Выбор степени наполнения и параметров

Реологических и теплофизических свойств изделия

 

Исходя из области применения изделия и эксплуатационных требований к нему были определены степень наполнения, допустимые температуры формования и параметры теплофизических свойств рассматриваемой пленки.

 

Конструкторско-технологические расчеты

Конструкторско-технологические расчеты включали определение основных конструкторско-технологических параметров, в том числе — коэффициентов сопротивления экструзионной головки, производительности экструдера и т. д..

Для этих расчетов приняли экструдер с диаметром шнека 63мм, который входит в состав линии ЛРП 63Х63-1000.

 

Конструкция и принцип работы экструзионной

Головки

Экструзионная головка представлена на листе 5 — это кольцевая, угловая головка для изготовления двухслойной рукавной пленки

Головки этого типа формуют очень тонкостенный рукав большого диаметра. Диаметр кольцевого зазора этих головок составляет 30...800 мм, а в некоторых крупных машинах превышает 1500 мм. Высота формующего зазора на выходе — в пределах 0,35...1 мм.

Кольцевая головка для рукавной пленки в этом случае работает с несколькими экструдерами, подающими в нее расплавы различных термопластов.

Конструкции головок такого типа исключительно сложны, непрерывно и интенсивно совершенствуются. При их конструировании возникает много проблем, ключевая из которых — сложность или даже практическая невозможность локального регулирования толщины каждого слоя по периметру кольцевой щели

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭКСТРУЗИОННОГО ПРОИЗВОДСТВА

 

Заданная ассортиментная программа выпуска изделий

 

Одной из целей дипломного проекта являлось проектирование экструзионного производства заданной ассортиментной программы однослойных и двухслойных ненаполненных и наполненных пленок из полиэтилена (а именно — 8 видов рукавной пленки из ПЭВП и ПЭНП с шириной рукава 700—3000 мм и толщиной 20—70 мкм). Годовая программа выпуска пленки из ПЭВП — 8000 т/год, а из ПЭНП —6000 т/год.

При этом должен быть организован выпуск трех видов двухслойной пленки —
с шириной рукава 1000 мм и толщинами 30мкм (15 + 15), 60мкм (30 + 30), 70мкм (35 + 35).

 

Принципиальная технологическая схема

 

Исходя из используемых полимерных композиционных материалов и технологических процессов была принята следующая принципиальная технологическая схема для рассматриваемого производства:

1) прием, транспортирование и хранение сырья, при этом учитывается возможность поставки сырья различными методами:

- полимеровозами, вместимостью 80м³;

- контейнерами объемом 1;1,5; и 2м³;

- мешками, объемом 0,05м³.

2) растаривание, транспортирование и хранение сырья;

3) подготовка сырья;

4) производство пленок методом экструзии рукава с последующим пневматическим растяжением;

5) контроль пленок;

6) упаковка рулонов пленок;

7) транспортирование к месту хранения и хранения готовой продукции.

 

Материальные и технико-организационные расчеты

 

В соответствии с принципиальной технологической схемой произведены материальные и технико-организационные расчеты рассматриваемого экструзионного производства.

По результатам этих расчетов выбрано основное и вспомогательное оборудование (на листе 6 представлена одна из используемых линий — ЛРП 63×63-1000), выполнены конкретная технологическая схема (лист 7) и планировка цеха (лист 8).

Проектируемое производство размещается в одноэтажном здании. Длина здания — 84 м, высота до низа ферм — 7,2 м, сетка колонн — 6´36 м.

Компоновочные решения приняты в соответствии с выбранной организацией рабочих мест с учетом рациональных технологических потоков, функциональных связей, условий поступления сырья и отгрузки готовой продукции, а также требований техники безопасности и промсанитарии.

Основные технико-организационные показатели спроектированного производства:

● мощность производства — 18218 т/год;

● численность работающих — 148 чел.;

● количество основного технологического оборудования — 16 шт.;

● производственная площадь — 1440 м²;

● производительность труда одного основного производственного рабочего —
101,4 т/год;

● годовой выпуск продукции — 14527,75 т/год.

 

Экологичность и безопасность спроектированного

Производства

 

Особо были рассмотрены вопросы экологичности и безопасности проекта.

