Разработка технологии базальтопластиков на основе полиэтилена и базальтовой ваты

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).

Следовательно в 1 тонне готовой продукции содержится:

 

ПЭ:	1,35 - 1000 х=740кг 1     -   х;
БВ:	1,35 - 1000                           х=111кг 0,15 - х;
ПЭС:	1,35 - 1000                         х=38 кг 0,05 -  х;
Отходы:	1,35 - 1000                       х=111 кг 0,15 -  х.

 

Потери ПЭ составляют 2,58%;

Потери БВ составляют 2%;

Потери ПЭС составляют 0,5%.

С учетом потерь:

 

ПЭ:  740/(1-0,0258)=760 кг;

БВ:  111/(1-0,02)=113 кг;

ПЭС:  38/(1-0,005)=38,2 кг.

 

С учетом потерь на 1 тонну готовой продукции необходимо: ПЭ=760 кг, БВ=113 кг, ПЭС=38,2 кг.

 

Приход		Расход
ПЭ	760	Гот. Продукция	1000
БВ	113	Потери ПЭ	20
ПЭС	38,2	Потери БВ	2
Отходы	111	Потери ПЭС	0,2
Итого:	1022,2	Итого:	1022,2

 

Невязка=0

 

 

5. Безопасность и экологичность проекта

 

Забота о создании безопасных и здоровых условий труда всегда находилась и находится в центре внимания. Охрана труда является одним из важнейших социально-экономических и санитарно-гигиенических мероприятий, направленных на обеспечение безопасных и здоровых условий труда.

Переработка пластмасс литьём под давлением и другими методами сопровождается нагреванием пресс-форм до 150-200°С. При этих температурах большинство пластмасс начинает подвергаться термической деструкции (распаду) сопровождаемой выделением различных по составу и токсичности продуктов.

Характерной особенностью современного производства является применение на одном предприятии самых разнообразных технологических процессов, сложных по своей физико-химической основе. Современному производству свойственна быстрая смена технологий, обновление оборудования, внедрение новых процессов и материалов, которые часто недостаточно изучены с точки зрения негативных последствий их применения. На большинстве предприятий широко применяются высокотоксичные, легковоспламеняющиеся вещества, различного рода излучения, технологические процессы зачастую сопровождаются значительными уровнями шума, вибрации, ультра- и инфразвука, жесткими и стабильными параметрами микроклимата, большинство операций производится в условиях высокого зрительного напряжения, запыленности и загазованности[40].

В связи с этим увеличивается потенциальная опасность возникновения травмоопасных ситуаций, степень риска возникновения профессионального заболевания, негативного воздействия условий труда на состояние здоровья работающих.

В данном курсовом проекте рассматривается технология получения базальтопластиков на основе ПЭ и БВ.

Опасными производственными факторами является повышенная температура, применение давления и производственный шум. Вредными производственными факторами является пыль БВ и пыль после механической обработки готовых изделий, а также ацетальдегид, аммиак, оксид углерода, формальдегид, выделяющиеся при плавлении ПЭ.

Аммиак - бесцветный газ с удушливым резким запахом (порог восприятия 0,037 мг/л) и едким вкусом.

Острое отравление. Высокие концентрации вызывают обильное слезотечение и боль в глазах, удушье, сильные приступы кашля, головокружение, боли в желудке, рвоту. Тяжелое отравление протекает на фоне резкого уменьшения легочной вентиляции, острой эмфиземы, увеличения печени. Возможен химический ожог глаз верхних дыхательных путей. Последствиями перенесенного острого отравления могут быть помутнение хрусталика, роговицы, даже ее прободение и потеря зрения; охриплость или полная потеря голоса, хронический бронхит, эмфизема легких; возможна активизация туберкулезного процесса. При небольших концентрациях - более легкое раздражение глаз и головная боль, покраснение лица, потливость, боль в груди.

Хроническое отравление. У рабочих химических заводов выявлены (при концентрации 0,0005 - 0,024 мг/л) неврастения, понижение биоэлектрической активности головного мозга, снижение уровня витамина С в крови. Повышена заболеваемость катарами верхних дыхательных путей, ангинами, тонзиллитами. Отмечены сдвиги в жировом и белковом обмене и учащение заболеваний катаром верхних дыхательных путей у подростков, проходивших

практику на заводе, даже при трехчасовом рабочем дне и концентрациях, не превышающих предельно допустимые [41].

Ацетальдегид (уксусный альдегид, этаналь) - бесцветная жидкость с резким запахом. Кроме легкого преходящего раздражения слизистых оболочек при концентрации 0,1- 0,4мг/л при хроническом воздействии ацетальдегида других патологических сдвигов не отмечается. При больших концентрациях -учащение пульса, ночные поты, удушье, резкий кашель, головные боли, бронхиты, воспаления легких. К небольшим концентрациям возможно привыкание [41].

Оксид углерода (угарный газ) - бесцветный газ без вкуса и запаха.

Острое отравление. При вдыхании небольших концентраций (до 1 мг/л) тяжесть, ощущение сдавливания головы, головная боль, шум в ушах, покраснение и жжение кожи лица, слабость, жажда, учащение пульса, тошнота, рвота. Больше всего при отравлении страдает центральная нервная система.

