XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

ВВЕДЕНИЕ

Поливинилхлорид, благодаря высокой погодостойкости, стойкости к агрессивным жидкостям, хорошим технологическим свойствам входит в первую тройку наиболее распространенных полимеров, фактически деля второе, третье место с полипропиленом. Из ПВХ можно получать жесткие пластмассы на основе непластифицированного ПВХ (винипласт пленочный и листовой), мягкие пластмассы на основе пластифицированного ПВХ (пластикаты, пасты), пористые и пенистые пластмассы. Для приготовления паст преимущественно используется эмульсионный ПВХ. Пластмассы на основе ПВХ применяются во всех областях народного хозяйства: для изготовления труб, профильных изделий, пленок, кабельных оболочек, линолеума, искусственной кожи и т.п. Из мягких марок суспензионного ПВХ производят кабельный и обувной пластикат, мягкие пленки, отделочные мягкие профили, мягкие электроизоляционные трубы, литьевые изделия и пластифицированные листы.

Экструзия – это способ переработки полимерных материалов непрерывным продавливанием их расплава через формующую головку, геометрическая форма выходного канала которой определяет профиль получаемого изделия или полуфабриката. Около половины всех производимых термопластов перерабатываются в изделия этим способом.

Основным оборудованием экструзионного процесса является экструдер, оснащенный формующей головкой, или червячный пресс. В экструдере полимерный материал расплавляется, пластифицируется и затем нагнетается в головку. В большинстве случаев используются различные модификации одно- и двухчервячных экструдеров.

В данном курсовом проекте необходимо разработать участок по производству листового винипласта.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Характеристика готовой продукции

Листы из непластифицированного поливинилхлорида применяются при изготовлении химической аппаратуры, в строительной промышленности, в автомобильной, и других отраслях народного хозяйства. Наиболее широко винипласт, благодаря его стойкости к растворителям и агрессивным средам, применяют для внутренней отделки гальванических ванн, и других ёмкостей для хим. реактивов. Кроме этого, винипласт применяется как высокопрочный, атмосферостойкий, трудногорючий отделочный материал.

Сравнивая винипласт с другими строительными материалами, такими как сталь, дерево, стекло или керамика, видим, что он является более бюджетным материалом, имеет меньшую плотность чем сталь, стекло или керамика, большую прочность чем дерево или стекло и более прост в производстве. Так же винипласт обладает более высокой стойкостью к действию агрессивных сред.

Температурный диапазон эксплуатации листов от 0 до 60°С. Допускается нижний предел эксплуатации до минус 50°С только в тех случаях, когда листы не подвергают механических воздействиям (удар, вибрация и т. д.). Винипласт относится к не поддерживающим горение материалам. Листы нестойки к действию ароматических и хлорированных углеводородов, кетонов, сложных эфиров и концентрированной азотной кислоты. При обработке листов возможно возникновение электростатического заряда. Листовой винипласт выпускается окрашенный и не окрашенный, шириной 100 см, длиной 150 см. и толщиной h = 6; 9; 12; 15; 18 мм.

Винипласт листовой не является токсичным материалом. Использование его в нормальных комнатных или атмосферных условиях не требует мер предосторожности.

При переработке листов при температуре выше 170°С возможно выделение хлористого водорода. Предельно допустимая концентрация (ПДК) хлористого водорода в воздухе рабочей зоны производственных помещений не должна превышать 5 мг/м³.

Работы с листами при повышенных температурах должны производиться в помещениях, оборудованных общеобменной, местной вытяжной и приточной вентиляциями в соответствии с требованиями санитарных норм.

Листы не взрывоопасны, при внесении открытого огня загораются и затухают при удалении из пламени. Листы относятся к группе сгораемых, подгруппе трудно воспламеняемых материалов. При работах с листами при температуре, превышающей 170°С, необходимо соблюдать требования пожаро- и взрывобезопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.004—85, ГОСТ 12.3.003—85. [1]

Физико-химические свойства винипласта представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Физико-химические свойства винипласта

Показатели	Значение
Предел текучести при растяжении, МПа, не менее	5
Относительное удлинение при разрыве, %, не менее	14
Температура размягчения по ВИКа, °С	85
Изменение размеров при прогреве, % не более	5
Плотность, г/см3	1,38
Кислородный индекс, %	29

1.2 Обоснование выбора сырья и композиции

Для производства листов применяется поливинилхлоридная композиция. Её преимущество состоит в уникальном сочетании высоких физико-механических характеристик, трудно горючести, стойкости к большинству растворителей и относительно низкой стоимости. Аналогичных показателей можно добиться при использовании других термопластов, но это потребует значительного усложнения рецептурного состава и повышения стоимости.

