Эколого-экономическое обоснование внедрения системы очистки воздуха в цехе литья пластмасс

Полупродукты для смол

Органические пластические материалы встречаются в природе, например асфальт, битум, шеллак, смола  хвойных деревьев и копал (твердая  ископаемая природная смола).

Полимериза́ция — процесс образования высокомолекулярного вещества (полимера) путём многократного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера, олигомера) к активным центрам в растущей молекуле полимера. Молекула мономера, входящая в состав полимера, образует мономерное (структурное) звено. Элементный состав мономера и полимера приблизительно одинаков.

Поликонденсация — процесс синтеза полимеров из полифункциональных (чаще всего бифункциональных) соединений, обычно сопровождающийся выделением низкомолекулярных побочных продуктов (воды, спиртов и т. п.) при взаимодействии функциональных групп.

Термопласты. Все линейные или слегка разветвленные полимеры термопластичны. Это означает, что они могут многократно размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении. При этом, в сущности, физическом процессе, похожем на повторяющиеся расплавление и кристаллизацию металла, химических изменений не происходит.

Термореактивные смолы - это  искусственные материалы, которые  в отвержденном состоянии даже при  сильном нагревании больше не размягчаются и не расплавляются.

Пластификаторы

1) вещества, которые вводят  в состав полимерных материалов  для придания (или повышения) эластичности  и (или) пластичности при переработке  и эксплуатации.

Пластификаторы облегчают  диспергирование ингредиентов, снижают  температуру технологической обработки  композиций, улучшают морозостойкость  полимеров, но иногда ухудшают их теплостойкость. Некоторые пластификаторы могут  повышать огне-, свето- и термостойкость полимеров.

Пресс-порошок состоит  из порошкообразной термореактивной  смолы и измельченного наполнителя.

 

 

Процессы переработки

Все процессы переработки  полимерных материалов основаны на явлении  пластичности и делятся на два  типа.

Первый тип - это процессы, в которых полимер при нагревании переходит в пластичное состояние  и затем под давлением приобретает  форму требуемого изделия, сохраняющуюся  при затвердевании и охлаждении. Ко второму типу относятся процессы, в которых полимеризационноспособный  материал (он может быть частично полимеризованным) под давлением принимает форму  требуемого изделия, сохраняющуюся  после завершения процесса полимеризации  под действием тепла или катализатора (или того и другого вместе) и  охлаждения. Основанная на указанных  свойствах полимерных материалов технология позволяет изготовлять изделия  со стабильными механическими характеристиками при минимальных затратах ручного  труда.

     Наиболее широко распространены следующие методы переработки пластмасс.

Прямое прессование

Прямое прессование заключается  в том, что порошкообразный или  таблетированный материал загружают  в полость пресс-формы, установленной  на прессе. При нагревании и под  давлением материал переходит в  пластическое состояние, заполняет  полость формы и оформляется  в деталь требуемой конфигурации. Если пресс-материал термореактивный, т.е. отверждается при нагревании, отформованное  изделие извлекают из пресс-форм после непродолжительной выдержки. Если материал термопластичный, т.е. не отверждается при нагревании, перед  распрессовкой форму необходимо охладить. Методом прямого прессования  изготовляют крышки, штепсельные  разъемы, патроны для электрических  лампочек, сиденья для унитазов, подносы и прочие изделия. Прессованием получают также листы для последующего изготовления различных изделий  вакуум формованием, сваркой - для цистерн  и крупных контейнеров, а также  для футеровки металлических  емкостей.

Литьевое прессование 

Данный процесс является разновидностью метода прямого прессования. Термореактивный материал прогревают в загрузочной камере (тигле) и  давлением пуансона продавливают в  формующую полость, расположенную  отдельно и имеющую индивидуальный обогрев. При прямом прессовании  добиться полного отвердения материала  сложно, поэтому литьевое прессование  более предпочтительно, чем прямое, особенно при изготовлении деталей  с тонкой металлической арматурой, например небольших электрических  переключателей или при изготовлении изделий с очень толстыми стенками.    

