124675 (690108), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Для определения параметров переработки ПКМ на основе полиэтилена и базальтовой ваты (БВ), перерабатывающего оборудования и режимов переработки оценивалась текучесть композиции по показателю текучести расплава (ПТР). Применяемое давление обратно пропорционально текучести: чем выше текучесть, тем меньше должно быть давление, и наоборот. Низкая текучесть дает недооформленное изделие, а чрезмерно высокая текучесть приводит к вытеканию массы из пресс-формы. Текучесть полимерного материала зависит от природы полимера, вида и качества наполнителя, присутствия пластификатора, смазывающих веществ и других добавок. С увеличением содержания наполнителя уменьшается текучесть ПКМ пропорционально содержанию наполнителя.
Для получения композиционного материала полиэтилен наполняли разным %- ным соотношением отработанной базальтовой ваты. Для равномерного распределения базальтовой ваты в композиции ее измельчали на гидравлическом прессе при давлении 5 МПа до размера 25 мм.
Как видно из табл.4 с повышением содержания БВ в ПКМ текучесть композиции уменьшается, а вязкость соответственно увеличивается. С повышением температуры на 100С ПТР резко увеличивается при наполнении композиции 10 и 15 % базальтовой ваты, однако при 20% наполнения БВ ПТР не изменяется.
Таблица 4
Изменение показателя текучести расплава композиции в зависимости от ее состава и температуры
| Состав композиции, масс.ч. | Температура, 0С | ПТР, г/10мин, при 5 кг | η×106, Н×с/м2 |
| ПЭ исходный | 200 | 6,86 | 0,0145 |
| 210 | 7,73 | 0,0130 | |
| 100ПЭ+10БВ | 200 | 4,92 | 0,0202 |
| 210 | 8,32 | 0,0120 | |
| 100ПЭ+10БВ+5ПЭС | 200 | 1,02 | 0,0977 |
| 210 | 2,27 | 0,0440 | |
| 100ПЭ+15БВ | 200 | 3,71 | 0,0269 |
| 210 | 7,12 | 0,0140 | |
| 100ПЭ+15БВ+5ПЭС | 200 | 2,82 | 0,0353 |
| 210 | 3,50 | 0,0285 | |
| 100ПЭ+20БВ | 200 | 3,83 | 0,0260 |
| 210 | 3,83 | 0,0262 | |
| 100ПЭ+20БВ+5ПЭС | 200 | 2,84 | 0,0351 |
| 210 | 1,85 | 0,0537 |
Для повышения текучести композиции на основе ПЭВД в нее добавляли 5% смазывающего вещества (полиэтиленсилоксановой жидкости – ПЭС-5) [39]. Из данных табл.4 видно, что с повышением температуры текучесть композиции на основе ПЭВД увеличивается, однако эти значения ниже, чем для не модифицированной композиции. По-видимому это связано с тем, что добавление ПЭС-5 приводит к комкованию БВ и более худшим ее распределением в композиции, поэтому введение ПЭС-5 в композицию не целесообразно.
Выявлено влияние количества базальтовой ваты на термолиз базальтопластиков на основе ПЭВД, которое проявляется в поведении материала при горении его на воздухе (табл.5). Все образцы с 10, 15, 20 мас.ч. БВ поддерживают горение на воздухе и потери массы составляют 36,37, 31,89, 24,15% соответственно. Введение 20 масс.ч. БВ в ПЭВД не обеспечивает малых потерь массы при поджигании на воздухе, однако потери массы по сравнению с ненаполненной композицией уменьшаются. Поэтому в дальнейших исследованиях планируется введение в композиции антипиренов.
Таблица 5
Показатели горючести разработанных ПКМ
| Состав, масс.ч. на 100 масс.ч. ПЭВД | Потери массы при поджигании на воздухе, m, % (масс.) |
| ПЭ исходный | 78 |
| 100ПЭ+10БВ+5ПЭС | 36 |
| 100ПЭ+15БВ+5ПЭС | 31 |
| 100ПЭ+20БВ+5ПЭС | 25 |
Подтверждением более плотной и более сшитой структуры БП являются данные по термостабильности образцов, определенных термогравиметрическим анализом (табл.6). По увеличению коксового остатка, меньшей потере массы до 6000С, возрастанию энергии активации можно утверждать о более полном взаимодействии полиэтилена с базальтовой ватой по сравнению с ненаполненным ПЭ.
