Контрольная работа по "Материаловедению"

- высокая устойчивость к деформации;

- хорошее свойство трения скольжения и износостойкость;

- хорошие электрические изолирующие свойства;

- высокая стойкость к химикатам;

- хорошо лакируется.

Недостатки:

- средние диэлектрические свойства.

Способы производства ПЭТФ

Полиэтилентерефталат  – это пластик на основе смол, получаемых путем сложного химического  процесса из нефти и газового конденсата. Исходным сырьем производства полиэтилентерефталата различного назначения служат: моноэтиленгликоль (МЭГ) и очищенная терефталевая кислота (ОТФК), либо диметиловый эфир терефталевой кислоты (ДМТ)

Терефталевую кислоту  и ДМТ в свою очередь производят из параксилола.

В промышленности ПЭТФ обычно получали двухстадийным способом: переэтерификацией диметилтерефталата (DMT) этиленгликолем с последующей поликонденсацией полученного на первой стадии процесса дигликольтерефталата (DGT)). В 1965 году американская Аmoco Соrporation усовершенствовала технологию получения и очистки терефталевой кислоты и построила первую промышленную установку по производству ОТФК. Основной примесью технической терефталевой кислоты, полученной каталитическим окислением пара-ксилола в присутствии гомогенных катализаторов (обычно соли Со и Мn) и промоторов, является промежуточный продукт ее окисления - n-карбоксибензальдегид. Для очистки раствора технической терефталевой кислоты Аmoco Соrporation предложила использовать процесс каталитического гидрирования. В качестве катализатора был выбран палладий, нанесенный на активированный уголь. В результате гидрирования карбоксибензальдегид и ряд других окрашенных примесей переходят в более растворимые соединения, что позволяет получать кристаллы ОТФК при охлаждении полученного раствора. В настоящее время описанный способ очистки технического раствора терефталевой кислоты широко используется в современном производстве ОТФК.

Таким образом, в последнее  время в мире широкое распространение  получил одностадийный синтез ПЭТФ из этиленгликоля и терефталевой кислоты (TFK) по непрерывной схеме. И именно данный способ признается весьма перспективным.

Технологический прорыв в производстве ОТФК привел к постепенному замещению ДМТ как мономера для  получения ПЭТФ и различной полиэфирной продукции. Доля ОТФК в суммарном объеме производства ОТФК и ДМТ растет из года в год. В настоящее время около 90 % производителей полиэфирных нитей и волокон в качестве исходного сырья используют терефталевую кислоту.

Для поддержания рыночной конкурентоспособности ПЭТФ, полученной на основе ДМТ, предлагаются варианты модернизации старых производств (например, способ американской Glitsch Technology Corp.). Реконструкция установок ДМТ с переводом их на выпуск ОТФК требует больших финансовых затрат и экономически не выгодна.

К основным преимуществам  использования ОТФК вместо ДМТ следует  отнести:

- низкие капитальные  и эксплутационные затраты в  производстве ОТФК и ПЭТФ на основе ОТФК;

- отсутствие применения  высокотоксичного метанола, использующегося в качестве растворителя при получении ДМТ;

- уменьшение, из-за разницы  в молекулярных массах, расхода  ОТФК на одну тонну ПЭТФ, а также расхода моноэтиленгликоля при получении ПЭТФ;

- обеспечение снижения  себестоимости конечного продукта не менее чем на 12 % при использовании терефталевой кислоты в качестве мономера (в зависимости от рыночных колебаний цен на ДМТ и ОТФК).

В то же время при применении уксусной кислоты (в качестве растворителя) в производстве ОТФК, а также бромсодержащих промоторов требуется оборудование, устойчивое к коррозии.