Вторичное сырье не используется в производстве, так как его применение ведёт к снижению термостабильности материала, ухудшению его физико-механических показателей и хим. стойкости.

1.3 Характеристика выбранного сырья

Не пластифицированная гранулированная ПВХ композиция марки П ТУ 2243-434-05761784-99 предназначена для изготовления экструзионных профилей различного назначения. Гранулированная композиция марки: «П» - выпускается для профилей, используемых внутри помещений (соответствует требованиям к формовочной массе из непластифированного ПВХ DIN7748, марки PVC-U, ECGP, 075-10-23). Возможен выпуск материала различных цветов, в т. ч. чисто белого, по образцам, согласованным с потребителем.

Упаковка. Мягкие специализированные контейнеры типа «Биг-Бег» для разового использования с полиэтиленовым вкладышем для упаковки сыпучих продуктов. Масса материала в одном контейнере от 500 до 1000 кг.

Транспортировка. Любым видом транспорта, обеспечивающим сохранность качества продукта до потребителя.

1.4 Обоснование выбора метода переработки

Переработка композиции в листы производится методом экструзии. ПВХ, так же, можно перерабатывать в листы методом каландрования, но для этого требуется дорогостоящее и громоздкое оборудование. Кроме того, каландр является более опасным оборудованием, чем экструдер. По качеству, изделия, полученные методом каландрования, не превосходят листы, полученные методом экструзии. По этому, получение листового винипласта методом каландрования не целесообразно. Так же альтернативным методом получения листов является прессование, но экструзия превосходит его по производительности и качеству расплава. Литьём под давлением листы не получают, в следствии их больших размеров.

1.5 Физико-химические основы технологического процесса

В процессе экструзии гранулы, попадая в экструдер, начинают разогреваться. Это происходит из-за трения гранул друг о друга и о металлические части экструдера, пластических деформаций и нагрева от электронагревателей. На выходе из зоны загрузки, как и до попадания в экструдер, гранулы находятся в стеклообразном состоянии. В процессе продвижения гранул по зоне плавления гранулы переходят в высокоэластическое состояние, а за тем в вязкотекучее. Процесс перехода гранул в вязкотекучее состояние сопровождается образованием пробки. Это связано в первую очередь с тем, что образовавшийся расплав более склонен к радиально направленным пластическим деформациям, чем к поступательному продвижению по материальному цилиндру экструдера. Таким образом, двигаясь в направлении зоны дозирования, пробка полностью расплавляется. В зоне дозирования расплав уплотняется, за счёт уменьшения глубины нарезки шнека, и подаётся в головку, для оформления профиля листа.

Деструкция. Реакция деполимеризации ПВХ (то есть отрыва мономерных звеньев от основной цепи) начинается при температурах, значительно выше температуры начала реакции дегидрохлорирования. Поэтому деструкция ПВХ, в процессе переработки, включает в себя только реакцию дегидрохлорирования.

Продукты реакции, за счёт наличия кратных связей, могут «сшиваться». Данная реакция может происходить, в случае «подгорания» композиции в экструдере.

Стабилизация.Стабилизация поливинилхлорида трёхосновным сульфатом свинца заключатся в поглощении выделяющегося хлороводорода и предотвращении автокаталитического характера реакции дегидрохлорирования.

3PbO ∙ PbSO₄ + 2HCl = PbCl₂ + H₂O + 2PbO ∙ PbSO₄

В качестве состабилизатора используется стеарат бария. Он не только поглощает выделяющийся хлороводород, но и способен замещать наиболее подвижные хлориды в полимерной цепи.

ВaSt₂ + 2HCl = ВaCl₂ + 2C₁₇H₃₅COOH

 

ВaSt₂

Окисление.Дегидрохлорирование ПВХ приводит к образованию соединений с сопряжёнными двойными связями. Энергия связи C-H в таких соединениях очень мала, и протон водорода легко отрывается кислородом воздуха.

