Переработка одноразовых шприцов
Линия по переработке бытовых полиэтиленовых и полипропиленовых отходов. Переработка использованных одноразовых шприцов с целью получения вторичного сырья из композиции на основе полиэтилена и полипропилена. Обеспечение безопасности и экологичности.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.02.2010 |
| Размер файла | 11,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1.7.2 Термическая деструкция полиолефинов
Изменение структуры полимера под влиянием теплового воздействия удается наблюдать только в инертной среде. Процесс термодеструкции может вызывать деполимеризацию полимера, деградацию его молекул, циклизацию до лестничных или графитоподобных структур. Преобладание какого-либо процесса определяется строением полимера и температурой.
Под влиянием высоких температур в инертных средах или в вакууме полимерные насыщенные углеводороды распадаются на полимерные осколки, размер которых тем меньше, чем выше температура и слабее связь С-С в основной цепи. Наибольшей прочностью характеризуется углерод - углеродная связь в основной цепи макромолекулы полиметилена. В полиэтилене углерод - углеродная связь ослаблена в местах боковых ответвлений и в местах окисления до гидроперекисных групп. В полипропилене, прочность связи С-С ослаблена присутствием в каждом звене метильной группы.
Эти особенности структуры полиолефинов ярко проявляются в процессе термодеструкции. Термодеструкция полиэтилена начинается при 290-300°С. Сначала происходит уменьшение молекулярного веса, и только выше 360°С начинается выделение низкомолекулярных продуктов деструкции. Распад молекул в интервале 290-360°С происходит преимущественно по ослабленным связям С-С основной цепи. В процессе деструкции при температуре до 290°С полиэтилен постепенно обогащается звеньями СН=СН.
Уменьшение молекулярного веса полипропилена становится заметным уже при температуре выше 230°С. Процесс деструкции сопровождается выделением летучих продуктов в результате разрыва макромолекул, прежде всего в местах окисления по связи углерод--водород. Деструкция при более высоких температурах вызвана, по-видимому, переносом - водородного атома от третичного атома углерода к соседнему звену (как в случае полиэтилена в местах разветвлений).
Продукты деструкции постепенно, обогащаются осколками с ненасыщенными концевыми звеньями.
В большинстве случаев деструкция полимера по слабым связям или отрыв лабильных групп с рекомбинацией макрорадикалов опережает процесс деполимеризации. Деградация полимера проходит по радикально-цепному механизму, реже - по ионному механизму. Гемолитический распад макромолекул приводит к образованию двух радикалов.
Стойкость к термодеструкции зависит от прочности связи между атомами в основной цепи. Повышение прочности связи С-С в карбоцепных полимерах достигается подбором замещающих групп [15].
1.7.3 Механическая деструкция
Механическая деструкция полимеров протекает под влиянием механических напряжений, превосходящих энергию химических связей в основных цепях макромолекул. Под действием механических напряжений в полимерах проходят одновременно два процесса: скольжение макромолекул относительно друг друга (вязкое течение) и разрыв ковалентных связей в местах наибольшей концентрации напряжений (механическая деструкция). Преобладание любого из этих процессов в линейных полимерах определяется прочностью химических связей, жесткостью макромолекул и величиной межмолекулярного взаимодействия.
Деструкция при механических воздействиях приводит к разрушению макромолекул на осколки, молекулярный вес которых зависит от природы полимера и условий нагружения.
Механическое напряжение вызывает преимущественно гомолитический разрыв макромолекул с образованием макрорадикалов.
При деструкции в присутствии кислорода образуются перекисные радикалы, которые инициируют развитие окислительных процессов, осложняющих рекомбинацию макрорадикалов и приводящих к понижению молекулярного веса линейного полимера или разрушению на случайные осколки сетчатого. В инертной среде макрорадикалы рекомбинируются. Образование связей происходит направленно (в соответствии с направлением механических сил), что проявляется в анизотропии свойств продуктов деструкции. В результате рекомбинации макрорадикалов может повыситься степень разветвленности макромолекул и увеличиться количество гель-фракции, так как часть линейного полимера превращается в сетчатый полимер. При механической деструкции эластичного сетчатого полимера рекомбинация макрорадикалов приводит к образованию новой полимерной сетки, более устойчивой к внешним воздействиям. Одновременно может происходить и диспропорционирование макрорадикалов, в результате которого понижается средний молекулярный вес полимера и становится уже его молекулярно-весовое распределение [12].
Существующие методы механической переработки предполагают переработку одноразовых шприцев в разобранном виде, то есть цилиндр отдельно, поршень отдельно. Необходимым условием данных методов является тщательная сортировка шприцев, что значительно усложняет процесс. Поэтому цель данной работы заключается в изучении способов совместной переработки различных полимерных материалов, таких как полиэтилен и полипропилен, из которого и состоит шприц.
1.8 Добавки
1.8.1 Стабилизаторы
Свойства полимеров ухудшаются из-за деструкции расплава (при переработке), термодеструкции, долговременного теплового старения (термоокисление) и влияния атмосферных условий (включая фотоокисление). Некоторые из этих процессов ускоряются под действием ничтожных количеств металлов. Физические (солнечная радиация и другие высокоэнергетические излучение, тепло) и агрессивные химические агенты (кислород и его активные формы, вредные примеси в атмосфере, такие как NOx, или SO2), усиленные механическим воздействием, атакуют полимер одновременно или в поочередно идущих процессах.
Различия в склонности полимерных материалов к деструкции определяются различиями в химическом строении, и, в частности, присутствием деструкционно-чувствительных компонентов. Прогрессирующая деструкция усиливается или (сенсибилизируется неполимерными включениями, в том числе примесями металлов различного происхождения и фотоактивными красителями и пигментам. Химические изменения сопровождаются изменением внешнего вида полимера пожелтение, потеря глянцевитости или прозрачности, поверхностное растрескивание и нежелательным изменением механических свойств (среди которых удлинение при разрыве, прочность при растяжении, ударная прочность). Для ликвидации химических и физических напряжений на различных этапах своей жизни полимерные материалы нуждаются в стабилизации. Используемые стабилизаторы классифицированы в соответствии с основными механизмами их функционирования [12].
Связь между строением стабилизатора и его общей эффективностью определена для всех классов основных стабилизаторов, применяемых либо в виде отдельных добавок, либо (намного чаще) в виде физических смесей, защищающих полимеры с помощью различных механизмов действия [15].
1.8.2 Пластификаторы
Добавки, улучшающие перерабатываемость и эластичность полимерных материалов, или растягивающие полимер за счет уменьшения вязкости расплава или температуры стеклования и модуля упругости без изменения его химической формулы, называются внешними пластификаторами, наполнителями или технологическими маслами.
