Производство фенольного пенопласта марки ФПБ заливочным способом

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Газонаполненные пластические массы ячеистой структуры получили название пенопласты. Пенопласты - это гетерогенные полимерные материалы, содержащие дисперсную или частично непрерывную газообразную фазу в полимерной матрице. Пенопласты имеют строение отвердевших пен.

Пенопласты можно изготовить из большинства синтетических и многих природных полимеров. Фенолоформальдегидные смолы - наиболее распространенные и дешевые полимеры. Пенопласты, изготовленные на их основе, обладают рядом ценных технологических и эксплуатационных свойств, что предопределяет их эффективное использование для строительной и промышленной теплоизоляции. Наряду с низкой плотностью и высокими теплозащитными свойствами фенольные пенопласты в отличие от других видов газонаполненных пластмасс (пенополистирола, пенополиуретана, пенополивинилхлорида и др.) имеют сравнительно высокую теплостойкость (до +150?C) и низкую степень возгораемости, что позволяет отнести их к группе трудносгораемых материалов. Эти качества обусловливают использование фенольных пенопластов в строительных ограждающих конструкциях с применением листовых конструкционных материалов из асбестоцемента, металла и пластмасс. Фенольный пенопласт применяется главным образом при изготовлении трёхслойных панелей типа «сандвич». Помимо использования его в ограждающих конструкциях, он также широко применяется в качестве звукоизоляционного материала, материала для изоляции теплотрасс, нефте- и газопроводов, промышленных холодильников. Применяется также в судо- и вагоностроении, авиационной промышленности.

Для производства фенольных пенопластов в нашей стране имеются практически неограниченные возможности и сырьевые ресурсы.

Фенолоформальдегидные пенопласты получают:

1) на основе термопластичных (новолачных) смол беспрессовым способом;

2) на основе термореактивных (резольных) смол заливочным способом.

Заливочный способ получил более широкое распространение. Для этого метода используются сравнительно недорогие недефицитные резольные термореактивные смолы и довольно простые технологии получения пенопластов.

Способом заливки изготавливают следующие марки пенопластов: ФРП-1, ФЛ-1, ФЛ-2, ФЛ-3, Резопен, Пенорезол, Виларес, РНП-60А, ФПБ и др.

Для легких металлических ограждающих конструкций наиболее перспективным теплоизоляционным материалом является пенопласт марки ФПБ. Этот пенопласт имеет довольно низкую плотность (? = 25-150 кг/м³) и теплопроводность (? = 0,035-0,045 Вт/(м·?C)). Однако его прочность недостаточно высока (R_сж ? 0,9-1,5 МПа, при 10% деформ.), поэтому его можно использовать только в двух- или трехслойных ограждающих конструкциях. Последнее обстоятельство и определило пенопласту ФПБ роль сугубо теплоизоляционного материала.

Применяемая для их изготовления смола марки Б содержит до 11% свободного фенола. Остающиеся 4-7% фенола в пенопласте и необходимость устройства энергоемких систем вентиляции и очистки ограничивают применение пенопластов в жилых зданиях и на пищевых и медицинских объектах. Пенопласт ФПБ - горючий трудновоспламеняющийся материал (группа горючести Г2; воспламеняемость В1). При горении тлеет и выделяет токсичные вещества. Они характеризуются повышенным кислотным числом и высоким водопоглощением.

Поэтому актуальной задачей является разработка научно-обоснованных методов получения модифицированных фенольных пенопластов, устраняющих указанные недостатки пенопласта ФПБ путем введения доступных добавок.

1. НОМЕНКЛАТУРА ПРОДУКЦИИ И ТРЕБОВАНИЯ СТАНДАРТОВ

1.1 Требования стандартов

Продукция, выпускаемая предприятием, должна соответствовать требованиями ГОСТ 20916-87 «Плиты теплоизоляционные из пенопласта на основе резольных феноло-формальдегидных смол».

Плиты предназначаются для тепловой изоляции покрытий зданий со стальными профилированными настилами, а плиты марки 50 - для тепловой изоляции других видов строительных ограждающих конструкций. Температура изолируемых поверхностей не должна быть выше 130°С.

Плиты относятся к группе трудногорючих. Плиты марки 50 относятся к группе горючих.

Плиты в зависимости от предельного значения плотности подразделяют на марки 50; 80; 90.

Номинальные размеры плит должны быть, мм:

1) по длине - от 600 до 3000, с интервалом 100;

2) по ширине - от 500 до 1200, с интервалом 100;

3) по толщине - от 50 до 170, с интервалом 10.

