Разработка технологических схем производства профильно-погонажных изделий из ПВХ

Профильно-погонажные изделия (трубы, профильные изделия строительного назначения, листы) из ПВХ получают методом экструзии. Для их производства используют композиции различного состава на основе ПВХ.

Прием полимерного сырья, с учетом специфики производств, рекомендуется производить в полимеровозах или контейнерах.

Хранить сырье, поступившее в полимер овозах и оборотных контейнерах, рекомендуется с использованием силосного склада.

При проектировании производств малой мощности наиболее целесообразен прием сырья в контейнерах и мешках с последующим хранением партиями на стеллажном складе. В этом случае необходимо использовать растаривающее оборудование.

Технологические добавки (стабилизаторы, смазки, модификаторы) поставляются в контейнерах одноразового использования и мешках, хранятся партиями на стеллажном складе. Для транспортировки их в отделение подготовки композиции рекомендуется применять технологические контейнеры объемом 1 м3, с загрузкой от растарочной установки небольшой производительности.

Наполнители (мел, шунгит и др.) также поставляются в контейнерах одноразового использования и мешках. Количество их в составе композиций может меняться в довольно широких пределах. При малом содержании наполнителей их рекомендуется хранить партиями на стеллажном складе, при большом — на силосном складе.

Пластификаторы и другие виды жидких добавок поставляются в железных бочках или полиэтиленовых кубовых контейнерах. Хранить их рекомендуется на контейнерной площадке под навесом.

На предприятиях по производству из ПВХ профильно-погонажных изделий необходимо предусматривать отделения по подготовке композиций. Они могут быть организованы по самым различным схемам, в зависимости от потребностей конкретного производства. На выбор схемы влияют, в первую очередь:

  • • объем производства готовой продукции;
  • • разнообразие используемых рецептур;
  • • состав рецептур;
  • • виды используемых добавок;
  • • общий уровень автоматизации и механизации всего предприятия;
  • • этажность здания, размеры сетки колонн (или расстояния между несущими стенами), а также высота производственных помещений [2].

В первую очередь, все схемы следует разделить на «вертикальные» и «ломаные». «Вертикальные» схемы могут быть реализованы либо в многоэтажном здании, либо в одноэтажном с многоэтажной пристройкой, в которой и размещают отделение подготовки композиций. В одноэтажных зданиях возможна реализация только «ломаной» схемы.

Оборудование отделений подготовки композиции наиболее целесообразно располагать по «вертикальной» схеме, в этом случае обеспечивается естественное движение материала от позиции к позиции, появляется возможность сократить затраты на внутрицеховую транспортировку сырья, значительно уменьшить количество пыли в отделении, резко сократить протяженность материал опров од ов, облегчить работу обслуживающего персонала. При этом высота здания должна быть не менее 18-20 м.

Использование «ломаных» схем представляет интерес либо при организации производства в условиях перепрофилирования имеющихся одноэтажных зданий, либо при организации мелких и средних производств в условиях ограничения средств на капитальное строительство. Организация производства по таким схемам предусматривает разрыв единой вертикальной схемы приготовления композиции на отдельные участки с возможностью использования транспортных устройств (пневмотранспорта или шнековых конвейеров) для принудительной подачи материалов с нижней отметки на верхнюю.

При работе отделения подготовки по «вертикальной» схеме ПВХ со склада сырья централизованным пневмотранспортом подается в расходный бункер объемом 3-7 м3.

Порошкообразные компоненты в мешках, одноразовых или технологических герметичных контейнерах лифтом или электротельфером подаются на участок растаривания мелких компонентов. На этом участке устанавливаются специальные бункеры, представляющие собой емкости с устройствами для растаривания мешков или приема сырья из контейнеров. Число бункеров зависит от рецептуры. При этом необходимо предусматривать возможность изменений номенклатуры продукции в процессе эксплуатации производства. Емкость каждого бункера 0,7-1,0 м3.

Способ подачи наполнителя в отделение приготовления композиции зависит от его относительного содержания в составе смеси:

  • • при малом содержании (до 7 масс.ч./100 масс.ч. ПВХ) — в таре зав ода- изготовителя или технологических контейнерах;
  • • при высоком содержании — централизованным пневмотранспортом или шнековым транспортером (при склонности к сводообразованию) в расходный бункер объемом 3-7 м3.

Воздух из бункеров направляется в систему вентиляции и после очистки фильтрами выбрасывается в атмосферу. Применяются два вида фильтров: рукавные фильтры со встряхиванием и фильтры с обратной продувкой воздухом.

Емкости для ПВХ, мела, пигментов, диоксида титана, а также бункеры для мелких порошкообразных компонентов в нижней части оборудуются винтовыми питателями для передачи материалов на автоматические весы.

