Листы и плиты из полипропилена

 

При литье термопластов расплав, заполнивший форму, затвердевает при  охлаждении, после чего форма раскрывается и изделие выталкивается.

 

При формовании реактопластов  полимерную композицию впрыскивают  в форму, которую затем нагревают  до температуры отверждения материала. После этого форму открывают, и изделие также извлекается.

 

Переработка пластмасс в  изделия сводится к созданию конструкции , обеспечивающей заданный комплекс эксплуатационных свойств, путем переводу полимерного материала в состояние, в котором он легко приобретает требуемую форму с его последующей фиксацией (сохранением).

 

Литье под давлением имеет  ряд преимуществ по сравнению  с прессованием и экструзией: хорошая  пластикация и гомогенизация  продукта; точное дозирование полимерного  материала; легко автоматизируемый процесс.

 

Среди недостатков следует  отметить: анизотропию свойств, при  литье; различную усадку для материалов.

 

2.1.2 Прессование

 

Прессование – это технологический  процесс, сущность которого заключается  в пластической деформации полимерного  материала при одновременном  действии на него тепла и давлении с последующей фиксации формы.

 

В настоящее время методом  прессования перерабатываются только реактопласты.

 

Данным методом изготавливают: слоистые листовые пластики, дозирующие таблетки из пресс-порошков.

 

Существует компрессионное (прямое) и трансферное (литьевое) прессование.

 

Компрессионное прессование  – процесс, при котором материал загружается непосредственно в  формующую полость пресс-формы, где  происходит его формование.

 

Этот способ отличается невысокой  производительностью, однако, им можно  перерабатывать все реактопластов.

 

Трансферное прессование это способ, при котором предварительно подогретый и пластицируемый полимерный материал впрыскивается из загрузочной камеры через литниковые каналы в полость пресс-формы.

 

Преимущества данного  метода - изготовление деталей сложной  формы с арматурой; равномерное  отверждение изделия.

 

Недостатками метода являются: сложность автоматизации процесса.

 

2.1.3 Пневмо - и вакуумформование

 

Пневмо - и вакуумформование - это процесс формования изделия из листового полимерного материала, переведенного нагревом в высокоэластическое состояние и придание требуемой конфигурации за счет разности давлений под и над листовой заготовкой, создаваемой сжатым воздухом или вакуумом.

 

Это относительно дешевый  способ получения крупногабаритных изделий ( ванны, корпуса, упаковка для пищевых продуктов).

 

Преимущество данного  метода: малая стоимость и металлоемкость оборудования; хорошо поддается автоматизацию.

 

Недостатками метода являются: низкая производительность из-за продолжительности  цикла формования; сложность нагрева, формования и обрезки листов свыше 3 мм; большое количество отходов  до 40%.

 

2.2 Выбор метода переработки

 

При выборе метода переработки  будем исходить из проведённого литературного  обзора и на основе комплексного анализа  следующих показателей:

 

вид перерабатываемого материала;

 

требования ассортиментной программы (по форме изделия; по предельным значениям толщин стенок; по соотношению  габаритных размеров изделия);

 

серийность производства;

 

требования к качеству изделий.

 

В нашем случае более подходящим методом переработки полимеров  является литьё под давлением, так  как прессованием перерабатывают, как  правило, реактопласты.

 

Кроме того, литьём под давлением  перерабатываются все без исключения термопластичные материалы, вид  и марки которых выбираются в  зависимости от назначения изделий, прочности, теплостойкости, и других свойств. В настоящее время, более 30% объёма термопластов перерабатывается этим методом, и объемы производства изделий из термопластов методом  литья под давлением имеют  тенденцию к увеличению. При литье  под давлением обеспечивается точность размеров изделий, более высокая  чистота их поверхности и меньший  расход сырья, чем при получении  изделий другими методами (выдуванием, вакуумным и пневматическим формованием).

 

Стоимость литьевых машин  сравнительно небольшая.

 

Таким образом, с учетом проведенных  маркетинговых исследований для  проектируемого цеха наиболее удобным  и выгодным методом переработки  термопластов является литьё под  давлением, так как он более полно  отвечает требованиям задания на проектирование по видам перерабатываемого  материала, требованиям ассортиментной программы, серийности производства и  качеству изделий.