Предельные отклонения от номинальных размеров не должны превышать, мм:

1) по длине:

§ для плит длиной до 1000 включ.: ±5;

§ для плит длиной св. 1000 до 2000 включ.: ±7,5;

§ для плит длиной св. 2000: ±10;

2) по ширине:

§ для плит длиной до 1000 включ.: ±5;

§ для плит длиной св. 1000: ±7,5;

3) по толщине: ±3.

Плиты должны иметь форму прямоугольного параллелепипеда. Разность длин диагоналей не должна превышать, мм:

§ для плит длиной до 1000: ±5;

§ для плит св. 1000: ±10.

Отклонение от плоскостности не должно быть более 5 мм на 500 мм длины грани плиты, но не более 10 мм на всю длину грани плиты.

На поверхности плит без покровного материала не допускаются впадины глубиной более 5 мм, длиной более 50 мм, шириной более 20 мм и выпуклости высотой более 3 мм.

На поверхности плит с покровным материалом из бумаги не допускаются складки длиной более 200 мм и глубиной более 5 мм.

В плитах не допускаются отбитости или притупленности ребер и углов на глубину более 10 мм от вершины прямого угла.

Физико-механические показатели плит должны соответствовать нормам, указанным в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Физико-механические показатели плит

Наименование показателя	Норма для плит марок
	50	80	90	50	80	90
	высшей категории качества	первой категории качества
Плотность, кг/м3	Не более 50	Св. 70 до 80	Св. 80 до 100	Не более 50	Св. 70 до 80	Св. 80 до 100
Теплопроводность (при 255 С), Вт/(мС), не более	0,041	0,044	0,045	0,041	0,044	0,045
Влажность, %, не более	20	20	20	20	20	20
Прочность на сжатие при 10%-ной линейной деформации, МПа, не менее	0,10	0,20	0,23	0,05	0,13	0,20
Предел прочности при изгибе, МПа, не менее	0,12	0,26	0,30	0,08	0,18	0,26
Сорбционное увлажнение, %, не более	22	21	20	22	21	20
Кислотное число, мг КОН/г, не более	30	30	30	30	30	30

При несоответствии плит первой категории качества по какому-либо показателю требованиям данной марки, они должны быть отнесены к более низкой марке, требованиям которой, за исключением плотности, они удовлетворяют.

1.2 Номенклатура выпускаемой продукции

Предприятием выпускаются теплоизоляционные плиты марок 50 и 80 на основе фенольного пенопласта марки ФПБ со средней плотностью ? = 30-60 кг/м³.

Номенклатура выпускаемой продукции приведена в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Номенклатура выпускаемой продукции

Размер плиты, мм	Объём выпуска	Маркировка
	%	тыс. м3/год
1000x500x50	40	16	50-1000x500x50 ГОСТ 20916-87
2000x1000x100	40	16	50-2000x1000x50 ГОСТ 20916-87
3000x1000x150	20	8	80-3000x1000x150 ГОСТ 20916-87

Внешний вид пенопласта ФПБ - жесткий пористый материал однородной структуры, имеющий различные оттенки оранжевого цвета. Размер сечений пор в разрезе 0,5-3,0 мм.

Основные физико-механические и теплофизические показатели пенопласта приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3

Свойства пенопласта ФПБ

Показатели	Ед. изм.	Значение
Средняя плотность	кг/м3	30-60
Предел прочности при сжатии	МПа	0,2
Предел прочности при изгибе	МПа	0,3
Гигроскопичность	%	25
Коэффициент теплопроводности при 20?C в сухом состоянии	Вт/(м·?C)	0,040-0,045
Рабочий диапазон температур (длительное воздействие)	?C	от -50 до +100
Морозостойкость	кол-во циклов	30
Кислотное число	мг KOH/г	1
Линейная усадка	%	1-2

Пенопласт не оказывает агрессивного воздействия на древесно-стружечные, древесноволокнистые плиты, на бетон, асбестоцемент, а также на нержавеющую сталь, металлизированную сталь А-1, алюминий и может быть использован в сочетании с этими материалами.

Пенопласт ФПБ вызывает коррозию незащищенной стали А-1.

Пенопласт ФПБ - горючий трудновоспламеняющийся материал (группа горючести Г2; воспламеняемость В1). При горении тлеет и выделяет токсичные вещества. Они характеризуются повышенным кислотным числом и высоким водопоглощением.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ

Основными компонентами композиций для получения заливочных фенольных пенопластов являются жидкий фенолоформальдегидный полимер резольного типа, катализатор отверждения и газообразователь.

