Улучшение качества поливинилацетатной дисперсии на ООО «Ника-ПВА»

АННОТАЦИЯ

Данная работа посвящена анализу производства поливинилацетатной дисперсии, производимой на ООО «Ника-ПВА», и выработке мероприятий по устранению и предотвращению несоответствий.

Объем квалификационной работы 60 страниц, она содержит 9 рисунков, 9 таблиц, 10 источников литературы.

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………5

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР……………………………………………………….6

1.1. Общие сведение о ПВА ………………………………………………………..6

1.2. Основные понятия  и методы управления качеством………………………..11

2. АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВА ООО «НИКА-ПВА»……………………………25

2.1. Общая характеристика производства………………………………………...25

2.2. Характеристика производимой продукции ………………………………….25

2.3. Характеристика сырья,  материалов, готовой продукции…………………...28

2.4. Описание технологической  схемы процесса………………………………...30

2.5. Материальный баланс полимеризатора………………………………………39

3. АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА НА НАЛИЧИЕ БРАКА...40

3.1. Возможный брак и  причины его получения…………………………………40

3.2. Построение и анализ диаграммы Парето. …………………………………...41

3.3. Построение и анализ причинно-следственной диаграммы Исикавы. ……..43

3.4. Анализ причин возникновения дефектов………………………………….....45

4. Необходимость проведения ОРГАНИЗАЦИОННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИВИНИЛАЦЕТАТНОЙ ДИСПЕРСИИ……………………………………..48

5. Организация  входного контроля ОТК на предприятии…....50

5.1. Определение необходимого объема проб для входного контроля ………...50

5.2. Построение и анализ карт индивидуальных значений ……………………..53

5.3. Построение и анализ  диаграммы отклонений ……………………………....56

6. ВЫВОДЫ………………………………………………………………..…….....59

 

7. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………....60

ВВЕДЕНИЕ

 

В качестве производства, занимающегося выпуском ПВАД была выбрана технологическая  линия ООО «НИКА-ПВА», расположенная  в г. Иваново Ивановской области  на территории ОАО «Завод железобетонных конструкций».

Готовым продуктом производства является дисперсия поливинилацетатная марок Д51В(С) и ДФ51/15В. Дисперсия поливинилацетатная гомополимерная марок Д51В(С) (не пластифицированная дисперсия) и ДФ51/15В (пластифицированная дисперсия) выпускаются в соответствии с ГОСТ 18992-80.

В обозначении марки первые две  цифры указывают минимальное  содержание сухого остатка до пластификации дисперсии (Д51В, С) и после пластификации дисперсии ДФ51/15В.

Последующие две цифры в обозначении  марок указывают на содержание пластификатора в пересчете на сухой остаток в процентах.

Буквенные индексы  обозначают: 
Д – дисперсия;  В – высоковязкая;  Ф – дибутилфталат;  С – средневязкая.

Установка состоит из одного технологического потока. Суммарная мощность по производству ПВА – дисперсии составляет 1850 тонн/год. Количество рабочих дней в году – 335.

Целью данной работы является улучшение качества поливинилацетатной дисперсии производимой ООО «НИКА-ПВА».

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

- выполнить  анализ производства поливинилацетатной  дисперсии;

- установить  несоответствия и браки в процессе  производства;

- разработать  мероприятия по их устранению и предотвращению.

 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Общие сведения о ПВА.

Поливинилацетат – аморфный, бесцветный термопластичный полимер без вкуса и запаха. Является полимером винилацетата, а точнее продуктом полимеризации винилового эфира уксусной кислоты - винилацетата:

 

 

Винилацетат представляет собой бесцветную легкоподвижную негорючую жидкость удельного веса 1,191, обладающую эфирным  запахом, которая имеет температуру  кипения 72,7°С, и напоминает воду, имея вязкость 0,4 мПа с при 20°С. Он немножко набухает в воде и неустойчив к  действию кислот и щелочей.

