年產8萬立方擠出PS發(fā)泡板材生產線的工藝設計

1、年產8萬立方擠出ps發(fā)泡板材生產線的工藝設計目錄年產8萬立方擠出ps發(fā)泡板材生產線的工藝設計11.前言21.1設計依據(jù)21.1.1 擠出聚苯乙烯的概念21.1.2擠出聚苯乙烯的性能及用途21.2設計任務：32生產方法的選擇32.1生產配方：32.2生產工藝簡述33工藝計算43.1總物料衡算43.2關鍵設備的選型43.2.1.設備選擇53.3.2擠出機的確定以及計算：54原料與產品的技術指標54.1原料技術指標54.2產品技術指標65.資金核算：66車間布置77.生產操作制度71.前言xps是20世紀60年代研制成功的一種新型絕熱材料, 其制備過程是將聚苯乙烯(ps)樹脂、發(fā)泡劑和相關助劑通過擠

2、出機進行連續(xù)擠出發(fā)泡成型, 由于具有閉孔的泡體結構, 因此其綜合性能十分優(yōu)異, 如絕熱性能優(yōu)異、持久、吸水率較低、尺寸穩(wěn)定性好、抗蒸汽滲透性優(yōu)良、壓縮強度高等, 在諸多領域得到了廣泛應用。1.1設計依據(jù)1.1.1 擠出聚苯乙烯的概念聚苯乙烯是指由苯乙烯單體經自由基縮聚反應合成的聚合物，英文名稱為polystyrene, 簡稱ps。它是一種無色透明的熱塑性塑料，具有高于攝氏100度的玻璃化轉變溫度，因此經常被用來制作各種需要承受開水的溫度的一次性容器，以及一次性泡沫飯盒等。聚苯乙烯發(fā)泡板材是聚苯乙烯顆粒通過二次發(fā)泡生產而成的一種產品，在廣告行業(yè)和包裝行業(yè)中也稱為珍珠板。聚苯乙烯泡沫塑料板材與其他

3、材料的泡沫塑料板材相比，具有保溫性能良好、價格便宜等有點，應用較為普遍特別是用于建筑物的保溫。ps泡沫塑料板材的成型方法分為模塑發(fā)泡成型（eps）和擠出發(fā)泡成型（xps）。擠出發(fā)泡成型采用連續(xù)擠出的方法，具有生產效率高，產品結構較為完整，無溶解痕，力學性能和防水性能良好，可異型擠出，長期性能穩(wěn)定，產品應用廣泛等特點。擠出型聚苯乙烯保溫板（xps）是以聚苯乙烯樹脂為主要原料，通過在熔融塑化過程中加入發(fā)泡劑，然后擠出成型制備的硬質發(fā)泡板材（xps）。1.1.2擠出聚苯乙烯的性能及用途(1) 性能xps具有獨立的閉孔蜂窩氣泡結構，這種結構使其具有傳統(tǒng)低密度模塑發(fā)泡板材（eps）所沒有的低吸水性（幾乎

4、不吸水）、低熱導系數(shù)、高抗壓性、抗老化性（正常使用幾乎無老化分解現(xiàn)象），特別適用于建筑物的隔熱保溫、建筑防潮、道路路基及冷藏冷凍設備，是建筑業(yè)界物美價廉的隔熱保溫材料。（1）xps具有持久的保溫隔熱性能，xps在平均溫度10時的導熱系數(shù)0.028w/(mk)，厚度25mm、平均溫度10時，熱阻0.89（m2k/w），而且這個數(shù)值能夠在相當長的時間內保持，不會隨時間而發(fā)生明顯的變化。據(jù)文獻報道，其保溫性能在五年內可保持9095%。（2）優(yōu)異的抗?jié)裥院涂拐羝麧B透性。由于xps具有閉孔結構，所以它的吸水率2.0%(v/v)，既使在低溫冷凍狀態(tài)下也具有較高的抗?jié)衿麧B透性能。它能適應惡劣的潮濕環(huán)境而不影

