400型水溶膜流研成型机设计

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水溶性塑料薄膜（以下简称水溶膜）是一种新颖的绿色包装材料。它的主要原料是聚乙烯醇及淀粉，能溶于水，降解成的终产物CO2和H2O。它的应用也较为广泛，在工业、农业及人们日常生活中都有广泛的运用，且随着人们环保意识的不断增强，对水溶膜的需求量也必将持续增长。
　　　本文主要介绍400型水溶膜流研成型系统的设计方法，该系统的主要工作原理是：先将原料在一定条件下制成水溶性胶液，然后将胶液流研到镜面不锈钢带（以下简称钢带）上，用刮刀将胶液均匀刮开，胶液刮层随钢带转动进入烘道烘干，后剥离成成品膜。烘道的热源来至布置于系统顶部的热供送箱和烘道内置的红外电热管，其内的温度是可控的。刮刀固定于钢带的上部，它可以在一定范围内上下调动，通过控制它与钢带间的缝隙，来达到控制水溶膜厚度的目的。钢带被焊接成环形，安装在一对大滚筒上，位于生产线后端的为主动滚筒，前端的滚筒主要起改向作用，称改向滚筒，刚带传动非常类似于平带传动，但本系统中的钢带既是水溶膜成膜的载体，又是动力转动装置，这一环节的设计十分重要。
　　　
关键词：水溶膜，烘道，钢带传动，滚筒，刮刀

　　目前国内外市场生产销售的水溶性薄膜主要有高温型和低温型2种类型。主要应用于在水中使用的产品的包装、水转移印刷、作为暂时性载体用于假发及刺绣的制作过程、用于种子带、服装及纺织品包装、洗涤袋等。
　　　目前国外生产厂家主要采用流涎法和吹塑法生产水溶性薄膜。主要是日本、美国、法国、韩国等生产销售此类产品,如法国GREENSOL公司和美国WORDWIDE TECHNOLOGY PARTNERS(W.T.P)公司,日本的合成化学公司等。国内在上世纪70年代上海塑料制品研究所、四川涪陵地区塑料三厂先后开发了PVA薄膜的流涎法和吹塑法,但由于质量差,能耗高,因而未能工业化生产。目前中科院北京塑料研究所正在研究开发吹塑法生产水溶膜,处于实验室研究阶段,还未投入实际生产【1】。
　　　我校包装机械研究所在郝院长的下，研究开发了一种水溶膜生产方法——钢带流研法，这种方法不仅生产效率较高，而且相比之下能耗也比较低，操作流程简单，一条线仅需两三个人就可以生产。正是因为具有这么多优点，这种生产方法在国内已经取得了很大的市场，随着技术的不断改和成熟，我相信她必定会继续得到不断的推广，为创造一个洁净的地球作出一定的贡献!
1.3水溶膜的主要制备方法
　　　目前，制作水溶膜的方法并不是很多，归纳起来比较成熟的有以下几种：
　　　吹塑法生产水溶膜
　　　吹塑法生产水溶膜主要以PVA为主要原料,添加水及其它助剂通过挤出吹塑机吹塑成膜，类似于目前通用朔料薄膜的生产，这里不做过多介绍。
　　　流涎法生产水溶膜
　　　这种生产方法工艺与传统的塑料薄膜成型工艺有所不同,它的工艺过程是:采用先将原料制成固含量为18%～20%的水溶性胶,然后将水溶性胶液通过管道堆聚在钢带表面，随着钢带的传动，固定于机架（钢带上部）上的刮刀将胶液均匀刮开，将其涂布于钢带表面，通过控制刮刀与钢带间的缝隙来控制膜的厚度。随着钢带的持续转动，表面涂有水溶性胶液的钢带进入有较高温度的烘道内，胶液内的水分蒸发至规定水分后,切边、剥离、收卷，获得成品膜。
　　　
　　　本次设计就是针对这种方法，设计一条高生产速度达7m/min的水溶膜生产线，因所生产的膜的宽度为400mm，故将该生产线命名为：400型水溶膜流研成型机，通过以后章节将对其进行详细的设计。
第2章 系统总体设计
2.1烘道的设计
　　　烘道，顾名思义就是起烘烤作用的通道，它是水溶膜成膜的主要场所，为胶液的蒸发提供热量，因此烘道应当具备一下几点特征：，烘道应该具有一定的空间，为成膜提供一定的场所；其次，它应该能够提供足够的热量，而且应该是可控的，这样才能控制胶液蒸发成膜的速度；后，既然烘道是一个能够提供热能的空间，那它就有一定的保温能力。当然，烘道作为系统的主要可视部分，不仅要有实用的坚实结构，它还应该具有优美的外观。
2.1.1主体结构材料的选择
　　　烘道采用钢架焊接结构，主钢架采用规格为50mm×50mm的方钢管，因整个系统承载重量轻，且自重也较低，方钢管的壁厚选为1.4mm。两侧边竖直方向的立柱上需安装可开拉的门，为了便于安装门和与主钢架焊接，侧边立柱选用50mm×100mm的矩形钢管，壁厚也选为1.4mm。各段材料，均采用手工下料，再用普通电弧焊机焊接。
　　　焊接好的机架表面（除两侧边装门以外）均有蒙皮，且都是双层的，这是因为里面要装耐高温保温材料—玻璃纤维，位于钢带紧边的下边还有一层分隔层，将烘道分成两个腔。蒙皮和分隔层都选用白铁皮，采用铆接的方法，铆在机架上，白铁皮的厚度选1mm。
目 录
第1章 绪论 1
　　1.1 水溶膜的简介 1
　　1.2 水溶膜的现状及展望 1
　　1.3 水溶膜的主要制备方法 3
第2章 系统总体设计 2
　　2.1 烘道的设计 2
　　　2.1.1 主体结构材料的选择 3
　　　2.1.2 整体尺寸和布局 3
　　　2.1.3 供热系统的设计 5
　　2.2 钢带的设计 6
　　 2.2.1 钢带性能的要求 6
　　 2.2.2 钢带型号及尺寸的选择 7
第3章 传动装置的设计及计算 8
　　3.1 钢带传动 8
　　　3.1.1 钢带传动的设计计算 8
　　　3.1.2 电动机及减速机的选用 13
　　 3.1.3 传动滚筒和托辊的设计与选用 14
　　　3.1.4 轴承的选用与校核 21
　　3.2 链传动 23
　　　3.2.1 链条的设计 23
　　　3.2.2 链轮的设计 24
　　　3.2.3 链传动的受力分析 27
第4章 主要附属装置的设计与选用 28
　　4.1 刮刀设计 28
　　4.2 刀架的设计 29
　　4.3 调偏装置的设计 30
　　4.4 热风回流装置的设计 31
　　　
　　
结论 32
参考文献 33
致谢 34
附录Ⅰ 35

CHY00总装及零件图
CHY01刮刀部装及零件图
CHY02刀架部装及零件图
CHY03热风箱部装图
CHY04调偏装置部装机零件图
CHY05小滚筒部装及零件图
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