В качестве "внешних" пластификаторов используются различные органические соединения. Они присоединяются к макромолекулам физическими (Ван-дер-ваальсовыми) силами и включают вещества с температурой кипения свыше 300 °С. Среди них такие соединения, как ди-2-этилгексилфталат, ди-2этилгексиладипат, олигомеры дикарбоновых кислот с молекулярной массой до 3500, сложные эфиры тримеллитовой кислоты, эпоксидированные жирные кислоты или органические фосфаты, например, три-2-этилгексилфосфат или 2-этилгексилдифенилфосфат. Большинство фосфатов действуют как пламегасящие агенты, причем некоторые из них, одновременно подавляют дым [12].
Неизвлекаемые пластификаторы - это, в основном, сополимеры с существенно более низкой температурой стеклования, например, полиэтиленсовинилацетат с содержанием приблизительно 45% винилацетата, тройной полимер этиленвинилацетат-монооксид углерода или хлорированный ПЭ используются как "внутренние" пластификаторы в полимерных изделиях, предназначенных для применения в медицине. Сочетание внутренних и внешних пластификаторов может обеспечить оптимальный баланс свойств [11].
2. Технологическая часть
2.1 Описание технологического процесса вторичной переработки одноразовых шприцев и последующего изготовления гранул
Термопласты могут быть подвергнуты многократному расплавлению, что объясняется их молекулярным строением. Таким образом, их вторичное использование не влечет за собой особых проблем.
Предприятия, занимающиеся переработкой полимеров, давно знакомы с понятием вторичного использования, поскольку появление отходов связанных с технологией производства, в процессе изготовления изделий из полимеров неизбежно. Отходы измельчаются таким образом, чтобы избежать загрязнения и при наличии соответствующих условий, определенная их часть добавляется в первичное полимерное сырье.
Производство шприцев за короткое время достигло десятков миллионов штук в год. Полиэтилен и полипропилен, применяемый для их изготовления, практически не подвергается каким-либо структурным изменениям за короткий период эксплуатации, и представляет собой, таким образом, прекрасное сырье для вторичной переработки
Экструзионная линия по переработке одноразовых шприцев состоит из следующих стадий:
транспортировка отходов со слада к месту дробления;
транспортировка отходов по конвейерной ленте со встроенным металлодетектором;
передача отходов на ножевую дробилку мокрого размола;
процесс отмывания измельченных отходов в моечном лотке и одновременное отделение материала от посторонних примесей;
центробежная и термическая сушка материала;
очистка воды. Использованная вода фильтруется от посторонних включений и грязи и используется вновь;
полимерная масса подается на экструдер через смеситель силосного типа, который позволяет смешивать несколько партий;
процесс пластикации на экструдере;
нарезка стренгов на гранулы [4].
Технологическая схема получения гранул из отходов смеси полимеров изображена на рисунке 2.1
1-ножевая дробилка для мокрого размола; 2 - промывочный лоток; 3-центробежная и термическая сушилка; 4 - смеситель силосного типа; 5-экструдер; 6-ванна охлаждения; 7-сушилка.
Рисунок 2.1 - Технологическая схема получения гранул из медицинских шприцев
Прием вторсырья осуществляется в специальном помещении с хорошей вентиляцией. Поступаемые отходы вываливаются на сортировочный стол, представляющий собой решетку коробом внизу, предназначенным для мелкого мусора (песок, металлы и др.), крупные части отсортировываются вручную. Затем одноразовые шприцы взвешиваются, так как покупаются по весу, и упаковываются в передвижной контейнер, который передает на ножевую дробилку. Если отходы сильно загрязнены, рекомендуется проводить мокрый размол - в процессе измельчения подавать воду, смывающую загрязняющие полимерный материал частицы. Ножевая дробилка - это универсальный станок для измельчения "мягких и твердых" полимерных отходов. Размер частиц измельченного материала составляет от 6,5мм до 7,5мм.
После этого измельченный материал поступает в устройство, где происходит его мойка и разделение. Полимерная масса медленно проходит через промывочный лоток, перемещаясь в нем с помощью вращающихся на валу лопастей. Горячая вода, температурой 60-80°С, под давлением подается в ванну моющей машины, все тщательно перемешивается. Затем определенное время взвеси дают отстояться. В это время тяжелые примеси оседают на дне, а полипропилен и полиэтилен всплывает на поверхность, так как это самые легкие полимеры (не считая вспененных), имеют плотность 0,89 - 0,92 г/см3 [17,18].
Грязь и частицы полимеров, плотность которых превосходит плотность воды, опускаются на дно, откуда время от времени удаляются. Фракция полимера снимается с поверхности воды и передается с помощью разгрузочного шнека на сушильную установку с одновременным предварительным обезвоживанием.
Вода, задействованная в процессе очистки отходов, фильтруется от посторонних включений и грязи и используется вновь. Циркуляция позволяет существенно снизить расход "технологической" воды.
Полимерная масса подается на экструдер через смеситель силосного типа, который позволяет смешивать несколько партий.
Очищенный регранулят поступает в бункер-накопитель, откуда пневмотранспортной сушилкой одновременно подсушивается и перемещается в бункер-накопитель экструдера.
Материал, проходя по цилиндру, уплотняется, расплавляется и гомогенизируется. Корректировку температурных режимов производят в процессе работы в зависимости от свойств сырья.
Для устранения воздуха, газа и летучих веществ материальный цилиндр оснащен прорезами. Выйдя из цилиндра, расплав поступает в зону грануляции. Здесь материал продавливается через головку экструдера с отверстиями, и в виде жгутов (диаметр 2 мм, количество 70 штук), которые сразу после выхода из головки режутся специальным устройством на гранулы, которые падают в воду. Далее гранулы сушатся в сушилке, остывают и попадают в бункер-накопитель и идут на упаковку в мешки [4].
2.2 Характеристика исходного сырья и вспомогательных материалов
В качестве вторичного сырья в данной дипломной работе используются одноразовые шприцы, после их использования. Поскольку шприц состоит на 50% из полиэтилена и на 50% полипропилена, то исходное сырье рассматривается как композиция так как в процесс переработки не входит отделение полипропиленовых частей от полиэтиленовых.
2.3 Описание основного технологического оборудования
Линия переработки отходов состоит из:
ножевая дробильная установка (1 шт),
промывочный лоток,
циклон для очистки воды,
загрузочный бункер,
экструдер,
сушилка.
Если используется разноцветное исходное сырье, то его подвергают окрашиванию в единый цвет. Используют любые красители, цвет зависит от заказчика. Как правило, гранулы окрашивают в цвета более темные, чем первоначальное сырье [17].
2.3.1 Дробильная установка
Механизм разрушения полимерных материалов принципиально отличается от процессов, протекающих при измельчении низкомолекулярных соединений, так как энергия разрушения полимеров расходуется главным образом на механические потери. Это относится как к пластмассам, так и в еще большей степени к резинам, то есть материалам, способным к значительным обратным деформациям. Поэтому оптимальные условия для измельчения данного вида отходов возникают при высоких скоростях деформирования. Разрушению также способствует снижение температуры, при которой материал становится стеклообразным и, следовательно, более хрупким [10].