5、響保溫性能。（3）較高的抗壓強度，xps的抗壓強度隨產品密度的增加而增加，強度范圍可控制在150700千帕斯卡之間，這就在使用上有了選擇的余地。（4）方便快捷的加工性，從工廠生產出的xps最為常見的寬度為6001200mm，厚度從20100mm，因為是連續(xù)生產，所以長度可按需要進行調整，基本上能夠滿足使用需要。 (2) 用途由于其優(yōu)異的保溫性能，擠出型聚苯乙烯（xps）保溫板普遍使用于公寓、大廈、廠房、小木屋之隔熱保溫。另在屋頂rc結構更可搭配防水工程一起施工（倒置式工法，即usd法），兼具有保護防水層的功能。也可作為冷凍、冷藏倉庫最佳之保溫材，可減少能源消耗，同時保護主結構免于低溫破壞?？捎?/p>

6、效阻絕地氣的滲透，在高濕度的情況下，能有效產生防潮效果。目前超高樓的深層地下室最底層及機場跑道已開始鋪設xps保溫板，再灌上水泥，有效阻隔地氣。另外用于防潮地板內部阻絕物，保護建筑物免于濕氣破壞。此外還廣泛使用于隔熱磚、門板、榻榻米、天花板、輕質水泥隔間墻之內部主要結構，為良好之填充材。產品達到降低成本、隔熱、隔音、防潮、質輕、加工便利等特性。xps保溫板高效的保溫隔熱功能，可減少自然資源的消耗，留給地球更清潔的環(huán)境1.2設計任務：年產八萬立方擠出ps發(fā)泡板材生產線的工藝設計2生產方法的選擇2.1生產配方： 由聚苯乙烯熔體為主要組分，二氧化碳做為主發(fā)泡劑和至少一種其他發(fā)泡劑的聚合物熔體。通過攪

7、拌，上料機將聚苯乙烯粒料和加工助劑混合并加入到一號擠出機的料斗中，通過一號擠出機的加熱使聚苯乙烯材料熔融混合，形成聚合物熔體。將二氧化碳與其他發(fā)泡劑（碳酸氫鈉和檸檬酸）組合，通過發(fā)泡劑注入系統(tǒng)從一號擠出機的中段注入到熔體中，形成可發(fā)泡的凝膠通過調節(jié)一號擠出機來升高系統(tǒng)壓力，將發(fā)泡劑與聚苯乙烯的熔體混合，經過二號擠出機和靜態(tài)混合器的混合與降溫冷卻，以降低該凝膠的溫度至最佳發(fā)泡溫度，使冷卻了的凝膠通過模具擠出，制成聚苯乙烯泡沫擠塑板。（表1.擠出聚苯乙烯板生產配方）名稱質量份數(shù)聚苯乙烯粒子100份二氧化碳發(fā)泡劑1份碳酸氫鈉1份檸檬酸鈉0.5份滑石粉1份環(huán)六溴十二烷0.5份2.2生產工藝簡述擠塑板生

8、產設備由兩組擠出機串聯(lián)而成，主要設備有喂料系統(tǒng)；jl-xps120/36單螺桿擠出機；換網器；jl-xps150/34單螺桿擠出機；發(fā)泡劑高壓注入系統(tǒng)；模具；定型牽引機組；冷卻輥架；縱向切割機；橫向切割機組成。輔助設備還有擠塑板表面拉毛機；回收造粒機；邊緣成型機；開槽機；自動包裝機等。將聚苯乙烯例粒子100kg與碳酸氫鈉1kg檸檬酸0.5kg滑石粉1kg環(huán)六溴十二烷0.5kg在攪拌機中充分混合，經上料機直接加入到擠出機料斗中，通過一號擠出機加熱將溫度升高至180以上，使聚苯乙烯材料熔融混合，形成聚合物熔體，將二氧化碳發(fā)泡劑1kg在沿螺桿擠出機路徑的方向中間位置處注入到聚合物熔體中，形成可發(fā)泡凝

9、膠，通過調節(jié)一號擠出機來升高系統(tǒng)壓力，壓力為810mpa，將發(fā)泡劑與聚苯乙烯熔體混合，這個壓力足以紡織可發(fā)泡凝膠內的發(fā)泡劑失去均勻的分散。經過二號擠出機和靜態(tài)混合器的混合語降溫冷卻，以降低該凝膠的溫度至110135之間。然后使冷卻了的凝膠通過模具擠出，形成泡沫結構，制成擠出聚苯乙烯發(fā)泡板材。再經過定型牽引機將板材定型為所需的厚度和寬度，經過切割成型即可。（工藝流程）3工藝計算3.1總物料衡算每年以365天計算，去除設備檢修20天，特殊情況10天，則每年工作日有365-30=335天，設備利用系數(shù)k=實際開車時間/年工作時間=0.93%年產8萬立方 ps發(fā)泡板材即80000/28=2857t，則

10、每日產量為80000立方/330天=242.5立方/天。根據(jù)產品密度約為28kg/m3，則每年總共產出ps發(fā)泡板材2857噸。擠出發(fā)泡工段物料衡算：（表2.擠出發(fā)泡工段物料損耗率）工序自然損耗下腳料一次成品百分率%0.15.595輸出物料量：2857/0.95=3007t自然損耗量：30070.1% =3t下腳料： 30075.5% =165t故每年原料損失為 3007+3+165-2857=318需要的原料為3175t，原料損失率為3183175=10%（表3.原料用量表）名稱配方份數(shù)百分率每噸產品消耗量（kg）每年所需數(shù)量（t）每天所需數(shù)量（kg）每小時所需數(shù)量（kg）聚苯乙烯顆粒1009

11、6.15%961.543052.7691122.72379.69二氧化碳發(fā)泡劑10.96%9.6230.4890.993.79碳酸氫鈉10.96%9.6230.4890.993.79檸檬酸鈉0.50.48%4.8115.2445.401.90滑石粉10.96%9.6230.4890.993.79環(huán)六溴十二烷0.50.48%4.8115.2445.501.903.2關鍵設備的選擇3.2.1.設備選擇 （表4.所有設備選擇表）序號設備型號數(shù)量1單螺桿擠出機jl-xps120/361臺2單螺桿擠出機jl-xps150/341臺3模溫控制器2臺4高壓柱塞泵1臺5螺旋上料攪拌機3t/h1臺6壓平機（含整

12、體模具支架）90014001臺7一次牽引機1臺8縱向切割機2臺9橫向切割機2臺10二次牽引機1臺11冷卻輥架1臺12主機電控柜2套13壓力機2套3.3.2擠出機的確定以及計算：根據(jù)產品原料及產量，選擇擠出機型號與技術參數(shù)如下：（表5.一級單螺桿擠出機）技術參數(shù)jl-xps120/36技術參數(shù)jl-xps120/36螺桿直徑120驅動功率75 kw螺桿長徑比36外形尺寸（長*寬*高）40m*10m*4m生產能力290 kg/h參考價格100 000（表6.二級單螺桿擠出機）技術參數(shù)jl-xps150/34技術參數(shù)jl-xps150/34螺桿直徑150驅動功率75 kw螺桿長徑比34外形尺寸（長*

13、寬*高）40m*10m*4m生產能力320 kg/h參考價格100 000年生產能力：29024335=2331600kg = 2331.6 t 233160028=83271.4 m3（符合要求）4原料與產品的技術指標4.1原料技術指標（表7.原料技術指標表）名稱lr（101.201.301.401）外觀松散白色或無色小顆粒比重1.05粒子直徑1.8-0.4mm相對密度550-650kg/m3發(fā)氣劑含量%5.0殘留苯乙烯%0.30含水量%0.5相對粘度1.8-2.1顆粒篩析出%904.2產品技術指標（表8.產品技術指標）項目單位標準要求外觀質量執(zhí)行標準4.2要求符合標準要求允許尺寸偏差執(zhí)行標

14、準4.2要求符合標準要求表觀密度kg/m320.022.8壓縮強度kpa100105導熱系數(shù)w/(m.k)0.0410.030尺寸穩(wěn)定性%31/1/1水蒸氣透過系數(shù)ng/(pa.m.s)4.54.0吸水率（v/v）%42斷裂彎曲負荷n2538彎曲變形mm氧指數(shù)%3044燃燒等級級達到b2級符合b2級5.資金核算：根據(jù)市場價格，2838kg/m3的板材，價格在6001200元/m3不等。每年生產8萬立方，價格取800元/m3,產值約800*8=6400萬元。原料費用：聚苯乙烯：3052.761035.89=1798萬元 發(fā)泡劑：76.210310=76.2萬元 成核劑：30.481030.8=2

15、.4萬元 阻燃劑：15.2410315.6=23.7萬元 總計：1900.3萬元 電力成本：每立方米板材7.7元，即7.783271.4=64萬 人工費用：員工50人，月薪2500元，工資附加1200元 總計185萬元建筑費用：6000平方米 632.7萬元設備費用：700萬元 總成本為：3482萬元總收入：根據(jù)市場價格，2838kg/m3的板材，價格在6001200元/m3不等。每年生產8萬立方，價格取800元/m3,產值約800*8=6400萬元。應繳稅費：按現(xiàn)行稅率，企業(yè)所得稅率為25% 即應交870.5萬元稅費利潤：6400-3482-870.5=2047.5萬元6車間布置1 從經濟和

16、壓降觀點出發(fā)，設備布置應順從工藝流程，但若與安全、維修和施工有矛盾時，允許有所調整。2 根據(jù)地形、主導風向等條件進行設備布置，有效的利用車間建筑面積（包括空間）和土地（盡量采用露天布置及建筑物能合并者盡量合并）。3 明火設備必須布置在處理可燃液體或氣體設備的全年最小頻率風向的下側，并集中布置在裝置（車間）邊緣。4控制室和配電室應布置在生產區(qū)域的中心部位，并在危險區(qū)外。5 充分考慮本裝置（車間）與其他部門在總平面布置圖上的位置，力求緊湊、聯(lián)系方便，縮短輸送管線，達到節(jié)省管材費用及運行費用的目的。6 留有發(fā)展的余地7 所采取的勞動保護、防火要求、防腐蝕措施要符合有關標準、規(guī)范的要求。8 有毒、有腐

17、蝕性介質的設備應分別集中布置，并設圍堰，以便集中處理。9 設備安全通道、人流、物流方向應錯開。10 設備布置應整齊，盡量使主要管道走向一致。本設計中，根據(jù)布置的原則，各個空間應該互相聯(lián)通，從而節(jié)省空間并降低成本，同是增大了操作的安全系數(shù)。廠房平面輪廓選用長方形，因為長方形廠房便于通道的布置，使設備可以緊湊，集中，經濟效果好，便于生產管理，操作方便，采光通風也較好。原料倉庫位于前端，正中連接混料房，而配電房和工具房處于混料房兩翼位置，中間最長空間作為生產車間，總共有二條生產線，最后是成品倉庫。 在這樣布置中，可以將運輸距離縮至最短，節(jié)省生產時間與人力消耗；配電房生產車間相鄰，則方便操作，更減短電

18、纜線布置長度，降低成本。車間中生產線直線排列，前端預留3m和左邊4m的安全距離，而由于產品具有一定長度(4m或6m)，生產線的末端也預留了1.5m的安全距離。另外生產車間的寬度也為擴建需要預留了多一條生產線的空間。 7.生產操作制度生產車間操作工人采用三班二轉制，將車間人員分為三個班，其中每個班都是工作12h,體息24h，總的工作時間沒有超過國家規(guī)定的工作時間，機械總是連續(xù)運轉(1)生產管理人員 生產管理人員主要包括：車間主任，技術員，統(tǒng)計核算員。車間主任：主要負責車間生產、技術、質量、設備及勞動紀律的管理工作，負責下達生產任務和人員按排，督促檢查其他人員及班組長的工作，完成車間的各項工作任務，做好職工的思想工作，調好各方面積極性。 技術員：主管車間的生產工藝管理，制定合理的生產工藝，執(zhí)行工藝規(guī)格及主管車間的計量工作，對產品質量進行分析，負責車間工人的技術教育各技術培訓，與有關部門研究有關改進和提高產品質量等問題。 統(tǒng)計核算員：主管車間的統(tǒng)計工作，對原料及產品的出入庫、產品的成品率、生產完成情況進行統(tǒng)計，完成成本核算，并統(tǒng)計車間人員考勤情況。 (2)直接生產人員 主要指車臺間生產操作人員。生產操作人員必須經過培訓上崗，要嚴格按操作規(guī)程進行操作并對產品質量進行檢驗，認