路线介绍、设计依据、 产品方案、产品质量指标、工艺流程叙述和生产配方等； 2、工艺计算 包括物料衡算；

3、设备计算 对主要设备进行工艺计算和选型； 4、工艺参数； 5、安全与环保； 6、设备一览表； 7、参考文献资料。

（二）设计图纸： 车间设备平面布置图（三号图）

（三）基本要求： 提交的设计说明书要数据可靠、计算准确，内容完整、层次分明、文字简练、语句通顺、结论正确。画图规范。设计说明书要八千字以上。

教研室负责人 XXX

指导教师 r r r

接受任务日期2013 年 01 月 06日

学生签名

配料 0.2 高速混合 0.4 挤出成型 0.3 成型后处理 0.3 2

一、概述

1.1 PP排水管的简介

PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。 由于均聚物型的PP温度高于0C以上时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100C）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。 PP的维卡软化温度为150C。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。

PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在1~40。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。 由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.8~2.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。 均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。

作为一种新型塑料管材产品，聚丙烯（PP）排水管不仅质轻、无毒，而且具有诸多的特殊性能，包括超强的耐化学腐蚀性、优良的抗冲击性能、安装方便快捷性能等，从而成为在工业和民用建筑领域替代柔性铸铁管的理想选择。随着我国建筑行业的快速发展，以及相应管材生产线的国产化，聚丙烯静音排水管在我国将迎来极好的发展机遇。

聚丙烯排水管是一种在建筑排水管领域可替代柔性铸铁管的管材产品，它克服了后者无法抵抗酸碱腐蚀等缺点。该产品采用三层共挤的生产工艺，原材料为可回收利用的环保型耐冲击共聚聚丙烯树脂和特殊吸声材料，经过改性处理后，这种材料其具有良好的降噪静音性能、耐化学腐蚀性能和耐热性能。该管材在建筑领域应用广泛，可用于写字楼、高档公寓、医院、疗养院、使馆、学校、AAA级住宅以及工业建筑的排水排污等。

1.2 PP排水管的优点

聚丙烯排水管产品之所以能够得到广泛的应用，不仅是因为它像很多塑料管材一样具有质轻、无毒等优点，更因为它具有以下诸多的特异性能：

(1)超强的耐化学腐蚀性。聚丙烯排水管系统可以排放酸碱度在PH2～12的液体，从而完全避免了铸铁管不耐酸碱，管壁容易形成点状、孔状腐蚀，以及使用中较多修补操作的弊病，大幅提高了排水系统的使用寿命。

(2)优良的抗冲击性能。PP排水管虽不及金属管道的抗冲击性能强，但足以满足高层建筑的使用。来自“国家化学检测中心”的扁平测试和环刚度测试的结果（不破裂、不分脱；≥12kN/m2），足以证明它是塑胶类排水管道中最优良的产品之一。该管材以突出的“以柔制刚”的物理弹性特征替换了铸铁管“以刚制

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刚”的方式，从而避免了铸铁管易碎易裂的缺点。

(3)方便快捷的安装。聚丙烯排水管的总质量只有铸铁管的20%，管材与管件采用承插式柔性连接、胶圈密封，安装方便快捷；不使用伸缩节，降低了安装费用，在节约管件的同时，管道的维护、保养和改造也特别方便，从而实现了“即拆即装”；“管箍”管件与其他管件不同，不设有“限位装置”，从而可以方便管道系统的拆装。

(4)优异的低噪声排放性。通过添加特殊吸声材料来调整管材的内部微观结构，吸收可闻及声波，并阻止声波传出；通过使用“承插式连接”避免了水流冲击管壁时声音向下一段管件传递而引起共鸣，从而进一步降低了噪声。

(5)优越的耐高温性。经过特殊改性处理的内层聚丙烯树脂，在保持其原有良好的抗冲击性能和使用寿命长等特点外，可以长期承受95℃左右的热水排放，保证了住户的洗碗机、消毒柜和热水器的长期使用。

