Переробка поліетилену

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Переробка поліетилену

Переробка поліетилену

Вступ

У останні десятиріччя минулого століття були зроблені найважливіші відкриття, які зазначили увесь подальший розвиток у науці і техніці. Але використання традиційних матеріалів не сприяло найшвидшому впровадженню розробок у масове виробництво. У цій ситуації значну роль зіграли полімери і полімерні композиції, виготовлення яких за той же період часу зросло на декілька порядків.

Науково-технічний прогрес призвів до того, що пластмаси та полімерні композиції зробили велику конкуренцію металевим виробам, а в деяких галузях зовсім витіснили важкі металеві конструкції, деталі та механізми. Також завдяки науково-технічному прогресу полімерні матеріали займають важливе місце у різноманітних сферах життя людини. Не виключенням став і побут і повсякденне життя. Особливе місце та найбільш широке використання знайшла різноманітна плівкова продукція [1].

Найбільш поширеним, ефективним та продуктивним методом виготовлення плівки є метод екструзії рукавної плівки.

Екструзія - один з найперспективніших методів переробки пластмас. Завдяки успіхам в області реологічного аналізу процесу екструзії та застосування обчислювальної техніки останнім часом здалося значно покращити якість виробів і підвищити продуктивність обладнання.

Екструзією з послідуючим роздувом отримують 90% усієї вироблюваної поліетиленової плівки. Цей метод дозволяє отримувати плівкову продукцію з різноманітними параметрами (товщино, ширина) та властивостями. Це є також дуже економічний спосіб в порівнянні з отриманням плівки каландровим чи плоско щілинним методами.

Цей метод дозволяє використання вторинної сировини. Найчастіше як сировину використовують поліетилен, як такий, що дозволяє, завдяки широкому діапазону своїх властивостей, виготовляти плівки для різноманітного вжитку. Це може бути плівка як для якогось технічного призначення, так і яка дозволяє контакт з харчовими продуктами.

Плівка також є незамінним пакувальним матеріалом, який є і герметичним, і не дуже об'ємним, і гарний на зовнішній вигляд. Це і пояснює широке застосування її у багатьох сферах життєдіяльності людини, де є можливість, а іноді і необхідність застосування полімерних матеріалів взагалі і поліетиленової плівки зокрема. Так останні дані показують, що за останній час у використанні поліетиленової плівки зросло на 3% [2].

1. Теоретичні відомості про полімери та їх переробку

Пакувальна індустрія будучи вторинною стосовно основних виробників продукції (будь це продукція харчової промисловості, металопродукція чи вироби легпрому), дуже залежить в першу чергу, від рівня попиту з боку виробників - основних замовників тари й упакування. І, у не меншому ступені, від цін на матеріали й устаткування [1].

Різноманіття видів застосовуваних плівок визначає розмаїттю методів їхнього виробництва. Основний обсяг виготовлених у світі полімерних плівок приходиться на плівки з розплавів пластичних мас, основу яких складають полімери, здатні при нагріванні переходити у в'язкотекучий чи високоеластичний стан, не піддаючи при цьому термічній деструкції.

Метод виробництва плівки визначається хімічною природою полімеру і призначенням готової плівки. В даний час можна виділити чотири групи методів виготовлення плівки: з полімеру, що знаходиться у в'язкотекучому чи високоеластичному стані: екструзія, каландрування, виробництво комбінованих плівок, фізико-хімічна модифікація плівок.

У даній роботі я розгляну технологію одержання плівки методом екструзії з роздувом. Він є найбільш поширеним, ефективним та продуктивним методом виготовлення плівки.

Екструзія - один з найперспективніших методів переробки пластмас. Завдяки успіхам в області реологічного аналізу процесу екструзії та застосування обчислювальної техніки останнім часом здалося значно покращити якість виробів і підвищити продуктивність обладнання.

Екструзією з послідуючим роздувом отримують 90% усієї вироблюваної поліетиленової плівки. Цей метод дозволяє отримувати плівкову продукцію з різноманітними параметрами (товщино, ширина) та властивостями. Це є також дуже економічний спосіб в порівнянні з отриманням плівки каландровим чи плоско щілинним методами [1].

Цей метод дозволяє використання вторинної сировини. Найчастіше як сировину використовують поліетилен, як такий, що дозволяє, завдяки широкому діапазону своїх властивостей, виготовляти плівки для різноманітного вжитку. Це може бути плівка як для якогось технічного призначення, так і яка дозволяє контакт з харчовими продуктами.

Плівка також є незамінним пакувальним матеріалом, який є і герметичним, і не дуже об'ємним, і гарний на зовнішній вигляд. Це і пояснює широке застосування її у багатьох сферах життєдіяльності людини, де є можливість, а іноді і необхідність застосування полімерних матеріалів взагалі і поліетиленової плівки зокрема. Так останні дані показують, що за останній час у свіеі використання поліетиленової плівки зросло на 3%.

Враховуючи світову структуру споживання поліетилену високого тиску можна припустити, що зросте виробництво лінійного поліетилену високого тиску.

Поліетилен високого тиску представляє собою з густиною 910 - 930 кг/м? і температурою розм'якшення 110 - 180?С. Він випускається в промисловості у вигляді гранул з густиною 500 - 550 кг/м?.

Молекулярна маса коливається від 80000 до 500000 в.о., ступінь кристалічності 50 - 60%. На 1000 атомів вуглецю припадає десь 15 - 25 розгалуженого масла, жири, керосин і інші нафтові вуглеводні практично не діють на поліетилен.

Поліетилен тривкий до дії водних розчинів, кислот та солей, Але при температурі вище 60?С сірчана та азотна кислоти швидко його розчиняють.

Поліетилен має дуже високу стійкість до дії води та її парів. Проникність поліетилену, який є неполярним полімеромдля парів полярних речовин дуже мала, Але паринеполярних речовин проходять крізь нього набагато швидше.

