项目立项建议书(高分子防水卷材高平整度生产技术).doc
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1、山东省技术创新项目立项建议书 项目名称: 高分子防水卷材及高平整度技术项目申报单位:潍坊市宇虹防水材料(集团)有限公司项目主持单位:山东省中小企业办公室山东省经济和信息化委员会制订二一二年四月三十日(一)立项理由 1、国内外相关技术与产品现状、问题、趋势和本项目的意义(1)高分子防水卷材国内外相关技术高分子防水卷材是利用塑料加工工艺,将高分子树脂(如:PVC、CPE、PE、EVA、PE-PP、TPO等)经塑化、挤出、压延、复合等工艺,制成的有一定宽度和长度的卷材,经施工现场铺贴粘接可形成完整的防水体系。是一种无毒、无污染的绿色环保型产品。高分子防水卷材广泛应用于高速铁路及工业和民用各类建筑物屋
2、面、地下室、水库、水池、污水处理系统、人防工程、地坪、浴室、渠道、卫生间等防水、防渗、防潮及旧屋面等返修工程。高分子防水卷材起源于欧美,我国上个世纪80年代开始进口欧美产品,在我国建筑防水领域已有30余年的应用历史,从上个世纪80年代中期我国开始自行生产高分子防水卷材,十一五期间高分子防水卷材得到了蓬勃发展,目前我国高分子防水卷材还处于发展阶段,所生产的产品属于中低档水平。(2)产品现状、问题、趋势高分子防水卷材分均质片、复合片及异型功能片(如:带有凸台的排水板)等,高分子卷材的内在性能指标主要取决于原材料的选用和工艺配方的合理,可是没有一条设计合理的生产线和工艺方案,不但保证不了高分子卷材的
3、外观质量,也会影响高分子卷材的内在质量,且无法满足防水工程的施工要求。尤其是卷材的平整度直接影响防水工程的施工,会造成接缝无法焊接、施工过程无法实现满粘等问题。随着经济的发展,社会对防水卷材的需求日益增多,同时对产品的综合性能要求也越来越高。高分子卷材最终是通过施工现场的铺贴粘接才能实现防水功能的,不但要求产品有符合标准的内在质量,而且产品的外观质量也直接影响卷材的施工应用。传统生产工艺对高分子卷材的平整度控制,首先通过模具模唇的开度和模具温度的调整挤出厚度均匀的膜片,通过水平三辊压延、复合机来实现的,虽然经过对模具模唇和模具温度的调整能使挤出的膜片厚薄比较均匀,但当膜片通过水平三辊压延、复合
4、过程中膜片受到三辊法向力的作用,以及外界不均衡温度的干扰会使成型片材产生较大的应力,水平三辊的压力来自于弹簧的作用力,不能固定控制,给膜片的挤压力不够均衡,很容易造成成型片材起鼓翘边等不平整的现象,不平整的卷材在施工过程只能剪开起鼓和翘边处方能保证施工的正常进行,剪开的部位还要增设附加层补强,这样不但增加了施工难度,同时也存在严重质量隐患,影响了施工进度。(3)本项目的意义高分子防水卷材是建筑防水行业十二五发展规划中重点发展的产品,针对以上问题,我们通过对生产装备的改进和生产工艺的调整, 针对以上问题,我们通过对生产装备的改进和生产工艺的调整,对高分子防水卷材高平整度生产技术进行研究,意义重大
5、。2、本项目的主要技术曾列入过哪些科技计划和取得的阶段成果目前,公司已派专人对项目进行了可行性论证;对该项目市场前景进行调研并考察了项目设备、技术及相应配套设施情况。(二)实施方案 1、本项目的具体内容、技术与装备特点、关键技术和关键工艺(1)本项目的具体内容本项目的具体内容包括:设备的选择和工艺的确定。挤出机的选择:防水卷材生产许可证实施细则要求,挤出机的挤出量500kg/h,我们选用了150mm/36、长径比36:1的高效合金单螺杆挤出机,装配110KW/6级变频电动机,挤出量达到600kg/h以上,还保证了高分子树脂的塑化,每个班次可生产高分子卷材30000以上。满足了生产许可证验收的要