Основные отрасли – потребители ПЭТФ 

Сегодня ПЭТ используется для производства разнообразнейшей упаковки для продуктов и напитков, косметики и фармацевтических средств, ПЭТ материалы незаменимы при  изготовлении аудио, видео и рентгеновских пленок, автомобильных шин, бутылок для напитков, пленок с высокими барьерными свойствами, волокон для тканей. Широкий ряд применений возможен благодаря исключительному балансу возможностей ПЭТ и тому, что в готовом изделии степень кристалличности и уровень ориентации можно контролировать.

Физические свойства ПЭТФ делают его идеальным материалом для использования в следующих основных областях:

·        изготовление упаковки (бутылки, коррексы, одноразовая посуда и т.д.)

·        плёнок (торговое название «лавсан»)

·        волокна (торговое название «полиэстер»)

·        конструкционные элементы для строительства, композиционных материалов для машиностроительной промышленности и др. 

Волокна. Основной областью использования ПЭТФ в мире является изготовление полиэфирных волокон (лавсан или терилен) и нитей. Если в России на производство волокон уходит всего лишь 2% от совокупного потребления ПЭТФ – гранулята, то в мире – около 68%.

Широкое применение ПЭТФ началось в 60-е годы первоначально в производстве текстиля. С тех пор спрос неуклонно растет в первую очередь в развитых странах. На рынке ПЭТФ в большинстве регионов отмечается чрезвычайно быстрый рост спроса со стороны продуцентов полиэфирных волокон и нитей. В свою очередь из полиэфирных волокон и нитей изготавливают полиэфирные (ПЭФ) ткани. Рост спроса на ПЭФ был вызван, в первую очередь, более низкой себестоимостью по сравнению с другими видами химических волокон и нитей. Вторым фактором популярности полиэфира стал широкий спектр применения в связи с прекрасными свойствами материала. По прочности и удлинению полиэфир не уступает полиамиду, а по светоустойчивости превосходит его, по формоустойчивости превосходит самое формоустойчивое из всех природных волокон — шерсть, имеет низкую гигроскопичность и высокую термостойкость, что является достоинством при производстве технических тканей.  Различают: Текстильные волокна и нити.

1. Полиэфирные текстильные волокна - производство пряжи полиэфирной и смесовой, широко применяется в производстве хлолпковых, льняных, шерстяных тканей.
2. Полиэфирные текстильные нити - используются в производстве широкого ассортимента различных типов материалов: подкладочные, костюмные ткани и др.

Технические волокна и нити

Основные сферы применения технических волокон и нитей: 

1. Армирование шлангов;
2. Армирование приводных ремней;
3. Производство упаковочной ленты;
4. Производство автомобильных подушек безопасности;
5. Производство напольных покрытий;
6. Армирование тентовых тканей;
7. Производство баннерных тканей и армирование баннерных ПВХ покрытий;
8. Производство кордных тканей;
9. Производство геотканей. 

ПЭТ бутылки

Производство ПЭТ бутылок - одно из самых значительных направлений  использования полиэтилентерефталата  в России. Развитие технологии выдувки из преформ, стойкость к ударным нагрузкам, свобода в выборе дизайна и относительно низкая стоимость сделали ПЭТ упаковку самой популярной на рынке газированных напитков и минеральных вод, растительных масел. Кроме того ПЭТ тара получила широкое распространение в упаковке пива, майонеза, косметики, бытовой химии, технических жидкостей и др. пищевых и непищевых продуктов.

Исходный материал для  ПЭТ бутылок – ПЭТ преформы, из которых после предварительного разогрева растягиваются и выдуваются бутылки. Преформы производятся методом литья под давлением на специальных машинах - термопластавтоматах (ТПА). Цвет и прозрачность будущей бутылки закладывается при изготовлении преформы из гранул. Более 80% упаковочного ПЭТ производится в виде гранулята. Остальное приходится на пленки и заготовки, используемые для выпуска термоформованных упаковок для парфюмерных товаров, средств бытовой химии и лекарств. 