Растаренные компоненты: ПВХ, мел, а также мелкие компоненты дозируются в соответствии с рецептурой через весы в горячий бак двухстадийного смесителя.

Пластификаторы и другие виды жидких добавок со склада по трубопроводам подаются в отделение подготовки композиции, в емкости объемом 2-3 м3, оборудованные уровнемерами. Число емкостей определяется числом жидких компонентов. Из емкостей жидкие компоненты дозируются с помощью автоматических весов или дозировочных насосов непосредственно в смеситель.

Необходимо учитывать состав приготавливаемой композиции: кроме автоматических весов для взвешивания ПВХ дополнительно используют весы для взвешивания наполнителя и «малых» добавок. Это связано с тем, что ошибка взвешивания на общих весах может быть значительной и приведет к заметному колебанию свойств композиции.

Приготовленная композиция из холодного бака двухстадийного смесителя самотеком поступает в промежуточную емкость, откуда пневмотранспортом или шнековым (или спиральным) транспортером направляется в суточные емкости для хранения объемом 10-20 м3.

Отделение подготовки композиции размещается в отдельном помещении.

Компоновку отделений подготовки композиции следует выполнять таким образом, чтобы участки растаривания, дозирования и взвешивания мелких компонентов располагались на верхних этажах. Это обусловлено тем, что стабилизирующие добавки органического происхождения (стеарат кальция, двухосновной стеарат свинца и др.) могут образовывать с воздухом взрывоопасные аэрозоли, и производства, в которых эти добавки применяются, относятся к категории «Б». Все остальные производства относятся к категории «В».

Из суточных емкостей композиция системами пневмотранспорта, шнековыми или спиральными транспортерами подается в бункеры экструдеров линий для производства профильно-погонажных изделий.

Необходимо предусмотреть устройства для предотвращения попадания воздуха из системы пневмотранспорта в производственные помещения.

При использовании суперконцентрата красителя (пигмента) и добавок вторичного сырья требуемое соотношение компонентов в потоке регулируют при помощи трехкомпонентных дозирующих установок, монтируемых непосредственно над бункером экструдера.

Между многокомпонентным дозирующим устройством и экструдером необходимо поместить прибор для обнаружения металлических частиц.

Из бункера композиция захватывается питающим шнеком и транспортируется в цилиндр экструдера.

Для производства профильно-погонажных изделий из ПВХ используются агрегаты на базе двухшнековых экструдеров с дегазацией.

В соответствии с нормативной документацией, трубы из ПВХ выпускаются длиной 5,5-6,0 м, профильный погонаж — длиной от 2,5 до 6,0 м. На отрезки нужной длины они разрезаются при помощи отрезного устройства.

Для маркировки труб рекомендуется использовать вспомогательный экструдер низкой производительности с питанием от технологического контейнера и соэкструзионную конструкцию формующей головки.

Требуемое соотношение полимерного сырья и суперконцентрата пигмента (красителя) обеспечивается за счет применения двухкомпонентного дозатора.

Трубы из ПВХ, в основном, выпускаются с раструбами. Для этого в линии предусматривается специальное устройство, устанавливаемое рядом с экструзионной линией. В него подается труба, ее конец разогревается, и формуется раструб.

При производстве профильных изделий и листов в состав линии целесообразно включить устройство для нанесения на поверхность защитной полиэтиленовой пленки.

Готовые трубы сдаются на склад в пакетированном виде. Формирование пакета осуществляется автоматически. Для этого предусматривается устройство, разворачивающее каждую вторую трубу на 180°, что обеспечивает равномерную укладку со сдвигом ряда труб на величину раструба.

Готовый пакет обвязывается металлической или ориентированной полипропиленовой лентой, вынимается краном из пакетирующего устройства и транспортируется на место технологического хранения и затем на склад готовой продукции.

Профильные изделия после разрезания на отрезки требуемой длины сбрасываются приемным устройством в контейнеры, в которых транспортируются на место технологического хранения, затем на участок упаковки и далее — на склад готовой продукции.

Упаковка профильных изделий осуществляется в зависимости от требований к товарному виду продукции: в обычную полимерную или термоусадочную пленку, картонные короба и т. д.

Декорирование профильных изделий осуществляется в соответствии с требованиями к их внешнему виду (путем окрашивания в массе, методом соэкстру- зии, ламинированием, с помощью термопечати, офсетной печати, лакирования и пр.). Декорирование может осуществляться как непосредственно в экструзионной линии, так и на отдельном участке.

Проверка профильных изделий на соответствие Государственным стандартам или Техническим условиям должна производиться в лаборатории предприятия.

При производстве профильно-погонажных изделий на различных стадиях процесса образуются технологические отходы, подлежащие измельчению.