Хроническое отравление: шум в голове и головные боли, особенно по утрам, головокружение, ощущение угара, исхудание, повышенная утомляемость, ослабление памяти и внимания, отсутствие аппетита, бессонница ночью и сонливость днем, сероватый цвет кожи, навязчивый страх, одышка, сердцебиение, потливость.

Влияние на потомство: после однократного и повторных отравлений женщин плод может погибнуть, даже если мать перенесла отравление без видимых для нее последствий. При отравлении в первые 3 месяца беременности возможны уродства плода [41].

Формальдегид (муравьиный альдегид, метаналь) - газ с резким запахом. 35-40% водный раствор формальдегида называют формалином. Растворы выделяют газообразный формальдегид даже при комнатной температуре, тем более при нагревании. Газообразный формальдегид горит. С воздухом или кислородом образует взрывчатые смеси. При остром отравлении- раздражение слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей, боль и чувство давления в груди, отдышка, удушье. Порог восприятия запаха по разным данным 0,00007-0,0004 мг/л. На предприятиях, где концентрация формальдегида достигала 0,02-0,07 мг/л, у рабочих отмечались отсутствие аппетита, похудание, слабость, головные боли, сердцебиение и т.д.

Пыль ПЭНП. Пыль - твердые частицы, содержащиеся в воздухе, которые в зависимости от размера подразделяют на грубую и тонкодисперсную пыль. Тонкодисперсная  пыль особенно опасна для здоровья, т.к. проникает в легкие, осаждается в легочных альвеолах и может причинить вред здоровью.

Введение ПЭНП (пыли) в трахею белым крысам или длительное вдыхание вызывало развитие диффузного, слабо выраженного процесса в легких [41].

Решение проблемы безопасности жизнедеятельности состоит в обеспечении нормальных (комфортных) условий деятельности людей, их жизни, в защите человека и окружающей его среды (производственной, природной, городской, жилой) от воздействия вредных факторов, превышающих нормативно-допустимые уровни. Поддержание оптимальных условий деятельности и отдыха человека создает предпосылки для высшей работоспособности и продуктивности[42].

 

 

Заключение

 

В результате проведенного литературного анализа показано, что базальтовые волокна относятся к перспективному классу наполнителей для ПКМ, так как обладают комплексом уникальных свойств: высоким уровнем физико-механических и химических свойств, долговечностью, стабильностью свойств при длительной эксплуатации в различных условиях. Базальтовые волокна экологичны, не выделяют опасных для здоровья людей веществ в воздушной и водной средах, негорючие, в настоящее время они полностью заменили канцерогенный асбест во всех областях его применения.

Для изготовления ПКМ довольно часто в качестве связующих применяют термопласты, в частности ПЭ, поэтому композиционные материалы на его основе находят все большие области применения. Широкое применение ПЭ объясняется сочетанием его ценных свойств со способностью перерабатываться при температуре 120 -- 280°С всеми известными высокопроизводительными методами, применяемыми при переработке термопластов. Кроме того, полиэтилен -- один из самых дешевых полимеризационных пластиков.

В результате проведенных исследований определен показатель текучести расплава для ПКМ на основе полиолефинов и базальтовой ваты. 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.

Для повышения текучести композиции на основе ПЭВД в нее добавляли 5% ПЭС-5. Однако значения ПТР ниже, чем для не модифицированной композиции, это можно объяснить тем, что добавление ПЭС-5 приводит к комкованию БВ и более худшим ее распределением в композиции. В дальнейших исследованиях целесообразно увеличить количество ПЭС или ввести пластификатор для повышения текучести композиции.

По дисперсности исследуемый наполнитель обладает значительным разбросом частиц по размерам. Насыпная плотность измельченной БВ составляет 38,2 кг/м3, потери массы при сушке (Т=900С) - 0,2%.- %.

Выявлено влияние количества базальтовой ваты на термолиз базальтопластиков на основе ПЭВД, которое проявляется в поведении материала при горении его на воздухе. Все образцы с БВ поддерживают горение на воздухе. 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.

Подтверждением более плотной и более сшитой структуры БП являются данные по термостабильности образцов, определенных термогравиметрическим анализом. 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.

Таким образом, применение базальтовой ваты в качестве наполнителя полиэтилена является перспективным и целесообразным.

 

 

Список использованной литературы

 

1.Артеменко С.Е. Наукоемкая технология полимерных композиционных материалов, армированных базальтовыми, углеродными и стеклянными нитями / С.Е.Артеменко // Пластические массы. - 2003 . - №2.-С. 5-6.

2. Наполнители для полимерных композиционных материалов // Пер. с англ. под ред. П.Г.Бабаевского. - М.: Химия. - 1981. - 736 с.

3. Земцов А.Н. Базальтовая вата: история и современность / А.Н.Земцов, С.И.  Огарышев : Пермь, 2003 - 124 с.

4. Производство теплоизоляционных материалов из горных пород в ОАО «Новосибирскэнерго» / М.Г.Потапова и др. // Строительные материалы .-2001.-№ 2.-С. 14.

5. Лесков С.П. Мини-заводы для производства базальтовых волокон / С.П.Лесков // Строительные материалы .-2001.-№ 4.-С 25.