Окислення поліетилену киснемповітря, пі впливом нагріву і сонячного світла призводить до погіршення фізико-механічних та діелектричних властивостей. Цьому можна запобігти введенням стабілізаторів, яким приділяється дуже багато уваги. Додавання того чи іншого стабілізатора дозволяє отримувати продукцію з заданими властивостями. Так додавання фотохроматичних добавок дозволяє отримати плівку, яка поглинає УФ-компоненти сонячного світла і перетворює їх енергію у видимее світло, або отримувати світлокорегуючі плівки для сільського господарства, Таким чином додаючи ту чи іншу добавку можна задати потрібні властивості готовому продукту.

Поліетилен має невелику теплопровідність і великий коефіцієнт термічного розширення [2].

За електричними властивостями, як неполярний полімер, відноситься до високоякісних високочастотних діелектриків.

Механічні властивості поліетилену підвищуються зі збільшенням ступеня кристалічності та молекулярної ваги, і залежить від температури.

Важливою характеристикою є повзучість. Так вже при кімнатній температурі під дією постійного навантаження поліетилен починає текти. Поліетилен здатний до розтріскування під дією середовища (повітря, розчинника, масла).

Як і усі кристалічні полімери, поліетилен плавиться у вузькому інтервалі температур (3-5?С). При температурі вище температури плавлення, поліетилен переходить в пластичний стан, у якому він може перероблятись.

ПЕВГ (950 - 960 кг/м?) при низькому тиску отримують полімеризацією етилена в розчині неперервним методом при тиску 0,05 - 0,5 МПа і температурі 70 - 80?С в присутності каталізаторів Циглера - Натта.

Швидкість полімеризації етилена і властивості отримує мого ПЕ залежить від концентрації і активності каталізатора, температури та тиску процеса. Оптимальна температура полімеризації 70 - 80?С, при подальшому її підвищенні різко знижується швидкість процесу із-за розкладу каталізатора. Підвищення тиску вище 0,5 МПа призводить до суттєвого прискорення процеса, що затрудняє теплозйом і підтримання заданого режиму.

Для регулювання показника текучості розплаву і молекулярної маси полімера в реакційну суміш вводять водень, прості ефіри та ін [2].

Поліетилен випускають без добавок - базові марки й у вигляді композицій на їхній основі з стабілізаторами й іншими добавками в пофарбованому й незабарвленому вигляді [2].

Базову марку вибирають відповідно до «Переліку базових марок і рецептур добавок, допущених до контакту з харчовими продуктами, виготовлення пляшок, для постачання і для використання в медицині».

Поліетилен повинен випускатися у вигляді гранул з однаковою геометричною формою в межах однієї партії, розмір їх повинен бути 2 - 5 мм. Для базових марок композицій поліетилену допускаються гранули поліетилену більшого розміру, масова частка яких не повинна перевищувати 0,5, а для поліетилену, призначеного для виготовлення плівок спеціального призначення - 0,25%. Для поліетилену 2-го сорту допускаються сірі й окислені гранули, масова частка яких не більше 0,1%. У пофарбованому і незабарвленому поліетилені не допускаються гранули іншого кольору, крім поліетилену 2-го сорту, у якому масова частка гранул іншогокольору не повинна перевищувати 0,04%.

За електричними показниками композиції поліетилену повинні відповідати вимогам ГОСТу.

По технологічній пробі на зовнішній вигляд поліетилен повинен відповідати вимогам, при цьому сорт плівкових марок визначають показниками якості і виду технологічної проби.

У випадку невідповідності поліетилену виду технологічної проби на зовнішній вигляд плівки він може бути використаний для інших призначень, при цьому сорт визначають показниками якості.

Позначення базових марок поліетилену складається з назви «Поліетилен», восьми цифр, сорту і позначення ГОСТу. Перша цифра - 1, вказує на те, що процесс полімеризації поліетилену протікає при високому тиску в трубчастих реакторах з пристроями, що перемішують, із застосуванням ініціаторів радикального типу. Дві наступні цифри позначають порядковий номер базової марки. Четверта цифра вказує на ступінь гомогенізації поліетилену: 0 - без гомогенізації в розплаві; 1 - гомогенізований у розплаві. П'ята цифра умовно позначає группу щільності поліетилену. Останні три цифри вказують десятикратне значення показника текучості розплаву [3].

2. Характеристика сировини та готової продукції

На ділянці будуть використовувати поліетилен високої та низької густини.

Поліетилен низької густини [CH2 - CH2] n представляє собою карбоцепний полімер оліфатичного неграничного вуглеводня олефінового ряду - стилята. Сировиною для отримання поліетилену є етилен, який при нормальних умовах є газом. Етилен отримують термічним розкладанням вуглеводнів та піролізом нафтової сировини.

В промисловості поліетилен високого тиску отримують радикальною полімеризацією етилену при 240 - 280?С і тиску 115 - 300 МПа.

Для отримання поліетилену з достатньою високою молекулярною масою і густиною полімеризацію проводять при високому тиску, а для забезпечення високих швидкостей процесу при максимально високій температурі.

У промисловості для виробництва поліетилену високого тиску використовуються в основному два типи установок, які розрізняються конструкцією реактора для полімеризації поліетилену. Реактори представляють собою або трубчасті апарати, працюючі за принципом ідеального витискування, або вертикальні циліндричні апарати з перемішуючим пристроєм - автоклави з мішалкою, працюючи за принципом ідеального змішування.

Процеси полімеризації в трубчастому реакторі і автоклаві розрізняються температурним режимом і часом перебування реакційної маси в апараті.

Виробництво поліетилену високого тпску в трубчастому реакторі.

Промислові трубчасті реактори - полімеризатори складаються з послідовно з'єднаних теплообмінників типу «труба в трубі».

Технологічний процес виробництва поліетилену високого тиску в трубчастому реакторі складається з стадій змішування етилену з поворотним газом та киснем, двостадійного тиснення газу, полімеризації етилену, поступаю чого в рецикл і грануляції продукту [3].

Для зафарбування, стабілізації і наповнення поліетилену високого тиску

поступає на стадію конфекціонування.

При отриманні поліетилену високого тиску в трубчастому реакторі використання кисню у якості ініціатору забезпечує прийнятну в даному процесі швидкість реакції при температурах реакційної суміші 180 - 200?С.