Образовавшийся макрорадикал, при температуре переработки, может вступать в реакцию с кислородом воздуха.

Образующийся пероксидный радикал легко отрывает водород от макромолекулы.

Гидроперекись, полученная в предыдущей реакции, при температурах переработки легко разлагается, с получением двух радикалов.

Получающиеся в этой реакции радикалы, также могут отрывать протон водорода от макромолекулы полимера.

1.6 Описание технологической схемы производства

Сырьё в биг-бэгах поступает на склад сырья (поз. СС), откуда, при помощи погрузчика поз. ЭК, перевозится на растарочную станцию (поз. Р). После растаривания, гранулы, при помощи вакуум загрузчика (поз. АЗ), подаются в приёмный бункер экструдера (поз. Б).

Экструдированный винипласт, проходя участок воздушного охлаждения (поз. ОС), заправляется в тянущий каландр (поз. ТК). После него винипласт нарезается на листы необходимой длины (поз. НУ). Нарезанные листы по ленточному конвейеру поступают на контроль качества (поз. КК) на автоматическом устройстве контроля качества, оснащённым системой компьютерного зрения. Листы, прошедшие контроль качества, роботом палетайзером (поз. П), переносятся на склад готовой продукции и упаковываются в палеты (поз. СГП), а не прошедшие – удаляются в отходы и отгружаются на предприятия по переработке.

1.7 Нормы технологического режима и контроль производства

Нормы технологического режима и контролья производства представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Нормы технологического режима и контроль производства

Стадия и место замера	Что контроли-руется	Частота контроля	Норма или технический показатель	Метод контроля	Кто контро-лирует
Склад сырья	Заявленные показатели сырья	Каждую партию	В соответствии с НД	Методика СТК	Лаборант СТК

Продолжение таблицы 2

Стадия и место замера	Что контроли-руется	Частота контроля	Норма или технический показатель	Метод контроля	Кто контро-лирует
Растари-вание бигбэгов	Установка режущего узла в воронке приёмного бункера	При растари-вании мешка	Режущий узел должен быть вертикально установлен и зафиксирован	Визуаль-но	Рабочий склада
Экструдер	Наличие материала в бункере экструдера	Постоян-но	Не менее 1/3 бункера	Визуаль-но	Маши-нист экст-рудера
Экструдер	Температура по зонам, и давление расплава	Постоян-но	В соответствии с тех. режимом.	По пока-заниям датчиков	Маши-нист экст-рудера
Тянущий каландр	Скорость протяжки	Постоян-но	В соответствии с тех. режимом.	По пока-заниям датчиков	Маши-нист экстру-дера
Контроль качества	Внешний вид, отсутствие «волн», складок и «заминов»	Постоян-но	Ровная, гладкая поверхность листа	Визуаль-но	Система автомати-ческого контроля качества
Место упаковки	Физико-ме-ханические показатели (плотность, твёрдость, прочность при разрыве, и т.д.)	Каждую партию	Соответствие с НД	По методике СТК	Лаборант СТК

1.8 Виды брака и способы его устранения

Виды брака и способы его устранения представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Виды брака и способы его устранения

Вид брака	Возможные причины	Методы его устранения
Разрывы и складки листа	Неправильно отрегулирована скорость протяжки, или не ровно заправлен лист в протягивающий каландр	Регулирование скорости протяжки и положения листа в каландре.
Волнистая поверхность листа	Неправильно выставлена температура по зонам в экструдере	Отрегулировать температуру нагревателей
Несоответствие физико-механическим показателям	Несоответствие сырья с НД (плотность, твёрдость, удельное объёмное эл. Сопротивление, прочность при разрыве, и т.д.)	Корректировка исходного сырья

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Материальный баланс производства на 1000 погонных метров готовой продукции

Таблица 4 – Потери сырья по стадиям технологического процесса

1	Стадии процесса	Потери, %
		На проектируемом предприятии	На базовом предприятии
	1. Приём и контроль качества сырья	0,32	0,62
	2. Растаривание биг-бэгов	0,47	0,92
	3. Экструзия композиции	0,61	0,86
	4. Нарезка листов	0,37	0,37
	5 Контроль качества	0,73	0,73
	ВСЕГО:	2,5	3,5

Для расчёта материального баланса рассчитаем массу одного погонного метра листа, для различных толщин по формуле (1).

m = V ∙ ρ, (1)

где V – объем одного погонного метра листа, см³,

ρ – плотность винипласта, г/см³.