2.1 Полимер

Для получения пенопласта ФПБ используется резольная фенолоформальдегидная смола марки Б.

Сырьём для производства смолы служат фенол и формальдегид. При реакции в щелочной среде (в присутствии гидроокиси бария в качестве катализаторов) с нагревом до 70-80?C образуются метилолфенолы. При конденсации метилолфенолов образуются резолы.

Рис. 2.1 Реакция фенола и формальдегида

Смола Б имеет вид густой сиропообразной жидкости вязкостью 140-280 сек (по вискозиметру ВЗ-4). Цвет от желтого до красно-коричневого.

Срок хранения - 6 месяцев со дня изготовления (при температуре не выше 20 °С).

2.2 Катализатор отверждения

Для перевода резольных смол в нерастворимый неплавкий продукт (резит) отвердителей не требуется. Процесс отверждения смолы идёт очень медленно. Для его ускорения в смесь непосредственно перед заливкой в форму вводится катализатор отверждения.

В качестве катализатора отверждения применяется смесь бензолсульфокислоты в сочетании с диэтиленгликолем марки ДГ.

Рис. 2.2. Бензолсульфокислота и диэтиленгликоль

Бензолсульфокислота - бесцветное, очень гигроскопичное и расплывающееся на воздухе кристаллическое вещество. Имеет характерный резкий запах. Степень токсичности - 2. Горючее вещество, по степени воздействия на организм относится к веществам 3-го класса опасности.

Бензолсульфокислота является сильной кислотой. Температура плавления 65-66°C.

Срок хранения - 6 месяцев со дня изготовления.

Диэтиленгликоль - густая желтоватая или прозрачная жидкость. Температура плавления - 8°C, температура кипения - 245°C. Плотность - 1,1197 г/см³(при 15°С).

Срок хранения - 1 год со дня изготовления.

Бензолсульфокислота и диэтиленгликоль входят в состав вспенивающе - отверждающего агента (ВОА).

2.3 Вспенивающие вещества

Композиция вспенивается водородом, выделяющимся при реакции ортофосфорной кислоты с алюминиевой пудрой.

2H₃PO₄ + 2Al > 2AlPO₄ + 3H₂^

Ортофосфорная кислота - бесцветные моноклинные кристаллы (при комнатной температуре). Гигроскопичное вещество. Обычно ортофосфорной (или просто фосфорной) кислотой называют её 85% водный раствор (бесцветная сиропообразная жидкость без запаха). Растворимость в воде - 548 г/100 мл.

Температура плавления - 42,35°C, температура разложения - 213°C. Плотность - 1,87 г/см³ (при 20°C).

Ортофосфорная кислота входит в состав вспенивающе - отверждающего агента (ВОА). Готовый ВОА представляет собой густую жидкость черного цвета плотностью 1,40-1,44 г/см³ (при 20°C).

Алюминий вводится в композицию в виде алюминиевой пудры ПАП-2.

Пудра представляет собой легкомажущийся продукт серебристо-серого цвета, не содержащий видимых невооруженным глазом инородных примесей. Частицы алюминия в пудре имеют пластинчатую форму и покрыты тонкой оксидной и жировой пленкой. Средняя толщина лепестков составляет приблизительно 0,25-0,50 мкм, а средний линейный размер 20-30 мкм.

Насыпная плотность пудры составляет около 0,15-0,30 г/см³, содержание активного алюминия - 85-93%. Остаток на сите 008 - 0% (по массе); 0056 - 0,3%; 0045 - 0,5%. Всплываемость - 80%. Площадь покрытия на воде - 10400 см²/г. Жировые добавки - 2,6%.

2.4 Добавки и модификаторы

Для улучшения процесса вспенивания и пористой структуры пенопласта в состав композиции вводится поверхностно-активное вещество (ПАВ).

В качестве ПАВ используется вещество ОП-7.

ОП-7 - неионогенное поверхностно-активное вещество, представляющее собой продукт обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью этилена. Маслоподобная жидкость или паста от светло-желтого до светло-коричневого цвета.

Горючее вещество, по степени воздействия на организм относится к веществам 3-го класса опасности.

Формула: R-[-СН2-СН2-О-]n-СН2-СН2-ОН, где R - алкильный остаток, содержащий 8-12 атомов углерода; n = 7-9.

Вещество ОП-7 обладают слабощелочной или слабокислой реакцией (pH = 6-8), хорошо растворяются в воде. Массовая доля основного вещества не менее 88%. Массовая доля воды не более 0,3%.

Срок хранения - 1 год со дня изготовления.