(6)优秀的环保性能。产品的无毒性和可回收重复利用性，可避免污染环境；使用承插式柔性连接，无需像U-PVC产品需要胶粘方式连接，则杜绝了室内甲醛、苯类物质的污染（胶粘剂中含有大量的甲醛，苯类物质）。

(7)优良的性价比。由于聚丙烯原料属于一种通用塑料，其成本低于铸铁材料，加之聚丙烯拥有可回收重复利用特性，并采用承插连接而不需要其他配件，使得聚丙烯静音排水管的工程造价远低于柔性铸铁管。

1.3 PP具有良好的国内发展前景

六十年代初，PVC管材进入中国后，以其轻质，光滑，节能等优越的特性，在建筑排水领域迅猛的推开。进入九十年代以后，行业格局发生了变化，产品也由单一的实壁管衍生出了发泡管，螺旋管，空壁螺旋管等。据有关组织粗略统计，2003年以后每年的市场交易额达60多个亿，被大大小小的近千家企业瓜分，而其中的一半被排在前10至20位的企业获取。

四十多年的时间里，在排水市场上PVC-U管材始终未能完全替代铸铁管，原因是多方面的。铸铁管降噪，耐热，但重量大，不环保，安装困难，施工费用高。1999年11月，国家建设部，经贸委，质量监督局，建材局等五部委就联合颁布了关于加强技术创新，推进化学建材产业的若干意见和《推广应用化学建材和淘汰落后技术与产品管理办法》等文件，要求在今后两至三年内全国主要城镇都要陆续限制和淘汰铸铁管，镀锌钢管等产品，推广应用新型塑料管材。但仅有少数省市建设主管部门作出响应，限制了铸铁管的使用。

再是随着生活质量的提高，人们对生活用建材产品功能上的更高的要求，PVC-U管材就显现出了自身的不足，如隔音效果差，落水噪声大，热水的排放对系统寿命的影响，在高层应用的受限等等，特别是很多厂家为追求高利润而超比例的添加碳酸钙使管材质量良莠混杂，强度不堪一击。设计人员和使用单位难以选择，混乱的市场价格面前又难于取舍。诸多因素的存在与制约，市场急需一种能克服以上问题，涵盖以上两种管材优点的替代产品推出。

20世纪90年代，聚丙烯排水管首先出现在欧洲，随后便以可降低噪声和可以排放热水、耐化学腐蚀等多项优点，在欧洲和北美的新建住宅中得到了日趋广泛的应用。本世纪初，以浙江双林塑料机械有限公司为代表的一些国内塑料管材设

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备生产商开始研发聚丙烯超静音排水管生产线并取得了成功，这极大地推动了聚丙烯静音排水管在我国的应用发展。我国也因此有了可以和荷兰WAVIN产品相媲美的名牌产品。随着近年来我国经济建设的快速发展，人民生活水平的提高，对居住建筑的要求也越来越高。而畅通的排水管网，是一栋建筑乃至一个城市重要的基础设施之一，可为人们的生活和生产提供有力的保证。聚丙烯超静音排水管作为一种可替代铸铁管道的新型产品，无疑以它优越的静音性、先进的柔性连接等性能在我国建筑排水工程中将得到更广泛的应用。

我国自2000年明令禁止在新建住宅中使用镀锌管作为供水管道后，聚丙烯管、聚乙烯管得到了长足发展。其中PP－R管材是欧洲上世纪90年代初开发的改性PP管材大的第三代产品。

欧洲是PP-R管材的发源地，也是大量推广应用的地区。1993-1996年欧洲PP-R管的使用量由3万t/a发展到4.4万t/a，平均每年递增大于15%，目前欧洲已经有80%以上室内自来水管道使用PP-R管材。应用量较大国家有意大利、德国、丹麦、土耳其、捷克等。意大利年使用PP-R管材达到3000万m，约占欧洲总量的22%，自1988-1996年，德国塑料管材用量在建筑内饮水和热水系统中应用由5%增至37%，而不同种类塑料管材在饮用水和热水系统中，丙烯共聚物管材28%，从1996年起，在室内排水管应用方面，由于良好的耐热性和燃烧时无害，在新建筑中全部采用丙烯共聚物管材。

上海建筑材料厂于1997年从德国引进生产设备和技术，建成我国最早生产PP－R管材和管件的生产线，其生产能力为500t/a。1991年，我国山东建成第一条丙烯共聚物管材国产化生产线。自2002年以来我国一些有实力的塑料管道生产企业开发的聚丙烯静音排水管产品相继投放市场。几年来该产品由于在住宅室内排水工程中的优异性能，市场占有率不断扩大，大面积推广应用具有良好好的社会效益和经济效益。如今，国内PP-R管材生产线30余条，总生产能力达到1.5万t/a，全国有近1000万ｍ建筑的冷水热水使用了PP-R管道。

1.4 国内外主要生产工艺

目前国内不少厂家对聚丙烯静音管的生产工艺进行了深入的研究与开发。产品采用3层共挤的生产工艺制成，其外层和内层以改性聚丙烯树脂为原料，中间层由无机矿物填料、PP和热塑性弹性体三元共混的粘弹性材料组成。

1.5 设计依据

（1）通过核磁共振数据判定：

PP-H是均聚聚丙烯，也就是我们所说的Ⅰ型聚丙烯。我们可以知道，它是由单一聚丙烯单体聚合而成，分子链中不含乙烯单体。PP-H分子链的整规度很高，因此材料的结晶度高、耐冲击性能差。

PP-B为嵌段共聚聚丙烯，也就是我们所说的Ⅱ型聚丙烯。它的乙烯含量较

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高，一般为7-15%。在分子序列中，两个乙烯单体及三个单体连接在一起的概率非常高，说明乙烯单体仅存在嵌段相中。以嵌段形式存在的乙烯链段使材料的冲击强度得到了很大的改善，但由于不能将PP-H分子链的等规度降低，材料的结晶度、熔点和耐热性能不能得到根本改善。

PP-R是无规共聚聚丙烯，也就是我们所说的Ⅲ型聚丙烯。它是由丙烯单体和少量乙烯单体在加热、加压和催化剂作用下共聚得到的。乙烯单体随机地分布到丙烯长链中，其中乙烯单体一般控制在3-5%之间。乙烯单体的无规加入降低了聚合物的结晶度、熔点，改善了冲击性能和耐热性能。 （2）三种管材对比（表1.5-1）： 管材名称 噪音水平dB 管材密度g/cm 壁厚mm 材质 价格 安装 耐酸碱水平 寿命 PVC-U 58 1.4 3.2 聚氯乙烯 低 易 低 30-50年 铸铁管 46.5 7.8 5.5 铸铁 高 难 不耐酸碱 50年 聚丙烯管 45 1.2-1.8 4.5 聚丙烯及吸声材料 中 易 高（PH2-PH12） 50年以上 表1.5-1三种管材对比（以110管径为例）

（3）执行标准：

①GB4217-84 热塑性塑料管材的公称外径和公称压力 ②《聚丙烯静音排水管材及管件》CJ/T273-2008； ③大气污染物综合排放标准（GB16397-1996） ④环境空气质量标准（GB3095-1996） ⑤工业企业设计卫生标准

⑥GB/T18742.1-2002《冷热水用聚丙烯管道系统第一部分：总则》 ⑦GB/T18742.2-2002《冷热水用聚丙烯管道系统第二部分：管材》 ⑧GB/T18742.3-2002《冷热水用聚丙烯管道系统第三部分：管件》 ⑨GB/T 50349-2005《建筑给水用聚丙烯管道工程技术规范》 所以本方案选择生产PP-R排水管。

二、产品方案

聚丙烯极好的流动性能和宽范围的流速，以及其它独特的聚合物特性相结合，使它具有优异的加工性能。成型的方法很多，可注塑、吹塑、真空热成型、涂覆、旋转成型、电镀和发泡，还可以在金属表面喷涂。其中

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注塑成型的比例最大，为防止后结晶产生的收缩变形，制品一般需经热水浸泡处理。

