Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Оборудование для получения и переработки полимерных материалов. Учебное пособие
.pdf
Кроме того через дорн формующей головки подается воздух в полость
рукава, что способствует раздуву рукава. Расход воздуха, подаваемого в полость рукава, регулируется вручную. При недостаточном раздуве открывается
вентиль подачи воздуха в рукав, при избыточном раздуве на рукаве делается
продольный надрез, через который стравливается воздух.
Поднимающееся вверх тепло от остывающего рукава затрудняет его
охлаждение и переход полимера в твердое состояние. Для предотвращения
слипания пленки в двухслойном полотне в зазоре между тянущими валками отводящего устройства пленка должна быть охлаждена до температуры на
25 ÷ 30 °С ниже температуры размягчения перерабатываемого полимера.
1.1.4. Вытяжка пленки, намотка
Для удобства упаковки в подавляющем большинстве случаев необходимо, чтобы плёнка давала усадку не в одном, а в двух направлениях. При такой
усадке плёнка в процессе упаковки сжимает продукцию со всех сторон, независимо от расположения осей вытяжки плёнки. Поэтому плёночные материалы
выпускаются, как правило, с двухосно ориентированной макромолекулярной
структурой.
Для получения эффекта двухосной усадки плёнку при производстве растягивают в двух перпендикулярных направлениях, или одновременно во многих направлениях в одной плоскости.
Наиболее энергетически выгодным конформационным состоянием макромолекулы является клубок. Под действием внешних сил, например при течении или вытягивании полимерного тела участки макромолекул в некоторой
степени выпрямляются и ориентируются вдоль направления действий внешней
силы. Выпрямленное состояние молекулы является напряженным, и она стремится под действием внутримолекулярных и межмолекулярных взаимодействий вернуться в энергетически наиболее выгодное свернутое состояние. В результате возникают силы, направленные против внешнего механического воздействия. Чем значительнее вытянута макромолекула, тем больше величина силы сворачивания макромолекулы.
Известно, что ориентация макромолекул является великолепным способом модификации многих свойств полимеров. Указанная ориентация повышает
механические свойства полимеров, увеличивает прочность и модуль упругости,
ориентированная плёнка становится более прозрачной, снижается её проницаемость для газов и жидкостей.
При одноосной ориентации механические свойства повышаются только в
одном направлении, а в перпендикулярном к ориентации направлении они
снижаются, при двухосной ориентации механические свойства растут в обоих
направлениях. Чем больше степень ориентации макромолекул, тем значительнее прирост механических и барьерных свойств.
11
На первой стадии экструдер непрерывно продавливает расплав полимера
через узкую кольцевую фильеру формующей головки, в результате получается
рукав. После выхода из фильеры рукав раздувается в два-пять раза при помощи
подаваемого внутрь воздуха. В результате раздува рукава получается воздушный пузырь, который по мере продвижения вверх охлаждается потоком воздуха
из кольцевого канала вокруг рукава. При дальнейшем движении вверх рукав
под действием направляющих складывается в двухслойное полотно и попадает
в зазор между двумя валками. Валки плотно сжаты, и не выпускают воздух из
пузыря.
Скорость вращения тянущих валков в 2–5 раза превышает скорость движения плёнки при выходе из фильеры. Эта разность скоростей определяет степень продольной вытяжки плёнки и вызывает соответствующую ориентацию
макромолекул. Раздув рукава обеспечивает растяжение плёнки в поперечном
направлении и соответствующую ориентацию макромолекул. В результате получается двухосно ориентированная плёнка. Вытяжка плёнки в разных направлениях происходит одновременно.
Сложенный рукав проходит по направляющим роликам, огибает пруток,
с помощью которого расправляются складки на рукаве, и через систему валиков намоточного устройства заправляется на патрон с внутренним диаметром
(76 ± 7) мм.
Полиэтиленовая плёнка, предназначенная для изготовления изделий из
нее, для упаковки и собственных нужд, наматывается в рулоны на патроны бумажные навивные или металлические стержни. Допускается намотка без патронов и стержней, а также комбинированная упаковка картон-плёнка.
Съем рулонов и перезаправка плёнки осуществляется в ручном режиме
работы при достижении заданного метража пленки в рулоне.
1.1.5. Упаковка и сортировка полиэтиленовой пленки
Рулоны плёнки упаковывают в один-два слоя бумаги или плёночных отходов от производства полиэтиленовой плёнки или других полимерных плёнок
по нормативно-технической документации с последующим закреплением на
торцах. Допускается комбинированная упаковка бумага-плёнка.