Для h₁ = 6 мм

m₁ = (100 ∙ 100 ∙ 0,6) ∙ 1,38 = 8280 г = 8,28 кг.

Для h₂ = 9 мм

m₂ = (100 ∙ 100 ∙ 0,9) ∙ 1,38 = 12420 г = 12,42 кг.

Для h₃ = 12 мм

m₃ = (100 ∙ 100 ∙ 1,2) ∙ 1,38 = 16560 г = 16,56 кг.

Для h₄ = 15 мм

m₄ = (100 ∙ 100 ∙ 1,5) ∙ 1,38 = 20700 г = 20,7 кг.

Для h₅ = 18 мм

m₅ = (100 ∙ 100 ∙ 1,8) ∙ 1,38 = 24840 г = 24,84 кг.

Материальный баланс производства на 1000 погонных метров листов, толщиной 6 мм представлен в таблице 5.

Таблица 5 – Материальный баланс производства на 1000 погонных метров листов, толщиной 6 мм

Приход		Расход
Статья прихода	Количество, кг		Статья расхода	Количество, кг
1. Приём и контроль качества сырья
ПВХ композиция	8489		ПВХ композиция Потери на контроль качества (0,32%)	8462 27
Итого	8489		Итого	8489
Растаривание биг-бэгов
ПВХ композиция	8462		ПВХ композиция Потери при растаривании (0,47%)	8422 40
Итого	8462		Итого	8462
Экструзия
ПВХ композиция	8422		Экструдат Потери при экструзии (0,61%)	8371 51
Итого	8422		Итого	8422
Нарезка
Экструдат	8371		Листы Потери при нарезке (0,37%)	8340 31
Итого	8371		Итого	8371

Продолжение таблицы 5

Контроль качества
Листы	8340	Готовая продукция Брак (0,73%)	8280 60
Итого	8340	Итого	8340

Расходный коэффициент вычисляется по формуле

К_р = m_с / m_п, (2)

где m_с – масса сырья, г,

m_п – масса продукта, г.

Расходный коэффициент для производства 1000 погонных метров листов толщиной 6 мм будет равен:

К_{р 6мм}= m_с / m_п = 8489 / 8280 = 1,025.

Материальный баланс производства на 1000 погонных метров листов, толщиной 12 мм представлен в таблице 6.

Таблица 6 – Материальный баланс производства на 1000 погонных метров листов, толщиной 9 мм

Приход		Расход
Статья прихода	Количество, кг	Статья расхода	Количество, кг
1. Приём и контроль качества сырья
ПВХ композиция	12734	ПВХ композиция Потери на контроль качества (0,32%)	12693 41
Итого	12734	Итого	12734
Растаривание биг-бэгов
ПВХ композиция	12693	ПВХ композиция Потери при растаривании (0,47%)	12634 59
Итого	12693	Итого	12693

Продолжение таблицы 6

Приход		Расход
Статья прихода	Количество, кг	Статья прихода	Количество, кг
Экструзия
ПВХ композиция	12634	Экструдат Потери при экструзии (0,61%)	12557 77
Итого	12634	Итого	12634
Нарезка
Экструдат	12557	Листы Потери при нарезке (0,37%)	12511 46
Итого	12557	Итого	12557
Контроль качества
Листы	12511	Готовая продукция Брак (0,73%)	12420 91
Итого	12511	Итого	12511

Расходный коэффициент для производства 1000 погонных метров листов толщиной 9 мм будет равен:

К_{р 9мм}= m_с / m_п = 12734 / 12420 = 1,025

Материальный баланс производства на 1000 погонных метров листов, толщиной 12 мм представлен в таблице 7.

Таблица 7 – Материальный баланс производства на 1000 погонных метров листов, толщиной 12 мм

Приход			Расход
Статья прихода	Количество, кг	Статья расхода		Количество, кг
1. Приём и контроль качества сырья
ПВХ композиция	16978	ПВХ композиция Потери на контроль качества (0,32%)		16924 54
Итого	16978	Итого		16978

Продолжение таблицы 7

Приход			Расход
Статья прихода	Количество, кг	Статья прихода		Количество, кг
Растаривание биг-бэгов
ПВХ композиция	16924	ПВХ композиция Потери при растаривании (0,47%)		16845 79
Итого	16924	Итого		16924
Экструзия
ПВХ композиция	16845	Экструдат Потери при экструзии (0,61%)		16743 102
Итого	16845	Итого		16845
Нарезка
Экструдат	16743	Листы Потери при нарезке (0,37%)		16681 62
Итого	16743	Итого		16743
Контроль качества
Листы	16681	Готовая продукция Брак (0,73%)		16560 121
Итого	16681	Итого		16681

Расходный коэффициент для производства 1000 погонных метров листов толщиной 12 мм будет равен:

К_{р 12мм}= m_с / m_п = 16978 / 16560 = 1,025

Материальный баланс производства на 1000 погонных метров листов, толщиной 15 мм представлен в таблице 8.

Таблица 8 – Материальный баланс производства на 1000 погонных метров листов, толщиной 15 мм

Приход			Расход
Статья прихода	Количество, кг	Статья расхода		Количество, кг
1. Приём и контроль качества сырья
ПВХ композиция	21223	ПВХ композиция Потери на контроль качества (0,32%)		21155 68
Итого	21223	Итого		21223
Растаривание биг-бэгов
ПВХ композиция	21155	ПВХ композиция Потери при растаривании (0,47%)		21056 99
Итого	21155	Итого		21155
Экструзия
ПВХ композиция	21056	Экструдат Потери при экструзии (0,61%)		20928 128
Итого	21056	Итого		21056
Нарезка
Экструдат	20928	Листы Потери при нарезке (0,37%)		20851 77
Итого	20928	Итого		20928
Контроль качества
Листы	20851	Готовая продукция Брак (0,73%)		20700 151
Итого	20851	Итого		20851

Расходный коэффициент для производства 1000 погонных метров листов толщиной 15мм будет равен:

К_{р 12мм}= m_с / m_п = 21223 / 20700 = 1,025

Материальный баланс производства на 1000 погонных метров листов, толщиной 18 мм представлен в таблице 9.

Таблица 9 – Материальный баланс производства на 1000 погонных метров листов, толщиной 18 мм

Приход			Расход
Статья прихода	Количество, кг	Статья расхода		Количество, кг
1. Приём и контроль качества сырья
ПВХ композиция	25266	ПВХ композиция Потери на контроль качества (0,32%)		25236 80
Итого	25266	Итого		25266
Растаривание биг-бэгов
ПВХ композиция	25236	ПВХ композиция Потери при растаривании (0,47%)		25208 118
Итого	25236	Итого		25236
Экструзия
ПВХ композиция	25208	Экструдат Потери при экструзии (0,61%)		25065 153
Итого	25208	Итого		25208
Нарезка
Экструдат	25065	Листы Потери при нарезке (0,37%)		25 021 93
Итого	25065	Итого		25065
Контроль качества
Листы	25 021	Готовая продукция Брак (0,73%)		24840 181
Итого	25 021	Итого		25 021

Расходный коэффициент для производства 1000 погонных метров листов толщиной 18 мм будет равен:

К_{р 18мм}= m_с / m_п = 25266 / 24840 = 1,017

2.2 Расчёт, выбор и описание работы основного оборудования

Основным оборудованием при производстве гранул из композиции ПВХ является экструдер. Экструдер предназначается для непрерывной гомогенизации, получения однородного расплава и его выдавливания через формующую головку.

В качестве основных технологических параметров процесса экструзии приняты следующие:

– распределение температур по зонам цилиндра экструдера;

– частота вращения червяка;

– геометрические характеристики червяка;

– объемная или массовая производительность;

Выбор типа червяка и расчет его геометрических характеристик. Рассчитаем геометрические характеристики червяка для экструдера производительностью 100 кг/ч. Для переработки непластифицированного ПВХ задаёмся значением среднего градиента скорости сдвига γ́ = 30 с^-1 [7]. Определяем значение объемной производительности:

(3)

где G – производительность экструдера, кг/ч;

ρ – плотность материала, кг/м³.

Зная, что ρ = 1380 кг/м³ [7]. G =100 кг/ч, получим:

Согласно рассчитанному значению параметра V / γ из номограммы (рис. 12.4 в [4]) определяем ориентировочный диаметр червяка для быстроходной машины. D =100 мм.

Окончательно принимаем ближайшее стандартное значение диаметра червяка в экструдере D = 105 мм.

Глубину нарезки червяка в зоне дозирования (зона 3 червяка) найдем по формуле:

h₃ = 1,82 (V / γ /D)^0,5, (4)

где V – объемная производительность, м³/с;

D – диаметр червяка, м.

h₃ = 1,82 (0,67 ∙ 10^-6 / 0,105)^0,5 = 4,597 ∙ 10^-3 = 4,6 ∙ 10^-3 м.

Число оборотов шнека определяется по формуле:

n = γ ∙ h₃ / π ∙ D; (5)

где

0,41 c^-1.

Согласно табл.3 [5] принимаем тип червяка 3Б с отношением

h₁/ h₃ = 3,5. При этом глубина нарезки в зоне загрузки будет:

h₁ = 3,5 ∙ 4,6 = 16,1мм.

По табл. 12.1 в [5] для червяка типа 3Б принимаем:

Общая длина червяка с хвостовиком: L_об = 22,5 ∙ D = 22,5 ∙ 105 = 2362,5 мм;

Геометрическая длина зоны плавления: L₂ = 5 ∙ D = 5 ∙ 105 = 525 мм;

Геометрическая длина зоны дозирования: L₃ = 6 ∙ D = 6 ∙ 105 = 630 мм;

Рабочая длина червяка: L = 20 ∙ D = 20 ∙ 105 = 2100 мм;

Геометрическая длина зоны загрузки: L₁ = L – (L₂ +L₃) = 2100 − (525 + 630) = 945 мм.

Шаг нарезки принимаем постоянным: t = D = 105 мм; число заходов нарезки i = 1; ширина гребня витка e = 0,1 ∙ D = 0,1 ∙ 105 = 10,5 мм.

При принятых параметрах червяка угол подъема нарезки витка:

Ширина винтового канала:

b = .

Радиальный зазор между гребнем червяка и цилиндром принимаем

δ = 0,2 мм.

Согласно табл. 12.3 в [5] назначаем для последующих расчетов следующий температурный режим переработки ПВХ непластифицированного: температура расплава на выходе из зоны дозирования t=150ºС, температура в формующей головке t_г= 160ºС, температура загружаемой композиции t₁ = 20ºС, температура цилиндра в зоне загрузки t_ц1= 130 ºС, температура цилиндра в зоне плавления t_ц2= 145 ºС.

Описание работы основного оборудования.

В результате расчётов определили параметры экструдера и шнека, необходимые для экструзии винипласта с производительностью 100 кг/ч. Исходя из этих параметров, выбираем экструдер «SEM105/25», предназначенный для переработки ПВХ-композиции.

Технические характеристики

Диаметр шнека – 105 мм

L/D – 25

Производительность экструдера – 100 кг/ч

Зоны нагрева – 6 шт

Обороты шнека – 50 об/мин

Двигатель – 22 кВт

Вес – 3320 кг

Электродвигатель главного привода посредством эластичного сцепления передает вращение на понижающий редуктор, момент вращения электродвигателя преобразуется в понижающем редукторе и передается на шнек.

В экструдере нагревание материала производится частично за счет механического сжимания материала в процессе его продвижения по цилиндру, а частично за счет внешнего нагрева цилиндра нагревательными элементами. Выбранный экструдер имеет 4 зоны нагрева выполненные в виде металлических кольцевых нагревателей с керамической изоляцией. В кольцевых нагревателях тепло производится благодаря прохождению электрического тока через нагревательную спираль из нихромового сплава. На каждой зоне в экструдере размещаются термопары, позволяющие получить точные температуры нагревателей, если показатель температуры любой из зоны будет превышать заданные показатели, нагреватели данной зоны будут выключены и будет включено воздушное охлаждение. Воздух подается с помощью электрических воздуходувок, которые прикреплены к кожуху из листового металла. Кожух направляет поток воздуха через нагреватели. Контроллер включает и выключает воздуходувки по мере необходимости.

2.3 Выбор вспомогательного оборудования

Основным вспомогательным оборудованием является растариватель биг-бэгов, автозагрузчик, тянущий каландр, нарезное устройство, ленточный конвейер, система автоматического контроля качества, робот палетайзер, электрокар.

Выбор растаривателя биг-бэгов

Растариватели биг-бегов применяются для распаковки мешков различного размера и подачи находящегося в них сыпучего продукта для дальнейшей обработки. Выбираем растариватель биг-бэгов марки УРМ (р) комплектации Б. Растариватель УРМ (р) позволяет осуществлять разгрузку как одноразовых, так и мешков многоразового использования (с высыпным клапаном). При использовании одноразового мешка перед работой необходимо установить в воронку бункера быстросъемный режущий узел.При использовании мешков многоразового использования режущий узел должен быть снят. В зависимости от комплектации отличается способ загрузки и удержания мешка, растарка которого осуществляется: – в комплектации «Б» с помощью вилочного погрузчика или внутрицеховой тали мешок, подвешенный к крестовине, устанавливается и удерживается над бункером на необходимой высоте [7].

Рисунок 1. Растариватель биг-бэгов УРМ (р)

Выбор автозагрузчика

Автозагрузчик предназначен для перемещения материала из приёмного бункера растаривающего устройства в бункер экструдера.

Выбираем автозагрузчик модели SHINI СЕРИИ SAL-UG. Вакуумный автозагрузчик серии SAL-UG сконструирован в соответствии с евростандартом и совместим с различным оборудованием европейского производства. Автозагрузчики серии SAL-UG состоят из главного блока загрузчика и отдельного сырьевого бункера. Загрузчики обладают высокой производительностью, предназначены для загрузки сырья на дальние расстояния и большую высоту подъема. Все бункеры серии SHR-U и SHR-U-E выполнены из нержавеющей стали. Главные блоки автозагрузчиков (генераторы вакуума) оснащены воздушными фильтрами.  В ассортименте представлены модели, оснащённые генераторами вакуума мощностью от 0,75 до 13 кВт [8].

Рисунок 2. Автозагрузчик модели SHINI СЕРИИ SAL-UG

Выбор тянущего каландра. Тянущий каландр предназначен для отвода экструдата и подачи его в нарезное устройство. Выбираем тянущий каландр ОКБ Русский Инжиниринг. Он оснащён двумя валками, диаметром 400 мм, и системой регулировки зазора между валками [9].

Рисунок 3. Тянущий каландр

Выбор устройства резки листов. Для резки винипласта выбираем электромеханическую гильотину Stalex Q11-8x2000 с шириной реза 2000 мм, прочностью обрабатываемого материала менее 400 Н/мм² и максимальным числом резов 50 в минуту [10].

Рисунок 4. Электромеханическая гильотина Stalex Q11-8x2000

Выбор ленточного конвейера. Ленточный конвейер применяется для транспортировки листов к аппарату автоматического контроля качества и месту упаковки. Выбираем ленточный конвейер серии «СТАНДАРТ» модели «Оптима» шириной 200см и мощностью привода 2КВт и допустимой нагрузкой до 100 кг на м² [11].

Выбор автоматической системы контроля качества. Система автоматического контроля качества позволяет автоматизировать процесс производства листов. Выбираем систему контроля качества фирмы Малленом Системс марки ВИСКОНТ. Она позволяет идентифицировать такие дефекты как складки, замятия, разрывы, отклонение от заданной толщины и посторонние включения [12].

Выбор робота палетайзера. Робот паллетайзер позволяет автоматизировать упаковку готовой продукции и снизить количество ручного труда.

Выбираем робот палетайзер компании Роботех модели FANUC M410iC/110, снабжённый вакуумным устройством захвата, грузоподъёмностью 110 кг, и рабочим диапазоном 2403 мм [13].

Рисунок 4. Робот паллетайзер

Выбор электропогрузчика. Для перемещения биг-бегов с материалом и паллет с упакованными листами по цеху используется вилочный электропогрузчик. Выбираем электропогрузчик марки ZAUBERG ES15 грузоподъёмностью 1500 кг и высотой подъёма до 6 метров [14].

Рисунок 5. ЭлектропогрузчикZAUBERG ES15

3. ЭКОЛОГИЧНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА

Производство винипласта является экологически безопасным производством. В отсутствии аварий, в процессе переработки образуется не значительное количество хлороводорода и испарений пластификатора. В местах приёмки сырья, растарки мешков возможно попадание пыли сырьевых компонентов в воздух рабочей зоны. Все рабочие места снабжены приточно-вытяжной вентиляцией. Перед выбросом в атмосферу, воздух проходит систему очистки, где последовательно задерживается пыль и опасные газообразные вещества. Предельно допустимые концентрации веществ, выделение которых в атмосферу рабочей зоны возможно в процессе работы, представлены в таблице 10.

Таблица 10 – ПДК вредных веществ, в воздухе рабочей зоны

Наименование вещества	ПДК, мг/м3
Хлороводород, газ	5
ПВХ, пыль	6
ДОС, пары	10
ДОФ, пары	0,1

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте была изучена технология производства листового винипласта из композиции ПВХ методом экструзии. Рассмотрены такие разделы, как технологическая часть, расчетная часть, безопасность и экологичность, графическая часть.

В технологической части рассматриваются: характеристика готовой продукции, был обоснован выбор сырья и метод переработки, характеристика выбранного сырья, физико-химические основы технологического процесса, описание технологической схемы производства, нормы технологического режима и контроль производства, были перечислены виды брака и способы его устранения.

Расчетная часть содержит материальный баланс производства, расчет и выбор основного и вспомогательного оборудования.

Безопасность и экологичность производства состоит из анализа условий труда на предприятии по получению изделий методом экструзии из композиции ПВХ.

В графической части проекта представлены технологическая схема производства и общий вид экструдера.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1) ГОСТ 12.1.004 – 85. Система стандартов безопасности труда ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ [Текст]. - Введ. 1985-03-28. – М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1985. – 78 с.

2) Завгородний, В.К. Оборудование предприятия по переработке пластмасс [Текст] / В.К. Завгородний - Л.: Химия, 1987 – 596 с.

3) Калинчев, Э.Л. Выбор пластмасс для изготовления и эксплуатации изделий [Текст]: Справ. / Э.Л. Калинчев и др., Изд.под ред. Калинчева Э.Л. – Л.: Химия, 1987. – 416с. 5000 экз.

4) Соколов, В.Н. Машины и аппараты химических производств: Примеры и задачи [Текст]: Учебное пособие / В.Н. Соколов, , И.В. Доманский, В.П. Исаков, Г.М. Островский и др.; Под общей редакцией В.Н. Соколова – Л.: Машиностроение, 1982. – 384 с., ил.

5) Кудрявцева, З.А. Проектирование производств по переработке пластмасс методом экструзии [Текст]: Учеб. пособие к выполнению курсового и дипломного проектов /З.А. Кудрявцева, Е.В. Ермолаева. – Владимир: изд-во ВлГУ, 2003.-96 c.

6) Каргин В.А. Энциклопедия полимеров [Текст]. В 3 т. Т.1. А – К / В.А. Каргин и др.; под ред. Каргина В.А. – М.: Советская энциклопедия, 1972 – 1224 с.: ил.

7) https://promportal.su/goods/55761093/rastarivatel-big-begov-s-ruchnoy-talyu-urm-r.htm

8) http://shini-tw.ru/products_Separate-vacuum_Hopper_Loaders-SAL-UG.html

9) http://www.russianengineering.ru/catalog/tyanushchie-ustroystva/tyanushchee-kalandr-kh1/

10) https://www.energostan.ru/stanki/gilotinnye_nozhnicy_i_gilotiny/elektromehanicheskie_gilotinnyie_nojnitsyi?utm_source=yandex&utm_medium=cpc&utm_campaign=gilotiny&_openstat=ZGlyZWN0LnlhbmRleC5ydTsxNTE0ODU4NTs5Mzc4NDM1MzU2O3lhbmRleC5ydTpwcmVtaXVt&yclid=5875142058120314879

11) https://www.e-conveer.ru/catalog/lentochnye-transportery/lentochnye-konvejery-serii-standart/lentochnyj-konvejer-modeli-optima

12)https://www.mallenom.ru/products/proslezhivaemost/vikont_rulonnyye_materialy/

13) https://robotec.ru/products/63-promyslennyj-robot-palletajzer-fanuc-m410ic110

14) https://motors.zauberg.ru/category-elektropogruzchiki

Код для цитирования: Скопировать