使用管式水冷激工艺可以把PP加工成共挤出吹制薄膜以及单层薄膜。PP还可以挤塑成管状产品，如饮料吸管和饮用水管。PP在线缆涂层方面也有用途。一般而言，低流速配方材料用于生产厚壁产品和那些要求韧性的产品。高流速的材料用于生产薄壁部件和要求快速加工的产品。

2.1 产品质量指标

PP-R管材的生产对原料的要求比较严格，主要生产商在欧洲。国内大部分的PP-R树脂生产还不过关，因此目前一般采用进口PP-R数值较为合适。用于挤出成型加工PP-R管材的树脂性能与加工其他PP-R制品（包括注塑管件）有一定区别。就加工性能而言，由于生产PP-R管材所用的树脂的熔融粘度较大，熔体指数小（0.1～0.4g/10min），因此，它具有一定的加工难度和加工要求。下表为PP-R专用料性能表，见表1.7-1。 性能 密度/（g/cm） 熔体指数（230℃，2.16kg）/（g/10min） 拉伸屈服应力/MPa 拉伸断裂应力/MPa 拉伸弹性模量/MPa 弯曲模量/MPa 弯曲应力/MPa 简支梁缺口冲击强度/（kJ/m） 23℃ 0℃ -20℃ 悬臂梁缺口冲击强度/（kJ/m） 23℃ 0℃ -20℃ 邵氏硬度 洛氏硬度 维卡软化温度/℃ 熔点/℃ 比热容（20℃）/（J/g•K） 热传导率（10～60℃）/（W/m•℃） 223指标 0.9 0.3 26 21 808 874 30.5 22.9 4.53 1.86 22.5 5.56 3.4 60 50 131.1 131.3 2.0 0.21 测试方法 按ISO1183规定 按ISO1133规定 按ISO527-2规定 按ISO527-2规定 按ISO527-2规定 按ISO178规定 按ISO178规定 按ISO179/1A规定 按ISO179/1A规定 按ISO868规定 按ISO2039-2规定 按ISO306规定 按ISO3146-19规定 按DSC规定 按DIN52612规定 表2.1-1 PP-R专用料性能

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产品主要技术指标：

项目 溶体质量流动速率（230度，2.16KG） 拉伸强度 弹性模量（20度） 热膨胀系数 导热系数 纵向回缩率 冲击试验（0度，2h，15j） 液压20 试验 20度，环应力16MPa，1h 0.9G/立方厘米 >=20MPa 800MPa 1.5X10-4/k 2.1W/mk <=2% <=10% 无渗漏 指标 95度，环应力3.5MPa，1000h 无渗漏 表2.1-2产品主要技术指标

2.2 生产工艺

PP－R管的生产工艺为挤出成型工艺，首先加料斗内的PP－R原料靠自重进入挤出机，在挤出机料筒内经加热挤压混合，充分塑化后从挤出机口模挤出，进入定型台，定型后的管材经牵引机，通过定长测定，由切割机切断，管材经检验合格后入库。

2.3 工艺流程

PP与各种助剂、填料 原料混合、干燥 真空上料 喷淋冷却水箱 喷淋真空定型定径套 单螺杆挤出机 喷码机 履带牵引成品检测包

图2.3-1 工艺流程图

2.4 生产配方

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PP的加工成型方法主要采用注塑成型、挤出成型、吹塑等成型方法，也可进行二次加工。所以本设计的生产配方选择的PP-R管配方，如表2.4-1。 序号 1 2 3 4 5 6 7 原料 PP 抗氧剂 脱氧剂 稳定剂 紫外线吸收剂 硬脂酸钙 色母粒（白色） 型号 C4220 1010 XHLL 770 UV-531 - M0011 品牌 配比 价格（元/t） 12300 48000 1900 110000 53000 6800 8000 燕山石化公司 100份 巴斯夫（汽巴） 0.4份 XHLL 昱信 茂丰 卡帝德 0.3份 0.2份 6份 4份 巴斯夫（汽巴） 0.1份 表2.4-1 抗老化PP配方

2.5 产品规格

本设计年产量为1000吨，鉴于规模较小，故只做4种规格的条形管材。

表2.4-2 产品规格（单位：mm）

三、工艺计算

设计原始数据:

（一）车间生产能力 1000 吨/年聚丙烯排水管； （二）年生产时间 7200小时； （三）PP管材合格率 99%； （四）产品规格 自 定 （五）物料损耗系数

工序 损耗率 配料 0.2 高速混合 0.4 挤出成型 0.3 成型后处理 0.3 3.1 生产能力计算

每小时设计产量装置产量（公称产量）10001000140.29kg年生产时数合格率72000.99每天设计产量每小时设计产量日生产时数140.29243366.96kg

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年设计产量每小时设计产量年生产时数140.2972001010088kg

3.2 物料衡算

（1）按每天物料在各工序中进出料量进行计算： 每天设计产量3366.96日进入后处理的物料量3377.09kg 1后处理物料损耗率10.3%

日进入后处理的物料量3377.09日进入挤出成型的物料量3387.25kg 1挤出成型物料损耗率10.3%

日进入挤出成型的物料量3387.25

日进入高速混合机的物料量3400.85kg1高速混合机物料损耗率10.4%

日进入高速混合机的物料量3400.85日进入配料的物料量3407.66kg

1配料物料损耗率10.2%

（2）得出生产物料衡算表（表3.2-1）与生产流程损耗图（图3.2-1）。

工序 配料 混合 成型 后处理 总计

表3.2-1生产物料衡算表

输入物料 3407.66 3400.85 3387.25 3377.09 3407.66 输出物料 3400.85 3387.25 3377.09 3366.96 3366.96 损耗 6.81 13.60 10.16 10.13 40.70 配混成3407.66 3400.85 3387.25 3377.09 3366.96 后处理 产料 合 型 品 损耗 6.81 13.60 10.16 10.13 图3.2-1 生产流程损耗图

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3.3 原料消耗计算

配方的总分数1000.40.30.10.264111分 总单耗日消耗原料量3407.661.012日产量3366.96

各种原料单耗总量：

PP树脂单耗PP配方分数100总单耗1.0120.912t/t成品

配方总分数111年消耗量PP树脂单耗年设计产量0.9121010.088921.200t/t成品抗氧剂单耗抗氧剂配方分数0.4总单耗1.0120.00365t/t成品配方总分数111年消耗量抗氧剂单耗年设计产量0.003651010.0883.687t/t成品 脱氧剂单耗脱氧剂配方分数0.3总单耗1.0120.00274t/t成品配方总分数111年消耗量脱氧剂单耗年设计产量0.002741010.0882.768t/t成品 稳定剂单耗稳定剂配方分数0.1总单耗1.0120.00091t/t成品

配方总分数111年消耗量稳定剂单耗年设计产量0.000911010.0880.920t/t成品 紫外线吸收剂单耗紫外线吸收剂配方分数0.2总单耗1.0120.00182t/t成品配方总分数111年消耗量紫外线吸收剂单耗年设计产量0.001821010.0881.838t/t成品硬脂酸钙单耗硬脂酸钙配方分数6总单耗1.0120.0550t/t成品

配方总分数111年消耗量硬脂酸钙单耗年设计产量0.0551010.08855.555t/t成品 色母粒单耗色母粒配方分数4总单耗1.0120.0365t/t成品

配方总分数111年消耗量色母粒单耗年设计产量0.03651010.08836.868t/t成品

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得出主要原料消耗表（表3.3-1）： 原料 PP 抗氧剂 脱氧剂 稳定剂 紫外线吸收剂 1 2 硬脂酸钙 色母粒（白色） 型号 C4220 1010 XHLL 770 UV-531 - M0011 品牌 燕山石化公司 巴斯夫（汽巴） XHLL 巴斯夫（汽巴） 昱信 茂丰 卡帝德 表3.3-1 主要原料消耗

单耗量 0.912 0.00365 0.00274 0.00091 0.00182 0.0550 0.0365 年耗量 921.200 3.687 2.768 0.920 1.838 55.555 36.865 四、设备选型与台数计算