К каждому рулону плёнки прикрепляется или вкладывается под первый
слой плёнки (или другого материала упаковки) ярлык с указанием наименования и (или) товарного знака предприятия-изготовителя; вида плёнки (рукав, полурукав, рукав с фальцовкой, полотно); ширины, толщины плёнки; группы
плёнки; номера партии и рулона; массы нетто; массы брутто; длины плёнки в
рулоне; количества плёнки в рулоне в м2; даты изготовления; обозначения документа; фамилии упаковщика).
Упакованные и промаркированные рулоны комплектуются в партии и с
сертификатом качества транспортируются на склад готовой продукции.
12
Произведенная полиэтиленовая пенка может сортироваться по данным
Показатель
Норма
Температура плавления, ˚С
103–140
Теплостойкость по Вика,˚С
80–90
Температура хрупкости, ˚С
Минус 45–120
Параметры
Предельное значение
Показатель текучести расплава, г/10 мин
0,2–20
Ширина распределения молекулярной массы
1,9–4,8
Плотность, г/см3
0,9190 ± 0,002
Массовая доля экстрагируемых веществ, %, не более
0,4
Водопоглощение за 24 часа при 23°С, %
0,01
Добавка
Фирма
Марка
Концентрат УФ – стабилизатора
Argus Additive Plastics
GmbH (Argus), Бюрен,
Германия
Arguvin UV
296LD
Концентрат пигментов гранулиро-
ванный темно-розовый
Завод «Полимир», ОАО
«Нафтан», Новополоцк,
Республика Беларусь
СКП 103
признакам:
толщина плёнки;
цвет;
с УФ-стабилизатором и без УФ-стабилизатора и т. п.
1.2. Характеристики исходного сырья, вспомогательных материалов
и готовой продукции
Характеристики полиэтилена марки «15803-020» [6] представлены в
табл. 1.1 и 1.2.
Таблиц а 1.1. Теплофизические свойства полиэтилена
Таблиц а 1.2. Характеристика ПЭ марки «15803-020»
В качестве добавок к основному сырью возможно использовать УФ-стабилизатор, концентрат пигментов гранулированный темно-розовый. Характеристики вспомогательных материалов приведены в табл. 1.3.
Таблиц а 1.3. Характеристика вспомогательных материалов
По физико-механическим показателям полиэтиленовая плёнка [7] должна
соответствовать нормам, указанным в табл. 1.4.
13
Таблиц а 1.4. Физико-механические показатели полиэтиленовой плёнки
Показатель
Норма
Внешний вид
Плёнка не должна иметь трещин, запрессо-
ванных складок, разрывов и отверстий
Ширина рукава, мм
Допустимое отклонение от
установленного значения, %
200–1600
± 2
Толщина пленки, мм
Допустимое отклонение от
установленного значения, %
0,025–0,200
30
Толщина пленки, мм
Относительное удлинение при разрыве, %,
не менее
в продольном
направлении
в поперечном
направлении
До 0,03 мм включительно
100
130
Свыше 0,03 мм до 0,10 мм
включительно
185
300
Свыше 0,10 мм
250
300
Показатель
Тип
ВМ-1300х55
Экстлайн 800 У
Производительность, кг/ч
макс 65
макс 90
Частота вращения шнека, мин-1
90
90
Диаметр шнека, мм
55
55
Длина шнека, мм
33D
30D
Число зон подогрева
5
7
Таблиц а 1.5. Влияние толщины пленки на относительное удлинения
при разрыве
1.3. Экструзионные линии и агрегаты для получения полиэтиленовой
пленки методом раздува
В данном учебном пособии для плавления ПЭ в процессе получения полиэтиленовой плёнки рассматривается технология на примере экструзионная
линия «Экстралайн 800 У» фирмы «Арсенал» и агрегата УРП-1500 [8].
Сравнительные технические данные различных видов экструзионных линий приведены в табл. 1.6.
Таблиц а 1.6. Сравнительные технические данные экструзионных линий
Экструдер «Экстралайн 800 У» фирмы «Арсенал» состоит из бункера,
нагревателя, фильтра свечного типа, головки кольцевой, устройства охлажде-
14
ния рукава, устройства приемно-тянущего, механизма продольно-поперечной
Параметр и размер
Значение
параметра
Максимальная производительность при экструзии пленки номинальной толченой 0,100–0,120 мм с шириной пленки в развернутом виде (3000–5) мм, кг/ч, не менее
120
Максимальная ширина пленки в развернутом виде, мм, не более
3200
Толщина пленки (одного слоя), мкм
150
Наружный диаметр рулона с пленкой, мм, не более
300
Линейная скорость приема пленки, м/с
0,6–0,67
Электроснабжение:
1) трехфазная четырехпроводная сеть с глухо заземленной
нейтралью:
напряжение, В
380
частота, Гц
50
2) напряжение цепей управления и сигнализации, В
220
частота, Гц
50
Требования к качеству электроэнергии по ГОСТ 13109-87
резки, намотчика двухпозиционного, электрооборудования, пульта управления.
