124676 (Усовершенствование технологии получения изделий из полиамида методом литья под давлением)

Министерство образования Российской Федерации

технологический институт

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

«Химия и технология композиционных материалов»

на тему

«Усовершенствование технологии получения изделий из полиамида методом литья под давлением »

Выполнил: студент

Проверил: доцент

2009

Содержание

Введение.

1. Технологический раздел

1.1. Информационный анализ

1.2. Характеристика исходного сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции

1.3. Описание технологического процесса

1.4. Основные параметры технологического процесса

1.5. Техническая характеристика основного технологического оборудования.

1.6. Технологические расчеты

1.6.1. Материальные расчеты

1.6.2. Расчеты основного технологического оборудования

1.6.3. Энергетические расчеты

Введение

Двадцатый век - век научно-технического прогресса. В этот период объем производства вырос более чем в сто раз благодаря значительному расширению научных открытий и внедрения их в новейшие технологии.

Весомый вклад в новые технологии внесли и химическая и биологическая науки. Важнейшим преимуществом применения химических процессов и материалов является возможность создания материалов с заранее заданными свойствами, обладающими необходимой легкостью и прочностью, антикоррозийными и диэлектрическими свойствами, способностью работать в экстремальных условиях. На базе их открытий были созданы новые материалы из синтетических полимеров, которых ранее не было на Земле. По своим свойствам эти материалы настолько хороши, что вошли буквально во все сферы жизни человека, стали совершенно незаменимыми и абсолютно необходимыми. Пластики являются серьезными конкурентами металлам, стеклу, керамике. На примере нескольких видов материалов можно посмотреть, насколько велик спектр выпускаемых на их основе продуктов

Полиэтилен (1-е место в мире по объему производства): пленки и пакеты, волокна (веревки, тросы), тара (бутылки, медицинская посуда), трубы, сифоны для сантехники, игрушки и т.д.

Полипропилен (2-е место): панели и бамперы для автомобилей, стенки и полки холодильников, особо прочная медицинская посуда, шприцы, изоляционные материалы, покрытия, посуда.

Полиэтилентерефталат (3-е место): упаковочные бутылки (для напитков), искусственные волокна - полиэстер (куртки, колготки, рубашки и проч.), тросы крепежные.

Полиамид: чулки, носки, куртки, рубашки, шестеренки, втулки, лыжи, тросы, шланги.

Поливинилхлорид: синтетическая кожа, оконные рамы, строительная фурнитура

Поликарбонат: защитные шлемы, баскетбольные щиты, оптические пластиковые стекла.

Полистирол: корпуса телефонных аппаратов и телевизоров, панели приборов, мебель, ванны, посуда, игрушки, упаковки, авторучки.

Полиуретан: шланги для ванн, катетеры, бамперы, ролики, шины, колеса, амортизаторы, звукоизоляция, клеи, оконные рамы, двери, лыжи, подошвы обуви.

Типичными свойствами синтетических материалов являются:

• небольшая плотность;

• различные механические свойства,

• изоляция электричества,

• теплоизоляция,

• устойчивость против коррозии и химикатов. Синтетические материалы:

• хорошо принимают нужную форму и обрабатываются,

• хорошо окрашиваются в массе,

• имеют гладкую, декоративную поверхность.

Однако синтетические материалы обладают также свойствами, которые ограничивают их применение:

• по большей части, малая устойчивость против высоких температур;

• частично горят,

• по большей части не обладают высокой прочностью и

• отчасти синтетические материалы неустойчивы против растворителей.

Высокая устойчивость против разложения синтетических материалов является преимуществом при их использовании, однако для их удаления это является недостатком. В связи с ростом производства синтетических материалов их утилизация стала проблемой защиты окружающей среды. Насчитывается около 150 видов пластиков. 30% из их - это смеси различных полимеров. Для достижения определенных свойств, лучшей переработки в полимеры вводят различные химические добавки, которых уже более 20, а ряд из них относятся к токсичным материалам. Это стабилизаторы, защищающие пластики от действия высоких температур, солнечного света, красители, содержащие тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий, бром, цинк), смазки, ингибиторы горения - антипирены, антистатики и пр. Выпуск добавок непрерывно возрастает. А со временем потребляемые пластики неизбежно переходят в отходы.