PP—R导热性比较低，分子质量高，M-FR低，消耗功率大，挤出设备应具有较大的长径比(不小于30：1)和驱动功率及准确的电子控温装置。而且，螺杆妻采用新型}昆炼式螺杆，使物料充分塑化，以达到低温挤出的目的。

由于PP—R的记忆特性，在模具方面不可采用普通的挤管模具。目前国内多使用新型的螺旋式挤管模具，这种模具分流效果好，无熔接痕，机头压缩比小，既可改善产品质量又有利于提高生产效率。PP—R管材的定径采用真空定径方式。由于PP—R导热性能差，冷却过程放热量大，加之管壁较厚， 0mm口径以下的管材，真空定径箱长度不低于6m； 0～75mm口径的管材，真空定径箱长度不低于12m；对于们5mm以上口径的管材，真空定径箱长度在18m以上，最好采用双泵分级抽真空。本PP管配料表观密度为1.6kg/L。

4.1 高速混合机

日进入高速混合机物料量3407.66每小时设计产量141.99kg日生产时数24

每批混合物料量每小时设计产量操作周期141.99188.744L配料表观密度1.6本设计选择新富盛混合机资料选取SHR—200A高速混合机，有效容积为150L。详细如表4.1-1。

品牌 产品型号 总容积 有效容积 搅拌浆数 主轴转速

新富盛 SHR-200A 200L 150L 3个 475/950 12

混合时间 驱动电机 电机功率 价格 6～10分钟/锅 AC380 50HZ 6KG 17000元/台 表4.1-1 SHR—300A高速混合机参数

混合机的台数设计量88.7440.6台

有效容积150由以上数据可知高速混合机需要1台。

4.2螺杆挤出机计算

本设计挤出机选取单螺杆挤出机。

日进入挤出成型的物料量3387.25每小时设计产量141.14kg 日生产时数24

依照每小时的生产量，本设计选取了震雄机械制造的型号为SJ90/30的单螺杆挤出成型机，如表4.2-1。 品牌 震雄机械 型号 SJ90/30 螺杆直径 90（mm） 电动机功率 55（kw） 加热功率 32kw 产量 150kg/h 长径比 30:1 外形尺寸 4500*1200*1650（mm） 价格 88000元/台 表4.2-1 SJ90/30型号单螺杆挤出机参数

最大挤出率年生产时数1507200 设备年生产能力1080t/a10001000

141.14 挤出机的台数0.94台150

所以，本设计选取的挤出机数量为1台。

4.3 挤出管辅机及其他设备计算

由2.5产品型号可知产品外径有50mm、75mm、110mm、160mm四种型号，对

应的壁厚为3.2mm、3.8mm、4.5mm、5.0mm。 4.3.1 真空定型机

本设计选择曙光的真空定型机，型号为GZDY-180，因为只有一台挤出机，所以配备1台真空定型机。

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品牌 型号 管材口径 电动机功率 真空箱长度 喷淋冷却水泵 真空泵 价格

曙光 GZDY-180 50-180mm 7.5KW 6000mm 1台×5.5kw 1台×5.5kw 8000元/台 表4.3.1-1曙光真空定型机参数 根据产品的规格，本设计选用顺宇型号为三爪牵引/1的牵引机，台数位1台。详细参数如表4.3.2-1。 品牌 型号 牵引力 有效长度 速度 规格 价格 4.3.3 破碎机

因产品合格率为99%，经计算，每日产生废料量为40.70kg。所以本设计选择为海马HM-3pc的破碎机，数量1台，详细参数如表4.3.3-1。 品牌 型号 破碎室口径 破碎能力 动刀 定刀 电机功率 价格 海马 HM-3pc 185*150(mm) 100-150(kg/h) 9(片) 2(片) 2.2kw 6500元/台 表4.3.3-1 海马HM-3pc破碎机参数

顺宇 三爪牵引/1 9750(N) 1850(mm) 0.5-6(米/分) φ50-φ250 28000元/台 表4.3.2-1 顺宇牵引机参数

4.3.4 喷码机

根据产品规格与产量，本设计喷码机选用康尼C500，数量1台，详细参数如表4.3.4-1。 品牌 型号 打印范围 喷印高度

康尼 C500 100000000（mm） 3--17mm 14

喷印速度 喷印精度 喷印距离 价格 0.7米／秒 200*100-200dpi 1-15mm可调节 6500元/台 表4.3.4-1 康尼C500详细参数

4.4 工艺参数

PP－R管的生产工艺为挤出成型工艺，首先加料斗内的PP－R原料靠自重进入挤出机，在挤出机料筒内经加热挤压混合，充分塑化后从挤出机口模挤出。生产出高质量PP-R管材必须有塑化良好及稳定的熔体流动，除了以上材料及设备因素之外，工艺控制也十分重要。PP-R管材的成型工艺温度一般在210～260℃之间。螺杆转速为70-90r／min（高速线）。真空度一般为0．05～0．08Ⅷa，调整应遵照原则见下表（表4.4-1）。

表4.4-1 真空度调整遵照原则

通常在满足管材外观质量要求的前提下，真空度应尽可能的低，以减少内应力，这样管材在存放过程中收缩变形小。

PP-R管材生产典型工艺条件见下表（表4.4-2）：

表4.4-2 PP-R管材生产典型工艺条件

管材的牵引速度与挤出速度要匹配，注意不能影响管径和壁厚。过快的牵引速度会拉薄管壁，定型不充分，出现拉伸定向的现象，影响环应力，导致耐压性

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能下降。喷淋水温应控制在10～20℃。水温过高，形成结晶颗粒粗大，冲击性能差；过低，强制冷却后，因导热性能差，形成温度梯度，产生内应力，影响管材质量。

PP－R管生产过程中产生的残次品，经破碎后可再次加以利用，这就提高了原料的利用率，并可降低生产成本，提高经济效益。

4.5 设备一览表

序号 1 2 3 4 5 6 设备名称 高速混合机 单螺杆挤出机 真空定型机 牵引机 破碎机 喷码机 型号规格 新富盛SHR-200A 震雄机械SJ90/30 曙光GZDY-180 顺宇三爪牵引/1 海马HM-3pc 康尼C500 表4.5-1设备一览表

台数 1 1 1 1 1 1 五、安全事项

5.1 安全卫生

在生产过程中产生微量的氯气、少量的粉尘和噪声等，此外还存在着带电设备漏电、传动机械伤人以及火灾等潜在危险因素。本设计充分重视操作人员的职业安全卫生问题，在工程设计中选择排污量少、机械化程度高的生产工艺及设备，降低污染物排放量，以保护工人的身体健康和减轻工人的劳动强度。同时，对影响操作人员及卫生条件的各种有害因素，都考虑采取有效的防护及治理措施，以保证操作人员的安全和良好的工作环境。工艺生产系统、动力系统、辅助系统等均设有办公室，各车间生产工人均设有休息室，以及浴室、食堂等其他生活辅助设施，以保证有较好的休息场所和卫生条件。根据劳动保护的有关规定，不同工种的工人配备必要的劳动保护用品。

5.2 安全防护

5.2.1 操作防护

（1）开车前有专人启动运转设备，检查设备运转是否正常，如果发现故障及

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时排除。

（2）开启电热器，对挤出机的机头、机身均匀加热升温，使各部分温度超出正常生产温度10℃左右时，恒温30-60 分钟，使设备内外温度一致。 （3）要以低速起动开车，检查螺杆有无异常及电动机电流表有无超负荷的现象，压力表是否正常。

（4）刚开始要少量加料，当物料挤出口模时方可大量加料，在物料被挤出之前，任何人均不得处于口模的正前方。

（5）螺杆、机筒清理时可用软聚氯乙烯等塑料通过最后挤压来清理螺杆机筒，停车时要加入清洗料。

（6） 挤出时应注意的安全事项有电、热、机械的传动和笨重部件装卸等，拆卸挤出机时要先拆出螺杆，后拆机筒。 5.2.2 事故预防的标志

事故预防或安全标志是放置在工作场所的一些标志，它们用于： （1）防止事故；

（2）警告健康和安全方面的危险； （3）指出那里放有紧急应急设备；

（4）告诉工人在那里必须佩戴个人劳保用品。 不同的颜色和形状的安全标志表示不同的信息：

（1）禁止标志－红色圆圈和斜道表示禁止的行为。（如禁止吸烟的标志） （2）警告标志－黄色三角标志显示可能的工作场所危险。 （3）命令标志－蓝色圆圈表示所必须佩戴的个人劳保用品。 （4）灭火设备标志－红色长方形表示出灭火装置所处的位置。