Данная экструзионная линия надежна в эксплуатации, позволяет производить высококачественную полиэтиленовую плёнку с минимальными затратами.
Экструдер включает в себя устройство дозировочно-смешивающего агрегата (бункер-меситель) с точно регулируемой процентной долей. Дозатор включает в себя дозировочные устройства для гранулята полиэтилена, УФ-стабилизатора, красителя.
Агрегат УРП-1500 предназначен для промышленного производства ру-
кавной пленки шириной до 1600 мм из полиэтилена высокого давления
(ПЭВД).
Система измерения и регулирования температуры предназначена для работы при температуре окружающего воздуха от 18 до 30 оС и относительной
влажности не более 80 % при температуре 30 оС, атмосферном давлении от 84
до 106,7 кПа.
Условия эксплуатации - зона расположения агрегата класса П-11а категория производства "В" по СНиП 31-03-2001.
Перерабатываемые материалы: полиэтилен высокого давления, предназначенный для изготовления плёнок методом экструзии по ГОСТ 16337-77.
Показатели надежности:
средняя наработка на отказ, ч, не менее 500;
средний ресурс до капитального ремонта, ч, не менее 36 000;
среднее время восстановления, ч, не более 12.
Таблиц а 1.7. Основные параметры и размеры агрегата
15
Окончание табл. 1.7
Параметр и размер
Значение
параметра
Потребляемая мощность электрооборудованием и электронагревателями, кВт, не более
66
Объемный расход воды сети оборотного промышленного водоснабжения давлением 0,4–0,6 МПа с температурой не более 25 оС
общей жесткостью не более 7 мг–экв/л, мЗ/ч, не более
1,0
Объемный расход сжатого воздуха давлением 0,4–0,6 МПа, мЗ/ч,
не более
3,0
Габаритные размеры, мм, не более:
длина
6000
высота
5000
ширина
4000
Масса, кг, не более
6000
Масса у учетом ЗИП, кг, не более
6500
Технико-экономические показатели:
1) удельная масса, кг на кг/ч, не более
50
2) удельный расход электроэнергии, кВт ч/кг, не более
0,5
Драгоценные металлы в данном агрегате применяются только
в комплектующих изделиях
–
Дозирование, смешение сырья,
плавление гранулята ПЭ
Температура по зонам экструдера, °C
1-я зона – 140–160
2-я зона –160–185
3-я зона –160–185
4-я зона – 160–185
5-я зона –160–185
6-я зона – 160–185
7-я зона –160–185
Фильтрация расплава ПЭ
Температура сетчатого блока,°C
140–200
Формование ПЭ пленки
Температура экструзионной го-
ловки, °C
140–200
Охлаждение ПЭ пленки
Температура обдувочного возду-
ха, оС, не менее
7
Вытяжка ПП пленки
Кратность вытяжки
7
Намотка
Скорость намотки, м/мин
4–40
1.4. Основные параметры технологического процесса
В табл. 1.8 представлены основные параметры технологического процесса.
Таблиц а 1.8. Основные параметры технологического процесса
16
Таблиц а 1.9. Нормы технологического режима
Стадия и потоки
реагентов
Наименование технологических показателей
продолжитель-
ность, ч
температура,
°С
Прочие параметры
наименование
значение
Прием и растари-
вание сырья
Периодически
при потребности
24 ± 6
Сортировка сырья
Периодически
при потребности
24 ± 6
Изготовление
пленки
Сушка сырья
0,5
70 ... 80
Загрузка сырья
Периодически
при потребности
24 ± 6
Пластикация ПЭ
В течение смены
I зона
120
Давление сжа-
того воздуха
(кГс/см2)
0,1 + 0,05
II зона
130
Давление обо-
ротной воды,
(кГс/см2)
4,5 + 1,5
III зона
140
Температура
воды не более,
°С
25
IV зона
150
Расход воды,
м3/час
1,5
Голов-
ка I
145
Частота вра-
щения червяка,
об/мин
10 ... 100
II
155
Выдавливание ру-
кава
В течение смены
Раздув заготовки
Охлаждение рука-
ва
Давление,
кгс/м2
298,8
Складывание ру-
кава
24 ± 6
Обрезка кромок
24 ± 6
Намотка на шпули
24 ± 6
Линейная ско-
рость приема
м/мин
-1
4 ... 40
Прием и контроль
пленки
17
Окончание табл. 1.9
Стадия и потоки
реагентов
Наименование технологических показателей
продолжитель-
ность, ч
температура,
°С
Прочие параметры
наименование
значение
Приемо-сдаточные
испытания
Каждый рулон
24 ± 6
Согласно ТУ
Периодические
испытания
1 раз в квартал
Упаковка готовой
продукции
В течение смены
24 ± 6
Масса рулона
не более, кг
50
Отгрузка на склад
По мере заполнени-
ям кассеты
24 ± 6
Масса кассеты
не более, кг
1500
2. ПРОИЗВОДСТВО РЕЗАННЫХ ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫХ НИТЕЙ
И ЛАМИНИРОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ИХ ОСНОВЕ
2.1. Описание технологического процесса
Полипропилен (ПП) получают путем сополимеризацией пропилена в присутствии металорганических катализаторов. ПП отличается высокой температурой плавления, химической стойкостью, водостойкостью. Однако ПП чувствителен к действию кислорода и сильных окислителей. Пропилен выпускается в виде
композиции со стабилизаторами, красителями и другими добавками [9].