Для снижения содержания свободного фенола в пенопласте в композицию вводится добавка SnCl₂ и AlF₃. В пенопласте, изготовленном с применением этой добавки, свободный фенол практически отсутствует (0,25%).

Для снижения кислотного числа в композицию вводится добавка CaO. При использовании этой добавки кислотное число снижается до 1,0 мг KOH/г.

2.5 Состав композиции

Для производства пенопласта ФПБ принимается композиция следующего состава, % по массе:

§ смола Б - 75,4%;

§ ОП-7 - 2,1%;

§ Алюминиевая пудра ПАП-2 - 0,9%;

§ SnCl₂ и AlF₃ - 2,0%;

§ CaO - 1,1%;

§ ВОА - 18,5%.

Состав ВОА, % по массе:

§ Бензолсульфокислота - 57,8%;

§ Диэтиленгликоль - 23,1%;

§ Ортофосфорная кислота - 19,1%.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Технология производства заливочных фенольных пенопластов

Технология получения заливочных пенопластов заключается в механическом смешивании при комнатной температуре смоляной композиции, добавок, вспенивающего вещества и катализатора отверждения, заливке полученной композиции в форму или полость конструкции. Полученная смесь вспенивается водородом, выделяющимся в результате реакции между алюминиевой пудрой и минеральной кислотой. Твердение вспененной композиции происходит за счет реакции поликонденсации полимеров, в результате которой образуются трёхмерные пространственные макромолекулы. Отверждение резольных полимеров может быть осуществлено термическим воздействием или путём уменьшения pH (например, введение органических кислот). Реакция отверждения носит экзотермический характер и протекает с непрерывным выделением газообразных продуктов.

Заливочный пенопласт может быть получен в изобарном или изохорном процессах.

При изобарном процессе вспенивание производится при постоянном атмосферном давлении, т.е. в открытой форме. Критерием изобарного процесса является кратность вспенивания.

Пенопласт, полученный в изобарном процессе, отличает малая плотность, но невысокая механическая прочность.

Изохорный процесс характеризуется определённым постоянством объёма. В этом процессе форму заполняют композицией на определённую высоту (или полностью) и герметично закрывают крышкой. Стенки и крышка формы не позволяют композиции свободно вспениваться, поэтому выделяющиеся при вспенивании газы развивают внутри композиции избыточное давление.

Такой пенопласт характеризуется повышенной механической прочностью, но обладает высокой плотностью. Такой вариант применяют для вспенивания пенопласта в полости конструкций.

Технологический процесс получения заливочного пенопласта может быть периодическим и непрерывным.

При изготовлении пенопласта по периодическому способу применяют обычные смешивающие устройства (лопастные мешалки со скоростью 800-1500 об/мин).

Для непрерывной заливки применяют устройства, включающие: две расходные ёмкости (для смоляной и каталитической композиций), два подающих насоса и смесительную головку. Производительность смесительной машины 4-6 м³/ч.

Состав композиции определяют по расчетной рецептуре в соответствии с техническими условиями.

3.2 Выбор технологической схемы

Для проектируемого предприятия принимается непрерывный способ заливки.

Способ свободного вспенивания не позволяет получать изделия высокого качества. Вспенивание в различных (по площади плиты) местах идёт с неодинаковой скоростью, следовательно, в одних местах пена достигает верхней крышки несколько быстрее, чем в других. Именно это обстоятельство способствует появлению впадин на верхней грани при использовании деревянных форм. В металлических же формах во время свободного вспенивания на нижней поверхности верхней крышки образуется конденсат, из-за наличия которого верхняя поверхность пенопластовой плиты получается шероховатой. Даже появление избыточного давления в конечной стадии формования не позволяет получить абсолютно гладкой верхней грани пенопласта. Кроме того свободное вспенивание в начальной стадии формования приводит иногда к появлению в толще плит отдельных раковин, достигающих в диаметре 10-15 мм.

Наиболее высокое качество пенопластовых плит (гладкие поверхности, правильные углы и рёбра, равномерная и мелкоячеистая структура) достигается путём создания избыточного давления в течение всего процесса вспенивания композиции (т.е. при изохорном процессе вспенивания).

Однако формы для этого способа требуют больших трудозатрат при изготовлении и определённого времени на подготовку к работе, но это компенсируется более высокими физико-механическими показателями как самого пенопласта, так и изделий на его основе. Немаловажным преимуществом является возможность получения плит различной толщины, что становится возможным при использовании ограничительных форм с подвижной верхней крышкой.

Поэтому для проектируемого предприятия принимается изохорный процесс вспенивания.