6、求。模具的选择模具(又称平模头)是决定高分子防水卷材平整度好坏的关键,加工精度较低和使用材质较差的模具,当使用温度变量较大时会造成模具的不均匀变形,同时模具的模口也很难调整,无法生产出厚度均匀的膜片。我们选用了材质为塑料模具专用钢5CrMnMo,模唇带自动回弹调整方式的精诚模具,为高分子卷材的平整度做好了前期准备。三辊压延、复合机的选择三辊压延、复合机是高分子卷材成型的关键部件,高分子的平整度主要是靠三辊压延、复合机来实现的。尤其是辊筒的材质和精度直接影响高分子卷材的平整度,我们选用了国标GB/T8162-2008/42CrMo材质的结构无缝钢管制成的镜面辊筒。三辊机辊筒的形式为立式三辊排列,
7、为保证片材的平整度,在产品定型过程中不受法向力的作用产生应力变形,其中用于定性的两只辊筒加装交角调整装置,利用气缸加压,自动温控冷却水循环。工艺的确定包括生产流程和生产工艺参数,生产流程如下:计长收卷冷却牵引成型(复合)塑化挤出 工艺参数主要包括:挤出机各加热区温度,模头各加热区温度,模头模唇间隙,三辊机成型对辊间隙,三辊机辊筒温度,挤出机挤出量、三辊机线速度与牵引线速度的统调等。(2)技术与装备特点我们结合传统塑料片材加工设备的基础上深入研究开发出了:自动计量上料-高速高效长径比36:1的螺杆剪切塑化捏合计量挤出-模具成型单向调节自动回弹-三辊自动温控气缸加压、交角可调、三辊间隙自动调整(复
8、合)-冷却牵引-自动计长收卷。a、自动计量螺旋上料系统:将颗粒状的原料和助剂,分别通过计量按配方比例源源不断的输送到螺杆喂料系统,既保证了配方计量的准确性又节省了人力,更有效的杜绝了人工计量的失误。b、高速高效螺杆剪切挤出机机:兼顾塑性材料的特性,高速高效螺杆通过螺杆的高速剪切将物料中结晶体的晶核打开后混炼使各物料的相间充分接触分散塑化,形成互穿网络,真正意义上实现了分子级的分散,稳定挤出压力,保证模头来料的稳定,提高了产品的质量。c、自动调温模头成型:通过在线测厚装置的配合自动调节模头的成型模唇间隙,保证挤出膜片的厚度均匀.。d、立三辊压延(复合)机:通过交角的调整和对材料的观察以及气缸的加
9、压,最终和模头共同配合使用实现产品一次复合的成型和复合。保证了产品的质量e、冷却牵引和自动计长收卷:实现产品生产过程中的牵引冷却,张力控制和计长收卷。f、计算机中央控制系统:采用工业可编程控制器(PLC)与计算机组(态)软件控制,实现设备的自动化,同时自动记录整个生产过程的相关数据,准确计算出物料的消耗成本、班次产量、成品率等。(3)关键技术和关键工艺a、先将螺杆和模具加温到工艺配方通知单要求的温度,同时按照领料单的定量把所需的原材料运到拌料斗旁,按工艺配比调拌均匀,通知操作人员就位工作,再开启挤出螺杆电动机,和空压机,调整模具螺栓使挤出的膜片厚度均匀流速一致,再开启三辊复合机,将无纺布穿引到
10、弹布辊上,引至冷却复合机上。b、开启冷却水泵,启动冷却电机低速运行,待物料膜片全面接触无纺布后,调整下辊与中心辊的间隙,保证复合牢固,不烫无纺布,逐步提高转速,调整挤出量复合线速度,根据产品的外环平整度及时调整三辊的交角直到产品完全平整没有翘边起鼓时,即可生产。c、 注意及时清理粘辊。d、及时观察温度控制并做好记录,观察好卷材不要有孔洞,和塑化不好现象,注意随时调整牵引速度,使产品张力保持在微松状态,切忌拉紧产品使之变形,保持边缘整齐,使次品率降到最低。e、定时测量卷材的厚度宽度和长度,都要达到国家标准18173.1-2006的要求f、下卷后要保准整齐,抽检合格后,贴上合格证入成品库。g、停机
11、前先切断加热电源,再关闭上料电机,将挤出机缓慢减速直到停止,再停止复合电机,冷却水电机和空压机,待挤出机温度下降后才能切断所有电源,清洁设备和工作场地,整理工具巡视无误后方可关闭门窗离开车间。(4)项目创新点采用交角可调的立三辊压延、复合冷却恒温控制技术,解决了高分子防水卷材高平整度问题,提高了产品的质量,延长了产品2年的使用寿命。螺杆结构进行优化组合,螺杆直径达到120mm,长径比达到36:1,增大了螺杆挤出量,简化了操作程序,节省了能源和成本,提高了产品的生产速度,速度是传统设备的三倍,能达到17米/分钟。 技术指标:拉伸强度80N/CM,延伸率600%,撕裂强度30N(5)高分子防水卷材
12、工艺流程及质量控制点图GB18173.1-2006计量、卷取复合、交角调整 合格证、标志贮存运输事项拉力强度幅宽偏差平方米偏差外观非织布潍坊市宇虹防水材料(集团)有限公司聚乙烯颗粒成品包装,检验挤出机磨头温度工艺记录为一般质量控制点为重要质量控制点2、实施方式和技术路线1)实施方式本项目的实施是通过以我公司自主研发为主体、科研院所给予了一定的技术支持来实现的。2)技术路线生产流程计长收卷冷却牵引成型(复合)塑化挤出 a、塑化挤出设备的配置利用螺杆挤出机,将可塑性高分子树脂经预热剪切塑化成熔融态流体,挤压到平模头内成粘流态胶片挤出到成型设备上。根据原料情况我们配置了单螺杆挤出机、单模头、单层挤出
13、。b、成型(复合)设备配置利用立三辊机将平模头挤出的粘流态胶片对挤,压延成一定厚度的片材,双面覆布(膜)片产品复合辊采用立式设计,复合间隙由斜铁调整控制,左右拉动调整间隙,方便灵敏,上辊由气缸下压,辊隙固定不变,解决了平复合辊存在的一切问题,保证了产品的平整。三辊设计了一定中高,有效地控制了三辊的应力变化带来对片材影响,同时加设了三辊的交角可调装置,采用细丝纹拉杆对三辊交角进行精确细致的调整,当片材中间起鼓时,把交角调整到最小,减少片材中间受力最小,降低复合辊对片材法向力的影响,使片材的应力变形得到控制。当片材两边起鼓时把交角慢慢拉大,使片材两边受力变小小,降低了复合辊对片材两端的受力影响,使
14、得片材在没有受力变形的情况下通过复合辊,确保了片材的平整度。给产品的后期应用施工带来了很大方便,确保了工程质量。c、冷却牵引设备配置将成型后的高分子卷材经冷却排架自然风冷(必要时可选用通水辊筒冷却),经切边刀切边、包胶辊牵引机牵引至收卷设备。d、计长收卷设备配置选用双工位收卷机,配芯管气涨轴,经计长后卷曲到芯管上,计长到位时由自动横切装置自动切断。e、控制系统控制系统是高分子卷材生产线实现自动化生产的关键,合理的控制系统不但能够保证设备的运转稳定,同时也能保证产品质量的稳定,降低废品率,减少劳动强度,提高设备效率。该生产线的控制系统主要分为自动上料、温度控制、挤出量控制、整机线速度控制、整机统
15、调控制。f、自动上料系统该系统由原料混配机、储料仓、上料机和料位计组成,按配方要求混配好的原料储存在储料仓中,经上料机输送到挤出机料斗中,料斗安装料位计,物料加满时上料停止,物料到达料斗下限时上料开始,储料仓无物料时报警灯报警。g、温度控制系统温度控制系统分挤出机螺杆温度控制,模头温度控制,三辊机温度控制。选用智能温控表或PLC控制。挤出机螺杆配冷却风机调温。h、挤出量控制选用变频调速电机或直流调速电机,通过调整电机的速度控制挤出机的挤出量,配合整机线速度实现定量供料。i、整机线速度控制整机线速度包括三辊速度(各辊筒为变频调速电机独立传动)、牵引速度(变频调速电机)、辅助牵引速度、收卷速度及挤
16、出量。整套生产线实现一键开机,利用PLC(可编程控制器)使各控制系统具有独立调整手动修正纠偏功能,整机具有统调及各分系统自动修正纠偏功能,保证生产线的自动运行。3、工艺控制参数及原理1)工艺控制参数a、挤出机塑化挤出温度加热段名称加 热 区 号温度范围()公 差 ()机筒螺杆机筒一区1651702机筒二区1701802机筒三区1701802机筒四区1751852机筒五区1751852机筒六区1751852机筒七区1751852换网器八区1751855连接器九区1751855模头模头1区1751855模头2区1851955模头3区1851955模头4区1851955模头5区1851955模头6区
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