ПЭТ-пленки

К настоящему времени  в мире сформировался достаточно емкий рынок ПЭТ-пленок, используемых, прежде всего,  для упаковки.

Полиэстровые пленки делятся на:

• ОПЭТ пленку – тонкие пленки, ориентированные в одном направлении. Такие пленки предназначены для электроизоляции кабелей и изготовления пленочных кондиционеров. РЕТ пленки обладали для этого оптимальными свойствами – наибольшее сопротивление проколу при наименьшей толщине. Массовое же производство связано с производством фотопленок, аудио-, видеолент, которое стремительно отмирает вследствие перехода к цифровым технологиям воспроизведения. 
• БОПЭТ пленку - двуосноориентированная пленка.  Она несравнимо тоньше (до 4 мкм), гораздо сильнее уровень сопротивления к проколу. Они предназначенная для изготовления гибкой упаковки под майонез, кетчуп, снеки из рыбы и морепродуктов,  сыпучие товары бытовой химии, кофе, молоко, специи, кондитерские изделия, пельмени и др.
• К настоящему времени БОПЭТ пленка практически полностью вытеснила ОРЕТ пленку 
• ПЭТ-G пленку – пленка, предназначенная для изготовления термоусадочной этикетки. Кроме того, эти пленки применяются в полиграфии – для изготовления окошечек для конвертов и упаковки
• А-ПЭТ пленку – аморфная пленка, предназначенная для термоформованной упаковки. Преимуществами АПЭТ пленок являются высокий уровень ударопрочности и высокая морозостойкость. Первый фактор предопределил использование АПЭТ для изготовления коррексов для конфет. Второй фактор - широкое применение для упаковки мороженого, замороженных овощей и фруктов, полуфабрикатов и т. п. 

              В целом можно отметить, что полиэстровая пленка очень устойчива к высокой температуре, поэтому ее термосварка в автоматах невозможна. Пленка используется только в ламинатах. Она не имеет запаха и обладает высокой жиростойкостью. Одно из важнейших преимуществ - высокий барьер газопроницаемости. При очень малой толщине (12 мкм) показатели прочности на разрыв и прокол чрезвычайно высоки - 1500 кг/см2. Для сравнения - у полиэтилена низкой плотности (LDPE) этот показатель составляет всего 150 кг/см2. 

Исходя из сфер применения, выделяют три основных марки ПЭТФ-гранулята: волоконный ПЭТФ, бутылочный ПЭТФ, пленочный ПЭТФ.

3. Сортамент прокатного  производства: понятие, виды сортамента  с рисунками

Сортамент проката металлов - список всех видов прокатных профилей, с описанием размеров, которые  выпускаются в стране на металлургических заводах или группах заводов, на одном прокатном станке. Существуют сортаменты проката профильные, в котором ведётся перечень профилей одного предназначения, а так же размерные сортаментов проката, в котором находится список размеров одного профиля. В основном, сортамент проката делается по признаку и размеров, и профилей. Известно три основных группы сортамента: трубы, листовой прокат и сортовой прокат, в том числе специальные.

Строение оптимального описания профилей включает все виды металлопроката и числа размеров всех профилей проката, а так же включает разрывы между последовательными размерами.  Самое наименьшее число отходов от применения металлов обуславливает сортамент проката. Составление размерных и профильных сортаментов проката металла базируется, прежде всего, на постановлении так называемых весовых потерь, при использовании данного конкретного сортамента проката, в сравнении с первоначальным - "идеальным", который имел бы беспрерывный набор всех возможных размеров и профилей. Если увеличивается число размеров каждого из профилей проката, то снижается общая стоимость конструкций (сооружений), при помощи уменьшения весовых потерь, но не смотря на это, увеличивается себестоимость прокатных изделий, в следствии большой раздробленности изготовляемых на металлургических заводах партий металлопроката.