Полипропиленовые волокна и нити широко используются при изготовлении нетканых материалов, геотекстиля, тафимнговых и нетканых ковров, трикотажа, спортивной одежды обивочных и фильтровальных материалов, мебельных и декоративных тканей.
Полипропиленовую ткань, произведенную полотняным переплетением в
виде рукава или полотна из полипропиленовых пленочных нитей, можно использовать для пошива мешков, сумок, мягких контейнеров (биг-бегов), чехлов
и тентов для автомбилей или переносных торговых точек.
Весь технологический процесс производства ламинированных полипропиленых нитей можно разделить на три основных этапа [10]:
получение полипропиленовой нити из расплава;
получение рукавной ткани;
ламинирование рукавной ткани.
Технологический процесс изготовления плёночных нитей состоит из следующих технологических стадий [11]:
дозирование и смешение, отдельных компонентов;
экструзия, при которой смесь расплавляется, гомогенизируется;
фильтрация расплава;
18
формование, при котором расплав подаётся в плоскощелевую фильеру
и изготавливается плёнка;
охлаждение плёнки;
резка плёнки на отдельные плёночные нити;
вытяжка и термофиксация плёночных нитей;
намотка.
Если нужно получить готовый продукт – ткань, то дополнительно проводится ткачество и процесс ламинирования.
На рис. 2.1–2.3 представлены указанные выше технологические процессы
производства ламинированных полипропиленых нитей.
Рис. 2.1. Технологическая схема получения полипропиленовой нити:
1 – бункер; 2 – экструдер; 3 – фильера; 4 – охлаждающая ванна;
5 – стопорно-режущее устройство; 6 – вытяжная камера; 7 – механизм
и натяжения и стабилизации; 8 – воздуховоды; 9 – мотальная машина
Рис. 2.2. Технологическая схема получения рукавной ткани:
1 – шпулярник; 2 – машина круглоткацкая; 3 – тянущее устройство;
3а – ультразвуковой нож; 4 – экструдер
19
Рис. 2.3. Технологическая схема ламинирования рукавной ткани:
1 – разматывающее устройство; 2 – направляющая; 3 – нагревательный
валик; 4 – охлаждающий валик; 5 – экструдер; 6 – электропагрузчик;
7 – поворотное устройство; 8 – наматывающее устройство
При описании технологии получения ПП нитей на экструзионной линии
FB9-14010-WS/HT фирмы Barmag будут одновременно рассматриваться и
сравниваться процессы дозирования и смешения отдельных компонентов на
примере двух систем:
автоматическая гравиметрическая 6-компонентная система дозирова-
ния и смешения WXA Guardian (№ 1);
6-компонентный объемный смеситель XG Series Vol.
2.1.1. Экструзия
Экструдер имеет 5 зон нагрева. Температура каждой зоны поддерживается с помощью электрообогрева.
Для предотвращения спекания гранулята предусмотрено воздушное охлаждение зон экструдера. Воздух подается с помощью компрессора. Производительность экструдера определяется частотой вращения прядильного насоса.
Экструдер смонтирован на раме. Двигатель главного привода приводит в
движение ременной передачей редуктор экструдера. Для охлаждения редуктора
в нижней части его коробки находится змеевик, через который непрерывно подается охлаждающая вода.
Гранулят через поворотный шибер попадает в корпус заполнения и подается дальше в материальный цилиндр экструдера (рис. 2.1, поз. 2). Зона корпуса
заполнения должна постоянно охлаждаться, для чего охлаждающая вода непрерывно подается в корпус заполнения. Она забирает тепло и отводит его в систему охлаждения. В обогреваемом цилиндре экструдера полимер расплавляется, проходя последовательно все зоны нагрева, и гомогенизируется с помощью
специальной геометрии шнека. Для защиты от прикасания и для теплоизоляции
цилиндр полностью закрыт облицовкой.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]