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

4.1 Режим работы предприятия

Режим работы предприятия определяется характером протекания производственных процессов и устанавливается в соответствии с трудовым законодательством по нормам технологического проектирования предприятий.

Заливка пенокомпозиции в формы происходит по непрерывному способу.

Для проведения технологических расчетов принимается режим работы предприятия, приведенный в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Режим работы предприятия

Наименование отделений и переделов	Количество рабочих дней в году	Количе-ство смен в сутки	Продолжи-тельность смены, ч	Коэф. использ. оборуд.	Годовой фонд рабочего времени, ч
1. Приём и складирование сырья	260	2	8	0,8	3328
2. Приготовление компонентов заливочной композиции	260	2	8	0,9	3744
3. Отделение формования	260	2	8	0,96	3994
4. Извлечение из форм и резка на плиты	260	2	8	0,96	3994
5. Склад готовой продукции	260	2	8	0,85	3536

4.2 Материальный поток

производство заливочный фенольный пенопласт

Расчетом устанавливается потребность в сырье и вспомогательных материалах для выполнения заданной производственной программы. Производственная программа предприятия приведена в таблице 1.2.

Для расчетов плотность пенопласта принимается равной 45 кг/м³.

Таблица 4.2

Материальный поток

Наименование отделений и переделов	Произв. потери, %	Ед. изм.	Производительность (потребность) в
			год	сутки	час
Со склада потребителям	0	м3	40 000	154,8	9,62
		кг	1 800 000	6 923,1	432,69
Извлечение из форм и резка на плиты	0,5	м3	40 200	154,6	9,66
		кг	1 809 000	6 957,7	434,86
Отделение формования	0,5	кг	1 818 090	6 992,7	437,04
- смоляная композиция			1 481 744	5 699,0	356,19
- ВОА			336 346	1 293,6	80,85
Приготовление компонентов заливочной композиции	0,5	кг	1 827 226	7 027,8	439,24
Смоляная композиция:			1 489 189	5 727,7	357,98
Смола Б			1 377 727	5 299,0	331,18
ОП-7			38 372	147,6	9,22
ПАП-2			16 445	63,3	3,95
SnCl2 и AlF3			36 546	140,6	8,79
CaO			20 099	77,3	4,83
ВОА:			338 037	1 300,1	81,26
-Бензолсульфокислота			195 513	752,0	47,00
-Диэтиленгликоль			78 571	302,2	18,89
-Ортофосфорная кислота			63 953	246,0	15,37
Приём и складирование сырья	0,2	кг	1 830 888	7 041,9	440,12
- Смола Б			1 380 491	5 309,6	331,85
- ОП-7			38 449	147,9	9,24
- ПАП-2			16 478	63,4	3,96
- SnCl2 и AlF3			36 617	140,8	8,80
- CaO			20 139	77,5	4,84
- Безолсульфокислота			195 905	753,5	47,09
- Диэтиленгликоль			78 728	302,8	18,9
- Ортофосфорная кислота			64 081	246,5	15,40
Всего поступает на склад	-	кг	1 830 888	7 041,9	440,12

Таблица 4.3

Расход сырья и выпуск продукции

Наимено-вание	Содержание в компо-зиции, %	Ед. изм.	Потребность (производительность)
			год	сутки	смена	час
Смоляная композиция:	81,5	кг	1 492 173	5 739,1	2 89,6	358,70
Смола Б	75,4		1 380 491	5 309,6	2 654,8	331,85
ОП-7	2,1		38 449	147,9	74,0	9,24
ПАП-2	0,9		16 478	63,4	31,7	3,96
SnCl2 и AlF3	2,0		36 617	140,8	70,4	8,80
CaO	1,1		20 139	77,5	38,8	4,84
ВОА:	18,5	кг	338 714	1 302,7	651,4	81,42
-бензолсульфо-кислота	10,7		195 905	753,5	376,8	47,09
-диэтиленгли-коль	4,3		78 728	302,8	151,4	18,93
-ортофосфо-рная кислота	3,5		64 081	246,5	123,3	15,40
Пенопласт:
50-1000x500x50		м3	16 000	61,5	30,8	3,85
		шт	640 000	2 460	1 232	154
50-2000x1000x50		м3	16 000	61,5	30,8	3,85
		шт	160 000	615	308	39
80-3000x1000x150		м3	8 000	30,8	15,4	1,92
		шт	17 778	68	34	4
Всего:		шт	817 778	3 143	1 574	197

4.3 Расчет и подбор технологического оборудования

Формы

Для получения плитного пенопласта используются так называемые ограничительные формы. Конструкция ограничительной формы зависит от процесса вспенивания (изобарный или изохорный). В данной курсовой работе был принят изохорный процесс вспенивания (стеснённое вспенивание).

Для стеснённого вспенивания композиции применяются ограничительные формы с подвижной верхней крышкой (Рис. 5).



Рис. 4.1. Ограничительная форма с подвижной верхней крышкой

Подвижная верхняя крышка снабжена тормозными устройствами в виде гидравлических цилиндров с поршнями. Тормозной жидкостью служит масло. Скорость движения верхней крышки регулируется сменными ниппелями с различными по диаметру отверстиями. В поршень каждого цилиндра устанавливается по 4 ниппеля. Количество тормозных цилиндров на ограничительной форме зависит от её размеров, но должно быть не менее четырёх.

Материалом для изготовления форм служит металл (сталь). Изготовление форм производится из листовой и профильной стали.

Использование металлических форм позволяет получать плиты с высоким качеством поверхностей. Кроме того, металлические формы легко поддаются чистке после вспенивания и значительно долговечнее, чем формы из других материалов. Высокому качеству формования способствует и то обстоятельство, что пенопласты ФПБ не имеют адгезии к стали.

Для производства пенопласта необходимо два вида форм:

1) 2000x1000x50 мм;

2) 3000x1000x150 мм.

Плиты других размеров получаются путём резки.

Заливочная машина

Требуемая производительность заливочной машины:

П_тр = 437,04 кг/ч.

П_тр = 437,04/(?_комп • 0,001•60) = 437,04/(1240 • 0,001•60) = 5,87 л/мин.

Для заливки пенокомпозиции в формы принимается заливочная машина «Трусиома 25-12» для стационарного производства. Технические характеристики приведены в таблице 4.4.

Таблица 4.4

Технические характеристики заливочной машины

Показатели	Значение
Производительность при соотношении компонентов 1:1, л/мин	6,6 - 36
Предельный диапазон для соотношений смешивания	5,4:1 - 1:5,4
Вместимость баков (л) для: - компонентов - промывочного средства	100 20
Мощность, кВт	11,4
Расход воды с t = 12°C при давлении 6•105 Па, м3/ч	1
Расход сжатого воздуха при давлении 6•105 Па, м3/ч	2
Вязкость исходных компонентов, м•Па•с	100 - 2000
Угол поворота стрелы рукава, град	120
Масса, кг	1300

Ёмкости для хранения смоляной композиции и ВОА

Расход компонентов для приготовления пенокомпозиции за 1 смену составляет:

- смоляная композиция: 2869,6 кг;

- ВОА: 651,4 кг;

Требуемый объём ёмкостей, м³:

- смоляная композиция:

V = 2869,6/1240 = 2,31 м³;

- ВОА: V = 651,4/1420 = 0,46 м³.

Принимаются ёмкости объёмом 2,5 и 0,5 м³.

5. ОПИСАНИЕ ВЫБРАННОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА

На склад сырья поступают следующие компоненты: смола Б, ОП-7, ПАП-2, добавки (SnCl₂ и AlF₃, CaO), бензолсульфокислота, диэтиленгликоль, ортофосфорная кислота, мочевина.

Технологический процесс получения пенопласта сводится к тщательному дозированию и перемешиванию исходных компонентов и вспениванию полученной композиции в формах.

Заливочная смесь для производства пенопласта ФПБ получается путём смешивания компонентов I (смоляная композиция) и II (ВОА).

Компонент I приготовляется из смолы Б, поверхностно-активного вещества ОП-7, алюминиевой пудры ПАП-2 и добавок (SnCl₂ и AlF₃, CaO). Приготовление компонента I производится в следующем порядке. В соответствии с рецептурой пенопласта производится отвешивание всех материалов. Затем осуществляется разогрев до температуры 70-80?C поверхностно-активного вещества ОП-7. В ПАВ при непрерывном перемешивании вводится алюминиевая пудра, после чего полученная смесь заливается в смолу. Полученная смесь тщательно перемешивается в течение 5 мин до получения однородной массы серебристого цвета. Перемешивание компонентов производится в рамной лопастной мешалке.

Приготовленный компонент I может быть использован не ранее чем через 12 ч выдержки, которая обусловлена необходимостью растворения жировой плёнки, имеющейся на пластинках алюминиевой пудры и препятствующей её реакции и минеральной с ортофосфорной кислотой.

Компонент I хранится в закрытой таре при положительной температуре (но не выше 15-30?C) не более 10 суток. При более длительном хранении может произойти подвспенивание композиции.

