Аспекты проектирования технологического обеспечения предприятий по производству композиционных материалов. Учебное пособие

А. Если принять К1 = 0, то приведенные затраты по 1-му варианту П1 = С1 · V1, по 2-му варианту П2 = С2 · V2 + Е · К2. После реконструкции С2 < С1, V2 > V1.

Б. Если С2 = С1, а V2 > V1, то

Пуд = [ С1 (V2 – V1) + Е · К2]/ (V2 – V1).

В. Если С2 < С1, а V2 = V1, то С2 + Е · К2 < С1.

Материалы для задания на проектирование технического перевооружения (реконструкции) предприятия включают:

1)данные о результатах аттестации и рационализации рабочих мест;

2)заключение и материалы, полученные по результатам обследования действующих производств, конструкций зданий и сооружений;

3)технологические планировки действующих цехов, участков со спецификацией оборудования и сведениями о его состоянии;

4)условия на размещение инвентарных временных зданий и

сооружений, подъемно-транспортных машин и механизмов, складирования строительных материалов и др. в соответствии со СНиП 3.01.01-85.

Задание на проектирование технического перевооружения (реконструкции) утверждается директором предприятия. Разработка на техническое перевооружение выполняется на каждый объект отдельно.

61

3. ОСНОВНЫЕ РЕШЕНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, УЧИТЫВАЕМЫЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

3.1. Оценка эффективности и учет совершенствования номенклатуры гидроизоляционных композитов

Опыт эксплуатации рулонных битумных материалов и битумных мастик показал их невысокую долговечность (5–6 лет, вместо расчетной 15 лет). Это объясняется недостаточной морозостойкостью, старением под действием солнечных лучей и кислорода воздуха, слабой сопротивляемостью битумов действию почвенных организмов. Кроме этого, битуминозные материалы, как рулонные, так и мастичные нетехнологичны. Если при использовании рулонных материалов степень механизации еще составляет 1–12 %, то, например, укладка битумных мастик при температуре окружающего воздуха ниже +10 ° С весьма затруднительна. В этих случаях более эффективны полимербитумные материалы (табл. 3.1).

62

Эффективность битумнополимерных материалов обеспечивается:

а) снижением трудоемкости изготовления гидроизоляционных и кровельных покрытий;

б) повышением долговечности и эксплуатационной стойкости.

Номенклатура гидроизоляционных материалов

Безосновные ← Рулонные → – на картонной

Пути совершенствования номенклатуры гидроизоляционных материалов заключаются в следующем.

Основных битуминозных:

–переход на использование стекловолокнистых материалов в качестве основы, выпуск стеклорубероида и пергамина;

–увеличение выпуска наплавляемых материалов, т.е. когда масса 1 м2 увеличивается до 2–2,5 кг за счет увеличения толщины покровного слоя, который используется как клеящая мастика.

Безосновных рулонных и мастичных битумнополимерных – расширение номенклатуры этих материалов за счет использования эффективных полимеров для различных климатических районов.

63

При этом содержание полимерной добавки в битумах колеблется в пределах: для резиновой крошки – 25–30 %; каучуков – 10–15 %; термоэластопластов – 20 %. В мастиках обычно содержится 5–15 % полимерной добавки (табл. 3.2).

Дальнейшее увеличение содержания полимерной добавки делает смеси менее технологичными из-за значительного повышения вязкости. С целью улучшения формуемости массы или снижения вязкости композиции вводят пластификаторы – минеральные масла, кубовые остатки от производства жирных кислот.

Другим путем является использование комплексных полимерных добавок структурирующее-пластифицирующего типа, улучшающих деформативную способность мастик, а следовательно, и температуру хрупкости. Такой добавкой, например, является синтетический каучук + кремнийорганическая жидкость

64

(этилсиликат). Такая добавка позволяет получить смеси с txp до - 50 ° С с необходимой термостабильностью.

Оптимальное содержание каучука – 5 %, ЭТС (этилсили-

кат) – 10–15 %.

Увеличение количества пластификатора снижает термостойкость.

Третий путь – вулканизация смеси, что улучшает физикомеханические свойства материалов.

В западных странах в общем объеме гидроизоляционных материалов более 25 % приходится на полимерные материалы. Широко используются битумнополимерные рулонные и Мастичные, имеющие специфические фирменные наименования: «Asbit», «Lukobit» и др. Они характеризуются температурой применения от +70 до -10÷40 ° С. Обычно составы композиций неизвестны, но в проспектах фирм указывается вид каучука или полимера.