Полимерные материалы вызвали подлинную революцию почти во всех отраслях экономики. Применение пластмасс, резины, лакокрасочных материалов и химических волокон облегчает массу самолетов, кораблей, автомобилей, увеличивает их скорости, сберегает значительное количество дорогих и дефицитных материалов, продлевает жизнь машин и оборудования, повышает их производительность. Особенно широко используются в машиностроении пластмассы и синтетические смолы, синтетический каучук и резины, химические волокна и изделия из них, краски и лаки.

Применение искусственных и синтетических материалов обеспечивает значительное, часто решающее, повышение производительности труда, снижение себестоимости выпускаемой продукции, улучшение ее качества, облегчает условия и повышает культуру производства, высвобождает трудовые и материальные ресурсы.

Однако, наряду с положительными качествами, у этих синтетических продуктов есть один существенный недостаток - они, в отличие от многих природных материалов, выполнив свои функции, не уничтожаются достаточно быстро под действием агрессивных факторов окружающей среды - света, тепла, атмосферных газов, микроорганизмов, а продолжают существовать в виде долгоживущих отходов, причиняя в некоторых случаях непоправимый ущерб живой природе. Переработка и утилизация отходов является сложной и многофакторной экологической, технологической и экономической проблемой. Во всем мире идет активный поиск технологий и оборудования для переработки и утилизации отходов при соблюдении современных требований экологии, ресурсосбережения.

В последние годы в России достигнут значительный прогресс в области производства различных видов продукции из пластмасс (литьевых изделий, труб, профилей, пленок, листов и т.д.), что обусловлено совершенствованием технологических процессов, оборудования, качеством сырья, применением новых материалов для достижения необходимых потребительских свойств изделий.

Также большое значение имеет тот факт, что производство полимерных материалов и изделий из них является одной из приоритетных отраслей химического комплекса России. Уделяется самое пристальное внимание со стороны государственных структур и профессионального сообщества. А также проводятся различные выставки и семинары. Большую поддержку оказывает в проведении выставок Торгово-промышленная палата Российской Федерации, Российский союз химиков. Содействие в проведении выставки «Индустрия пластмасс» оказали Министерство промышленности и торговли Российской Федерации, Федеральное агентство по промышленности, Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии, Правительство Москвы, Российский союз промышленников и предпринимателей, Российской химическое общество им. Д.И.Менделеева, Ассоциация организаций химического комплекса Москвы и Росхимпрофсоюз.

Основанная в 2000 году выставка «Индустрия пластмасс» стала событием года в отрасли. Ежегодно она представляет ведущих производителей и поставщиков оборудования для производства и переработки пластмасс. Значимость смотра «Индустрия пластмасс» подтверждают присужденный в 2003 году Знак Российского союза выставок и ярмарок (РСВЯ), а также полученный им в 2005 году Знак Гильдии МТПП выставочно-ярмарочных организаций.

В выставке «Индустрия пластмасс-2008» участвовали более 130 фирм из 18 стран. В экспозиции на площади 3 500 кв. метров демонстрировались машины и оборудование, пресс-формы и оснастка, полимерные материалы, синтетические смолы, сырье и вспомогательные материалы, упаковка: материалы и оборудование, экологически чистые технологии, утилизация полимерных отходов, продукты переработки пластмасс: полуфабрикаты и готовые изделия, контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации.

В зарубежном разделе выставки свои новинки представляли компании Assocomaplast, Bausano & Figli, Schnorr Von Carolsfeld Industrieanlagen Gmbh, Sikora, Solvay, Haitian, Ticona Technische Polymere Gag, Woojin Selex и другие.

Активное участие в выставке приняли российские производители, среди которых можно отметить компании Каустик, Никохим, Пластавтоматик, Полипластик, Промпластиндастри, НПО Арсенал и многие другие.

Фирма «Полипластик-Технопол» представила новые марки, разработанных в последнее время для литья под давлением, такие как Армлен (ПП), Армамид (ПА-6), Технамид А (ПА 66).