Варіюючи параметри процесу, отримують широкий асортимент продуктів з густиною 916 - 935 кг/м? та ПТР від 3 до 20 г./10 хв.

Виробництво поліетилену високого тиску в автоклаві з мішалкою.

Промислові реактори - автоклави представляють собою вертикальні товстостінні апарати безперервної дії з гвинтовою мішалкою, яка проходе за усією висотою апарата, із зовнішньою охолоджуючою сорочкою.

Технологічний процес виробництва поліетилену високого тиску в автоклаві з мішалкою аналогічний виробництву поліетилену високого тиску в трубчастому реакторі. Ініціатором полімеризації служить перекис ди-третбутила або перекис паурила, які вводяться у вигляді 4%-вого розчину в очищених парафінових маслах. Глибина перетворення мономеру визначається різницею температур на виході і вході в реактор. Максимальна температура процесу може досягати 250?С, відповідно максимальна конверсія 15%.

Перевагою трубчастого реактору є те, що отримується поліетилен з широким молекулярно-масовим розподіленням, що важливо при виробництві плівки, також те, що можливо застосувати дешевий кисень, як ініціатор.

При виробництві деяких марок поліетилену з підвищеною механічною міцністю процес полімеризації поліетилену проводять у присутності двох різноманітних ініціаторів, які вводять окремо у різні зони реактора. Так для виробництва плівки розроблена нова марка поліетилену, яка отримується з метало ціновими каталізаторами.

При виготовленні плівки до первинної сировини додають вторинний поліетилен, який представляє собою продукт подрібнення або гранулювання некондеційних виробів, обрізів плівки.

На проектованій ділянці будуть використовувати поліетилен наступних марок:

HDPE HFX - 4810Н ЗАО «Лукор» м. Калуш, Івано-Франківська обл. (відповідає ГОСТу 16338 - 85).

HIPLEX TB - 130 виробництва «Петрохимия» м. Панчено, Югославія. (відповідає сертифікату якості).

15803 - 020 виробництва «Казаньоргсінтез» м. Казань, Росія. (відповідає ГОСТу 16337 - 77).

На ділянці яка пректується використовують суперконцентрати барвників та ароматизаторів.

Суперконцентрати, які використовують у виробництві, виготовленні:

«TOSAF MESHEK MEGTDES INDASTRY», Ізраїль;

«AMPACET EUROPE SA», Бельгія.

Згідно ГОСТу 10354 - 82 поліетиленову плівку випускають наступних марок:

М - для виготовлення транспортних мішків та інших виробів, Потребує використання плівок з найбільшою міцністю, забарвленої та незабарвленої, стабілізованої та нестабілізованої;

Т - для виготовлення виробів технічного значення, будівництва тимчасових споруд, упаковки та комбінованих плівок, пофарбованої і незафарбованої, стабілізованої та нестабілізованої;

СТ - для використання в сільському господарстві в якості світлопрозорого атмосферостійкого покриття культиваціонних споруджень (парники, теплиці та ін.) та інших цілей; пофарбованої і незафарбованої, стабілізованої;

Н - для виготовлення виробів народного вживання, упаковка і побутового значення; пофарбованої і незафарбованої, стабілізованої та нестабілізованої.

Для виготовлення плівки марок М, Т, Н та СТ допускається використання композицій зі скользячими, антистатичними і до 5% модифікуючими добавками, в тому числі й полімерними; марки СТ - до 5% модифікуючими добавками, в тому числі й полімерними.

Плівку випускають намотаною в рулони у вигляді рукава, напіврукава (рукав, розрізаний по всій довжині з однієї сторонни), полотна (рукав, розрізаний по всій довжині з обох сторін з обрізкою або без обрізки кромок), рукава з фальцовкою (зі складками), рукава, складеного вдвоє та ін. видів.

Максимальна ширина плівки всіх марок - 6000 мм [5].

За вимогою виготовляють плівку інших розмірів в межах вказаних максимальних значень товщини і ширини.

Приклади плівки, яку виробляють на проектованій ділянці:

плівка з ПЕ: 453?0,0065

500?0,0076

Лимон 600?0,008

Вкладиш 400?800/35

Майка 560 (2?80)?570/25

Вся плівка, яку виробляють на підприємстві відповідає вимогам ГОСТу 10354 - 82. В таблиці приведені основні показники плівки.

3. Технологічний процес. Норми технологічного режиму

Технологічна схема виробництва поліетиленових плівок представляє автоматизацію прцесів, починаючи від одержання сировини і закінчуючи пакуванням та зберіганням готової продукції.

Прийом поліетилену проводиться в цистернах, а для отримання опитних партій можливий прийом сировини в мішках.

Із цистерн сировина пневмотранспортом подається в складські ємкості, об'єм яких дорівнює або більший об'єму цистерни.

При прийомі сировини в мішках полімерні матеріали спеціальними системами подаються до розтарочних установок, потім пневпотранспортом переміщають у виділені для них ємкості.

Поліетилен і суперконцентрат (долі сировини) завозяться в цех зі складу. Перед відкриванням мішки з сировиною повинні бути витримані не менше 12 годин [20].

Плівка виготовляється на екструзійних установках. Екструзійні установки мають наступні вузли:

- бункер для завантаження гранул поліетилену;

- екструдер;

- охолоджуючий пристрій;

- нагріваючі елементи;

- формуючий інструмент;

- вузол тяги;

- контрольно-вимірююча регулююча аппаратура;

- пульт управління.

Перед початком технологічного процессу розігрівають екструдери. Температура по зонах обігріву машин встановлюється в залежності від показника текучості розплаву сировини, яку використовують.

В період розігріву машин зони завантаження охолоджують водою.

Ппісля розігріву до заданої температури екструзійні машини, при відсутності в них поліетилену, витримують при цьому тепловому режимі протягом 30 - 50 хвилин. У випадках, коли екструдер заповнений поліетиленом, час витримки розігріва екструдера підвищується до 1 - 4 годин.

За 30 - 40 хвилин до екструзії вмикають масляний насос. Розігріту машину запускають зі швидкістю 10 - 15 об/хв.

Із бункера екструдера під дією своєї ваги сировина потрапляє в циліндр екструдера.