В частности, были рассмотрены вопросы обеспечения безопасности работающих на рабочих местах — в том числе предусмотрены системы ограждений, проведены расчеты искусственного и естественного освещений, вентиляции, системы отопления, средств защиты от вибрации и шума.

Для соблюдения требуемых норм экологичности производства предусмотрена система очистки воздуха — при этом рассчитано количество оборудования, необходимого для очистки газовых выбросов.

В проекте соблюдены все обязательные требования как стандартов по технике безопасности труда, так и норм и правил промышленной санитарии — в том числе предусмотрены общеобменная приточно-вытяжная вентиляция и местные отсосы от каждой единицы оборудования с адсорбцией вредных веществ.

Также были рассмотрены чрезвычайные ситуации и предусмотрены системы защиты от них (огнетушители, пожарные щиты, бочки для хранения воды вместимостью не менее 0,2 м³ и укомплектованные ведрами, эвакуационные выходы).

 

Экономико-организационные расчеты

 

Экономико-организационные расчеты включали определение себестоимости одного вида пленки и срока окупаемости производства (составившего 3,1 года после начала выпуска продукции).

 

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

 

Тема научно-исследовательской работы — «Анализ взаимосвязи между объемной и массовой степенями дисперсного наполнения полимерных материалов».

В соответствии с заданной темой были поставлены и решены следующие задачи:

1) теоретический анализ зависимости плотности дисперсно-наполненного полимерного композита от долей наполнителя — массовой и объемной. Один из результатов — графики, построенные для наглядного представления этой зависимости и представленные на листе 9;

2) вывод соотношений, определяющих максимально возможную разность между массовой и объемной долями наполнителя для одного и того же композита. При этом показано, в частности, что эта разность по относительной величине в зависимости от плотности наполнителя может быть весьма значительной — достигать сотен процентов(лист 10);

3) получение зависимостей, определяющих различие в величинах плотности композита, соответствующих одинаковым объемной и массовой долями наполнителя. Эти зависимости позволяют ответить, в частности, на такой вопрос — какая максимальная ошибка может быть допущена, если по тем или иным причинам «перепутать» значение объемной степени наполнения с массовой.

 

ПОИСКОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

 

Тема поисковых исследований — «Современное состояние производства и потребления полиолефинов, в особенности упаковочных материалов. Свойства и структура производства и применения циклоолефиновых сополимеров».

Эти исследования были выполнены по материалам периодической научно-технической печати и Интернета. В результате исследований:

1) собран и изучен материал по современному состоянию производства и потребления полиолефинов, в особенности упаковочных материалов (данные, например, по относительному объему применения ПЭ в качестве упаковок приведены на
листе 11. Видно, что максимальный объем применения ПЭНП соответствует пленкам с толщиной δ < 1 мм);

2) изучены свойства и структура производства и применения циклоолефиновых сополимеров. В частности, на листе 12 представлена таблица «Области применения и типы пленок из циклоолефиновых сополимеров; характерные функциональные свойства, необходимые для выбранных областей применения»;

3) собрана информация по механизмам разложения полимеров, конвертингу пленочных материалов, номенклатурам многослойных упаковочных пленок.

 

Перечень листов графической части:

1. Определение нормированной точности изделия «Заглушка» (А1).

2. САПР (А1).

3. Результаты расчета гнездности оснастки и выбора оборудования(А1).

4. Литьевая форма, сборочный чертеж (А1).

5. Экструзионная головка (А1).

6. Линия ЛРП 63х63-1000 (3А1).

7. Технологическая схема (1,5А1).

8. Планировка цеха (1,5А1).

9. Научно-исследовательская работа (А1).

10. Научно-исследовательская работа (А1).

11. Поисковые исследования (А1).

12. Поисковые исследования (А1).

 

Учебно-методическое издание

 

Составитель

Сергей Анатольевич ШУЛЬГА

 

 

ВЫПОЛНЕНИЕ И ЗАЩИТА

ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ

по специальности 150502

Конструирование и производство изделий

из композиционных материалов

 

Ответственный за выпуск

зав. кафедрой «Конструирование и производство изделий из полимерных

композиционных материалов» кандидат технических наук,

доцент С.А. Шульга

 

 

Подписано в печать _______ Формат бумаги 60×84/16 Бумага тип. офсетная. Объем усл.п.л., уч.-изд.л. Заказ № ____ Тираж _____ экз.

 

 

Редакционно-издательский отдел ДГТУ