 

2.3 Технологические особенности  литья под давлением

 

Технологический процесс  литья изделий из термопластичных  полимеров состоит из следующих  операций: плавление, гомогенизация  и дозирование полимера; смыкание формы; подвод узла впрыска к форме; впрыск расплава; выдержка под давлением  и отвод узла впрыска; охлаждение изделия; раскрытие формы и извлечение изделия.

 

Операции впрыска расплава и выдержки его под давлением  сопровождаются тем, что цилиндр  литьевой машины уже подведён к литьевой форме и сопло соединено с  литниковым каналом формы. Шнек под действием поршня узла впрыска перемещается к форме, и расплав впрыскивается в формующую полость. Для исключения вытекания расплава из формы даётся выдержка под давлением. Во время охлаждения изделия, когда расплав в литнике достаточно охлаждён, узел впрыска отводится от формы и начинается дозирование новой порции расплава, шнек останавливается. После окончания охлаждения формы, происходит её раскрытие и изделие удаляется. Такова общая последовательность технологических операций.

 

Большинство термопластов не нуждается в предварительной  обработке перед загрузкой в  литьевую машину, если не считать окрашивания  в нужный цвет. Полиамиды и поликарбонат, способные при хранении увлажняться, подвергаются сушке. Повышенная увлажненность  материалов приводит к образованию  пузырей, утяжин, серебристости на поверхности изделий. Подсушивание проводят непосредственно перед переработкой.

 

Литники, бракованные изделия  и другие отходы переработки термопластов подлежат предварительной разборке, очистке и дроблению. После этого  они могут быть использованы в  качестве добавок к свежему материалу.

 

Нагревательный цилиндр  является основным технологическим  узлом машины, определяющим её производительность и качество изделий. К нагревательному  цилиндру предъявляют следующие  требования:

 

высокий коэффициент теплопередачи  от источников нагрева к материалу  при небольших разностях температур стенок цилиндра и материала;

 

равномерный нагрев материала  и отсутствие местных перегревов.

 

Для измерения температуры  расплава в различных зонах обогреваемого  цилиндра используют термопары.

 

Режим охлаждения изделия  в форме влияет как на производительность машины, так и на качество изделий. Интенсивное охлаждение увеличивает  производительность машины, но может  привести к снижению качества изделий  из-за появления внутренних напряжений. Чем выше температура затвердевания  термопласта, тем выше должна быть температура  формы.

 

Температура формы перед  заполнением обычно ниже температуры  литья на 100-150° С.

 

Продолжительность цикла  складывается из времени смыкания формы, впрыска, выдержки под давлением  и раскрытия формы. Время впрыска  зависит от массы отливки, формы  изделия, сечения впускных клапанов, текучести термопласта, температуры  и давления расплава в материальном цилиндре и интенсивности охлаждения изделия в форме. Для различных  термопластов при равных условиях длительность впрыска личная и колеблется в пределах от 2-3 с (для полистирола) до 40-60 с (для поламида-54) на 1 мм толщины изделия.

 

Чем больше масса отливки, тоньше стенки изделия и сложнее  его форма и чем меньше сечение  впускных каналов формы, тем больше время впрыска. Чем выше текучесть  термопласта, давление и температура  расплава в материальном цилиндре машины, тем меньше продолжительность.

 

Одним из основных технологических  показателей процесса является давление литья. Под давлением материал проходит материальный цилиндр, литниковые каналы и заполняет полость форм. Давление, под которым находиться расплав в полостях формы, всегда меньше давления, создаваемого червяком или поршнем [2].

 

 

3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ  СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА

 

 

 

3.1 Характеристика сырья

 

 

 

3.1.1 Организация поставок  сырья

 

Таблица 3.1.

 

Стоимость сырьяМатериал Цена за 1 кг., руб.

 

Полипропилен-21030

 

Полиэтилен низкого давления-277-73 

29,90

 

25,10

 

 

Поставка полимерных материалов на предприятие будет производиться  через Саратовское представительство  Московского объединения «Полимер-сбыт». Поставщиками является города Казань, Томск и Уфа.

 

Поставка сырья в цех  осуществляется начальником снабжения  предприятия по заявке начальника производства цеха. Стоимость сырья указана  в таблице 3.1. Прибывшее сырьё  складируется на территории склада готовой  продукции.