Таблица 6
Термогравиметрический анализ базальтопластиков на основе ПЭ и БВ
| Состав материала, масс.ч. |
|
| Потери массы, % при температуре, 0С | КО, % | Еакт,
| |||||
| 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | |||||
| 100ПЭ |
|
| 1 | 1 | 4 | 26 | 98 | 98 | 2 | 210 |
| 100ПЭ+10БВ+5ПЭС |
|
| 1 | 1 | 4 | 26 | 89 | 90 | 10 | 237 |
| 100ПЭ+15БВ+5ПЭС |
|
| 1 | 1 | 4 | 26 | 88 | 90 | 10 | 252 |
| 100ПЭ+20БВ+5ПЭС |
|
| 0 | 1 | 4 | 26 | 84 | 85 | 15 | 271 |
3. Технология производства
3.1. Описание технологического процесса
Производство предназначено для изготовления изделий, на основе термопластичного связующего - ПЭ и дисперсных наполнителей.
Процесс получения полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе ПЭ включает в себя следующие стадии:
-получение однородной композиции;
-
гранулирование полученного ПКМ;
-
формование изделий;
-
механическая обработка изделий;
-
упаковка готовой продукции;
-
переработка отходов.
Все материалы, используемые в данном производстве, могут храниться при температуре производственного помещения и без каких-либо других ограничений.
Технологическая схема процесса получения изделий из полиэтилена представлена на рис 6. Гранулированный ПЭ из бункера 2, дробленые отходы из бункера 1, измельченная БВ из бункера 3, через секторные дозаторы 5, а также ПЭС из емкости 4 через весовой мерник 6 по трубопроводам прямотеком поступают в смеситель 7 для предварительного перемешивания. Так как при введении в гранулированный полимер жидких компонентов вначале возможно слипание массы и прилипание ее к поверхности смесителя, то смешение проводят в лопастном смесителе. Продолжительность перемешивания 20 мин.
Наиболее равномерное распределение компонентов достигается при смешении полимеров в вязкотекучем состоянии, то есть при температурах выше температуры текучести, что особенно важно при больших степенях наполнения. Поэтому смесь через ленточные дозировочные весы 8 подаются в бункер червячного смесителя-гранулятора 9. В цилиндре червячного смесителя под влиянием тепла нагревателей и под воздействием вращательного движения червяка происходит смешение, пластикация и гомогенизация. Смешение происходит при температуре Т=120-180°С по зонам экструдера и давлении Р=8-10 МПа. Далее однородная масса продавливается через многогнездный мундштук в виде прутков диаметром 2-5 мм. На расстоянии 10-15 мм от торца мундштука, обеспечивающем частичное охлаждение прутков без их слипания, установлен многоножевой диск гранулятора с индивидуальным электродвигателем. Полученные гранулы в процессе транспортировки с помощью пневматического транспортирующего устройства 10 охлаждаются и подаются в литьевую машину 11 для формования готового изделия. Пластикация материала происходит в цилиндре литьевой машины, который имеет три зоны обогрева с автоматическими обогревателями электрического типа. Материал перерабатывается при температуре Т=180-210°С и давлении Р= 100 МПа.
Отформованные изделия из приемной тары 15 подаются на механообработку 12 для удаления облоя и литников. Готовые изделия упаковываются на упаковочном столе 13 и поступают на склад. Отходы, полученные в ходе механообработки, а также бракованные изделия перерабатываются на роторно-ножевых измельчителях серии ИНР 14, а затем добавляются к исходному сырью в количестве, не превышающем 15-20% по массе.
3.2.Основные параметры технологического процесса
Основные параметры технологического процесса представлены в таблице 7.
Таблица 7
| Стадии технологического процесса | Параметры технологического процесса |
| Предварительное перемешивание исходного ПЭ с ПЭС и БВ в лопастном смесителе | Продолжительность = 20 минут |
| Смешение и грануляция композиции в червячном смесителе-грануляторе | Температура Т = 120-180°С, давление Р = 8-10МПа |
| Литье под давлением | Температура Т = 180-210°С, давление Р= 100 МПа |
3.3 Материальный баланс
Для производства обойм, которые применяются для изоляции проводов компоненты берутся в следующем соотношении: 1:0,15:0,05:0,15 массовых частей (ПЭ:БВ:ПЭС:Отходы).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
