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废气处理设备在注塑工艺中的使用

作者:欧阳 来源:原创 日期:2017-1-3 10:24:56 人气:0


                                          注塑成型工艺是制作塑料产品的一种作方法。

注塑成型的全过程为:把塑料颗粒通过进料斗加入到一筒内逐渐加热到一定温度并保持一定时间,并在一定的搅拌强度(转速)下均匀(塑化)→在一定压力(推力)及速度下推注到模具内(注塑成型)→在压力作用下(保压),进行冷却(控制冷却速度)→当塑料达到一定温度时,在一定速度下打开模具(开模)→在一定的速度及作用力下把成品顶出模具(出模)→成品进行检查、修除飞边(模具结合面形成的多余料)料柄(塑料的注射通道上的料,此料还起到补充成品在冷却收缩时减少的体积)→包装→进库。同时注塑机进行加脱模剂,合拢模具工序。注塑成型工艺主要控制各过程中的温度、压力、速度、时间等参数指标。每类塑料、每种产品及注塑机器均需不同工艺参数指标。注塑成型工艺还应包括塑料中的水份控制、添加剂控制、着色剂控制等。


注塑成型的四大要素

1.塑胶模具 2.注塑机 3.塑胶原料 4.成型条件

大部份使用二板模、三板模,也有部份带滑块的行位模。

基本结构:

①公模(下模) 公模固定板、公模辅助板、顶针板、公模板。

②母模(上模) 母模板、母模固定板、进胶圈、定位圈。

③衡温系统冷却.稳(衡)定模具温度。

注塑机主要由塑化、注射装置、合模装置和传动机构组成;电气带动电机,电机带动油泵,油泵产生油压,油压带动活塞,活塞带动机械,机械产生动作。

1、依注射方式可分为:①卧式注塑机②立式注塑机③角式注塑机④多色注塑机

2、依锁模方式可分为:①直压式注塑机②曲轴式注塑机③直压、曲轴复合式

3、依加料方式可分为:①柱塞式注塑机②单程螺杆注塑机③往复式螺杆注塑机


塑料注塑工艺过程主要进行造粒挤出,造粒挤出工序的温度一般在169~210℃,不同的项目控制不一样,但不能高过塑料原料的热分解温度。至于造粒工序的工艺废气成分,比较复杂。不同的原料产生的废气成分是不一样的。

塑料,学名聚氯乙烯,由氯乙烯聚合而成的高分子化合物,有热塑性,工业品为白色或浅黄色粉末,比重约1.4 g/cm3,含氯量56%~58%,熔点约70~85℃,成型温度160~190℃,分解温度>200℃。聚氯乙烯塑粒在热解过程(180~200℃)中,由于分子间的剪切挤压下发生断链、分解、降解过程中产生游离单体废气,聚氯乙烯产生氯乙烯和氯化氢单体。

ABS塑料,学名丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,比重约1.05g/cm3,成型收缩率0.4-0.7%,成型温度200~240℃,分解温度>270℃。ABS塑料热解过程(160~210℃),由于分子间的剪切挤压下发生断链、分解、降解过程中产生游离单体废气,主要为丙烯腈单体、苯乙烯单体和非甲烷总烃。

PE塑料,学名聚乙烯,由乙烯聚合而成的高分子化合物,比重约0.94~0.96g/cm3,成型收缩率:1.5~3.6%,成型温度140-220℃,分解温度>320℃。PE塑料加工温度范围很宽,不易分解,热解过程(160~210℃),由于分子间的剪切挤压下发生断链、分解、降解过程中产生游离单体废气,主要为乙烯单体。

PP塑料,学名聚丙烯,由丙烯聚合而成的高分子化合物,比重:0.9-0.91 g/cm3,成型收缩率1.0~2.5%,成型温度:160~220℃,加工温度在200-300℃左右较好,有良好的热稳定性(分解温度为310℃)。PP塑料加工温度范围很宽,不易分解,热解过程(200-300℃),由于分子间的剪切挤压下发生断链、分解、降解过程中产生游离单体废气,主要为丙烯单体。

NPBT塑料,学名聚对苯二甲酸丁二醇酯,由对苯甲酸二甲酯与1,4-丁二醇进行酯交换制得。结晶性热塑型聚酯.无味、无臭、无毒。玻璃化温度45-48℃,热变形温度58-66℃(1.82MPa).流动温度225℃,使用温度120 ℃,相对密度 1.324 g/cm3,吸水性 0.03-0.07%,热解过程分解的单体为芳香烃类组分。

PAS塑料,学名聚芳酚,琥珀色透明颗粒。相对密度(25℃/4℃)1.371,折射率1.652,耐热性比双酚A型聚砜高得多,热变形温度和连续使用温度均高100℃左右。玻璃化温度288℃,连续使用温度260℃,热变形温度274℃(1.82MPa),分解温度>300℃。热解过程分解的单体为芳香烃类组分。

POM塑料,聚甲醛,为甲醛的均聚物与共聚物的总称,共聚甲醛相对密度1.402-1.405。结晶度77%-78%,低于均聚甲醛。熔点、强度和硬度也稍低。熔点167-171℃,热变形温度100~157℃(1.82MPa).马丁耐热55-58℃,最高使用温度100~104℃。具有优异的耐疲劳性、耐磨性、耐化学药品性,热分解温度235-240 ℃,热分解过程放出甲醛废气

1)聚乙烯

①聚乙烯(PE)制品生产:高压聚乙烯加热到150℃时,分解出酸、酯、不饱和烃、过氧化物、甲醛、乙醛、CO2和CO等;其薄膜制品要注意抗氧剂、稳定剂和着色剂引起的毒性危害;其制品有独特的气味,长期应用混有稳定剂的聚乙烯管静脉输液可发生静脉炎。低压聚乙烯加热到150℃,产生酸、酯、不饱和烃、过氧化物、甲醛、乙醛、CO2和CO等挥发性复杂混合物。210℃~250℃生成的混合气体有甲醛、不饱和烃、有机酸、有机氯化物、CO等。在热切削和封闭聚乙烯管时,产生的热解产物为甲醛和丙烯醛。此类热解产物能引起中毒。

②聚乙烯(PE):本身并无毒性,但添加了抗氧剂、稳定剂、着色剂等即有毒性。本品加热至150℃~220℃时的热解产物有酸、酯、不饱和烃、过氧化物、甲醛、乙醛CO2和CO等。由以上看出不应该是非甲烷总烃,应以TVOC为好。另热解量没有0.1%-0.5%这么大,注塑生产的水口料、龟头料、甚至包括试机料一般的物料损耗也不过1-2%,热解的量肯定没有这么大。不过不同的塑料件会有区别,注塑件和薄膜产品解热损失量会不一样,一般按原料使用量的0.01%计算。

2)聚氯乙烯(PVC)

注塑过程采用原料为PVC(聚氯乙烯),废气中可能释放出HCl还有游离氯乙烯。而原料含POM(聚甲醛),则可能放出甲醛。此外,由于造粒工序的工艺废气成分比较复杂,有些地方采用计算非甲烷烃来进行量化评价,有些地方也采用计算VOC(可挥发性有机化合物)来进行量化评价。由于造粒时加热温度一般控制在塑料原料允许的范围内,分解的单体量极少,且一般加热在封闭的容器内进行,产生的单体仅有少量排出。一般来说,加热分解产生单体按100~200克/吨产品计,即仅占总量的0.01~0.02%。造粒工序的工艺废气成分比较复杂,不同的原料产生的废气成分是不一样的。

聚氯乙烯(PVC)由氯乙烯经聚合而成的高分子化合物,有热塑性,玻璃化温度80℃~85℃。工业品为白色或浅黄色粉末,相对密度1.4,含氯量56~58%,低分子量的易溶于酮类、酯类和氯代烃类溶剂。有极好的耐化学腐蚀性。热稳定性和耐光性较差。100℃以上或长时间阳光曝晒开始分解出氯化氢。聚氯乙烯在加工过程中会受热降解,由于HCl释放,多烯结构分子中的共轭双键数量增加,当数量达到8个以上时,其对光波的吸收开始收敛,因此颜色会逐渐加深(黄色→棕色→褐色)。根据HCl释放速率不同,可将其的降解温度分四个阶段,具体如下:

(1)早期着色降解:100~130℃,HCl开始释放,但是释放速率极小,暴露在此温度下10天以上,PVC逐渐变色。

(2)中期降解:140~160℃,HCl释放速率逐渐加大。

(3)长期受热降解:160~220℃.

(4)完全降解:220℃以上,HCl完全释放出来。


注塑废气处理设备介绍:

VOC废气处理技术——氧化法对于有毒、有害,而且不需要回收的VOC,热氧化法是最适合的处理技术和方法。氧化法的基本原理:VOC与O2发生氧化反应,生成CO2和H2O。

从化学反应方程式上看,该氧化反应和化学上的燃烧过程相类似,但其由于VOC浓度比较低,在化学反应中不会产生肉眼可见的火焰。一般情况下,氧化法通过两种方法可确保氧化反应的顺利进行:a) 加热。使含有VOC的有机废气达到反应温度;b) 使用催化剂。如果温度比较低,则氧化反应可在催化剂表面进行。所以,有机废气处理的氧化法分为以下两种方法:

a) 催化氧化法。现阶段,催化氧化法使用的催化剂有两种,即贵金属催化剂和非贵金属催化剂。贵金属催化剂主要包括Pt、Pd等,它们以细颗粒形式依附在催化剂载体上,而催化剂载体通常是金属或陶瓷蜂窝,或散装填料;非贵金属催化剂主要是由过渡元素金属氧化物,比如MnO2,与粘合剂经过一定比例混合,然后制成的催化剂。为有效防止催化剂中毒后丧失催化活性,在处理前必须彻底清除可使催化剂中毒的物质,比如Pb、Zn和Hg等。如果有机废气中的催化剂毒物、遮盖质无法清除,则不可使用这种催化氧化法处理VOC;

b) 热氧化法。热氧化法当前分为三种:热力燃烧式、间壁式、蓄热式。三种方法的主要区别在于热量回收方式。这三种方法均能催化法结合,降低化学反应的反应温度。

热力燃烧式热氧化器,一般情况下是指气体焚烧炉。这种气体焚烧炉由助燃剂、混合区和燃烧室三部分组成。其中,助燃剂,比如天然气、石油等,是辅助燃料,在燃烧过程中,焚烧炉内产生的热混合区可对VOC废气预热,预热后便可为有机废气的处理提供足够空间、时间,最终实现有机废气的无害化处理。

在供氧充足条件下,氧化反应的反应程度——VOC去除率——主要取决于“三T条件”:反应温度(Temperat)、时间(Time)、湍流混合情况(Turbulence)。这“三T条件”是相互联系的,在一定范围内,一个条件的改善可使另外两个条件降低。热力燃烧式热氧化器的缺点在于:辅助燃料价格高,导致装置操作费用比较高。

直燃式废气处理炉

•所需温度:摄氏700-800度

•对应废气种类:所有

•废气净化效率在99.8%以上

•搭配废气机热回收系统可有效降低工厂营运成本

催化式废气处理炉(RCO)

•所需温度:摄氏300-400度

•根据废气浓度而启动的自燃性

•系统设计利用前处理剂和触媒清洁可延长设备使用年限

•可在前端配置各种吸附材

RCO处理技术特别适用于热回收率需求高的场合,也适用于同一生产线上,因产品不同,废气成分经常发生变化或废气浓度波动较大的场合。尤其适用于需要热能回收的企业或烘干线废气处理,可将能源回收用于烘干线,从而达到节约能源的目的。

优点:工艺流程简单、设备紧凑、运行可靠;净化效率高,一般均可达98%以上;与RTO相比燃烧温度低;一次性投资低,运行费用低,其热回收效率一般均可达85%以上;整个过程无废水产生,净化过程不产生NOX等二次污染;RCO净化设备可与烘房配套使用,净化后的气体可直接回用到烘房利用,达到节能减排的目的;

缺点:催化燃烧装置仅适用含低沸点有机成分、灰分含量低的有机废气的处理,对含油烟等粘性物质的废气处理则不宜采用,催化剂宜中毒;处理有机废气浓度在20%以下。





蓄热式废气处理炉(RTO)

•所需温度:摄氏800-900度

•低于500ppm的甲苯浓度也可以启动自燃性系统设计

•可实现与RCO配合使用

适用于大风量、低浓度,适用于有机废气浓度在100PPM—20000PPM之间。其操作费用低,有机废气浓度在450PPM以上时,RTO装置不需添加辅助燃料;净化率高,两床式RTO净化率能达到98%以上,三床式RTO净化率能达到99%以上,并且不产生NOX等二次污染;全自动控制、操作简单;安全性高。

优点:在处理大流量低浓度的有机废气时,运行成本非常低。

缺点:较高的一次性投资,燃烧温度较高,不适合处理高浓度的有机废气,有很多运动部件,需要较多的维护工作。

图为RTO(蓄热式热力焚烧技术)浓缩及废热回收系统,可将低浓度、大风量的VOCs废气浓缩为高浓度、小风量的废气,然后高温燃烧,并将储热体的热量重新回收,利用在废气预热和热转换设备上。


回收式热力焚烧系统

回收式热力焚烧系统(简称TNV)是利用燃气或燃油直接燃烧加热含有机溶剂的废气,在高温作用下,有机溶剂分子被氧化分解为CO2和水,产生的高温烟气通过配套的多级换热装置加热生产过程需要的空气或热水,充分回收利用氧化分解有机废气时产生的热能,降低整个系统的能耗。因此,TNV系统是生产过程需要大量热量时,处理含有机溶剂废气高效、理想的处理方式,对于新建涂装生产线,一般采用TNV回收式热力焚烧系统。

TNV系统由三大部分组成:废气预热及焚烧系统、循环风供热系统、新风换热系统

废气焚烧集中供热装置的特点包括:有机废气在燃烧室的逗留时间为1~2s;有机废气分解率大于99%;热回收率可达76%;燃烧器输出的调节比可达26∶1,最高可达40∶1。

缺点:在处理低浓度有机废气时,运行成本较高;管式热交换器只是在连续运行时,才有较长的寿命。


VOC废气处理技术——冷凝回收法在不同温度下,有机物质的饱和度不同,冷凝回收法便是利用有机物这一特点来发挥作用,通过降低或提高系统压力,把处于蒸汽环境中的有机物质通过冷凝方式提取出来。冷凝提取后,有机废气便可得到比较高的净化。其缺点是操作难度比较大,在常温下也不容易用冷却水来完成,需要给冷凝水降温,所以需要较多费用。

这种处理方法主要适用于浓度高且温度比较低的有机废气处理。通常适用于VOC含量高(百分之几),气体量较小的有机废气的回收处理,由于大部分VOC是易燃易爆气体,受到爆炸极限的限制,气体中的VOC含量不会太高,所以要达到较高的回收率,需采用很低温度的冷凝介质或高压措施,这势必会增加设备投资和处理成本,因此,该技术一般是作为一级处理技术并与其它技术结合使用。





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