Пенопласт заданной плотности по заданной рецептуре получают на смоле Б с вязкостью в интервале 70-180 сек по вискозиметру ВЗ-4. При значениях вязкости выше или ниже этого интервала увеличивается расход алюминиевой пудры ПАП-2 на 15% от нормы, либо производится корректировка вязкости смолы. Вязкость корректируется путём смешивания густой и жидкой смолы, либо введением в состав компонента I непосредственно перед изготовлением пенопласта мочевины, которая необходима для связывания свободного формальдегида, имеющегося в смоле. При отсутствии мочевины и смолы с другой вязкостью смола нагревается на водяной бане до получения требуемой вязкости. Нагрев также способствует взаимодействию свободного формальдегида с фенолом. Во избежание конденсации смолы у стенок сосуда нагрев производится при постоянном перемешивании.

Добавки вводятся в компонент I непосредственно перед его использованием, после корректировки вязкости.

Компонент II приготовляется путём смешивания расчётных количеств бензолсульфокислоты, диэтиленгликоля и ортофосфорной кислоты. Перемешивание компонентов производится в пропеллерной мешалке в течение 2 мин. Бензолсульфокислота предварительно нагревается непосредственно в упаковочной таре (бочках) до температуры не выше 70?C до полного расплавления в специальной камере с водяным или паровым обогревом.

Компонент II хранится в стеклянной, эмалированной таре или в ёмкостях из нержавеющей стали при любой отрицательной температуре и при положительной не выше 60?C. Ограничений по времени хранения нет.

Исходная температура компонентов и помещения, где происходит вспенивание, должна быть не ниже +15?C, в противном случае производится подогрев компонента I, но не выше, чем до +25?C.

Готовые компоненты I и II с помощью зубчатого насоса подаются в расходные ёмкости заливочной машины.

Во избежание коррозии и адгезии пенопласта к форме последняя перед заполнением смазывается термостойкими (до +80?C) смазками: ЦИАТИМ-221, ГКЖ, КРП, «Литол» и др.

После заливки композиции в подготовленную форму крышка герметично закрывается.

Вспенивание и отверждение композиции в форме происходит за 5-10 мин. без дополнительного подогрева. Жизнеспособность композиции (время от начала введения ВОА до начала реакции вспенивания) составляет 2,5-3,0 мин.

Распалубка производится через 20 мин. после заливки пенокомпозиции.

Далее производится резка в размер готового пенопласта, его упаковка и транспортирование на склад готовой продукции.

Форма очищается, смазывается и отправляется на заливку.

Перед каждой остановкой и в конце смены заливочная машина промывается 3-5% раствором едкого натра, который для промывки можно использовать несколько раз.

6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА

Контроль производства пенопласта заключается:

1) в проверке соответствия применяемых материалов требованиям государственных стандартов и технических условий;

2) в наблюдении за правильностью и точностью дозировки составляющих пенокомпозиции в соответствии с установленным составом;

3) в проверке продолжительности перемешивания пенокомпозиции;

4) в проверке тщательности очистки смесителя при длительных остановках.

Контроль качества исходных материалов заключается в проверке:

1) плотности и вязкости смолы Б 1-2 раза в смену и при каждом новом заполнении расходных ёмкостей; содержания сухого остатка и кратности вспенивания смолы Б 1-2 раза в месяц и при поступлении каждой новой партии. По истечении гарантийного срока хранения смолы (6 месяцев) необходимо провести полный анализ смолы и в случае соответствия предъявленным требованиям, она может быть признана пригодной для производства;

2) плотности диэтиленгликоля и ортофосфорной кислоты при поступлении каждой новой партии этих материалов и непосредственно перед использованием;

3) плотности и температуры ВОА 1-2 раза в смену и при приготовлении каждой новой партии;

4) содержания активного алюминия в алюминиевой пудре.

Полный анализ каждого материала по ГОСТ или ТУ необходимо проводить периодически 1-2 раза в год, а также при смене предприятия поставщика.

Перед использованием исходных материалов необходимо проверить их основные технологические характеристики и произвести пробное вспенивание смеси.

Контроль качества пенопласта ФПБ заключается в определении:

1) плотности и прочности при сжатии пенопласта 1 раз в смену, а также при каждой смене материалов и корректировке дозировок; допускаются отклонения от заданной плотности в пределах 10%;

2) гигроскопичности и кислотности пенопласта 1-2 раза в месяц;

3) морозостойкости, коэффициента теплопроводности и рабочего диапазона температур не реже 1 раза в год, при существенных изменениях в технологии и в случае замены материалов композиции.