В процессе работы производительность установки постепенно падает вследствие затупления или поломки ножей. Поэтому при падении производительности измельчителя на 20-30% от первоначального значения при работе на одном материале необходимо затачивать и проверять ножи [9].
На рисунке 2.2 показана конструкция роторно-ножевого измельчителя.
1 - поворотная плита; 2 - электродвигатель; 3 - лоток; 4 - съемная калибрующая решетка; 5 - ротор; 6 - статор; 7 - маслоотражатели; 8 - ножи ротора; 9 - загрузочный бункер; 10 - маховик;
11 - упорные подшипники; 12 - маслодробители; 13 - регулируемые ножи статора; 14 - штуцер для подачи воды.
Рисунок 2.2 - Конструкция роторно-ножевого измельчителя
Криогенная техника измельчения полимерных отходов по сравнению с измельчением при комнатной температуре имеет ряд преимуществ. В частности, расход энергии на измельчение полимерных отходов на одной из таких установок, созданных и используемых в Японии для утилизации полимерных деталей выпускаемой фирмой "Хитачи" электробытовой аппаратуры, составляет 6 Вт ч/кг отходов [18, 19].
2.3.2 Моечная машина
Для очистки дробленого полимерного материала от посторонних примесей, которые в полимерных отходах присутствуют в достаточном количестве, используем машину для отмывания и идентификации полимерных отходов. Моечная машина состоит из моечной ванны, электронасоса, установок для очистки и прогрева воды.
Моечная ванна представляет собой барабан, в него подается дробленый материал, затем под давлением заливается горячая вода (60-80 °С), и все тщательно перемешивается.
Затем взвесь отстаивается, а в это время происходит деление материалов по плотности. Материалы с плотностью, меньшей плотности воды (полиэтилен, полипропилен), всплывают на поверхность, а с большей плотностью (т.к процесс визуального отбора на стадии приемки вторсырья не идеален) - оседают на дне (медицинские иглы) вместе с инородными частицами - например, песка, и других видов материалов. После разделения материалов по плотности, специальные щупы собирают с поверхности весь всплывший материал и вываливают его в бункер-накопитель сушильного агрегата [19].
2.3.3 Стадия очистки воды
Вода, задействованная в процессе очистки отходов, фильтруется от посторонних включений и грязи и используется вновь. Циркуляция позволяет существенно снизить расход "технологической" воды. Полимерная масса подается на экструдер через смеситель силосного типа, который позволяет смешивать несколько партий [20].
2.3.4 Циклон
Новые методы отделения удельно легких видов полимеров от тяжелых связаны с применением гидроциклонов или центрифуг. Схема гидроциклона показана на рисунка 2.3 Принцип отделения основан на центробежных силах, при воздействии которых тяжелые частицы из водянистой полимерной суспензии выбрасываются наружу, а более легкие стекают внутрь гидроциклонов [17].
Решающие факторы, определившие выбор гидроциклона в данной работе:
невысокая стоимость;
невысокие эксплуатационные расходы;
простое обслуживание;
высокая производительность.
2.3.5 Загрузочный бункер
После дробления и окончательной промывки термопласт загружают в экструдер-гранулятор через загрузочный бункер, с помощью пневмозагрузчика. Операция загрузки требует особого внимания, так как самое кратковременное прекращение подачи материала приводит к падению напора расплава в машине, нарушению технологического процесса и получение гранул неправильной формы. Для крошки и стружки загрузочные бункеры оснащаются мешалками-ворошителями, изображенной на рисунке 2.4 [19].
Рисунок 2.3 - Гидроциклон
легкая фракция; 2-суспензия; 3 - периферийный вихрь; 4 - внутренний вихрь; 5-тяжелая фракция.
1-фланец; 2-нижняя часть воронки; 3-наклонные лопатки; 4-вертикальный вал; 5-планки; 6-верхняя часть воронки; 7-коническая передача; 8-редуктор; 9-вариатор; 10-электродвигатель; 11,13 - стойка для закрепления бункера на экструдере; 12-домкрат для подъема и поворачивания бункера.
Рисунок 2.4 - Загрузочный бункер с ворошителем одношнекового экструдера.
2.3.6 Экструдер-гранулятор
По устройству и принципу работы основного узла, продавливающего расплав в головку, экструдеры подразделяются на: шнековые, безшнековые и комбинированные.
Устройство экструдера.
В отдельных случаях применяются безшнековые, или дисковые, экструдеры, в которых рабочим органом, продавливающим расплав в головку, является диск особой формы. Движущая сила, продавливающая расплав, создается в них за счет развития в расплаве нормальных напряжений, направленных перпендикулярно касательным (совпадающим с направлением вращения диска). Дисковые экструдеры применяются, когда необходимо обеспечить улучшенное смешение компонентов смеси.
Комбинированные экструдеры имеют в качестве рабочего органа устройство, сочетающее шнековую и дисковую части, и называются червячно-дисковыми. Применяются для обеспечения хорошего смесительного эффекта, особенно при переработке композитов. На них перерабатываются расплавы пластмасс, имеющие низкую вязкость и достаточно высокую эластичность.
Шнековые экструдеры могут быть различных типов: одно - и двухшнековые; одно - и двухступенчатые; универсальные и специализированные; с осциллирующим (вдоль оси) и одновременно вращающимся шнеком; с зоной дегазации и без нее; с вращением шнеков в одну и в противоположные стороны и т.п. Наиболее простым является одношнековый экструдер без зоны дегазации. Основными элементами экструдера являются обогреваемый цилиндр, шнек (с охлаждением или без него), сетки, размещаемые на решетке, и формующая головка. В зависимости от природы полимера, технологических режимов переработки применяются шнеки различного профиля, в частности с различным характером изменения глубины нарезки по длине шнека. В зависимости от вида выпускаемого изделия применяют либо коротко-, либо длинношнековые машины, т.е. с малым или большим отношением длины к диаметру шнека. Значения диаметра и отношения длины к диаметру являются основными характеристиками одношнекового экструдера. Параметрический ряд отечественных экструдеров построен по диаметрам шнека:
D = 20; 32; 45; 63; 90; 125; 160; 200; 250; 320мм.
В наименовании типоразмера червячного пресса указываются L и D
На рисунке 2.5 показана схема одношнекового экструдера
Технологический процесс экструзии складывается из последовательного перемещения материала вращающимся шнеком в его зонах: питания (I), пластикации (II), дозирования расплава (III), а затем продвижения расплава в каналах формующей головки и охлаждения экструдата [20].
Рисунок 2.5 - Схема одношнекового экструдера
1-бункер; 2-шнек; 3-цилиндр; 4 - полость для циркуляции воды; 5-нагреватель; 6-решетка с сетками; 7 - формующая головка, I, II III - технологические зоны
Деление шнека на зоны I-Ш осуществляется по технологическому признаку, и название зоны указывает на то, какую операцию в основном выполняет данный участок шнека. Разделение шнека на зоны условно, поскольку в зависимости от природы перерабатываемого полимера, температурно-скоростного режима процесса и других факторов начало и окончание определенных операций могут смещаться вдоль шнека, захватывая различные зоны или переходя из одного участка в другой.