Литье под давлением

Гранулированный или порошкообразный  материал прогревают до вязкотекучего  состояния в загрузочной камере, расположенной отдельно от литьевой формы, затем с помощью шнека  или поршня подают в форму, где  он охлаждается и затвердевает, после  чего форма размыкается и готовое  изделие выталкивается. Этот метод  является одним из наиболее важных в переработке пластмасс. Он получил  широкое развитие и позволяет  изготовлять очень дешево детали сложной конфигурации. Хотя литьевое прессование и литье под давлением, в принципе, идентичны, используемое оборудование различно. Литьевым прессованием, как правило, перерабатывают термореактивные материалы, а литьем под давлением - термопластичные.

Экструзия

При этом способе материал разогревается и размягчается, а  затем выдавливается через мундштук, в результате чего он приобретает  определенный профиль, который сохраняется  после охлаждения. Форму открывают  механическим способом, и изделие вынимают. Экструзией получают трубы промышленного или бытового назначения, т.е профили практически любой конфигурации. Вводя некоторые дополнительные операции, номенклатуру изделий можно значительно расширить. Например, разрезая трубу и заваривая заготовки с обоих торцов, можно получать емкости типа "саше", а, разрезая рукавную пленку на заготовки и заваривая их с одной стороны, - получать мешки.

     Существует  две основные разновидности процесса  экструзии листов и пленок. Первая  разновидность процесса позволяет  изготовлять плоские листы и  пленки, из которых, применяя другие  методы переработки, например  вакуум-формование, можно изготовлять  необходимые изделия. Вторая разновидность процесса позволяет получать рукавную пленку, раздувая нагретую трубу сжатым воздухом. Разрезая рукав вдоль, получают пленку, которую широко используют в качестве упаковочного материала. Сложив рукав в виде плоской двухслойной пленки, разрезанием и сваркой можно изготовлять пакеты.

    Каландрование

При этом способе переработки  материал подается в зазор между  нагретыми вращающимися валками  и пропускается последовательно  через несколько пар валков. Отформованный  лист охлаждается. Следует отметить, что толщина получаемых листов существенно  больше толщины пленок. Каландрованные листы применяют как в промышленности, так и для бытовых нужд. Их используют при производстве одежды, тентов для  детских колясок, для изготовления надувных игрушек и прочих предметов.

     Экструзионно-раздувное  формование

Этот метод можно рассматривать  как комбинацию процессов экструзии  и термоформования. Трубчатая заготовка  выдавливается сверху в открытую форму. При получении заготовки  необходимой длины форму герметизируют  и заготовку раздувают сжатым воздухом. В результате заготовка  прижимается к стенкам формы  и принимает требуемую конфигурацию. После охлаждения изделие удаляют  из формы. Этим способом получают полые  изделия, преимущественно бутылки. Прочность на сжатие и ударную вязкость изделий из пластмасс, получаемых экструзионно-раздувным формованием, можно существенно увеличить, подвергая заготовку при раздувании двухосному ориентированию. Это позволяет в такой степени повысить прочность, например, бутылок из поливинилхлорида, что их используют в качестве тары для газированных напитков. 

Ротационное формование

Этот способ заключается  в равномерном распределении  тонкодисперсного порошкообразного или  жидкого материала по внутренней поверхности вращающейся полой обогреваемой формы за счет силы тяжести. После завершения процесса спекания или желатинизации форму останавливают, охлаждают и извлекают из нее отформованное изделие. Этим способом изготовляют изделия типа мячей, кукол и т. п.

Получение пленок методом  полива

Кроме обычной экструзии, пленки можно получать экструдированием нагретого полимера на металлический  барабан с полированной поверхностью или напылением раствора полимера на движущуюся ленту - подложку. Полимерные пленки применяют и для изготовления ламинированной бумаги. Для этого расплав полимера экструдируют в виде пленки на бумагу в условиях, обеспечивающих необходимую адгезию. Так же наносят покрытия и на картон. Ламинированные бумагу и картон широко используют для изготовления тары, например коробок.

Термоформование

К термоформованию относят  процессы, при которых листовые заготовки (обычно из термопластичных материалов) нагревают в термошкафах, укладывают на матрицу формы, закрепляют по периметру  и формуют изделие пуансоном  или сжатым воздухом (или паром). Крупногабаритные изделия формуют  вручную, натягивая с помощью  щипцов разогретую заготовку на оправку. Указанным методом изготовляют  арматуру уличных светильников, дорожные знаки и указатели, санитарно-техническую  арматуру, контактные линзы.