Процесс измельчения предпочтительно организовывать централизованно, на специализированном участке, по двухстадийной схеме, которая предусматривает предварительную нарезку профилей дисковой пилой на небольшие отрезки и последующее измельчение с использованием роторных измельчителей [2]. Конечная форма подготовки технологических отходов — дроблен- ка с размером гранул до 3 мм, либо полученный после дополнительного измельчения в дисковой мельнице мелкодисперсный порошок, который можно добавлять непосредственно в двухстадийный смеситель при приготовлении композиции.

Технологические отходы производства профильных изделий и листов после предварительной подготовки могут быть использованы в качестве добавки к свежему сырью; отходы производства труб — для производства каких-либо мало ответственных профилей или безнапорных труб.

Подача охлаждающей воды к экструзионным линиям осуществляется централизованно, от холодильной установки.

В качестве примера ниже приводится описание технологической схемы производства канализационных труб из ПВХ (рис. 3.11).

Доставка полимерного сырья, с учетом специфики производств, предусмотрена в полимеровозах или автомобильным транспортом 1, в контейнерах.

Сырье, поступившее в полимеров озах и оборотных контейнерах, хранится на силосном складе 8. Контейнеры разового использования с сырьем хранят на контейнерной площадке 3. Для выгрузки сырья из контейнеров используется растаривающее оборудование 5.

Технологические добавки (стабилизаторы, смазки, модификаторы) пигмент и наполнитель (мел) поставляются в контейнерах одноразового использования и мешках, хранятся партиями на стеллажном складе 6.

Отделение подготовки композиции располагается в отдельном помещении и организовано по «вертикальной» схеме, что, как уже говорилось, обеспечивает естественное движение материала от позиции к позиции.

ПВХ со склада сырья централизованным пневмотранспортом 7 подается в расходный бункер объемом 3-7 м3. Порошкообразные компоненты в мешках или одноразовых контейнерах лифтом 10 подаются на участок растаривания мелких компонентов, где установлены специальные бункеры 14, представляющие собой емкости с устройствами для приема сырья из тары зав ода- производителя. Число бункеров определяется составом рецептуры, емкость каждого бункера 0,7-1,0 м3.

Воздух из фильтров 9 складских сил особ и бункеров добавок направляется в систему аспирации 33 и после очистки выбрасывается в атмосферу.

Емкости для ПВХ, мела, пигментов, диоксида титана, а также бункеры для мелких порошкообразных компонентов в нижней части оборудуются винтовыми питателями 15 для передачи материалов на автоматические весы.

Технологическая схема производства труб из поливинилхлорида (пояснения см. в тексте)

Рис. 3.11. Технологическая схема производства труб из поливинилхлорида (пояснения см. в тексте)

Растаренные компоненты: ПВХ, мел, а также мелкие компоненты дозируются в соответствии с рецептурой через весы 12, 13.1,13.2 в горячий бак двухстадийного смесителя 17.

Для взвешивания наполнителя используются весы 13.1, для взвешивания «малых» добавок — весы 13.2. Взвешивание ПВХ и проверка полного веса всей композиции производится на весах 12.

Приготовленная композиция из холодного бака двухстадийного смесителя 17 самотеком поступает в промежуточную емкость 18, откуда пневмотранспортом направляется в суточные емкости для хранения объемом 10-20 м319.

Из суточных емкостей 19 композиция системами пневмотранспорта подается в бункеры экструдеров 20 линий для производства труб. В бункерах установлены магнитные уловители для обнаружения металлических частиц.

Для производства труб из ПВХ используются агрегаты на базе двухшнековых экструдеров с дегазацией.

Трубная заготовка вытягивается тянущим устройством гусеничного типа 24 из прямоточной формующей головки 21, калибруется вакуумным калибратором 22 и приобретает окончательные размеры после охлаждения в ванне 23.

Трубы режутся на отрезки заданной длины отрезным устройством 25 и поступают на приемное устройство 27. В соответствии с нормативной документацией, трубы из ПВХ выпускаются длиной 5,5-6,0 м.

В линии установлено сканирующее устройство, позволяющее непрерывно контролировать толщину стенки трубы по всему периметру сечения.

При необходимости выполнения раструбов в линии предусматривается установка соответствующего устройства 26.

Готовые трубы сдаются на склад в пакетированном виде. Формирование пакета осуществляется автоматически. Специальное устройство разворачивает каждую вторую трубу на 180°, что обеспечивает равномерную укладку со сдвигом ряда труб на величину раструба.

Готовый пакет 28 обвязывается с помощью металлической или ориентированной полипропиленовой ленты и транспортируется кран-балкой на место технологического хранения 29 и затем на склад готовой продукции.