Сравнение разновидностей используемых каучуков показывает следующее.

1.По масштабам применения на первом месте в составах зарубежных фирм (табл. 3.3) стоит бутадиенстирольный каучук – 60 %, далее полибутадиен – 16 %.

Бутилкаучук, полихлоропрен, этиленпропиленовый используются в количестве 5 % каждый. В отечественных составах в основном используются бутилкаучук, этиленпропиленовый (СКЭП), карбоксилатный, термоэласты, полихлоропрен, СКС.

2.Западные фирмы используют каучуки в виде порошков и латексов (водных дисперсий). В отечественных технологиях применяются твердые каучуки, жидкие низковязкие каучуки и каучуковые латексы. Это различие ведет к использованию разного смесительного и формующего оборудования.

65

3.2. Выбор способов производства битумно-полимерных композиционных мастик

Известны два основных способа производства мастик: периодический – приготовление смеси с последующим непрерывным формованием полотна на трехвалковом каландре; непрерывный – приготовление смеси и формование на установках непрерывного действия. При этом гомогенизация битума и полимера достигается либо получением смеси из расплава битума с полимерной добавкой путем разрушения субмикроструктуры битума и полимера нагревом до t = 120÷180 ° С (1-й метод), либо получением смеси путем пластификации каучука с битумом при t = 80 ° С. В этом случае разрушение субмикроструктур битума и каучука и получение гомогенной смеси достигается механическим интенсивным воздействием (2-й метод). Выбор метода гомогенизации мастик горячего типа зависит от вида полимерной добавки и вида каучука: 1-й метод используется для мягких битумов, жидких каучуков, латексов; 2-й метод – для твердых битумов, твердых каучуков с большой молекулярной массой.

Мастики холодного типа обычно получают смешением растворов битума с растворами каучуков; смещением эмульсий битумов и каучуков.

66

Выбор режима работы зависит от производительности цеха и вида мастики. Обычно это пятидневная рабочая неделя. 1-2- сменная работа – производство холодных мастик, 2-3-сменная работа – производство горячих мастик.

В нормах технологического режима отражаются следующие вопросы:

–состав мастики;

–порядок подготовки сырья;

–порядок приготовления смеси;

–параметры приготовления смеси (температура, время);

–нормы расхода сырья или технологические потери. Технологические потери в производстве мастик могут со-

ставлять:

–битум (обезвоживание) – 8–10 %;

–наполнители – 1–0,5 %;

–пластификаторы – 1–0,5 %;

–приготовление смеси – 1 %;

–формование полотна – 0,5 %;

–обрезка кромок (возврат) – 5 %.

Примеры разработки технологических схем производства мастик

1. МАСТИКА ГОРЯЧЕГО ТИПА (t = 160÷200 °С)

Смеситель (горячего действия)

Расфасовка → Склад

67

Эффективность такой схемы будет определяться работой смесителя:

–лопастной смеситель (τц = 2÷2,5 ч) – П = 150÷350 кг/ч;

–аппарат вертикального типа (τц = 2÷2,5 ч) –

П= 360÷400 кг/ч;

–турбулентный смеситель (τц = 0,5÷0,3 ч) –

П= 600÷800 кг/ч.

68

–двухдисковый – 2 т/ч (22 кВт);

–трехдисковый (модернизированный) – 6 т/ч (7 кВт);

– акустический – 1,5–2 т/ч (4,5 кВт).

Примеры разработки технологических схем производства рулонных материалов

Смеси готовят составлением при t = 120–200 °С, формова-

69

В СЛУЧАЕ ВУЛКАНИЗИРУЕМЫХ РУЛОННЫХ ПОЛОТЕН

Каландр (или шнековый смеситель с плоскощелевой головкой)

↓

Рольганг

↓

Камера тепловой обработки

↓

Резка → Намотка → Склад

Пример разработки технического задания на проектирование вулканизационной камеры

Исходные данные:

–ширина материала – 1000 мм;

–скорость движения – 10 м/мин;

–ширина сетчатого транспортера – 1200 мм;

–привод с плавным регулированием скорости – от 5 до

15 м/мин;

– камера секционного типа – 50–60 ° С, 180 ° С.

70