Вакуумное формование

Вакуумное формование является разновидностью термоформования. Общим  для всех процессов является нагрев заготовок до пластичного состояния  непосредственно в вакуум-формовочной  машине над полостью матрицы и  создание разряжения в полости матрицы  для изготовления изделия. Вакуум-формованием  изготовляют очень дешево тонкостенные емкости, рекламные щиты, подносы, жесткую  тару для кондитерских изделий, скоропортящихся  фруктов и мяса.

Ламинирование

Различные процессы изготовления слоистых пластиков заключаются  в том, что листовые заготовки  собирают в пакет, прессуют и получают монолитные листы или панели с  заданными свойствами. В одном  случае это декоративные слоистые пластики на основе фенольных и карбамидных  смол, в другом - дублированные пленки, широко используемые в качестве упаковки, например на основе целлофана, полиэтилена  и металлической фольги.    

Технологические процессы, связанные с пропиткой смолами

К ним относят процессы изготовления фанеры, деталей мебели, крупногабаритных деталей сложной  конфигурации, например кузовов автомобилей, корпусов лодок из полиэфирных или  эпоксидных стеклопластиков. В этих технологических процессах при  отвердении связующего под воздействием тепла или катализатора происходит связывание пропитанных им частиц наполнителя, волокон или механически непрочных  пленок и листов, в результате чего получают прочные и жесткие изделия.    

Процессы отделки и  сборки

Сюда входят процессы, общие  для многих отраслей промышленности, например окраска и склеивание. Однако для склейки и сварки пластмасс  используют специфические технологические процессы. К ним относятся: склеивание с помощью растворителей - хлорированных углеводородов, метилэтилкетона (МЭК) и толуола, применяющееся при монтаже жестких конструкций из пластмассовых листов, рекламных щитов и т.п.; сварка с помощью токов высокой частоты (ТВЧ), в основе которой лежит использование электромагнитной энергии с частотой 27-100 МГц в сочетании с механическим давлением. Этот метод широко применяют для сварки эластичных полимерных материалов при изготовлении сумок, чемоданов "дипломат", детских складных колясок. Для аналогичных целей используют ультразвуковую сварку.

 

2. Характеристика, состав и физико-химические свойства загрязняющих веществ, выбрасываемых цехом литья из пластмасс

Цех литья из пластмасс  является   структурным   подразделением    заготовительно-литейного производства. Цех производит переработку термопластичных материалов.

В состав цеха входят различные  по профилю подразделения:

          - участок основного производства;

          - механический участок;

          - участок ремонта и изготовления  приспособлений и инструментов.

Загрязняющие   выбросы   в    атмосферу    выделяются    от    всех

производственных участков цеха.

Оборудованием    участка    основного     производства     являются

термопластавтоматы и сушильные шкафы. В результате их функционирования выделяются пыли пластмасс,  фенол, формальдегид, углерода оксид, стирол и другие  вещества,  которые  удаляются местными отсосами.

Механический  участок  занимается  доработкой   отлитых   заготовок (операции сверления, зачистки). Оборудование являются фрезерный станок, надфиль, напильник. Вредные   выбросы,   образующиеся   в    результате    деятельности

механического участка: пыль пластмасс, пыль абразивная.

В  цехе  имеется  оборудование  для  подготовки   материала   перед

использованием – сушки  – сушильные шкафы типа СНОЛ – 3 шт. При  удалении  из

прессматериала влаги  выделяются так же: формальдегид,  стирол,  органические

кислоты, аммиак, оксид углерода, фенол.

Вспомогательным   является   участок   изготовления    и    ремонта приспособлений и инструментов. Оборудование:  токарный,  фрезерный,   полировальный,   сверлильный станок. Основные вредности – металлическая стружка, пыль  абразивная,  пыль металлическая (пыль неорганическая  с содержанием SiO2 ниже 20%). Операции  закалки,  отпуска,  отжига  и   цементирования   оснастки

производятся на термическом  участке инструментального цеха.

 

Основные вредности в  цехе литья из пластмасс:

 

1. Стирол (винилбензол, стирен)  - С₆Н₅СН=СН₂

Применяется при изготовлении, многочисленных полимеризационных  пластических масс (полистиролов и  др.) и синтетических сополимерных каучуков. Стирол выделяется при деполимеризации  соответственных пластических масс, особенно при их разогревании.