 

3.1.2 Требования к исходному  сырью

 

Для получения качественных изделий сырьё должно отвечать следующим  требованиям:

 

содержание влаги –  не более 1%;

 

содержание вторичного сырья  – не более 20%;

 

размер гранул должен быть не более 4 мм в диаметре;

 

содержание посторонних  включений должно быть в норме.

 

Задание требований обусловлено  следующим: при высоком содержании влаги в полимерном материале  впрыск расплава в матрицу становится затруднительным. Материал не впрыскивается  струёй, а распрыскивается каплями, что затрудняет процесс формования.

 

Выпускаемые изделия должны быть прочными и эластичными, что  не достигается при содержании в  сырье выше установленной нормы  инородных тел и частично денатурированного  материала. Инородные тела способствуют засорению литниковых каналов.

 

Основной источник инородных  тел – измельчитель бракованных изделий, так как в бункер измельчителя иногда по различным причинам попадает мелкий мусор.

 

Входной контроль сырья осуществляется по следующим документам:

 

гигиенический сертификат от центра санитарно-эпидемиологического  надзора;

 

сертификат качества сырья.

 

В соответствии с выданным предприятию гигиеническим сертификатом на сырьё, цех сможет производить  изделия, предназначенные для контакта с пищевыми продуктами.

 

В соответствии с сертификатом качества, по заключению лаборатории  производства сырья, качество полимерных материалов должно соответствовать  требованиям ТУ 2211-020-00203521-96.

 

3.1.3 Получение сырья и  его свойства

 

Полиэтилен низкого давления (ГОСТ 16338-77) синтезируют полимеризацией этилена при низком давлении (35-40 кгс/см²) на комплексных металлоорганических катализаторах. Выпускается марок, из которых непосредственно получаются композиции с разными добавками для дальнейшей переработки.

 

Полиэтилен низкого давления 277-73 предназначен для переработки  экструзией, литьём под давлением, экструзией с раздувом, напылением и получения  профильно-погонажных изделий, малогабаритных изделий, выдувных изделий, покрытий на различных изделиях и дублирования плёнок.

 

Полипропилен и блоксополимер пропилена с этиленом (ТУ 6-05-1756-76). Блоксополимер пропилена с этиленом получается последовательной полимеризацией пропилена и этилена в присутствии металлоорганических катализаторов. Полипропилен и блоксополимер пропилена с этиленом выпускаются в виде композиции на основе базовых марок со стабилизаторами, красителями, наполнителями и другими добавками [3].

 

Полипропилен 21030 – полимерный материал, выбранный для переработки  в проектируемом цеху.

 

Основные физико-химические, эксплуатационные и технологические  свойства перерабатываемых в проектируемом  цеху полимеров указаны в Приложениях 2-3.

 

3.1.4 Обоснование выбора  сырья

 

Вышеперечисленное сырьё  было выбрано исходя из следующего:

 

сравнительно низкой стоимости  материалов;

 

простоты и технологичности  его переработки;

 

отсутствия, при переработке  материалов, выделения токсичных  веществ выше предельно допустимых концентраций;

 

универсальности при изготовлении изделий;

 

оптимальных физико-химических, прочностных и эксплуатационных свойств;

 

маркетингового исследования рынка.

 

3.2 Составление и описание  технологической схемы производства

 

В проектируемой технологической  схеме производства предусматривается  автоматический режим работы основного  оборудования. Графическое изображение  данной схемы приведено в Приложении 4.

 

Технологическая схема производства литьевых изделий состоит из следующих  операций:

 

получение сырья;

 

хранение сырья;

 

растаривание сырья;

 

подготовка сырья;

 

формование изделий;

 

контроль и упаковка;

 

хранение готовой продукции;

 

переработки отходов.

 

Рассмотрим содержание каждой стадии технологической схемы более  подробно.

 

3.2.1 Получение сырья

 

Материал в гранулированном  виде поступает на завод в автофургонах в контейнерах по 500 кг или полиэтиленовых мешках по 25-30 кг. Выгрузка из вагона производится с помощью электропогрузчика (автокрана). Сырье из контейнеров растаривается и подается пневмотранспортом в складские емкости. Сырье в мешках укладывается партиями на поддоны и межцеховым транспортом перевозится на заводской склад. При приеме сырья в любой упаковке обязательным условием является учет прибывшего сырья, для чего предусматриваются железнодорожные и автомобильные весы.