Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Оборудование и основы проектирования предприятий по переработке пластмасс. Учебное пособие
.pdf
21
сти предприятий по переработке пластмасс влияет также транспортабельность производимой продукции. Общепризнано, что продукция
промышленности по переработке пластмасс неоднородна с точки
зрения транспортабельности. Считается, что все выпускаемые изделия и полуфабрикаты из пластмасс можно условно разделить на три
группы: высокой, средней и низкой транспортабельности [9].
Высокой транспортабельностью обладают слоистые и листовые
полуфабрикаты (текстол
ит, гетинакс, декоративные пластики, винипласт и др.) и полимерные пленки. Отношение объема этих полуфабрикатов к объему исходного материала приближается к единице.
Благодаря компактной упаковке и высокой транспортабельности возможна организация производства указанных полуфабрикатов в крупных специализированных цехах с последующей транспортировкой
продукции на значительные расстояния.
К продукции со средним уровнем транспортабельности относят
бо
льшинство литых и прессованных изделий, полуфабрикаты типа труб
небольших диаметров, а также малогабаритные изделия из листовых
термопластов и стеклопластиков. Отношение объема этих изделий к
объему исходного материала в среднем составляет величину 3–6.
Наконец, низким уровнем транспортабельности характеризуются
пено- и поропласты, трубы больших диаметров и крупногабаритные
изделия из стеклопластиков и лис
товых термопластов. Крупногабаритные изделия из стеклопластиков (кузова легковых автомобилей,
корпуса лодок и т. д.) имеют низкую транспортабельность из-за
высокого отношения объема этих изделий к объему исходного материала (в среднем 10–30).
22
Таким образом, следует признать, что размещение предприятий
по переработке пластиков тяготеет к районам потребления пластмасс,
а не к районам их производства.
Для условий развитой и плановой экономики рекомендовалась
следующая общая схема специализации, организации и размещения
производства изделий из пластмасс:
производство пластмасс в районах с богатой сырьевой базой;
перевозка бóльшего кол
ичества пластмасс в индустриально
развитые, а некоторого количества – в аграрные экономические
районы;
переработка пластмасс на специализированных заводах
(в цехах) районного (межрайонного) значения с последующей по-
ставкой изделий потребляющим отраслям и населению – в основном
в этом же районе.
2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ
ПЛАСТМАСС В ИЗДЕЛИЯ
Большую совокупность технологических процессов, реализуемых
в промы
шленности по переработке пластмасс в изделия, целесообразно разделить, по мнению авторов учебного пособия [10], на три
группы:
подготовительные процессы;
основные процессы (процессы формования изделий и полуфаб-
рикатов);
завершающие процессы (процессы придания изготавливаемым
изделиям окончательных размеров и определенного внешнего вида).
23
Для выполнения технологических процессов каждой группы
применяется специализированное оборудование соответствующей
конструкции, выпускаемое предприятиями машиностроения. Отрасль
машиностроения, специализирующаяся на конструировании и производстве оборудования для переработки полимерных материалов (пластиков и эластомеров) в изделия, получила название полимерного
машиностроения [3, 9, 11].
2.1. Оборудование подготовительного цикла
(вспомогательное оборудование)
Применяемое для выполнения технологических процессов подготовительного цикла оборудование подразделяется на следующие
виды:
оборудование для приемки, хранения и транспортирования
сырья;
оборудование для измельчения полимерных материалов при
приготовлении композиций, переработке отходов и т. д.;
оборудование для приготовления полимерных композиций
(смесительное оборудование);
оборудование для таблетирования порошкообразных и волок-
нистых матери
алов;
оборудование для предварительного нагрева таблетированных
пресс-материалов.
2.1.1. Оборудование для приемки, хранения
и транспортирования сырья
На предприятие сырье поступает в мешках массой по 25 кг, эла-
стичных контейнерах массой 200 кг или в цистернах емкостью
24
30–50 м3. Сырье, поступающее в мешках или контейнерах, растарива-
ется с помощью растаривающих устройств цехового склада сырья.
Разгрузка цистерн производится с помощью пневмотранспорта
(с гибкими патрубками), внутрь цистерны подается сжатый воздух
под давлением 0,2 МПа.
Порошкообразное и гранулированное сырье хранят в бункерах
(силосах), которые подразделяются на бункеры складского хранения
и расходные бункеры систем автом
атического дозирования. Емкость
и число бункеров на складе предприятия определяются его мощностью, поскольку запас сырья на складе должен обеспечивать
10–15-суточную работу предприятия. Достаточно полная характеристика оборудования, предназначенного для выполнения указанных
процессов, с описанием его конструкций и отлаженных приемов эксплуатации дана в учебном пособии [10].
2.1.2. Оборудование для измельчения материалов
Измельчение – уменьшение размеров кусков (а затем и частиц)
твердого материала в результате механического воздействия на материал. Процесс измельчения характеризуется степенью измельчения
i – отношением среднего диаметра кусков (частиц) материала до и
после измельчения: i = d
н
/ dк, где dн – средний диаметр кусков (час-
тиц) до измельчения, а d
к
– средний диаметр кусков (частиц) после
измельчения.
В зависимости от размеров кусков (частиц) получаемого продукта различают следующие виды измельчения [11]:
дробление крупное (d
к
= 100–350 мм);
25
дробление среднее (dк = 40–100 мм);
дробление мелкое (d
к
= 5–40 мм);
помол грубый (d
к
= 0,1–5 мм);
помол средний (d
к
= 0,05–0,1 мм);
помол тонкий (d
к
= 0,001–0,005 мм);
помол сверхтонкий (d
к
< 0,001мм).
Измельчение обычно проводят по стадиям с последовательным
переходом от крупного дробления к более мелкому и далее к помолу
с постадийным разделением материала по классам (по крупности
частиц). В производствах по переработке пластмасс применяются
практически все виды измельчения твердых материалов [10].
Вторичное использование крупногабаритных отходов и отслуживших изделий начинается с крупного дро
бления в ножевых дробилках. Для вторичного использования пленочных отходов разработана и применяется конструкция агломератора [10]. При подготовке
отдельных компонентов (полимеров, пигментов, порошкообразных
наполнителей и др.), предназначенных для изготовления полимерных
композиционных материалов (ПКМ), применяются процессы тонкого
измельчения (помола) с использованием мельниц различных конструкций [10, 11].
2.1.3. Смесительное оборудование
Процессы смешения широко применяются в различных отраслях
промышленности, в том числе в производстве и переработке пластмасс. Как правило, «чистый» по
лимер не обладает нужным комплек-
сом технических свойств и по этой причине не может использоваться
26
для изготовления изделий. В ходе процесса смешения в базовый
полимер (полимерную матрицу) вводят пластификаторы, наполнители, стабилизаторы, пигменты, структурообразователи и другие
добавки – в результате получают полимерный материал с требуемыми свойствами.
Смешение – механический процесс, целью которого является
превращение исходной системы, характеризующейся упорядоченным
распределением компонентов смеси, в систему с неупорядоченным
статистическим случайным расп
ределением компонентов (в объеме
системы).
Машины или аппараты, предназначенные для проведения процессов, в результате которых первоначально находящиеся раздельно
компоненты после равномерного распределения каждого из них в
объеме смешения образуют однородную (гомогенную) смесь, называются смесителями.
Смесители, применяемые в процессах производства и переработки пластмасс, отличаются большим разнообразием. Это обстоятельство за
трудняет классификацию смесительного оборудования, производимую по целому ряду признаков. Так, существует несколько способов классификации смесителей для производства полимерных материалов – по 8 признакам [10] и по 6 признакам [11].
Классификация смесительного оборудования по 6 признакам:
1) физическое состояние перерабатываемой среды – смесители
для сыпучих материалов, паст, высоковязких полимеров, резиновых
смесей и т. д.;
2) режим проведения процесса – смесители пери
одического и не-
прерывного действия;
27
3) характер силового воздействия на частицы перемешиваемых
веществ – смесители гравитационные, центробежные, пневматические, электромагнитные и т. д.;
4) механизм перемешивания частиц – смесители циркуляционные, объемного смешения, диффузионного смешения;
5) конструкция – смесители барабанные, шнековые, ленточные,
лопастные и т. д.;
6) способ управления – смесители с ручным, автоматическим или
программным управлением.
В промышленности пластмасс часто применяют смесители пери-
одич
еского действия. При периодическом смешении можно обеспечить точное соотношение компонентов смеси, загружая их по массе.
Напротив, при большом числе компонентов их точное дозирование в
смеситель непрерывного действия затруднено. По механике переноса
вещества смесители периодического действия чаще всего относятся к
циркуляционным смесителям; смесителям объемного или диффузионного смешения [10, 11].
2.1.4. Оборуд
ование для таблетирования
пресс-материалов
Изготовлению изделий из реактопластов методом прессования
часто предшествует процесс таблетирования порошкообразных и
волокнистых пресс-материалов.
Таблетирование – процесс превращения рыхлой, сыпучей массы
пресс-материала в компактные, однородные по форме и массе, правильной геометрической формы заготовки – таблетки.
28
Как правило, таблетки имеют цилиндрическую форму и характеризуются диаметром и высотой цилиндра (толщиной таблетки).
Переработка таблетированных пресс-материалов дает ряд преимуществ:
объемная или весовая (по массе) дозировка заменяется на
менее трудоемкую штучную дозировку (по числу таблеток);
повышается теплопроводность прессуемого материала вслед-
ствие уменьшения пористости (содержания воздушных включений),
что пр
иводит к облегчению предварительного подогрева материала
(в том числе и токами высокой частоты);
уменьшаются размеры загрузочных камер пресс-форм;
сокращается количество пыли.
Все это в целом позволяет уменьшить продолжительность цикла
прессования, улучшить качество прессовых изделий и условия труда
работающих.
Процесс таблетирования включает следующие операции:
дозировку и загрузку пресс-по
рошка в матрицу таблеточной
машины;
прессование порошка в таблетку при воздействии пуансонов;
выталкивание таблетки из матрицы;
сброс готовой таблетки в тару.
Понятно, что основным этапом таблетирования является процесс
прессования. Обычно прессование происходит в цилиндрических
матрицах при двухстороннем сжатии материала пуансонами. Давление при таблетировании выбирается в зав
исимости от природы (вида)
перерабатываемого материала. Для большинства порошков из фено-
29
и аминопластов давление составляет 75–120 МПа, для стекловолокнитов – 230–300 МПа.
Основными показателями качества таблетки являются постоянство массы и достаточная механическая прочность, которые в процессе транспортирования, хранения, загрузки в подогревающее
устройство и пресс-форму позволяют ей не крошиться и сохранять
свою массу.
Основным видом оборудования для таблетирования прессматериалов являются таблеточные машины различных конструкций.
Основными параметрами таблеточной машины являются усилие
прессования и производительность.
Наибол
ее часто применяются эксцентриковые, ротационные и
гидравлические таблеточные машины [10, 11].
2.1.5. Аппаратура для предварительного нагрева
таблетированных пресс-материалов
Таблетированные реактопласты перед загрузкой в пресс-форму
подвергают предварительному нагреву в поле высокой частоты в целях интенсификации процесса прессования и повышения кач
ества
изделий.
Источником нагрева являются диэлектрические потери, возникающие в ходе процесса поляризации материала диэлектрика, помещенного в поле высокой частоты. Диэлектрические потери – часть
энергии электрического поля, затраченной на поляризацию диэлектрика, не возвращенная полю в момент его исчезновения и перешедшая в теплоту.
30
Различные пластмассы, помещенные в переменное электрическое
поле, нагреваются с разной интенсивностью. Для полярных диэлектриков, к которым относятся и реактопласты, величина диэлектрических потерь W определяется следующим образом:
2
ω
ε tg δ,
8π
E
W
где ω – частота электрического поля;
Е – напряженность электрического поля;
ε' – диэлектрическая проницаемость диэлектрика;
tg δ – тангенс угла диэлектрических потерь.
Произведение ε'tg δ называется коэффициентом (фактором)
потерь (ε'' = ε'tg δ); и чем больше эта величина у диэлектрика, тем интенсивнее он греется в переменном электрическом поле.
В настоящее время для нагревания таблетированных реактопластов пр
именяются генераторы ТВЧ с частотой колебания
ω = 15–30 МГц и напряжением U = 3–8 кВ (напряженность электрического поля Е связана с напряжением конденсатора U соотношением
Е = U / l, где l – расстояние между пластинами конденсатора, м).
Устройство генератора ТВЧ и принцип его действия описаны в пособии [10].
2.2. Формующее оборудование
Как уже было отмечено, в промышленности по переработке
пластмасс в качестве основных типов оборудования применяются
машины.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]