摘 要

随着人们环保意识的提高，人们越来越倾向于选择安全、环保的产品。在涂料行业，由原来的溶剂型涂料向水性涂料、UV固化涂料不断转变已经是必然的趋势之一，而兼具两者优势于一身的水性UV光固化涂料，未来具备着很大的发展优势，因而对其进行研究是有意义的。

本次设计选择了以UV光固化水性聚氨酯丙烯酸酯为低聚物来合成所需的涂料，可以满足所得涂料同时具备了水性和UV光固化的特性，且基于涂料的特性，可以作为良好的木器漆来使用，达到了应当具备的要求，且对该低聚物进行合成，以达到降低经济成本的目的。

本次设计选择了一种光固化木器涂料的配方，并进行一个年产2000吨该涂料的设计工作。本次设计先对水性光固化涂料的性质特点、发展现状以及课题意义进行叙述。再确定生产工艺流程，进行物料衡算，主要反应釜的设计，以及其他设备的选型。设计内容还包括设备装配图、工艺流程图、车间布置图的绘制。

关键词：木器涂料；紫外光固化；工艺设计；三废处理

Abstract

With the improvement of people's consciousness of environmental protection, people are more and more inclined to choose safe and environmentally friendly products. In the coating industry, it is one of the inevitable trends to change from the original solvent based coating to the water-based coating and UV curing coating, while the water-based UV curing coating with both advantages has great development advantages in the future, so it is meaningful to study.

In this design, UV curable waterborne polyurethane acrylate is selected as oligomer to synthesize the required coating, which can meet the requirements of both water-based and UV curable properties of the obtained coating. Based on the characteristics of the coating, it can be used as a good wood paint to meet the requirements, and the oligomer is synthesized to reduce the economic cost.

In this design, a formula of light curing wood coatings is selected, and an annual output of 2000 tons of this coating is designed. This design describes the characteristics, development status and significance of the water-based UV curable coating. Then determine the production process, material balance, the design of the main reactor, and other equipment selection. This design also includes the drawing of equipment assembly drawing, process flow chart and workshop layout.

Keywords:Wood coatings; UV curing; Process design; Disposal of three wastes

目录

第1章 绪论 1

1.1木器涂料概述 1

1.2水性紫外光固化涂料 1

1.3聚氨酯丙烯酸酯涂料 2

1.3.1 聚氨酯丙烯酸酯的发展 2

1.3.2 聚氨酯丙烯酸酯的性能特点 2

1.3.3 聚氨酯丙烯酸酯涂料的应用 3

1.4 本设计研究的内容和意义 3

第2章 工艺设计 4

2.1 工艺配方 4

2.1.1 UV光固化水性聚氨酯丙烯酸酯配方（按质量百分比） 4

2.2.2 UV光固化水性木器涂料配方（按质量百分比） 4

2.2 主要反应原料特性参数及分析 4

2.3 生产工艺流程设计 5

2.3.1 设计理念 5

2.3.2 生产工艺的选择 6

2.4 生产线的设计与过程控制 6

2.4.1 生产线的设计 6

2.4.2 过程控制 7

第3章 物料衡算 7

3.1 物料衡算任务 7

3.2衡算依据 8

3.3 相关数据 8

3.4 反应釜个数 9

3.4.1 涂料合成釜 9

3.4.2 聚酯反应釜 9

第4章 热量衡算 9

4.1 热量衡算任务 9

4.2 涂料反应釜的热量衡算 10

4.2.1 反应釜生产操作周期分配 10

4.2.2 反应釜热量衡算 10

4.3 聚酯反应釜的热量衡算 11

4.3.1 反应釜生产操作周期分配 11

4.3.2 反应釜热量衡算 11

第5章 反应釜设计 13

5.1 设计任务 13

5.2 涂料合成釜的设计 14

5.2.1反应釜几何尺寸的确定 14

5.2.2 夹套几何尺寸的确定 14

5.2.3 釜壁厚的计算 14

5.2.4 夹套厚度的计算 15

5.2.5 水压试验应力校核 15

5.3 聚酯反应釜的设计 16

5.3.1反应釜几何尺寸的确定 16

5.3.2 夹套几何尺寸的确定 16

5.3.3 釜壁厚的计算 16

5.3.4 夹套厚度的计算 17

5.3.5 水压试验应力校核 17

第6章 搅拌器设计 18

6.1 涂料反应釜 18

6.1.1 搅拌器 18

6.1.2 电机 19

6.1.3 密封 19

6.1.4 减速机 19

6.1.5 联轴器 20

6.1.6 支座 20

6.1.7 辅助设备 20

6.2 聚酯反应釜 20

6.2.1 搅拌器 20

6.2.2 电机 21

6.2.3 密封 21

6.2.4 减速机 21

6.2.5 联轴器 21

6.2.6 支座 21

6.2.7 辅助设备 22

第7章 其他设备的选型 22

7.1 研磨机 22

7.2 调漆罐 23

7.3 过滤器 23

7.4 泵 23

7.5 半自动灌装机 23

第8章 三废处理 23

8.1 废水处理的原则 23

8.2 废水处理的方法 24

8.3 废渣处理的方法 24

第9章 生产车间的布置 24

9.1 生产车间布置的原则 24

9.2 生产车间的布置 25

第10章 结论与存在的问题分析 26

10.1 结论 26

10.2 设计存在的问题 26

参考文献 27

附录 29

致谢 30

第1章 绪论

1.1木器涂料概述

基于木材的特点，人类在很早便将其作为材料来使用，并加工为木器来满足一定的需要，可以说在人类发展的历程中起到了不小的积极作用。木器的用途很多，而在日常生活方面，主要是作为家具来使我们的生活更加便利，但也由于木器的养护以及装饰性的需要，便伴随着木器涂料的出现与不断发展。

传统木器漆通常添加丙酮、甲苯、环己酮等来作为溶剂来获得较好的效果，但是在涂布后后的较长时间内，这些有机溶剂和助剂，会不断的挥发出来，对环境以及人体的健康产生危害^[1]。伴随着时代的发展，环境问题的日益严重使人们意识到环境保护的重要性，也基于全社会对于环境保护认知的提高，各行各业在发展的方向上必然不能与环境保护这一大方向背道而驰，因而可以说木器涂料向水性方向不断发展是必然的。