Процесс измельчения организован на специализированном участке, по двухстадийной схеме, с использованием дисковой пилы 31 и роторного измельчителя пластмасс 32. Технологические отходы производства труб могут быть использованы для производства других изделий.

Подача охлаждающей воды к экструзионным линиям осуществляется централизованно, от холодильной установки 16.

На рис. 3.12 показан пример технологической схемы производства профиля из жесткого ПВХ. В данном случае подготовительное отделение устроено по «ломаной» схеме и все производство может размещаться в одноэтажном здании. Технология подготовки сырья по этой схеме отличается также предварительным смешением мелких сыпучих добавок до их поступления в комбинацию горячего и холодного смесителей.

В данной схеме в качестве одного из вариантов предусмотрена возможность использования жидких добавок, например, небольшой массовой доли пластификатора.

Технологические добавки (стабилизаторы, смазки и др.) подаются на участок растаривания мелких компонентов. На этом участке устанавливаются специальные бункеры 16, представляющие собой емкости с устройствами для растаривания мешков или приема сырья из технологических контейнеров. Бункеры 16 для мелких порошкообразных компонентов в нижней части оборудуются шнековыми питателями для передачи материалов на следующую стадию технологической обработки. Можно также использовать для этих целей вибрационные питатели, применение которых целесообразно, прежде всего, для разгрузки емкостей со слеживающимися компонентами.

Вариант схемы отделения смешения при силосном складировании ПВХ и мела и автоматическом развесе мелких добавок

Рис. 3.12. Вариант схемы отделения смешения при силосном складировании ПВХ и мела и автоматическом развесе мелких добавок: 1 — электро- или автопогрузчик; 2 — накопительная емкость; 3 — устройство для просева; 4 — промежуточная емкость; 5 — воздуходувка; 6 — рукавный фильтр; 7 — весы для ПВХ; 8 — горячий смеситель; 9 — холодный смеситель; 10 — промежуточная емкость; 11 — секторный дозатор; 12, 17 — шнековые дозаторы; 13 — весы для мела; 14 — весы для жидких добавок; 15 — контейнер или бочка с жидкой добавкой; 16 — емкость для мелких добавок; 18 — весы для мелких добавок; 19 — малые весы для мелких добавок; 20 — промежуточная емкость с вертикальной лопастной мешалкой; 21 — мешок или биг-бег для сбора отсева; 22 — суточный силос; 23 — двухшнековый экструдер; 24 — калибровочный стол; 25 — тянущее устройство; 26 — отрезное устройство; 27 — накопитель- укладчик; 28 — контейнер для профилей; 29—ламинатор; 30—холодильная установка; 31 — дисковая пила; 32 — измельчитель

Процесс «созревания» смеси проходит в отделении экструзии. В суточные силосы 22 порошкообразный материал идет через промежуточную емкость, непосредственно после смешения. В силосах он «созревает», постепенно через дозатор поступает в промежуточную емкость и далее по всасывающему трубопроводу направляется в бункер экструдера. Если на предприятии перерабатываются смеси различных рецептур, то для удобства работы к каждой экструзионной линии устанавливается свой суточный силос.

В отличие от трубных линий, при производстве профилей, в конструкции которых предусматриваются стенки малой толщины, рекомендуется практиковать просев ПВХ и мела либо на выходе из силосов, в которых они складируются

(этот вариант показан на рис. 3.12), либо на выходе готовой смеси из суточных силосов.

При работе на экструзионных линиях высокой производительности (например, 500 кг/ч и выше), объем и высота суточных силосов бывают весьма значительными. Поэтому в производственных помещениях малой высоты комбинацию оборудования «силос-дозатор-вибросито-промежуточная емкость» приходится размещать частично в приямке. Один из возможных вариантов подобного монтажа оборудования показан на рис. 3.13.

При экструзии наряду с процессами, связанными с подводом тепла, в ряде мест технологической цепочки приходится осуществлять теплоотвод. Если для уменьшения влияния тепловой инерции при пластикации полимера в материальном цилиндре экструдера применяются жидкостная или воздушная системы охлаждения, то для охлаждения в районе загрузочного отверстия материального цилиндра в калибраторах и охлаждающих ваннах всегда используется жидкий хладагент (чаще всего — вода). Подача охлаждающей воды к экструзионным линиям осуществляется централизованно, от холодильной установки.

Схема размещения суточных силосов в приямке

Рис. 3.13. Схема размещения суточных силосов в приямке: 1 — лестница на площадку для обслуживания фильтров; 2 — воздушные фильтры; 3 — ограждение; 4 — суточные силосы; 5 — секторный дозатор; 6 — опоры силоса; 7 — промежуточная емкость; 8 — вибросито; 9 — лестница в приямок; 10 — площадка для обслуживания фильтров

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >