发布时间 : 星期六 文章年产5000吨硬质PVC管材车间设计毕业设计更新完毕开始阅读
第一章 概 述
聚氯乙烯（PVC）是目前产量仅次于聚乙烯的第二大通用塑料，广泛应用于各行各业中。其中PVC硬质制品（PVC-U）占其总量的60%，且正朝着高韧性高强度的新领域发展。PVC-U管材广泛应用于给水、建筑排水、排污、化工等领域，是PVC-U制品中重要的种类，也是塑料管道中使用最广泛的产品之一。
1.1 聚氯乙烯管材的特点
与钢、铁、混凝土、陶瓷管相比，聚氯乙烯管材具有如下优点[1]：①重量轻，硬质聚氯乙烯管的相对密度为1.43，仅为同尺寸钢重量的16，1 t塑料管可代替10～13 t铸铁管，运输安装容易。②耐腐蚀性能好。③电绝缘性能好，其体积电阻约为1×10 ～3×10 n.cm，击穿电压达23～28 Kvmm。④摩擦阻力小。管内流体速度比钢管高30％左右，且结垢少，不生锈，长期运输水和其他流体，流率和流量均能保持不变；而铁管会生锈、结垢，使用数年后管内流率和流量均要减少。⑤导热系数小，耐候性较好，隔热性能好。⑥着色方便,不需油漆,且容易制成各种标识颜色的管材，生产中能耗低，仅为铸铁管的18.3％ 。
聚氯乙烯管材存在以下缺点:①强度较低,受压能力较差。②使用温度范围窄,一般在零下几度到50℃之间。③膨胀系数大,是钢铁管的7倍,随温度膨胀和收缩变化较大,刚性较低,安装时,应多加支点。④当制造聚氯乙烯管材的树脂中氯乙烯单体含量及某些稳定剂如铅盐、镉盐等物质超标时,会危及环境和人体健康。
聚氯乙烯管材与其他塑料管材相比,拉伸强度、压缩强度、弯曲强度、隔热性能、自熄性等均较好,且价格也较低廉。
硬PVC管系将PVC树脂与稳定剂、润滑剂等助剂配混，经造粒后再挤出成型制得，也可采用双螺杆(异向)粉料一次成型。硬PVC管耐化学腐蚀、绝缘性能好，主要用做输送各种流体，以及用做电线套管等。硬PVC管易切割、焊接、粘接、加热可以弯曲，因此安装，使用非常方便。此类应用广泛的PVC管在国外列为I型，而特殊改性的硬管则列为II 型。（1）具有较高的硬度、刚度和许用应力。（2）抗老化能力好，经久耐用，寿命可达50年。（3）耐腐蚀，价廉，易于粘接，自熄。（4）可回收。安装方便简捷，密封性好。（5）不抗撞击，耐久性差，接头粘合技术要求高，固化时间较长。
1.2 聚氯乙烯的主要用途及产业链
（1）聚氯乙烯异型材
型材、异型材是我国PVC消费量最大的领域，约占PVC总消费量的25％左右，主要用于制作门窗和节能材料，目前其应用量在全国范围内仍有较大幅度增长。在发达国家，塑料门窗的市场占有率也是高居首位，如德国为50%，法国为56%，美国为45%。
（2）聚氯乙烯管材
在众多的聚氯乙烯制品中，聚氯乙烯管道是其第二大消费领域，约占其消费量的20％左右。在我国，聚氯乙烯管较PE管和PP管开发早，品种多，性能优良，使用范围广，在市场上占有重要位置。
（3）聚氯乙烯膜
PVC膜领域对PVC的消费位居第三，约占10％左右。PVC与添加剂混合、塑化后，利用三辊或四辊压延机制成规定厚度的透明或着色薄膜，用这种方法加工薄膜，成为压延薄膜。也可以通过剪裁，热合加工包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具等。宽幅的透明薄膜可以供温室、塑料大棚及地膜之用。经双向拉伸的薄膜，所受热收缩的特性，可用于收缩包装。
（4）PVC硬材和板材
PVC中加入稳定剂、润滑剂和填料，经混炼后，用挤出机可挤出各种口径的硬管、异型管、波纹管，用作下水管、饮水管、电线套管或楼梯扶手。将压延好的薄片重叠热压，可制成各种厚度的硬质板材。板材可以切割成所需的形状，然后利用PVC焊条用热空气焊接成各种耐化学腐蚀的贮槽、风道及容器等。
（5）PVC一般软质品
利用挤出机可以挤成软管、电缆、电线等；利用注射成型机配合各种模具，可制成塑料凉鞋、鞋底、拖鞋、玩具、汽车配件等。
(6)聚氯乙烯包装材料
聚氯乙烯制品用于包装主要为各种容器、薄膜及硬片。PVC容器主要生产矿泉水、饮料、化妆品瓶，也有用于精制油的包装。PVC膜可用于与其它聚合物一起共挤出生产成本低的层压制品，以及具有良好阻隔性的透明制品。聚氯乙烯膜也可用于拉伸或热收缩包装，用于包装床垫、布匹、玩具和工业商品。
（7)聚氯乙烯护墙板和地板
聚氯乙烯护墙板主要用于取代铝制护墙板。聚氯乙烯地板砖中除一部分聚氯乙烯树脂外，其余组分是回收料、粘合剂、填料及其它组分，主要应用在机场候机楼地面和其它场所的坚硬地面。
（8)聚氯乙烯日用消费品
行李包是聚氯乙烯加工制作而成的传统产品，聚氯乙烯被用来制作各种仿皮革，用于行李包，运动制品，如篮球、足球和橄榄球等。还可用于制作制服和专用保护设备的皮带。服装用聚氯乙烯织物一般是吸附性织物(不需涂布)，如雨披、婴儿裤、仿皮夹克和各种雨靴。聚氯乙烯用于许多体育娱乐品，如玩具、唱片和体育运动用品，目前聚氯乙烯玩具增长幅度大，由于聚氯乙烯玩具和体育用品生产成本低，易于成型而占有优势。
1.3 硬质聚氯乙烯管材的主要市场
1.3.1 建筑用聚氯乙烯管材市场
建筑业是聚氯乙烯管材的最大市场,管材分为；两类,一种是耐压管,另一种是无压管。耐压管主要用于自来水管、建筑热水供水管、公用工程供水管(一般采用100mm～900mm直径的管材);无压管大量用于室内下水管和雨水系统管。公用工程排污管(一般采用直径400mm～1.2m的大口径管材)。此外,建筑用串线管和地下电缆护管是聚氯乙烯管材应用的一个市场,现已在我国普遍采用,并具有进一步发展的巨大潜力。 1.3.2 农用聚氯乙烯管材市场
我国是一个农业大国,幅源辽阔,是农用聚氯乙烯灌溉管的巨大市场。我国是个缺水国家,每年旱情都十分严重,困扰着农业生产的发展。过去,中国传统的种田方法是使用土渠灌溉,水源浪费十分严重。自从国内一些地区试验使用聚氯乙烯管灌以后,这些地区的水利用率从过去的0.4～0.5提高到0.95左右。随着广大农村经济实力的增强和技术水平的提高,1994年底我国农村喷灌面积已达9338万㎡,节省了大量的水源,提高了粮食产量。大量事实证明,使用聚氯乙烯制作固定和半固定管喷灌系统,设备不腐蚀,管材不结垢,与使用铸铁管、铝管、ABS管相比大大降低了喷灌设施的造价,成为节水、节地、节省能源,解决12亿人口吃粮问题的重要措施之一。
1.4聚氯乙烯管材的生产方法
硬质聚氯乙烯管材加工时,采用悬浮法聚氯乙烯树脂为主要原料,与稳定剂、颜料、润滑剂和填料等助剂配合使用,经捏合后,加入双螺杆挤出机塑化挤出聚氯乙烯管材,经冷却定型后,切割成需要的长度,加工温度160℃～180℃,根据管材不同用途,适当调整配方组分,以便获得有良好物化性能的聚氯乙烯管材。
随着聚氯乙烯管材加工技术的发展,国外为降低管材生产成本,推出了芯层发泡管,这种管材采用共挤出方法,使低发泡聚氯乙烯管材内、外表面覆盖一层非发泡聚氯乙烯硬皮层,该管材与不发泡管材相比韧性更好,有较好的承载能力,耐磨损和隔音效果,节约树脂25%～40%。目前,世界上这种管材加工技术以台塑公司水平较高,其次是美国、法国、德国、日本、韩国均有成熟生产技术和设备,成为国外畅销的产品。生产方法是将芯层、皮层使用的配料分别经过捏合后加人2台成90°角的挤出机组(或3台挤出机组)混炼塑化,然后,通过一分料头,确保分隔成2股硬皮层的物流与发泡芯层料很好连接,并送人后面的机头和模具,生产出表面光滑、管壁内部发泡的复合管壁结构的聚氯乙烯管材。
随着聚氯乙烯管材市场的扩大,大口径公用工程管,尤其是下水道管需求量逐年增加,管材直径越做越大,管材壁厚和用料也增加,使管材生产成本上扬。为降低大口径管材的生产成本,国外做了大量的工作,一是开发了径向有增强肋的薄壁大口径管材,比旧工艺节约树脂40%,生产方法简单,管材有较高的抗冲击强度和韧性,由于加工方法简便、原料消耗量低,管径可做到500mm左右。二是开发了一种空心壁的聚氯乙烯大口径管,管径可做到1.5m。生产方法是先挤出矩形空心型材,然后螺旋缠绕并用红外线焊接成管材,而且加工速度与挤出加工相同,节约树脂50% ～60%,具有与实心壁管材一样的强度和韧性。在美国,这种管材采用在现场生产的方式,原料由供料汽车送到施工现场,采用连续作业,挖土机先挖出地沟,管材加工车随加工便将管材输人地沟,然后掩埋。不但节约了管材的运输费用,而且不需庞大的料场和仓库。
1.5 生产工艺流程概述
硬质PVC管材规格和形式很多，其生产工艺流程基本上如下图1-1所示：
图1-1 生产工艺流程图