Розм'якшення поліетилену проходить за рахунок тепла, яке підводиться електронагрівачами через поверхню циліндра, що виділяється за рахунок внутрішнього тертя.

Головним робочим елементом екструдера є шнек, від якого залежить продуктивність екструдера і якість готового виробу. Назначення шнеку:

- захоплює поліетилен в зоні завантаження, неперервно перемішує його вздовж циліндра від зони завантаження до екструзійної головки;

- інтенсивно перемішуе матеріал по мірі його проходження, створюючи тертя частинок матеріала одна об одну і об стінки циліндру, в результаті чого виділяється тепло необхідне для повного перетворення твердого поліетилену в розплав;

- пластикує, зжимає та гомогенізує матеріал, що допомагає виділенню з нього повітряних і газових пухирів іутворенню розплава;

- створює тиск в циліндрі перед екструзійною головкою, необхідний для згущення і видавлювання розплава через формуючу щіль.

Кожен шнек має три зони:

1 зона - зона завантаження;

2 зона - зона стиснення;

3 зона - зона дозування.

В зоні завантаження холодний поліетилен захоплюється шнеком, інтенсивно перемішується, розм'якає і передається в зону стиснення. Розміри шнека постійні по всій зоні. Температура циліндра в цій зоні встановлюється нижче, ніж в інших зонах, щоб попередити передчасне спікання матеріалу.

В зоні стиснення відбувається перетворення розм'якшених гранул поліетилену в однорідний розплав, і створення тиску, необхідного для видавлювання матеріалу через головку. Стиснення відбувається за рахунок зменшення ширини нарізки шнека. Температура цієї зони вище, ніж зони завантаження, для більшповного розплавлення гранул.

В зоні дозування матеріал попадає в головку екструдера з постійною швидкістю і постійним тиском. Зона дозування грає велику роль в екструдері, так як продуктивність екструдера залежить від зони дозування. В цій зоні шнек має постійну глибину нарізки, що знижує нерівномірність швидкості потоку розплава, виникаючі в інших зонах шнека.

В зоні дозування між торцом циліндра і головкою є дросельна решітка з набором сіток. Їх призначення - підвищити тиск в зоні дозування, який підсилює перемішуючу дію шнека.

Потік розплаву поступаючого з циліндра в головку екструдера під кутом 90?.

Головка екструдера - це профіліруючий інструмент, надаючий необхідну форму видавлюємій струї полімеру. Від конструкції головки в значній мірі залежить точність поперечних розмірів екструдованого виробу і якості його поверхні. В порівнянні з цим призначенням конструкція головки повинна відповідати наступним вимогам:

- вона повинна способствувать формуванню поперечного розрізу потока, відповідного формі розрізу екструдованого виробу;

- геометричні розміри профіліруючої щілі і вугли виходу повинні забезпечити можливість роботи з максимальними значеннями продуктивності;

- конфігурація каналів повинна виключати зародження в них зон застою;

- головка повинна володіти достатнім опором, щоб на виході із шнека забезпечити протитиск, що сприяє якісне змішування і гомогенізацію полімера;

- конструкція профіліруючих органів повинна бути достатньо жорсткою, щоб при любих робочих тиск проточної частини залишався незмінним [15].

В головці розплав, омиваючи розсікач потоку, потрапляє в кільцеву щіль між мундштуком і дорном у вигляді тонкого плівкового рукава видавлюється догори.

Внутрішні канали головки мають обтікаючу форму, так як при любій затримці розплаву починається його розкладання, і в результаті на плівці утворюються дифекти.

Навколо щілі знаходяться установочні болти, за допомогою яких регулюють положення мундштука і дорна відносно одне одного для отримання рівномірної товщини плівки.

Розмір головки визначається вимагаємим розміром плівки, а діаметр кільцевої щілі дорівнює 1/3 ширини рукава плівки.

Головка обігрівається електричним нагрівачем.

Рукав роздувається за допомогою зжатого повітря, потрапляючого через отвір в дорні. При цьому відбувається зменшення товщини стінок рукава за рахунок розтягу плівки в поперечному напрямку. Ширина рукава регулюється шляхом зміни подачі повітря.

Для забезпечення швидкого і рівномірного охолодження рукава у виході його з головки є охолоджуюче кільце, в яке рівномірно подається повітря. Потік повітря розбивається таким чином, щоб забезпечити рівномірнуподачу повітря по всьому кольцу без місцевих потоків.

Швидкість відвода полотна (після тягучих валків) регулюється так, щоб зменшивши заданий діаметр рукава отримати плівку, останні показники якої відповідали б якісній продукції.

Складений плівковий рукав подається на намотуючий пристрій, де змотується в рулон.

Плівка транспортується всіма видами транспорту з дотриманням
правил перевезення вантажів, діючих на відповідному виді транспорту.

При транспортуванні, завантаженню і вивантаженню плівки вжиті заходи, що забезпечують її збереження від пошкодження, зволоження і забруднення [21].

Плівка повинна зберігатися в сухих критих складських приміщеннях у виготівника і споживача при температурі не нижче плюс 5 °С і відносної вогкості 80%, на відстані не менше 1 м від нагрівальних приладів з оберіганням від попадання прямого сонячного проміння, з повітряним середовищем, вільним від активної хімічної пари.

Рулони плівки на складі готової продукції складують в горизонтальному положенні заввишки не більш 6 рядів, бобіни - у вертикальному положенні заввишки до 1,5 м [18].

4. Матеріальні розрахунки

Мета матерільних розрахунків - визначення потреби у вихідній сировині для зебезпечення програми об'єкта, що проектується.

На дільниці, що проектується випускається плівка за наступними 5-ти товщинами:

Витратні норми сировини на плівку Нр, кг/1000м2 беру із методичних вказівок по нормуванню витрати синтетичних смол і пластичних мас при їх переробці [15].

Маса 1000 м2 плівки, (?пе=920 кг/м3):

0,05 мм: 1000*1*1*0,05*10-3*920=46 кг

0,06 мм: 1000*1*1*0,06*10-3*920=55,6 кг

0,03 мм: 1000*1*1*0,03*10-3*920=27,6 кг

0,015 мм: 1000*1*1*0,015*10-3*920=13,8 кг

0,02 мм: 1000*1*1*0,02*10-3*920=18,4 кг

Витратний коефіцієнт визначаю за формулою:

Кр = Нр/g0 (4.1)

де, Нр - витратні норми сировини на плівку, кг/1000м2;

g0 - маса 1000 м2 плівки, кг.

Кр1 = 19,0/18,4 = 1,033

Кр2 = 14,3/13,8 = 1,036

Кр3 = 41,8/41,4 = 1,009

Кр4 = 92,8/92 = 1,009

Кр5 = 139,1/138 = 1,008

Потреба сировини (Н) складае:

Н = П*Кр (4.2)

де, П - продуктивність, т/рік;

Кр - витратний коефіцієнт.

Н1=1500*1,033=1549,5 т/рік

Н2=1700*1,036=1761,2 т/рік

Н3=1200*1,009=1210,8 т/рік

Н4=1100*1,009=1109,9 т/рік

Н5=1000*1,008=1008 т/рік

?Н = 6639,4 т/рік

5. Технологічні розрахунки

Метою технологічних розрахунків є визначення кількості основного і допоміжного устаткування цеху для виконання заданої виробничої програми.

Приймаю, що ділянка по виробництву плівки буде працювати по неперервному графіку із зупинками на свята і у 3 зміни.

Розрахунок річного ефективного фонду часу роботи обладнання [15]:

, [10] (5.1)

- режимний фонд часу, год;

- простій на ремонт обладнання, год;

- технологічний простій, год;

(5.2)

- простій на вихідні та свята;

- час роботи обладнання на добу, 24 год;

Об'єкт працює 7 днів на тиждень, зміна 8 годин, 10 свят в рік 52 неділі.

= (365-10)*24 = 8520 годин;

= 0,053*8520 = 451 годин;

= 0,063*8520 = 537 годин;

= 8520 - 451 - 537 = 7532 годин.

Розрахунок кількості обладнання [22]:

Приймаю агрегат: УРП-1500-3.

Приймаю швидкість відводу рукава:

(заводські дані)

? 1=0,02 ?1=24 м/хв

? 2=0,015 ?2=32 м/хв

? 3=0,045 ?3=11 м/хв

? 4=0,1 ?4=10 м/хв

? 5=0,15 ?5=6 м/хв

Розрахунок фактичної продуктивності устаткування [16]:

Qф=60*Н*?*10-3*?*?

де, Н - ширина плівки, м;

? - товщина плівки, мм;

? - густина матеріалу, кг/м3

? - швидкість відводу рукава, м/хв.

Qф1 = 60*3*0,02*10-3*920*24 = 79,49 кг/год

Qф2 = 60*3*0,015*10-3*920*32 = 79,49 кг/год

Qф3 = 60*3*0,045*10-3*920*11= 81,97 кг/год

Qф4 = 60*3*0,1*10-3*920*10 = 165,6 кг/год

Qф5 = 60*3*0,15*10-3*920*6 = 149,04 кг/год

Розрахунок кількості обладнання:

де, П - продуктивність, т/рік;

Теф - ефективний фонд часу роботи обладнання, час;

Qф - ефективна продуктивність устаткування, кг/год.

К1 == 2,5

К2== 2,84

К3= = 1,94

К4= 0,88

К5= 0,89

9,05

Приймаю до установки 10 агрегатів.

Розрахунок частоти обертання шнека екструдера:

Головним робочим елементом екструдера є шнек, від якого залежить продуктивність екструдера і якість готового виробу. Назначення шнеку:

- захоплює поліетилен в зоні завантаження, неперервно перемішує його вздовж циліндра від зони завантаження до екструзійної головки;

- інтенсивно перемішуе матеріал по мірі його проходження, створюючи тертя частинок матеріала одна об одну і об стінки циліндру, в результаті чого виділяється тепло необхідне для повного перетворення твердого поліетилену в розплав;

- пластикує, зжимає та гомогенізує матеріал, що допомагає виділенню з нього повітряних і газових пухирів іутворенню розплава;

- створює тиск в циліндрі перед екструзійною головкою, необхідний для згущення і видавлювання розплава через формуючу щіль.

Шнек типу: ЧП 90*20

де, n - частота обертання шнека екструдера, об/хв;

Qф - фактична продуктивність шнека екструдера, см3/с;

K - коефіціент геометричної форми екструзійної головки. Приймаємо К=0,002 см?.

- константа прямого потоку;

- константа оборотного потоку;

? - константа потоку утечки.

D = 9 см;

L/9 = 25 => L = 25*9 = 225 см;

h = (0,12 ? 0,16)*D = 0,15*9 = 1,35 см;

t (0,8?12)* D = 1*9 = 9 см;

е = (0,08?0,1)* D = 0,08*9 = 0,72 см;

(0,002?0,003)* D = 0,0025*9 = 0,022 см;

170

см3

=0.0017см3

?=3

Qф=/С

n=

Установка УРП-1500 працює на базі екструдера ЧП-90-20, швидкість обороту шнека 6-125 об/хв. [22].

Розрахунок швидкості повітря в системах пневмотранспорта:

Рух порошкоподібних і гранульованих матеріалів в системах пневмотранспорту засновано на ефекті псевдоожинення.

Uв=Rев*?/d

де, Reв - число Рейнольда при швидкості вітанія;

? - кінематична в'язкість повітря;

? = 15,06*10

d - діаметр гранул полімеру, мм.

Rев=

де, Ar - критерій Архімеда;

? - коефіцієнт опору.

3(?-?0)/(?2* ?0)

де, g - прискорення вільного падіння;

? - густина полімеру, кг/м;

?о - густина потоку повітря, кг/м;

?о (ПЕ) = 1,21 кг/м;

? = 24/Re при 10?Re?2

? = 18,2/ Re при 2? Re<500

? = 0,44 при 500? Re<10

1=2*10-3м

2=5*10-3М

Rе=/(18+0.60.5)

=

==0,0671

Rе1==0,00372

Rе2==0,00371

Rев1=0,45087

Rев2=0,45086

Розрахунок швидкості вітанія:

?вит1==0,0033 м/с

?вит2==0,0013 м/с

Розрахунок кількості обладнання при переробці відходів виробництва

Приймаю, що відходів 3% від випуску продукції:

Qф=Q*3%/100%

Qф = 6500*3%/100% = 195 т/рік

Приймаю лінію гранулювання: АГТВ-90-200, Qф = 200 кг/год.