Структурная формула

[-CH₂CH(OCOCH₃)-]_n

Основные  физические и химические свойства

Таблица 1

Физические  свойства

Свойство	Значение и единица измерения
1. Молекулярная масса	от 10 000 до 1 500 000
2. Температура размягчения	30-50 °С
3. Плотность	1,19 г/см3
4. Относительное удлинение	10-20%
5. Теплопроводность	0,16 Вт/(м·К)
6. Температура стеклования	280C
7. Теплостойкость - по Вику - по Мартенсу	44-500C 30-320C
8. Электрическая прочность	1 МВ/м
9. Влагопроницаемость	(2,5-5,8)· 10-14 кг/(м·с·Па)
10. Газопроницаемость по H2	56·10-15 м3/(м·с·Па)

 

Поливинилацетат обладает хладотекучестью, устойчив к  старению в атмосферных условиях, высокой адгезией к различным  поверхностям, хорошими оптическими  свойствами, износостоек. Хорошо растворим  в кетонах, сложных эфирах, хлорированных  и ароматических углеводородах, метаноле, хуже – в этаноле. Не растворим в воде, алифатичных углеводородах, бензине, минеральных маслах, гликолях.

Химические свойства

Химические  свойства ПВА определяются наличием сложноэфирных групп и привитых цепей, соединенных с главной  цепью сложноэфирными связями. ПВА  омыляется водными растворами кислот или щелочей и подвергается алкоголизу под действием каталитических количеств  кислот и алкоголятов щелочных металлов в безводных средах с образованием ПВС.

Химические  свойства сополимеров винилацетата зависят от природы сомономеров. Например, сополимер винилацетата с  кротоновой кислотой растворяется в  щелочной среде. Сополимер винилацетата с N-метилолакриламидом при нагревание образует трехмерную структуру. Сополимеры винилацетата с 1-хлор-2-гидроксипропилакрилатом отверждаются в присутствии оксида цинка при 80°C, образуя водостойкие пленки и покрытия. Ведение в состав сополимеров звеньев этилена, винилхлорида, виниловых эфиров увеличивает стойкость сополимеров к гидролизу. С другой стороны, включение в сополимер небольших количеств карбоксилсодержащих сомономеров ускоряет гидролиз ПВА.

Концентрированная азотная кислота окисляет ПВА  до щавелевой кислоты. При нагревании ПВА до 180-200°C происходит деструкция, сопровождающаяся выделением уксусной кислоты и образованием одиночных и сопряженных двойных связей в основной цепи полимера, облегчающих отщепление CH₃COOH. В присутствии каталитических количеств минеральных кислот, ZnCl₂, AlCl₃ и других солей деструкция начинается при более низкой температуре.

Покрытия  из ПВА отличаются высокой светостойкостью. Хотя под действием УФ-облучения  и происходит частичная деструкция полимера, однако она сопровождается рекомбинацией образующихся макрорадикалов и реакциями переноса цепи. В результате увеличивается ММ полимера и появляется нерастворимая фракция. Аналогичным  образом действуют на ПВА малые  дозы радиационного облучения. При  высоких дозах происходит деструкция ПВА с выделением уксусной кислоты. Эффект сшивания или деструкции и  критическая доза облучения зависят  от природы растворителя и природы  полимера.

Омыление ПВА может быть осуществлено различными способами. В зависимости  от природы катализатора и среды, в которой производится реакция, различают алкоголиз, гидролиз, аминолиз и аммонолиз ПВА.

Получение

В промышленности поливинилацетат получают радикальной полимеризацией винилацетата в растворе, эмульсии или суспензии. Мономер винилацетата диспергирует в воде при сильном перемешивании в присутствии эмульгаторов. В этой дисперсии мономера в воде при введении ингибитора начинается процесс полимеризации. Постепенно формируется поливинилацетат, который растворяется в остаточном мономере, но не растворяется в воде, с которой он образует эмульсию. Наряду с линейным может образовываться и разветвленный поливинилацетат[9].

В процессе полимеризации в растворе (обычно в метаноле) при 60-65 ⁰C в присутствии инициатора получаемый поливинилацетат перерабатывается главным образом в поливиниловый спирт. В случае непрерывного процесса реакцию прекращают при степени превращения винилацетата 50-65%; образующийся поливинилацетат имеет меньше разветвлений, его степень полимеризации достигает 1800-2000.

Эмульсионную полимеризацию винилацетата в воде проводят при 65-90⁰C в присутствии защитных коллоидов (например, поливинилового спирта, гидроксиэтилцеллюлозы) или ПАВ и окислительно-восстановительных инициирующих систем.

Выпускается в виде гранул (бисера), водных дисперсий или растворов (лаков).

Способы отверждения

Отверждение может происходить  вследствие различных механизмов, которые  в основном делятся на три группы:

1. Отверждение с добавлением  солей металлов.

2. Отверждение с добавлением  термореактивных смол, полученных  в результате конденсации формальдегида.

3. Отверждение с добавлением  изоцианата.

Применение в промышленности

Мировое производство поливинилацетата превышает 2,5 млн. т/год и имеет  тенденцию к росту. Поливинилацетат  впервые был получен в США  в 1914.

Этот относительно дешевый термопласт находит широкое применение. Большая  часть поливинилацетата выпускается  в виде водных дисперсий (концентрация 50-55%, размер частиц 0,05-2 мкм), из которых  изготовляют водоэмульсионные краски, клеи, шпатлевки и др. Поливинилацетат применяется в производстве лаков, где он ценен благодаря высоким свойствам прилипания (адгезии), пластичности, светостойкости и бесцветности.

Растворы поливинилацетата в органических растворителях - клеи. Высокие клеящие  свойства открывают возможности  для его применения при склейке  древесины. В виде эмульсий он применяется  для мастичных полов, не подвергающихся увлажнению, и для получения полимербетонов.

Клей ПВА - раствор поливинилацетата в воде, с пластификатором и специальными добавками. Применяют для склеивания различных материалов друг с другом.

Виды (наиболее распространенные):

• Клей ПВА бытовой (обойный) применяется для склеивания изделий из бумаги, для приклеивания бумажных и моющихся обоев на бумажной основе на оштукатуренные, деревянные и бетонные поверхности. По внешнему виду представляет собой однородную, без комков, массу белого или кремового цвета. Морозостойкость бытового клея ПВА составляет 6 циклов замораживания-оттаивания при −40 °C.
• Клей ПВА канцелярский (ПВА-К) применяется для склеивания бумаги, фотобумаги, картона. По внешнему виду представляет собой вязкую жидкость белого или слегка желтоватого цвета, без комков и механических включений; допускается поверхностная плёнка. Клей неводостоек, неморозоустойчив.
• Клей ПВА универсальный (ПВА-МБ) применяется для склеивания изделий из дерева, бумаги, картона, кожи, для приклеивания бумаги, ткани на деревянные, стеклянные, металлические поверхности, в качестве компонента рецептур шпатлевок, грунтовок, бетонных смесей на водной основе. По внешнему виду представляет собой вязкую массу белого или слегка желтоватого цвета, без комков и посторонних включений. Морозостойкость составляет 6 циклов замораживания-оттаивания при −20 °C.
• Клей ПВА супер (ПВА-М) применяется для склеивания изделий из дерева, бумаги, картона, стекла, фарфора, кожи, тканей, а также приклеивания фотографий, линолеума, облицовочных плиток при ремонте. По внешнему виду представляет собой вязкую массу белого или слегка желтоватого цвета, без комков и посторонних включений. Морозостойкость составляет 6 циклов замораживания-оттаивания при −40 °C.
• Дисперсия ПВА - водный раствор полимера, стабилизированный защитным коллоидом, как правило, другим высокомолекулярным соединением (например поливиниловым спиртом), отличается высокой клеящей способностью. По внешнему виду представляет собой вязкую жидкость белого или слегка желтоватого цвета (желтизну придает в основном пластификатор), без комков и посторонних механических включений; допускается поверхностная пленка. Морозостойкость непластифицированной дисперсии составляет 4 цикла замораживания-оттаивания. Дисперсия ПВА находит широкое применение:
• в строительстве, как добавка в строительные растворы;
• в стекольной, текстильной, полиграфической, обувной и кожевенной промышленности;
• в производстве вододисперсионных красок, сигарет, упаковок, техно-тканей, бытовой химии;
• при склеивании дерева, бумаги и картона.