Продукция прокатного производства имеет очень широкое применение во всех отраслях народного хозяйства. Она используется в виде заготовок  различного профиля для изготовления деталей машин, станков, тракторов, автомобилей, паровозов, вагонов, железнодорожных путей; для строительства различных сооружений. Указанные машины и сооружения изготавливаются из прокатных черных и цветных металлов и их сплавов. Сортамент прокатных профилей Профилем проката называется форма его поперечного сечения, сортаментом - совокупность профилей с различными размерами, полученные прокаткой на одном виде или на группе станов. Сортамент профилей очень разнообразен. Его разделяют на пять основных групп проката: сортовой; листовой; трубы; специальные виды (колеса, бандажи, кольца и др.)., периодический. Профиль сортового металла разделяют на две группы: простой геометрической формы (квадратная, круглая и полосовая сталь) и сложной - фасонной формы (двутавровые балки, швеллеры, рельсы и др.).

Рисунок. 1.1. Некоторые виды профилей, полученных прокаткой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Листовой прокат (сталь) разделяют на толстолистовую сталь (толщиной более 4 мм), тонколистовую (толщиной менее 4 мм) и широкополосную, или  универсальную сталь. Листы толщиной от 3 до 8 мм часто называют листами средней толщины. Толстолистовая сталь имеет ширину от 600 до 5000 мм при толщине от 4 до 160 мм и длине от 4 до 12 м. Броневые плиты имеют ширину до 4500 мм и толщину до 550 мм. Тонколистовая сталь имеет ширину от 500 до 2500 мм, толщину от 0,20 до 3, 75 мм и длина от 700 до 4000 мм. Листы (лента) толщиной менее 0,20 мм носят название фольги. Они должны быть с обрезанными кромками. Электротехническая, динамичная и трансформаторная стали имеют ширину 750 и 1000 мм и толщину от 0,35 до 1,0 мм. Широкополосная, или универсальная сталь имеет ширину от 200 до 1500 мм при толщине от 4 до 60 мм. Тонкие листы изготавливаются из различных сталей как углеродистых, так и легированных. Листы конструкционной качественной стали, идущие на изготовление деталей автомобилей, тракторов, различных резервуаров, газовых плит, холодильников и т. п., могут быть горячекатаный и холоднокатаный (в основном холоднокатаными). Они должны обладать способностью к штамповке - вытягиваться в холодном состоянии. В зависимости от степени способности к вытягиванию их подразделяют на листы нормального вытягивания Н, глубокой вытяжки Г и весьма глубокого вытягивания ВГ. Тонкие стальные ленты изготавливаются шириной от 20 до 2500 мм и длиной до 300 м в зависимости от толщины. Трубы подразделяются на две группы: бесшовные с диаметром от 25 до 6600 мм; сварные - встык, внахлест и холоднопрофилированные - с диаметром от 10 до 1400 мм. Периодический прокат является заготовкой, поперечное сечение которого не остается одинаковым по форме и площади, а периодически изменяется. Цветные металлы и их сплавы прокатываются преимущественно на простые профили - квадратный, круглый, полосовой (прямоугольный) в виде листов и лент разных размеров: по толщине от 0,2 до 25-30 мм, по ширине - листы до 3000 мм, ленты до 600 мм (и более); по длине - листа до 6 м, ленты до 300 м и более в зависимости от толщины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Прессование. Оборудование, инструмент

 

При большом разнообразии металлов и сплавов, обрабатываемых прессованием, и широком сортаменте изделий требуются такие машины-орудия, которые обеспечивали бы регулирование в больших пределах условия обработки (скорость, усилие прессования и др.). Наибольшее распространение получили прессы с гидравлическим приводом. Такие машины характеризуются простотой конструктивного выполнения и могут развивать значительные усилия; при этом в процессе работы исключается возможность появления перегрузки, а скорость рабочего хода плунжера пресса легко регулируется изменением количества подаваемой в цилиндры жидкости. Прессы с механическим приводом от электродвигателя для прессования металла применяются значительно реже.