К =

де, П - кількість відходів, т/рік;

Qф - фактична продуктивність, кг/час;

Теф - річний фонд часу, час.

К=2,6*103/2510,56*200 = 0,0053

Оскільки 1-зміна приймаю 1-ну лінію.

6. Ресурсозбереження і матеріалоємкість

У теперішній час прогрес в області науки і техніки не можливий без інтенсивного використання пластмас. Тому їх виробництво кожного року складає декілька сотень тисяч тон і продовжує збільшуватись. В 60-х роках пластмаси розглядались як доступні і дешеві замінники інших матеріалів. Але розвиток науки і техніки привів к тому, що завдяки унікальному комплексу властивостей вони стали в багатьох випадках незамінними матеріалами. І дійсно, важко уявити собі розвиток робіт по засвоєнню космосу без склопластику; розвиток медицини без штучного серця із пластмас, штучних кровоносних судин тощо. Пластмасові труби, плівки для сільського господарства, вироби електротехнічного призначення, деталі для радіоелектроніки - все це лише деякі приклади незамінного використування пластичних мас у народному господарстві [17].

Високі темпи розвитку виробництва смол і пластичних мас характерні для всіх технічно розвинутих країн. Це обумовлено суттєвими перевагами полімерних матеріалів у порівнянні з іншими. Виробництво пластмас характеризується відносно низькою матеріало - та енергоємністю. Застосування пластичних мас і синтетичних смол дозволяє вирішувати важливі для народного господарства задачі: створювання прогресивних конструкцій машин і апаратів, підвищення якості і розширювання асортименту продукції технічного і побутового призначення, суттєве удосконалення будівельної техніки, інтенсифікація сільськогосподарського виробництва і ряд інших.

Головною проблемою в області економічного розвитку підприємства вважається збільшення ефективності виробництва, один із напрямків якого заключається у знижені матеріалоємності продукції, раціональному використовуванні матеріальних ресурсів.

Економія матеріальних ресурсів оказує усесторонню дію на збільшення ефективності виробництва.

По перших, зниження розходу матеріальних ресурсів на виробництво

одиниці продукції відповідної якості утворює умови для випуску додаткової продукції з економних матеріалів.

По друге, при економному використанні матеріальних ресурсів збільшення випуску продукції призводить до зросту фондовіддачі.

По третє, зменшення величини спільних матеріальних витрат на одиницю продукції забезпечує зниження собівартості виробів, в якої найбільш значна частина матеріальних витрат. Зменшення матеріальних витрат збільшує прибуток.

По четверте, зменшення матеріалоємності продукції тягне за собою економію «живого» труда в даному циклі виробництва. Зменшення розходів матеріальних ресурсів на випуск запланованого об`єму продукції призводить до більш бережливому відношенню до сировини, використованого на підприємстві.

Матеріалоємність продукції являється узагальнюючим, синтетичним показником, характеризуючим ефективність використання матеріальних ресурсів. Вона розраховується за формулою:

де Ме - матеріалоємність одиниці продукції; Ми - матеріальні витрати на виробництво продукції; Вп - об`єм валовий продукції.

Матеріалоємність продукції являється узагальнюючим, синтетичним показником, характеризуючим ефективність використання матеріальних ресурсів.

Матеріальні витрати діляться на дві групи:

1) сировина, головні матеріали та полуфабрикати;

2) допоміжні матеріали, паливо, енергія.

Матеріалоємність одиниці продукції представляє собою, відношення матеріальних ресурсів, витрачених на виробництво окремого виду продукції, до оптової ціни виробу.

Для визначення матеріалоємності продукції використовуються натуральні, коштовні та натурально - коштовні показники.

В натуральних показниках визначити повну матеріалоємність промислової продукції практично неможливо, так як при виробці продукції використовуються різні види матеріальних ресурсів, які у своїм натуральнім виді не можуть сумуватися.

Тому в натуральній формі можливо визначити тільки приватні показники матеріалоємності та удільна витрата окремих видів матеріальних ресурсів.

Усесторонню уяву про матеріалоємність промислової продукції дають показники, виражені в коштовній формі.

Матеріалоємність, виражена в коштовній формі визначається як відношення суми усіх матеріальних витрат (без амортизації) до об`єму товарної або чистої продукції.

Натурально - коштовні показники використовуються, коли виникає необхідність визначити витрати сировини та матеріалів у натуральній формі на 1 гривню виготовленої продукції або в коштовній - на 1 тонну виробленого продукту. При визначені матеріалоємності окремих видів продукції використовують звітові калькуляції собівартості цих видів.

Калькуляціонні статті витрат вважаються, як правило, комплексними оскільки майже в кожний з них містяться нематеріальні витрати на заробітну платню, амортизацію, інші грошові витрати.

Такі поняття як «матеріалоємність» і «технологічність», «якість виробу», в переробці пластмас тісно зв'язані між собою.

При конструюванні виробу із пластичних мас використовуються лише мінімум полімерного матеріалу.

Зниження розходів показників полімерних матеріалів у дійсному виробництві досягається збільшенням спільної культури виробництва и як внаслідок цього зменшення втрат сировини на різних технологічних стадіях виробництва.

Таким чином, спів ставня дійсні розхідні показники цеха з технологічними їхніми значеннями можливо судити про загальний рівень виробництва, стан перероблюючого устаткування, економічної ефективності використовую чих на цьому технології.

Проблемам матеріалоємності при конструюванні полімерних виробів і ресурсозбережень при їхньому виробництві повинні вділяти велике значення, так як от цих показників залежіть прибуток, який отримує цех. Особливо важливе це питання в теперішній час, коли ціни на полімерну сировину зросли в десятки разів. Велике значення в економії матеріалу має можливість повторної переробки полімерного матеріалу.

Отриманні відходи при переробці після їхнього дроблення допускаються використовуватись разом із первісною сировиною для послідуючої переробки.

Питання ресурсозбереження можуть бути використанні до асортименту випускаємої продукції, з якого необхідно відчислити виріб, який не користується з покупців попитом, а звільнену потужність використовувати для випуску продукції та експериментального виробництва (випуск малих партій продукції для вивчення попиту покупців).

Як відомо переробка пластмас методом каландрування є економічним. Головна частина всіх відходів припадає на момент запуску обладнання та після технологічних простоїв. Всі відходи направляються на подрібнення і потім цей полімер додається до вихідної сировини невеликими порціями. Таким чином ми маємо майже безвідходне виробництво [17].

7. Контроль якості продукції

Технічні вимоги

Плівки повинні відповідати вимогам справжніх технічних
умов, зразкам-еталонам, затвердженим у встановленому порядку і виготовлятися по технологічному регламенту, затвердженому у встановленому порядку [18].

Основні розміри плівки повинні відповідати нормам.

Основною сировиною для виготовлення плівки є: поліетилен низького і високого тиску наступних марок: HDPE HFX - 4810Н відповідає ГОСТу 16338 - 85. HIPLEX TB - 130 виробництва відповідає сертифікату якості. 15803 - 020 відповідає ГОСТу 16337 - 77.

Допускається застосування сировини вітчизняного і імпортного виробника, не погіршуючого якості плівки і Мінохоронздоров'я України, що має дозвіл, до застосування.

Плівки виготовляються одношаровими і багатошаровими, дубльованими різних кольорів, тиснень і малюнків друку.

Колір, тиснення і малюнок друку плівки повинні відповідати зразкам-еталонам, затвердженим у встановленому порядку.

На лицьовій поверхні плівки не допускаються хвилястість, подряпини,
крізні отвори, сторонні включення, раковини, складки, міхури, плями, смуги і бризки від фарби, видимі на відстані 1 м від поверхні плівки. Фізико-технічні показники плівки повинні відповідати ГОСТам.

Упаковка. Плівку намотують в рулони на дерев'яні палиці, пластмасові, картонні або металеві шпулі діаметром не менше 25 мм або в бобіни на металеві або картонні шпулі діаметром (50-90) мм. Довжина плівки в рулоні до 100 п.м, в бобіні - до 500 п.м. Маса рулону не повинна перевищувати 50 кг, маса бобіни не повинна перевищувати 500 кг. Рулони і бобіни можуть складатися з двох шматків. Довжина якнайменшого шматка в рулоні повинна бути не менше 5 м, в бобіні довжина якнайменшого шматка повинна бути не менше 150 п.м. Шматки повинні бути склеєні між собою скотчем по ТУ У 25.2-31556047-001 і відмічені прапорцем. Рулони і бобіни обгортають з урахуванням захисту торців плівкою поліетиленової по ТУ 17 Україна 234-11, плівкою по ТУ 17 У 234-17 або іншим пакувальним матеріалом, що забезпечує збереження і якість плівки, закріплюють скотчем і складають на дерев'яні піддони.

Допускається за узгодженням із споживачем, рулони і бобіни складати на дерев'яні піддони, дно яких заздалегідь вистилають гофрованим картоном. З боків і зверху піддон з плівкою прокладають гофрованим картоном, поліетиленовою плівкою і перев'язують так, щоб рулони або бобіни при транспортуванні були нерухомими.

Перев'язувальним матеріалом може служити шпагат по ГОСТ 17308, скотч, тісьма з відходів кромок або інший перев'язувальний матеріал, забезпечуючий збереження упаковки.

Маркіровка транспортної тари повинна проводитися відповідно до
ГОСТ 14192 з нанесенням маніпуляційних знаків «Крихке», «Берегти від сонячного проміння». Маркіровка наноситься за допомогою ярлика, виготовленого з паперу по ГОСТ 7625, ГОСТ 18510 або по іншій діючій нормативній документації. Ярлики виконуються друкарським способом. Запис повинен бути чітким і розбірливим.

Маркувальний ярлик повинен містити:

найменування і адресу підприємства-виготівника;

найменування і умовне позначення продукції;

марку плівки;

колір, малюнок тиснення і друк;

номер партії;

товщину і ширину (мм), довжину плівки (м);

кількість плівки (м2);

- кількість відрізків (шт.);

масу нетто і (або) брутто (кг);

позначення технічних умов;

дату випуску;

знак відповідності після ДСТУ 2296 - в випадку сертифікації плівки;

номер пакувальника і контролера ОТК.

Маркувальний ярлик кріплять скотчем на упаковку рулону або бобіни
плівки. Другий ярлик вкладають у середину упаковки рулону або бобіни.

Правила приймання

Приймання плівки здійснює ОТК заводу-виготівника відповідно до вимог справжніх технічних умов.

Плівки приймають партіями. За партію приймається одночасно пред'явлена до здачі кількість плівки, але не більш добового випуску, однієї марки, кольору, тиснення і малюнка друку, виготовлене по одній і тій же технологічній документації і оформлене документом про якість.

Документ про якість (паспорт) повинен містити:

найменування і адресу підприємства-виготівника;

найменування і умовне позначення продукції;

марку плівки;

номер партії;

кількість плівки в партії (кг; м2);

дату виготовлення;

результати фізико-технічних випробувань;

позначення справжніх технічних умов;

штамп ОТК.

Вхідний контроль вживаної сировини повинен виробляти завод-виготівник плівок відповідно до вимог ГОСТ 24297 згідно переліку продукції, що підлягає вхідному контролю, затвердженому в установленому порядку і діючому на підприємстві.

Для контролю якості плівки на відповідність вимогам справжнім
технічним умовам проводять типові, приймально-здавальні, періодичні і сертифікаційні випробування.

Методи контролю

Відповідність плівки зразкам-еталонам, тиснення, малюнок друку і поверхню плівки перевіряють візуально при нормально відображеному світлі без застосування збільшувальних приладів з лицьової сторони на розбракувальному столі технологічної лінії шляхом порівняння із зразком-еталоном.

Товщину плівки вимірюють по ГОСТ 17035 (метод А) на трьох зразках на зрізі рулону по ширині в трьох крапках; двох на відстані не менше 50 мм від країв і однієї на середині ширини рулону.

Ширину плівки визначають металевою лінійкою по ГОСТ 427 або рулеткою металевої по ДСТУ 4179 з ціною розподілу 1 мм на зрізі полотна перпендикулярні довжині рулону.

За результат випробувань приймається середнє арифметичне значення результатів 3 вимірювань.

Масу 1 м2 плівки визначають по ГОСТ 17073 розділ 2 на трьох зразках. Міцність при розриві і відносне подовження при розриві визначають по ГОСТ 14236 на трьох зразках плівки в подовжньому і трьох зразках в поперечному напрямах.

Розмір зразка плівки марки ППЖ повинен бути (10x100) мм ± 1 мм.

Розмір зразка плівки марки ПЖ повинен бути (20x120) мм ± 2 мм.

За результат випробувань приймають середнє арифметичне результатів паралельних визначень окремо для подовжнього і поперечного напрямів.

Зміну лінійних розмірів визначають по 4.17 ГОСТ 9998 на двох зразках, витриманих в термостаті при температурі (80±2)°З в течії 20 хв.

Визначення водопоглинання плівки.

Суть методу полягає у визначенні маси води поглиненої зразком в результаті перебування у воді протягом чітко встановленого часу при певній температурі. Довжину плівки в рулонах визначають лічильниками метражу на технологічній лінії в процесі виготовлення плівки з похибкою не більше 1%.

Визначення концентрації шкідливих речовин, що виділяються при виробництві плівки, і санітарно-гігієнічна оцінка плівки проводяться відповідно до вимог ГОСТ 26150 і методичними вказівками за санітарно-гігієнічною оцінкою полімерних будівельних матеріалів, призначених для застосування в будівництві житлових і суспільних будівель, затверджених Міністерством охорони здоровя [18].

1. Компания ООО «Упаковано.ру». - 2005. - [Цит.2004, 15 мая]. - Доступный с: <http://www.upakovano.ru>;

2. Отраслевой портал Унипак. Ру. - 2003. - [Цит.2003, 17 февраля]. - Доступный с: <http://www.unipack.ru>;

3. Суберляк, О.В. Технологія переробки полімерних та композиційних матеріалів / О.В. Суберляк, П.І. Баштанник. - Л.:Вдавництво «Растр-7», 2007. - 376 с.

4. Пат.28456 Россия МПК7 C08F114/00 Способ получения полиэтилена / ЗАО «МХК «ЕвроХим». - №2004108389 Заяв. 22.03.2004; Опубл. 20.09.2005;

5. Пат.36754 Россия МПК7 C07C21/06 Способ получения полиэтилена / М.Г. Аветьян. - №2179546 Заяв. 04.08.2000; Опубл. 20.02.2002;

6. Коршак, В.В. Технология пластических масс / В.В. Коршак. - М.:Химия, 1985. - 560 с.;

7. Красовский, В.Н. Переработка полимерных материалов на валкових машинах / В.Н. Красовский. - Л.:Химия, 1979. - 120 с.;

8. Пат.26778 Россия МПК6 C08L27/06, C08L23/28, C08L33/12 Полимерная композиция / Л.И. Архипова. - №2045551 Заяв. 16.04.1992; Опубл. 10.10.1995;

9. Пат.31233 Россия МПК7 C08L27/06 Полиэтиленовая коипозиция / Ф.Г. Шакуров. - №2210579 Заяв. 04.08.2000; Опубл. 20.02.2003;

10. Пат.24978 Россия МПК6 C08J7/12 Способ модификации полиэтиленовой композиции / С.Д. Менаганишвили. - №93005815 Заяв. 01.02.1993; Опубл. 20.07.1996;

11. Пат.2281961 Россия МПК6 C08L27/06, C08К5/10, C08К3/30 Полимерная композиция / С.Н. Нархов. - №2005128368 Заяв. 12.09.2005; Опубл. 20.08.2006;

12. Пат.95105237 Россия МПК6 G02B5/30 Работа с этиленом / В.Я. Новмков. - №95105237 Заяв. 04.11.1995; Опубл. 27.11.1996;

13. Пат.2100388 Россия МПК6 C08L27/06, C08L23/32, C08J3/205 Способ получения полиэтиленовой композиции / А.А. Кузницов. - №94009787 Заяв. 22.03.1994; Опубл. 27.12.1997;

14. Пат.1702676 Россия МПК6 C08J3/20, C08L27/06 Способ получения полиэтиленовой композиции / Б.С. Галле. - №4815043 Заяв. 16.04.1990; Опубл. 10.11.1995;

15. Методичні вказівки по нормуванню витрати синтетичних смол і пластичних мас при їх переробці. - М.: НПО «Пластик», 1986. - 122 с.

16. Лукач, Ю.Е. Валковые машины для переработки пластмасс и резинових смесей / Ю.Е. Лукач, Д.Д. Рябинен, Б.Н. Метлов. - М.:Машиностроение, 1967. - 296 с.;

17. Ніколаєв, А.Ф. Синтетичні полімери і пластичні маси на їх основі / А.Ф.Ніколаєв. - Л.: Хімія, 1966. - 718 с.;

18. Посібник по пластичним масам. Вид. 2-е перероблене та доповнене. В двох томах. Т.1. Під ред. Катаєва В.М., Попова В.А. - 448 с.;

19. Каменев, Е.І. Застосування пластичних мас: Посібник / Е.І. Каменев, Г.Д. Мясников, М.П. Платонов. - Л.: Хімія, 1985. - 448 с.

20. Оленев, Б.А. Проектування виробництв по переробці пластичних мас / Б.А. Оленев, Е.М. Мордкович, В.Ф. Калошин. - М.: Хімія, 1982. - 256 с.;

21. Бортніков, І.Г. Основи технології переробки пластичних мас: Навчальний посібник для вузів / І.Г. Бортніков. - Л.: Хімія, 1983. - 304 с.;

22. Завгородний, В.К. Механизация и автоматизация переработки пластических масс / В.К. Завгородний. - М.:Машиностроение, 1970. - 596 с.