Уже в течение четырёх лет в Московской академии тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносова (МИТХТ) традиционно проводятся семинары «Литьё пластмасс под давлением» и «Экструзия». Их организует журнал «Пластические массы» совместно с ООО «Пластсупер», кафедрой технологии переработки пластмасс МИТХТ и Межрегиональной общественной организации инженеров по производству, переработке и применению пластмасс (МООИП – IP SPE). Выразил желание участвовать в этих мероприятиях и журнал «Экструзия», чья информированность, тесные и давние партнёрские связи с ведущими западноевропейскими предприятиями несомненно смогут обогатить содержание этих форумов.

Отрасль располагает значительным экспортным потенциалом и играет существенную роль в российской внешней торговле. Удельный вес выпуска химической продукции в общем объеме промышленного производства на протяжении последних лет стабилен и колеблется в пределах 6%-7% .

Среди наиболее важных факторов, определивших экономический рост в химической индустрии за последние два года, можно выделить следующие:

1. заметное оживление производства в других отраслях экономики, и особенно, в химикоемких (в легкой промышленности, машиностроении, в которых темпы производства превышали средний показатель по промышленности);

2. повышение ценовой конкурентоспособности химической продукции на внутреннем рынке;

3. наличие в стране не загруженных производственных мощностей;

4. благоприятная конъюнктура на внешнем рынке на сырьевые продукты.

В настоящее время объемы производства пластмасс превышают объемы производства традиционных конструкционных материалов, таких как сталь, стекло, керамика и др.

Мировой выпуск полимерных материалов (в млн. тонн) постоянно растет: 179 в 2000 г., около 200 в 2003 г. (включая термореактопласты). Планируется, что к 2010 г. он увеличится до 300 млн.т.

Максимальный годовой прирост объема производства пластмасс был в 1950-1970 гг. (14,5 %). Это годы становления промышленности полимерных материалов в мировой экономике.

Специалисты прогнозируют, что опережающие темпы выпуска пластмасс по сравнению с другими материалами будут сохранятся на ближайшую перспективу.

Темой данного курсового проекта является замена дорогостоящего материала ПА610-Л-Г5 ТУ 6-06-134-90 на более экономически выгодный ПА6-ЛТА-СВ5 ТУ РБ 500048054.007-2002 для изготовления детали 144-01-32 «Золотник», входящая в счетчик СГБ G-4-1.

Меня заинтересовала данная тема в связи с тем, что уже на протяжении пяти лет периодически возникают проблемы при переработке выше указанного материала, что в свою очередь приводит к большому технологическому отходу и увеличению трудоемкости. Мною были изучены проблемы при переработке материала, технология проведения дополнительных операций и условия эксплуатации детали.

1. Технологический раздел

1.1. Информационный анализ

Гродненское ПО «Химволокно» специализируется на выпуске полиамидных нитей технического назначения, кордной ткани для шинной промышленности, нити жгутовой текстурированной коврового ассортимента, ПА-6 марки 210/310, 210/311 и композиционных материалов на его основе. Необходимость создания собственного производства полимерных композиционных материалов (ПКМ) была обусловлена растущей потребностью в материалах, способных заменить черные и цветные металлы и улучшить эксплуатационные характеристики изделий, а также наличием собственной сырьевой базы ПА-6.

Производство ПКМ на объединении началось в 1993 г с приобретения экструдера фирмы “Вернер + Пфлейдерер” ZSК-40 с производительностью 80-100 кг/ч.

В период 1993-1996 г.г. разработка новых видов ПКМ велась в тесном сотрудничестве со специалистами Московского научно-исследовательского института пластических масс (НИИПМ). В этот период был освоен выпуск 30% стеклоналолненного ПА 6 под торговой маркой "Гроднамид ПА6-Л-СВ30" и "Гроднамид ПА6-ЛТЧ-СВ30" (термосветостабилизированного, окрашенного в черный цвет). Качество “Гроднамада” превосходило аналоги, производимые в СНГ, и в этот период материал был внесен в проектноконструкторскую документацию многих потребителей, в том числе “АвтоВАЗа”, Минского, Харьковского, Саратовского подшипниковых заводов и других крупных машиностроительных предприятий. Ежемесячный объем продаж материала составлял около 35 тонн, спрос явно превышал предложение, и в 1996 г был введен в эксплуатацию новый мощный экструдер германской фирмы "Рокштедт-Компекс" производительностью до 385 кг/ч.