Результаты контрольных испытаний исходных материалов и контроля производственного процесса заносятся в «Журнал лабораторного контроля». Результаты контрольных испытаний пенопласта заносятся в «Журнал контроля качества пенопласта».

8. ОХРАНА ТРУДА

При работе с пенопластами ФПБ и его составляющими необходимо соблюдение правил техники безопасности и промышленной санитарии.

При работе с материалами, входящими в композицию пенопласта, и с компонентными смесями необходимо соблюдение осторожности, так как крайне нежелательно их попадание на кожу, спецодежду и даже на пол.

Ёмкости и посуда должны быть снабжены плотно закрывающимися крышками. Хранение материалов должно производиться в специально отведённом помещении в закрытой таре. Уборка помещений, где производится изготовление пенопласта, его обработка и хранение компонентов, должна производиться ежедневно. Пролитая на рабочий стол или на пол композиция должна убираться незамедлительно.

Определённые требования предъявляются к спецодежде обслуживающего персонала. Рабочие должны быть одеты в комбинезоны из плотной ткани, иметь головные уборы, а при изготовлении компонентов и заливке композиции надевать фартуки из прорезиненной ткани. При работе в условиях интенсивного запыления воздуха необходимо использование респираторов

При производстве пенопластов на основе фенолоформальдегидных смол следует учитывать, что в составах содержится некоторое количество свободного фенола и формальдегида, которые раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Предельно допустимая концентрация паров фенола в воздухе производственных помещений 0,005 мг/л, паров формальдегида - 0,001 мг/л. При превышении допустимых концентраций необходимо устройство приточно-вытяжной вентиляции.

Резольные смолы при попадании на кожу могут вызывать раздражение и слабые ожоги, связанные с присутствием в них свободного фенола, поэтому работать с ними нужно в резиновых перчатках.

Вспенивающе-отверждающий агент (ВОА) содержит в своём составе кислоты и требует осторожного обращения. Все работы с ВОА производить только в резиновых перчатках. При попадании ВОА на незащищенную кожу или одежду следует быстро и тщательно промыть пораженное место водой.

Приготовление компонентов пенопласта должно производиться в специально отведённых изолированных помещениях, оборудованных местными вытяжными устройствами типа вытяжных шкафов с подачей свежего воздуха в рабочую зону.

При работе с пенокомпозицией на турбулентных смесителях обязательны защитные очки и резиновые перчатки.

Места, где производится вспенивание композиции и механическая обработка готового пенопласта, должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией и местными отсосами загрязнённого воздуха. Очистка станков, рабочих мест, стен и полов, изделий из пенопласта после механической обработки должна производиться при помощи пылесосов.

Каждое рабочее место должно быть обеспечено аптечкой первой помощи, в которой дополнительно должно храниться не менее 0,25 л 1%-ного раствора соды (для промывки глаз) и 1,5 л 20%-ного раствора соды (для промывки открытого кожного покрова).

ЛИТЕРАТУРА:

1. Игнатова О.А. «Технология пенопластов»: учебное пособие. - Новосибирск : НГАСУ(Сибстрин), 2006.

2. Исакович Г.А. «Пенопласты на основе резольных фенолформальдегидных смол для строительной теплоизоляции». - М.: ВНИИЭСМ, 1975.

3. «Рекомендации по изготовлению и применению пенопласта ФПБ в строительстве». - Новосибирск : СибЗНИИЭП, 1972.

4. Андрианов Р.А. «Пенопласты на основе фенолоформальдегидных полимеров». - Издательство Ростовского университета, 1987.

5. Огородников С.К. «Формальдегид». - Л.: Химия, 1984.

6. Галактионов А.В., Белов Ю.Н. «Фенольные заливочные пенопласты ФЛ-1, ФЛ-2 и ФЛ-3». - Ленинград : ЛДНТП, 1971.

7. Чухланов В.Ю., Панов Ю.Т. «Газонаполненные пластмассы»: учебное пособие. - Владимир: ВлГУ, 2006.

8. «Рекомендации по изготовлению и применению фенолформальдегидного пенопласта ФРП-1 в асбестоцементных навесных стеновых панелях». - М.: ЦНИИЭП, 1975.

9. Барабанщиков Ю.Г. «Строительные материалы и изделия». - М.: Издательский центр «Академия», 2008.

10. Соломатов В.И., Бобрышев А.Н., Химмлер К.Г. «Полимерные композиционные материалы в строительстве» / Под ред. В.И. Соломатова. - М.: Стройиздат, 1988.

11. ГОСТ 20916-87 «Плиты теплоизоляционные из пенопласта на основе резольных феноло-формальдегидных смол».

Размещено на Allbest.ru