（5）加标锁定标志－红色的标牌用于机械设备上来表示控制和锁定电和其它能源。

5.2.3 生产车间管理制度

范围：生产车间所有员工及进出车间人员。

（1）上班时按要求穿戴好工作服、工作帽、工作鞋,挂好上岗证,工作服不得穿出车间。

（2）车间严格按照生产计划部指令,根据车间设备状况和人员,精心组织生产。

（3）车间如遇原辅材料、包装材料不符合规定,有权拒绝生产,并报告质保部和生产计划部。如继续生产造成损失，将按《质量管理条例》进行处罚。

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（4）员工在生产过程中应严格按照质量标准、工艺规程进行操作,不得擅自提高或降低标准,在操作的同时并作好记录。造成较大经济损失将按《质量管理条例》进行处罚。造成安全事故者将交公司处罚

（5）开车必须办理开车操作票，检查并确认水、电、汽（气）必须符合开车要求，各种原料、材料、辅助材料的供应必须齐备、合格。投料前必须进行分析验证。

（6）正常停车必须按停车方案中的步骤进行。用于紧急处理的自动停车联锁装置，不应用于正常停车，加强与有关岗位和部门的联系。

（7）加强现场管理随时保证场地整洁、设备光洁。操作人员下班前均要打扫场地和设备卫生。

（8）车间生产所剩的边角余料将由专职人员运出车间,由其他部门统一处理。

（9）车间员工和外来人员进入特殊工作岗位应遵守特殊规定,确保生产安全。

5.3 环境安全

不恰当地操作或处理废弃物会造成环境破坏并招致巨额的政府环保部门的罚款而且产生不良的公众影响。因此，对于员工来说，很好地管理他们范围内产生的废弃物是极端重要的。 5.3.1 废水处理

（1） 确保油类物质（润滑油，液压油等）和溶剂类（如香蕉水）不能倾倒入下水道。这些物质应单独处理。

（2）对废水处理有任何疑问，联系安全环保部人员。 5.3.2 工业废物

（1）确保有用于紧急事件的设备，比如吸收垫，灭火器可以使用。 （2）盛放废弃物的容器应在除倾倒时外保持封闭。

（3） 绝对不要过多的装满废弃物容器。在容器顶部和废弃物之间应有10厘米的间距。

（4）不相容的废弃物不能放在一个容器内。在将废弃物丢入容器前应阅读容器上的标签。

（5）绝对不要将任何工业废弃物倾倒入下水道。

（6）如果有任何有关工业废物倾倒的疑问，联系安全环保部人员。

参 考 文 献

[1]张玉龙、张子钦 塑料挤出制品配方设计与加工实例 北京：国防工业出版社 2006 [2]张小文 塑料管道及管件加工与应用 北京：中国石化出版社 2003 [3]吴大鸣 特种塑料管材 北京：中国轻工业出版社 2000

[4]强信然、黄元森、吴勇、陈建业 最新塑料制品的开发配方与工艺手册 北京：化学工

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业出版社 2001

[5]黄晓燕、李德群 PPR管材气体辅助挤出成型机头设计 模具工业 2007 第33卷第10期

[6]王金保、王晓茹 PP-R管材的生产与应用 现代塑料加工应用 2001 第13卷第6期 [7]柴冈 PP-R管在供水系统中的选择与应用 中国塑料加工工业协会塑料管道专业委员会2008

[8]丁玉梅、杨卫民、吴大鸣 塑料管材的真空定径 中国塑料 1999 第13卷第5期 [9]刘佑习, 郭誉文, 杨始至 高分子学报 1995 （2）：135

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