Цилиндр также имеет зоны обогрева определенной длины. Длина этих зон определяется расположением нагревателей на его поверхности и их температурой. Границы зон шнека I-III и зон обогрева цилиндра могут не совпадать. Для обеспечения успешного перемещения материала большое значение имеют условия продвижения твердого материала из загрузочного бункера и заполнение межвиткового пространства, находящегося под воронкой бункера.
Рассмотрим поведение материала последовательно на каждом этапе экструзии.
Изменение уровня заполнения бункера материалом по высоте также влияет на полноту заполнения шнека. Поэтому бункер снабжен специальными автоматическими уровнемерами, по команде которых происходит загрузка бункера материалом до нужного уровня. Загрузка бункера экструдера осуществляется при помощи пневмотранспорта.
Питание шнека зависит от формы частиц сырья и их плотности. Гранулы, полученные резкой заготовки на горячей решетке гранулятора, не имеют острых углов и ребер, что способствует их лучшей сыпучести. Гранулы, полученные холодной рубкой прутка-заготовки, имеют острые углы, плоское сечение среза, что способствует их сцеплению и, как следствие, ухудшению сыпучести. При длительной работе экструдера возможен перегрев цилиндра под воронкой бункера и самого бункера. В этом случае гранулы начнут слипаться, и прекратится их подача на шнек (образуется так называемый "козел").
Для предотвращения перегрева этой части цилиндра в нем делаются полости для циркуляции охлаждающей воды.
Зона питания (I). Поступающее из бункера сырье заполняет межвитковое пространство шнека зоны I и уплотняется. Уплотнение и сжатие в зоне I происходит, как правило, за счет уменьшения глубины нарезки шнека. Продвижение осуществляется вследствие разности значений силы трения полимера о внутреннюю поверхность корпуса цилиндра и о поверхность шнека. Поскольку поверхность контакта полимера с поверхностью шнека больше, чем с поверхностью цилиндра, необходимо уменьшить коэффициент трения полимера о шнек, так как в противном случае материал перестанет двигаться вдоль оси шнека, а начнет вращаться вместе с ним. Это достигается повышением температуры стенки цилиндра (нагревом) и понижением температуры шнека (охлаждением водой в зоне I).
В зону подается тепло от нагревателей, расположенных по периметру цилиндра. Если температура цилиндра такова, что начинается преждевременное плавление полимера у его стенки, то материал будет проскальзывать по этой поверхности, т.е. вращаться вместе со шнеком. Поступательное движение материала прекращается. При оптимальной температуре полимер спрессован, уплотнен и образует в межвитковом пространстве твердую пробку. Лучше всего, если такая скользящая пробка образуется и сохраняется на границе зон I и II. Свойства пробки во многом определяют производительность машины, стабильность транспортировки полимера, величину максимального давления и т.д.
Зона пластикации и плавления (II). В начале зоны II происходит подплавление полимера, примыкающего к поверхности цилиндра. Расплав постепенно накапливается и воздействует нa убывающую по ширине пробку. Поскольку глубина нарезки шнека уменьшается по мере продвижения материала от зоны I к зоне III, то возникающее давление заставляет пробку плотно прижиматься к горячей стенке цилиндра, где и происходит плавление полимера.
В зоне пластикации пробка плавится также и под действием тепла, выделяющегося вследствие внутреннего, вязкого трения в материале в тонком слое расплава, где происходят интенсивные сдвиговые деформации, - материал пластицируется. Последнее обстоятельство приводит к выраженному смесительному эффекту. Расплав интенсивно гомогенизируется, а составляющие композиционного материала перемешиваются.
Конец зоны II характеризуется распадом пробки на отдельные фрагменты. Далее расплав полимера с остатками твердых частиц попадает в зону дозирования. Уменьшающаяся глубина нарезки шнека создает давление, которое необходимо для продавливания расплава через фильтрующие сетки, подачи его в головку, уплотнения и в итоге - для выхода сформованного изделия.
Основной подъем давления Р расплава происходит на границе зон I и II. На этой границе образующаяся пробка из спрессованного материала как бы скользит по шнеку: в зоне I это твердый материал, в зоне II - плавящийся. Наличие пробки и создает основной вклад в повышение давления расплава. Запасенное на выходе из цилиндра давление расходуется на преодоление сопротивления сеток, течения расплава в каналах головки и формования изделия.
Зона дозирования (III). Продвижение гетерогенного материала (расплав, частички твердого полимера) сопровождается выделением внутреннего тепла, которое является результатом интенсивных сдвиговых деформаций в полимере. Расплавленная масса продолжает гомогенизироваться, что проявляется в окончательном плавлении остатков твердого полимера, усреднении вязкости и температуры расплавленной части. В межвитковом пространстве расплав имеет ряд потоков, основными из которых являются продольный и циркуляционный. Величина продольного потока (вдоль оси шнека) определяет производительность экструдера Q, а циркуляционного - качество гомогенизации полимера или смешения компонентов. В свою очередь, продольный поток складывается из трех потоков расплава: прямого, обратного (по шнеку) и потока утечек [18].
Течение расплава через сетки и формующую оснастку. Расплав вращающимся шнеком продавливается через решетку, к которой прижаты металлические сетки. Сетки фильтруют, гомогенизируют и создают сопротивление движению расплава, на них теряется часть давления. Проходя через систему фильтрующих сеток, порции полимерного расплава с большей вязкостью задерживаются на сетках. Этого времени должно хватить для того, чтобы порция расплава достигла нужной температуры. Сверхвысокомолекулярные фракции полимера и различные примеси задерживаются сетками и через некоторое время их вместе с сеткой удаляют из цилиндра экструдера.
После прохождения сеток гомогенизированный расплав под остаточным давлением (Р=5,0-35 МПа) продавливается в формующую оснастку и, приобретая определенный профиль, выходит практически под очень небольшим избыточным давлением из фильерной части головки [20].
Фильера (решетка) - пластина или колпачок, в донышке которого имеются калиброванные отверстия, расположенные в определенном порядке. На фильере происходит разделение общего дозированного расплава на ряд струек.
Материал, из которого изготавливают фильеры, их форма и размеры, а также размеры и количество отверстий определяются способом, средой и температурой формования волокон, составом и свойствами расплава. Фильеру как правило изготавливают из металлов, хотя известны попытки использования стекла и керамики. При формовании волокон из расплавов применяют фильеры из высоколегированных высокопрочных нержавеющих сталей.
Обычно фильеры выполняются в виде колпачков (для прядильных растворов) или пластин (для расплавов) круглой формы, рисунок 2.6
Рисунок 2.6 - Виды фильер
Донышко фильеры должно выдерживать давление от 2,5 до 5 МН/м2. Соответственно толщина донышка фильеры должна составлять 5-20мм [17].
2.4 Расчетная часть
2.4.1 Материальный баланс процесса производства вторичных гранул на основе композиций полиэтилена и полипропилена
Материальные расчеты начинаются с определения расхода основного сырья. Расчет расхода сырья производится по выбранным параметрам технологического процесса и потерям, принятым для производства данного вида изделия. Он может быть произведен как для производства в целом, так и по отдельным его стадиям - технологическим переходам.
Данный расчет необходим для оценки возможных потерь в процессе производства и корректировки материальных потоков сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции, планирования запасов сырья на складе, упрощения калькуляции себестоимости конечного изделия.
Потери по переходам технологического процесса принимаются, исходя из данных практики работы передовых производств с корректировкой в зависимости от принятого технологического процесса и аппаратурного оформления.
Потери делятся на безвозвратные и возвратные. К безвозвратным относятся потери, которые не могут быть возвращены в производство или направлены на регенерацию, к возвратным - возвращаемые в производство.
Потери по стадиям процесса не следует суммировать, так как они принимаются в процентах от количества сырья, полупродукта или готовой продукции, которое поступает на данный технологический переход.
В ходе расчета общей выработки продукции устанавливается расчетное количество полуфабриката, выходящего с каждого технологического перехода, и определяется количество полуфабриката, необходимое для выпуска продукции на данном переходе и заданного объема готовой продукции.
Расчет расхода сырья и общей выработки продукции рекомендуется проводить на суточную производительность (кг/сут).
Расчет обычно проводится с точностью до 1кг, в отдельных случаях при сравнительно небольшом расходе дорогостоящего материала (краситель, стабилизатор, модификатор и проч.) - до 0,1кг.
Для наглядности расчета материального баланса необходимо привести схему материальных потоков процесса экструзии.
Расчет материального баланса начинают с последней стадии для того, чтобы учесть все потери (Таблица 2.1) [18].
Таблица 2.1 - Процент потерь на каждой стадии производства.
|
Стадия производства |
Потери,% |
||
|
возвратные |
безвозвратные |
||
|
Контроль качества |
0,5 |
- |
|
|
Механическая обработка |
- |
1,0 |
|
|
Экструзия |
1,0 |
2,0 |
|
|
Дробление и измельчение |
- |
0,5 |
|
|
Смешение |
- |
0,5 |
|
|
Транспортирование и хранение |
- |
0,5 |
Приведем схему материальных потоков процесса производства на рисунке 2.7
0,5% 1,5% 3%
0,5%
Рисунок 2.7 Схема материальных потоков процесса производства.
Контроль качества (ОТК).
На стадию ОТК поступает: 1,0050 т.
Возвратные потери составили 0,5%
Возвратные потери составили 0,0050 т
Экструдирование.
На стадию экструдирования поступает: 1,036 т
Общие потери составили 3%, в том числе:
безвозвратные потери 2%;
возвратные потери 1%
Общие потери составили 0,031 т в том числе:
безвозвратные 0,021 т;
возвратные 0,01 т
Сушка.
На стадию сушки поступает 1,0412 т
Безвозвратные потери составили 0,5%
Безвозвратные потери составили 0,043
Мойка.
На стадию мойки поступает 1,0846 т
Безвозвратные потери составили 4%
Безвозвратные потери составили 0,0434 т
Дробление.
На стадию дробления поступает 1,1011 т
Безвозвратные потери составили 1,5%
Безвозвратные потери составил 0,0165 т
Транспортировка
На стадию транспортирования поступает 1,0916 т
Безвозвратные потери составили 0,5%
Безвозвратные потери составили 0,0055 т
Постадийный материальный баланс (Таблицы 2.2-2.8)
Таблица 2.2 - Транспортировка и хранение
|
Приход, т |
Расход, т |
|
|
Отходы: 1,0916 |
Отходы: 1,0861 Безвозвратные потери 0,0055 |
|
|
Итого: 1,0916 |
Итого: 1,0916 |
Таблица 2.3 - Дробление
|
Приход, т |
Расход, т |
|
|
Отходы: 1,1011 |
Дробление: 1,0846 Общие потери 0,0310 Безвозвратные потери 0,0165 |
|
|
Итого: 1,1011 |
Итого: 1,1011 |
Таблица 2.4 - Мойка
|
Приход, т |
Расход, т |
|
|
Дроблёнка: 1,0846 |
Промытая дроблёнка: 1,0412 Безвозвратные потери 0,0434 |
|
|
Итого: 1,0846 |
Итого: 1,0846 |
Таблица 2.5 - Сушка
|
Приход, т |
Расход, т |
|
|
Промытая дроблёнка: 1,0412 |
Просушенная дробленка: 1,0360 Безвозвратные потери 0,0052 |
|
|
Итого: 1,0412 |
Итого: 1,0412 |
Таблица 2.6 - Экструдирование
|
Приход, т |
Расход, т |
|
|
Просушенная дроблёнка: 1,0036 |
Гранулят: 1,0050 Общие потери 0,0310 Возвратные потери 0,0100 Безвозвратные потери 0,0210 |
|
|
Итого: 1,036 |
Итого: 1,036 |
Таблица 2.7 - Контроль качества
|
Приход, т |
Расход, т |
|
|
Гранулят: 1,0050 |
Готовое изделие: 1,0000 Безвозвратные потери 0,0050 |
|
|
Итого: 1,0050 |
Итого: 1,0050 |
Таблица 2.8 - Сводный материальный баланс
|
Приход, т |
Расход, т |
|
|
Сырье 1,1066 |
Готовое изделие: 1,0000 |
|
|
Безвозвратные потери: |
||
|
Транспортировка 0,0055 |
||
|
Дробление 0,0165 |
||
|
Мойка 0,0434 |
||
|
Сушка 0,0052 |
||
|
Экструдирование 0,0021 |
||
|
Возвратные потери: |
||
|
Экструдирование 0,0100 |
||
|
ОТК 0,0050 |
2.4.2 Расчет производительности экструдера
Таблица 2.9 - Исходные данные
|
Параметр |
Обозначение |
Значение |
|
|
Экструдируемый материал |
Полиэтилен + полипропилен |
- |
|
|
Диаметр червяка, см |
D |
6,3 |
|
|
Отношение длины червяка к диаметру |
30 |
||
|
Общая длина червяка, см |
Lобщ=30D |
189 |
|
|
Длина зоны дозирования, см |
Lдоз=15D |
94,5 |
|
|
Длина зоны питания, см |
Lпит=4D |
25,2 |
|
|
Длина зоны пластикации, см |
Lпласт=6D |
37,8 |
|
|
Шаг винтовой нарезки червяка, см |
t=D |
6,3 |
|
|
Глубина канала, см |
hпит |
0,6 |
|
|
Степень сжатия материала в зоне дозирования |
k |
2,5 |
|
|
Частота вращения шнека, об/мин |
N |
45 |
Примем глубину канала hпит=6мм. Для определения ширины гребня винтовой нарезки е воспользуемся формулой (2.1):
e=0,lD, (2.1)
где D-диаметр червяка
е ==0,63 см,
Вычислим - зазор между гребнем червяка и цилиндром по формуле
=0,004, (2.2)
где D-диаметр червяка
Рассчитаем угол подъема винтовой нарезки на гребне червяка по формуле (2.3):
= arctg, (2.3)
где t-шаг винтовой нарезки червяка, см
D-диаметр червяка.
Рассчитаем глубину канала в зоне дозирования по формуле (2.4) (для дальнейших расчетов шнека все метрические значения берем в сантиметрах):
(2.4)
где D-диаметр червяка;
hпит-глубина канала;
к - коэффициент сжатия в зоне дозирования - К = 2,5 (для гранулированного сырья).
.
По расчетам получилось 3мм < 6мм, условие hдоз <hпит соблюдено, расчет оставляем. Рассчитаем величину прямого потока по формуле (2.5):
(2.5)
где D-диаметр червяка, см; hдоз - глубина канала в зоне дозирования, см; е-ширина гребня винтовой нарезки, см; t - шаг винтовой нарезки червяка, см; -угол подъема винтовой нарезки, см; N-частота вращения шнека, об/мин.
Рассчитаем величину обратного потока по формуле (2.6):
(2.6)
Для того что бы рассчитать Qобр нужно рассчитать по формуле (2.7):
(2.7)
где hдоз - глубина канала в зоне дозирования, см;
е-ширина гребня винтовой нарезки, см;
t - шаг винтовой нарезки червяка, см;
-угол подъема винтовой нарезки, см;
Lдоз - длина зоны дозирования, см
Для определения эффективной вязкости расплава в винтовом канале червяка экструдера рассчитаем скорость сдвига по формуле (2.8).
(2.8)
где hдоз - глубинa канала в зоне дозирования, см
N-частота вращения шнека, об/мин.
D-диаметр червяка, см;
При дальнейших расчетах при определении эффективной вязкости расплава будем пользоваться диаграммой приведенной на рисунке 2.6 [21].
По графику зависимости эффективной вязкости от скорости сдвига, находим значение эффективной вязкости при t=230°C
г=44,7 c-1; µэф= 2,3 • 10-2 кг с/см2;
(2.9)
=1,72•10-3 ?с;
Qобр1= 1,72•10-3 • 80 =0,137 см3/с
Qобр2= 1,72•10-3 • 90 =0,154 см3/с
Qобр3= 1,72•10-3•100 =0,172 см3/с
Qобр4= 1,72•10-3•110 =0,189 см3/с
Qобр5= 1,72•10-3•120 =0, 206 см3/с
Qобр6= 1,72•10-3•130 =0,223 см3/с
Полученные данные сведем в таблицу 2.10
Таблица 2.10 - Значения величины обратного потока от давления экструдера
|
Показатель |
Значение |
||||||
|
Р, атм |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
|
|
Qобр, см3/с |
0,137 |
0,154 |
0,172 |
0,189 |
0, 206 |
0,223 |
Рассчитаем величину потока утечки по формуле (2.10):
(2.10)
Рисунок 2.6 - График зависимости эффективной вязкости от скорости сдвига
Для того чтобы рассчитать величину потока утечки рассчитаем градиент скорости по формуле (2.11):
; (2.11)
; (2.12)
При дальнейших расчетах при определении эффективной вязкости расплава в зазоре будем пользоваться диаграммой 1.
Температура переработки композиции
tплав=230°С, г'утеч=445 сек-1 µг=3,75•10-3
Далее можно рассчитать величину потока утечки принимая давление создаваемое экструдером от 80-130 атм. (шаг 10 атм). Рассчитаем Q утеч по формуле (2.13)
(2.13)
Qутеч1=0,84•10-4 • 80 = 0,0067 см3/с
Qутеч2=0,84•10-4 • 90 = 0,0075 см3/с
Qутеч3=0,84•10-4 • 100 = 0,0084 см3/с
Qутеч4=0,84•10-4 • 110 = 0,0092 см3/с
Qутеч5=0,84•10-4 • 120 = 0,0100 см3/с
Qутеч6=0,84•10-4 • 130 = 0,0109 см3/с
Полученные данные сведем в таблицу 2.11
Таблица 2.11 - Значения величины потока утечки при различных давлениях
|
Р, атм |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
|
|
Qутеч, см3/с |
0,0067 |
0,0075 |
0,0084 |
0,0092 |
0,0100 |
0,0109 |
Пластификационная производительность экструдера определяется по формуле (2.14)
Q=Qпр - Qобр - Qутеч (2.14)
Q1=22,8 - 0,137 - 0,0067 = 22,65 см3/с
Q2=22,8 - 0,154 - 0,0075 = 22,63 см3/с
Q3=22,8 - 0,172 - 0,0084 = 22,61 см3/с
Q4=22,8 - 0,189 - 0,0092 = 22,60 см3/с
Q5=22,8 - 0, 206 - 0,0100 = 22,58 см3/с
Q6=22,8 - 0,223 - 0,0109 = 22,56 см3/с
По данным полученным в результате всего расчета составим сводную таблицу 2.12.
В таблице 2.12 указаны все значения полученные при расчете проектируемого экструдера.
Таблица 2.12 - Общая таблица полученных результатов.
|
Р, атм |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
|
|
Qпр |
22,8 |
22,8 |
22,8 |
22,8 |
22,8 |
22,8 |
|
|
Qобр, см3/с |
0,137 |
0,154 |
0,172 |
0,189 |
0, 206 |
0,223 |
|
|
Qутеч, см3/с |
0,0067 |
0,0075 |
0,0084 |
0,0092 |
0,0100 |
0,0109 |
|
|
Q |
22,65 |
22,63 |
22,61 |
22,60 |
22,58 |
22,56 |
Исходя из полученных данных рассчитаем среднюю производительность экструдера:
Qср= см3/с
Рассчитаем производительность экструдера в пересчете на кг по формуле (2.15):
(2.15)
где с-плотность перерабатываемого материала
Q=3,6•0,77•22,6 =63,25 кг/час
Исходя из всего вышеизложенного можно сделать следующие выводы: предлагаемая технологическая линия наиболее выгодно и эффективно поможет переработать предлагаемые в проекте композиционные материалы на основе вторичного полипропилена и полиэтилена. В предложенном процессе учитываются и соблюдаются все технологические параметры необходимые для переработки композиций. Расчетная производительность экструдера 63 кг/час [20,21].
3. Экспериментальная часть
3.1 Оценка реологических свойств полимера и композиций на их основе
Переработка полимерного материала или композиции начинается с оценки перерабатываемости, критерием которой является технологичность. Под термином "технологичность" подразумевается комплекс показателей его реологических свойств, так как не существует одного универсального показателя, по величине которого можно было бы судить о технологических свойствах полимерного материала. Когда речь идет о переработке нового композиционного материала или создании изделия принципиально нового типа, то во многом приходится полагаться на модельный эксперимент и опыт технолога-переработчика. При этом первичная оценка перерабатываемого материала в любом случае должна начинаться с определения границ области текучего состояния термомеханическим методом с последующим определением реологических характеристик в пределах этого состояния по сравнению со свойствами известных материалов [23].
Изучение реологических свойств, т.е. механических характеристик расплавов полимеров и композиций на их основе, используется в основном в следующих целях для:
оценки свойств полимерных материалов при сравнении отдельных партий сырья или композиций между собой и с эталонными образцами;
характеристики специфических эффектов, наблюдаемых при течении полимеров на различных стадиях технологических процессов;
определения реологических параметров, например вязкости в широком диапазоне скоростей (у) и напряжений сдвига (), определяемых зоной перерабатываемости данного полимерного материала (ЗП), при температурах переработки, необходимых для расчета производительности оборудования.
Поскольку в текучем состоянии полимеры представляют собой жидкости с большой вязкостью, имеющие упорядоченность структуры на уровне лишь ближнего порядка, то различия кристаллических и аморфных полимеров в таком состоянии стираются: они зависят не от исходного фазового состояния (до Тпл), а от химической природы цепи полимера и его молекулярной массы.
Величина Тт (для кристаллических полимеров это их Тпл) зависит от сил межмолекулярного взаимодействия. Наличие групп, склонных к образованию водородных связей, приводит к росту температур перехода в вязкотекучее состояние [24].
При оценке технологичности традиционных крупнотоннажных термопластов основной реологической характеристикой является показатель текучести расплава (ПТР).
Под ПТР понимают массу расплава полимера в граммах, вытекающую через калиброванный капилляр стандартных размеров под действием фиксированной нагрузки при выбранной температуре расплава определенной для каждого полимера за 10 мин. или пересчитанную на длительность истечения 10 мин.
Оценка термопластов по их ПТР служит основой для классификации марочного ассортимента по тому основному технологическому способу, который рекомендуется для переработки в изделия. В таблице 3.1 представлена зависимость способа переработки полимерных материалов от ПТР [25].
Таблица 3.1 Зависимость способа переработки полимерных материалов от ПТР
|
Показатель текучести расплава (ПТР), г/10мин |
Способ переработки |
|
|
0,03 |
прессование |
|
|
0,30-3,00 |
экструзия |
|
|
5,00-20,00 |
литье под давлением |
|
|
15,00-30,00 |
производство волокон |
Необходимо отметить, что указанные рекомендации не является строгими [24].
Целью экспериментальной части дипломного проекта является определение реологических характеристик вторичного ПЭ, ПП и композиции на их основе, а также задачи которые необходимы решить.
1) Определение и анализ значений ПТР, вторичных ПЭ, ПП и композиции на их основе с целью выбора способа переработки.
2) Построение реологических кривых с целью выбора режима переработки.
3) Определение термостабильности композиций с целью выбора температурного режима переработки.
3.2 Объекты исследования и методика проведения эксперимента
Объекты исследования:
1) Вторичный ПЭ (цилиндр одноразового шприца);
2) Вторичный ПП (Шток-поршень одноразового шприца);
3) Композиции ПП и ПЭ (50% ПЭ (цилиндр.) и 50% ПП (поршень)) при температурах 210 и 230 °С
Методика проведения эксперимента.
Для определения реологических характеристик используется прибор ИИРТ-5, который представлен на рисунке 3.1. Принцип действия установки основан на измерении скорости и истечении расплава через капилляр при определенной температуре.
Прибор состоит из экструзионной камеры 4 (длина составляет 123±0,25мм, внутренний диаметр 9,5+0,016мм), в полости которого установлен поршень 3 (направляющая головка поршня имеет длину 6,35±0,10мм с диаметром 9,48 ± 0,1мм).
Рисунок 3.1 - Прибор ИИРТ-5
1 - штурвал; 2 - груз; 3 - поршень; 4 - цилиндр; 5 - нагреватель; 6 - теплоизоляция; 7 - подставка; 8 - капилляр; 9 - основание; 10 - зеркало; 11 - стопор; 12 - стойка.
Регулятор температуры прибора обеспечивает нагрев цилиндра в интервале 100-200 °С с точностью ±0,5 °С. В нижней части цилиндра 4 установлен градуированный капилляр 8, фиксируемый стопором 11. Продавливание расплава осуществляется под действием дискообразных грузов 2, которые подвешивают к цанге, закрепленной на ходовом винте со штурвалом 1. Для удобства наблюдения за истечением расплава из капилляра на приборе имеется поворотное зеркало 10.
Необходимая для испытания температура в термостате нагревательными элементами и поддерживается с помощью автоматического регулятора температуры.
1) Методика определения ПТР
1. Загружают навеску исследуемого материала (4-5г) в канал вискозиметра и вручную уплотняют ее. Чтобы исключить попадание воздуха в камеру время загрузки не должно превышать одной минуты.
2. В камеру вставляют поршень и помещают на втулку добавочный груз. После выдержки под давлением в течение пять минут (по ГОСТ 11645) [25], отпускают грузы и дают полимеру течь под действием силы тяжести.
3. Как только нижняя кольцевая отметка на поршне опуститься до верхней кромки экструзионной камеры, выдавленную часть материала отсекают ножом и не принимают в расчет. Одновременно начинают измерение скорости течения расплава до тех пор, пока верхняя метка на поршне не опустится до верхней кромки экструзионной камеры.
4. После охлаждения полученные прутки взвешивают с погрешностью не белее 0,001г. Число их должно быть не менее трех. Прутки, содержащие пузырьки воздуха, бракуют. Масса отрезка определяется как среднее арифметическое результата взвешивания всех отрезков.
5. После окончания цикла измерений капилляр освобождают и удаляют из прибора остатки полимера.
6. За результат испытания принимается среднее арифметическое двух определений на трех отрезках материала, расхождение по массе между которыми не должно превышать 5%.
7. Показатель текучести расплава (ПТР, г/10 мин) определяется по формуле (3.1) [25]:
(3.1)
где 600 - стандартное время, с;
m - средняя масса экструдированных отрезков, г;
t - интервал времени между двумя последовательными резаниями прутков, с.
В процессе работы были определены ПТР вторичного ПЭ, ПП и композиции на их основе, при температуре переработки 210 и 230 °С
2) Методика построения реологических кривых
Для построения кривых необходимо несколько точек зависимости эффективной вязкости з от напряжения сдвига ф. Для этого необходимо провести эксперимент при различных нагрузках. В данном эксперименте использовались нагрузки 1,26; 2,16; 3,8 и 5; кг.
Напряжение сдвига фсдв рассчитывается по формуле (3.2):
фсдв= (3.2)
где G-нагрузка на поршень, Н;
d - диаметр поршня (0,00948м);
r-радиус капилляра (0,0010475м);
l-длина капилляра (0,008м).
Скорость сдвига (у) оценивается по формуле (3.3):
, (3.3)
где Q-расход полимерной жидкости в м /с, который можно рассчитать по формуле (3.4);
(3.4)
где с-плотность, г/см3.
Для построения кривых рассчитаем эффективную вязкость по формуле (3.5)
(3.5)
где ф-напряжение сдвига
г-скорость сдвига [11].
3) методика определения термостабильности
Термостабильность расплавов характеризует длительность нахождения термопласта выше температуры плавления без нарушения его химического состава и, следовательно, свойств.
Чем длительнее период термостабильности расплава, тем шире технологические возможности материала, тем кривая термостабильности будет иметь меньший разброс точек.
Для определения термостабильности композиции необходимо выдержать расплав в экструзионной камере прибора ИИРТ-5 в течение определенного времени, после чего снимается ПТР.
По полученным данным строится зависимость ПТР от времени выдержки в экструзионной камере.
В данном эксперименте композиция выдерживалась в течении 3, 5, 7, 9 и 11 минут, после чего измерялось значение ПТР
3.3 Результаты эксперимента
1) Для построения графиков зависимости ПТР от нагрузки экспериментальные данные (значения масс экструдируемых отрезков, с учетом времени истечения расплава полимера) подставили в формулу (3.1). Полученные значения ПТР, свели в таблицу 3.2
Таблица 3.2 - Экспериментальные данные для расчета ПТР вторичного полиэтилена, полипропилена и композиций на их основе
|
Полимер |
Температура, °С |
Масса груза, Н |
Время, сек |
Средняя масса, г |
ПТР, г/10 мин |
|
|
ПЭ |
190 |
12,4 |
10 |
0,08054 |
4,8 |
|
|
ПП |
230 |
12,4 |
5 |
0,17582 |
21,0 |
|
|
Композиция 1 |
210 |
12,4 |
5 |
0,08362 |
10,0 |
|
|
Композиция 2 |
230 |
12,4 |
5 |
0,12649 |
15,1 |
|
|
ПЭ |
190 |
21,2 |
5 |
0,08815 |
10,5 |
|
|
ПП |
230 |
21,2 |
5 |
0,34629 |
41,6 |
|
Полимер |
Температура, °С |
Масса груза, Н |
Время, сек |
Средняя масса, г |
ПТР, г/10 мин |
|
|
Композиция 1 |
210 |
21,2 |
5 |
0,18561 |
22,2 |
|
|
Композиция 2 |
230 |
21,2 |
5 |
0,28743 |
34,5 |
|
|
ПЭ |
190 |
37,3 |
5 |
0, 20216 |
24,2 |
|
|
ПП |
230 |
37,3 |
5 |
0,72280 |
86,7 |
|
|
Композиция 1 |
210 |
37,3 |
5 |
0,34477 |
41,3 |
|
|
Композиция 2 |
230 |
37,3 |
5 |
0,50673 |
60,8 |
|
|
ПЭ |
190 |
49 |
5 |
0,27435 |
33,0 |
|
|
ПП |
230 |
49 |
5 |
1,11425 |
133,7 |
|
|
Композиция 1 |
210 |
49 |
5 |
0,59810 |
71,7 |
|
|
Композиция 2 |
230 |
49 |
5 |
0,88448 |
106,0 |
По данным таблицы построили графики зависимости ПТР от прикладываемой нагрузки. График представлен на рисунке 3.2
Рисунок 3.2 - Зависимость ПТР от прикладываемой нагрузки
2) Для построения реологических кривых (зависимость ф от з) данные, полученные в ходе эксперимента, подставили в формулы (3.2), (3.3), (3.4) и (3.5), полученные значения, свели в таблицу 3.3
Таблица 3.3 - Эффективная вязкость вторичного полиэтилена, полипропилена, и композиций на их основе
|
Полимер |
Напряжение сдвига, (10-4 Па) |
||||
|
1,1 |
2 |
3,5 |
4,5 |
||
|
ПЭ |
0,090 |
0,070 |
0,057 |
0,054 |
|
|
ПП |
0,019 |
0,017 |
0,014 |
0,012 |
|
|
Композиция 1 |
0,040 |
0,034 |
0,032 |
0,024 |
|
|
Композиция 2 |
Подобные документы
Пирометаллургическая технология получения вторичной меди. Распределение основных компонентов вторичного медного сырья по продуктам шахтной плавки. Шлаки цветной металлургии. Перспективы применения центробежно-ударной техники для переработки шлаков.
реферат [25,8 K], добавлен 13.12.2013Обеззараживание и переработка медицинских отходов. Новая технология уничтожения медицинских отходов. Метод термического обезвреживания медицинских отходов в Москве. Классификация медицинских отходов по эпидемиологической и токсической опасности.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 03.03.2010Высокие темпы производства полиуретанов: экономические и экологические проблемы. Основные способы вторичной переработки полиуретанов: физическая переработка материала, химическая переработка и рекуперация энергии. Синтез полиуретанов: вторичные полиолы.
реферат [593,3 K], добавлен 18.02.2011Характеристика сырья, продукции и вспомогательных материалов при переработке нефти. Описание технологической схемы. Оборудование, контрольно-измерительные приборы и автоматизация. Расчет капитальных затрат проекта, численности песонала и оплаты труда.
дипломная работа [351,9 K], добавлен 01.06.2012Экономия ресурсов, снижение вредного воздействия на экологию и утилизация отходов потребления как основная цель получения алюминия из вторичного сырья. Потенциальные источники вторичного алюминия в России, инновационные способы его производства.
курсовая работа [560,7 K], добавлен 29.09.2011Переработка рисового зерна в крупу. Химическое содержание рисовой шелухи. Способы использования рисовой шелухи. Технологические схемы выделения чистого кремнезема. Переработка отходов рисового производства для получения аморфного диоксида кремния.
статья [991,8 K], добавлен 05.10.2017Характеристика технологического оборудования, описание процесса переработки резины. Расчет режимного и эффективного фонда работы оборудования. Требования безопасности при эксплуатации установок. Характеристика опасных и вредных производственных факторов.
курсовая работа [80,0 K], добавлен 02.01.2012Технико-экономическое обоснование производства. Характеристика готовой продукции, исходного сырья и материалов. Технологический процесс производства, материальный расчет. Переработка отходов производства и экологическая оценка технологических решений.
методичка [51,1 K], добавлен 03.05.2009Изучение технологии производства слюдопластовых электроизоляционных материалов, образование отходов при производстве слюдопластовой бумаги. Технологические и экономические расчеты для установки по переработке отходов слюдопластового производства.
дипломная работа [5,2 M], добавлен 30.08.2010Определение объемов заготовки древесины по сезонам года и породам потенциальных ресурсов древесных отходов на лесосеках и погрузочных пунктах. Выбор машин, механизмов на заготовке и переработке древесного сырья на щепу и расчет их производительности.
курсовая работа [88,2 K], добавлен 17.11.2012
