Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
PAGE \* MERGEFORMAT65
МИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
РОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ИНСТИТУТ ТЕКСТИЛТНОЙ
И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
ПО ХИМИИ И ТЕХНОЛОГИИ ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
Тема проекта: Проект участка производства материала «спанбонд» поверхностной плотностью 100 гр/м2 производительностью 7000 кг.
Исполнитель проекта
Руководитель проекта
Москва 2011г.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОУ ВПО
«РОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ИНСТИТУТ ТЕКСТИЛЬНОЙ
и ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ»
ЗАДАНИЕ ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
Студенту
Факультет ФМАиХТ шифр С-306209 специальность 240201
1 Тема проекта
Проект участка производства спанбонда поверхностной плотности 100 гр/м2 производительностью 7000 кг. (КТ-SP-3600 Китай)
2 Исходные данные к проекту
Научно- техническая литература
Технологический регламент ООО «Гекса-нетканые материалы»
3 Содержание расчетно - пояснительной записки
3.1 Введение
3.2 Технологическая часть
3.2.1 Обоснования выбора оборудования
3.2.2 Характеристика исходного сырья и
вспомогательных материалов
Расстановка оборудования -1 лист
Технологическая схема машины КТ-SP-3600 -1 лист
5 Дата выдачи задания 01.06. 2011г.
6 Консультант проекта
7 Задание принято к исполнению
Содержание
Стр.
ВВЕДЕНИЕ |
4 |
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР |
6 |
|
6 |
|
14 |
|
19 |
|
25 |
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ |
34 |
|
34 |
|
38 |
|
40 |
|
40 |
|
41 |
|
57 |
|
58 |
|
60 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ |
63 |
ЛИТЕРАТУРА |
64 |
Производство нетканых материалов (НМ) в последнее время становится самым перспективным направлением в текстильной индустрии. Объем их производства и потребления растет несоизмеримо быстрее, чем тканей и трикотажа. Эта связано с тем, что выработка НМ является самым коротким и дешевым способом получения широкого ассортимента текстильных полотен от исходного сырья до готовой продукции.
Быстрому развитию рынка нетканых материалов в мире способствовало создание высокопроизводительных способов их производства: из расплава полимера, из раздува полимера, термоскрепления, скрепления волокнистых холстов водными струями (гидроструйного скрепления) и др. Производство НМ по видам показано на рис.1. [1]
Рис. 1. Диаграмма производства нетканых материалов по способам производства
Сырьем для производства нетканых материалов, в основном, служат химические волокна. Из всех видов химических волокон доминирующее место занимают полипропиленовые (ПП) волокна, которые в последние годы активно вытесняют другие волокна. К их преимуществам относятся устойчивость к действию кислот, щелочей, микроорганизмов и небольшой удельный вес.
ПП нетканые текстильные материалы, получаемые фильерным способом и упрочненные механическим, химическим и термическим методом широко используются во многих отраслях промышленности и народного хозяйства.
Одним из наиболее быстроразвивающихся продуктов среди нетканых материалов на мировых рынках является материал, полученный по технологии «спанбонд».
НМ «спанбонд» в зависимости от плотности имеет самый широкий спектр потребления: от использования в производстве изделий медицинского и санитарно-гигиенического назначения до применения в качестве мебельных и фильтровальных материалов.
Эксперты склоняются к мнению, что объемы потребления спанбонда в России в ближайшее время увеличатся в несколько раз. Это будет связано с переходом большинства отраслей на менее дорогой материал с характеристиками, во многом превышающими показатели продукции, используемой на сегодняшний день.
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
Получение ПП волокон в структуре промышленности химических волокон характеризуется наиболее высокими технико-экономическими показателями, что обусловлено простотой технологической схемы благодаря отсутствию на предприятии отделения синтеза волокнообразующего полипропилена и сравнительно невысокой его стоимости. Технологический процесс получения ПП нитей включает только формование и последующую обработку.
Исходным сырьем для получения ПП волокна является полипропилен стереорегулярной изотактической структуры. Химическая формула полипропилена:
[ СН2 СН]n
|
СНз
Молекулярная масса М= 80÷150 тыс.
Плотность ρ = 920÷970 кг/м3
Температура плавления Тпл = 170-183 °С
Т емпература стеклования Тст = 20 °С
Стереорегулярные полимеры - это такие полимеры, в характере следования конфигураций которых отмечается определенная закономерность, отличная от статистического распределения; этим они отличаются от обычных регулярных полимеров, у которых мономерные звенья, группы макромолекулы правильно размещены только на плоскости.
Условно допускается, что зигзагообразная полимерная цепь находится в одной плоскости, можно различить три основных способа расположения заместителей (рис.2). Проекционное изображение заместителей по цепи полимера (по Фишеру), может быть представлено так:
а-изотактический б-синдиотатический в-атактический
Рис.2. Проекционное изображение заместителей по цепи полимера (по Фишеру)
Случайное (статистическое) размещение заместителей по отношению к плоскости, произвольное чередование конфигураций относится к нестереорегулярным атактическим полимерам.
Если заместители расположены поочередно выше и ниже плоскости, правильное чередование конфигураций, то такие полимеры называются стереорегулярными синдиотактическими [2].
Если все заместители находятся по одну сторону плоскости, везде имеется одна и та же конфигурация, то это стереорегулярные изотактические полимеры. Схематическое изображение части изотактической молекулы ПП представлено на рис.3 [3].
Рис.3. Схематическое изображение части изотактической молекулы полипропилена
Наиболее хорошо изучены стереорегулярные полимеры пропилена. Рентгеноструктурные исследования показали, что период идентичности изотактического ПП, полученного с катализатором ТiС13-А1(С2Н5)3, составляет 6,50Å, что возможно только в том случае, если зигзагообразная полимерная цепь лежит не в одной плоскости (плоскостное расположение требовало бы периода в 1,61 К), а имеет вид спирали, изображенной на рис.4. При этом каждая метильная группа у третичного углерода расположена под углом 120° по отношению к предыдущей таким образом, что любая первая группа находится над четвертой, если смотреть сверху на ось спирали; кроме того, плоская структура цепи с размещением всех метильных групп по одну и ту же сторону ее, стерически невозможна. Спирали могут быть как левыми, так и правыми в зависимости от условий полимеризации [2].
(маленькие белые шары атомы Н, большие белые шары - СН3 - группы, черные шары - атомы С).
Полипропилен изотактической структуры получают ионнокоординационной полимеризацией пропилена на комплексных катализаторах Циглера-Натта:
kat[TiCI3 •Al(C2H5)3]
n СН2=СН [- СН2-СН-]n
| |
СН3 СН3
При более подробном рассмотрении механизма полимеризации олефинов на комплексных катализаторах важным является вопрос, касающийся природы активного центра комплексных катализаторов и их роли в процессе полимеризации. По этому вопросу существуют разные концепции.
Так, например, некоторые исследователи считают, что при полимеризации олефинов активным центром является алкилированное соединение титана и присоединение мономера происходит по связи титан-углерод; металлорганическое соединение при этом играет роль алкилирующего агента и не принимает участия в процессе роста цепи. Схема этого процесса может быть представлена следующим образом [4]:
TiCl3 + A1R3 → Cl2TiR + A1R2C1
Cl2Tiᵟ+-Rᵟ- + CH2=CHR → Cl2Ti-CH2CHR'R
Вывод о роли комплексного катализатора был сделан на основании изучения совместной полимеризации этилена и пропилена; в результате исследований было установлено, что реакционная способность пропилена зависит от природы переходного металла и не зависит от строения металлорганического соединения.
В настоящее время придерживаются другой концепции, заключающейся в том, что активным центром является биметаллический комплекс с координационными связями; присоединение мономера происходит путем внедрения его по связи титан-углерод. При столкновении молекул мономера с активным комплексом происходит взаимодействие электрона, образующего π-связь α-олефина с 3d-электроном титана, в результате которого разрывается связь Ti- С3 и образуется новая координационная связь между Ti- С1. При этом у С2 и С3 появляются незначительные остаточные валентности (на схеме реакции они обозначены ∆), при взаимодействии которых образуется координационная связь. Поскольку молекула мономера внедряется между Ti-C3, происходит ослабление координационной связи между А1 и С3; при этом у А1 и С1 образуются остаточные валентности. В конечной стадии образуется координационная связь между А1 и С1. Дальнейшее внедрение молекул мономера в активный комплекс происходит по аналогичной схеме [4]:
Результаты многих работ позволяют сделать заключение только о том, что мономер присоединяется к металлу переменной валентности, который образует комплекс с металлорганическим соединением.
В результате изучения влияния концентрации мономера и катализатора предложен механизм передачи и обрыва макромолекулярной цепи.
Так, передача гидрид - иона с последующим реалкилированием мономера может протекать по следующим реакциям:
[Kᵟ+]-Cᵟ-H2-CHR- → [Кᵟ+]-Нᵟ- + CH2=CR-...
[Кᵟ+]-Нᵟ- + CH2=CHR → [Kᵟ+]-Cᵟ-H2-CH2R,
где [К] - каталитический комплекс, состоящий из металлорганического соединения и соли металла переменной валентности.
Эта реакция не имеет большого значения при низких температурах. Передача цепи на мономер:
[Kᵟ+]-Cᵟ-H2-CHR-CH2-CHR-... + CH2=CHR →
→[Kᵟ+]-Cᵟ-H2-CH2R + CH2=CR-CH2-CHR-...
Передача цепи на металлорганическое соединение:
[Kᵟ+]-Cᵟ-H2-CHR-CH2-CHR-... + MR →
→ [K5+]-R5- + MCH2-CHR-CH2-CHR-...
При полимеризации полиолефинов на комплексных катализаторах происходит дезактивация активных центров, которая приводит к прекращению роста цепи. Дезактивация может происходить в результате взаимодействия с имеющимися в мономере или растворителя примесями. Полимеризация прекращается также, если доступ к катализатору блокируется осаждением на нем тонкого слоя нерастворимого полимера или если полимер утрачивает способность к десорбции с поверхности катализатора.
Рассматривая механизм полимеризации олефинов, большое значение уделяется регулированию молекулярной массы, так как оно имеет огромное практическое значение в связи с переработкой полимера в волокно. Молекулярную массу (степень полимеризации) полиолефинов в процессе полимеризации можно регулировать триэтиламином, производными мочевины, сероуглеродом, водородом.
Наиболее активным агентом передачи цепи при полимеризации олефинов является водород:
[Kᵟ+]-Cᵟ-H2-CHR-...+ Н2 → [Кᵟ+]-Нᵟ- + СН3-CHR-...
Изменение степени полимеризации полиолефинов в присутствии водорода определяется уравнением [3]:
где СП - степень полимеризации, CHi - концентрация водорода, В - константа.
При постоянных условиях проведения реакции полимеризации олефинов молекулярная масса полимера понижается при повышении количества соединений металла переменной валентности. Изменение температуры и парциального давления мономера не оказывает существенного влияния на величину молекулярной массы полиолефина. Экспериментально установлено, что молекулярная масса 1111 зависит от концентрации триэти л алюминия. Эту зависимость при постоянном количестве треххлористого титана можно выразить уравнением [3]:
где А - постоянная процесса обрыва молекулярных цепей не зависящая от концентрации триэтилалюминия; К - константа скорости обрыва цепи, зависящая от концентрации триэтилалюминия; Cal - концентрация триэтилалюминия; Кр - константа роста цепи; т -концентрация мономера.
Удельная плотность изотактического ПП зависит от содержания в полимере атактических структур, упаковки цепей которых более рыхлая, чем упаковка изотактических структур. Так, плотность атактического ПП составляет 850 кг/м3, а изотактического кристаллического ПП - 936 кг/м3 . Плотность ПП, содержащего до 90% кристаллических структур - 920 кг/м3 . Плотность изотактического ПП при быстром охлаждении расплава может быть снижена на 10% вследствие аморфизации полимера.
Температура плавления полимеров зависит от молекулярной массы, с ее увеличением температура плавления кристаллов полимера возрастает до определенной степени полимеризации, оставаясь затем постоянной. Зависимость температуры плавления изотактического ГШ от молекулярной массы изображена на рис.5 [5].
Рис.5. Зависимость температуры плавления изотактического полипропилена от молекулярной массы
Полиолефины при понижении температуры переходят из высокоэластического состояния в стеклообразное.
Температура стеклования (Тс) полимеров (для ПП она составляет около -20°С) определяется соотношением между энергией межмолекулярного взаимодействия и энергией теплового движения звеньев макромолекулярной цепи. Энергия межмолекулярного взаимодействия незначительно изменяется с понижением температуры; энергия теплового движения уменьшается с изменением температуры и при некоторых значениях становится недостаточной для преодоления межмолекулярного, а также внутримолекулярного взаимодействия.
Температура, ниже которой полимер разрушается под действием приложенного напряжения, называется температурой хрупкости (Тхр) и является нижним пределом эксплуатации полимерных материалов. Так, температура хрупкости высокомолекулярного ПП составляет -14 °С, а ПП средней молекулярной массы -2 °С [4].
Теплоемкость полимеров определяется энергией теплового движения молекул. Зависимость удельной теплоемкости изотактического ПП от температуры представлена на рис.6.
Рис.6. Зависимость удельной теплоёмкости изотактического полипропилена от температуры
Изменение теплоемкости полимеров, кроме того, зависит от скорости нагревания полимеров, поскольку перегруппировка молекул может следовать за повышением температуры только при условии, если время релаксации меньше времени, в течение которого к полимеру подводится тепло. В противном случае система не успевает поглотить тепло, необходимое для ослабления межмолекулярных связей и перестройки ближнего порядка. Поэтому при увеличении скорости нагревания изменение теплоемкости будет происходить при более высокой температуре.
На рис. 6 видно, что в области температур плавления кристаллов полимеров наблюдается значительное изменение теплоемкости, связанное с увеличением подвижности макромолекул. При комнатной температуре теплоемкость и теплопроводность изотактического ПП равны 2,1-2,5 Дж/(г•град) и 11,7-14,7 Дж/(сек•см•град) соответственно [5].
Проницаемость, так же как и другие физические свойства, зависит от микроскопической структуры полиолефинов: с увеличением степени кристалличности проницаемость понижается, но такая закономерность соблюдается не всегда. Это связано с образованием микротрещин в кристаллических участках полиолефинов под влиянием напряжения.
Проницаемость кислорода при нормальных условиях для линейного полиэтилена и ПП примерно в три раза меньше проницаемости кислорода для разветвленного полиэтилена.
Кристаллические полиолефины не растворяются при нормальных условиях в углеводородах, хотя аморфные полимеры растворяются во всех известных растворителях. Это связано с различной величиной энергий взаимодействия в кристаллических и аморфных полимерах. Если для аморфных полимеров взаимодействие обусловлено только энергией межмолекулярного взаимодействия, то в кристаллических полимерах оно определяется также энергией кристаллизации; для разрушения кристаллов необходимо затратить дополнительное количество тепла. Кристаллическую структуру полиолефинов можно разрушить только путем повышения температуры.
Действительно, при температурах, близких к температуре плавления кристаллов, полиолефины растворяются во многих органических растворителях, особенно в алифатических и ароматических углеводородах.
Способность ПП растворяться при высоких температурах используется для определения молекулярной массы по следующему эмпирическому уравнению [3]:
Изотактический ПП высококристалличен, т.к. регулярная цепь может давать с другими цепями плотную упаковку с последующим образованием кристалла. Содержание изотактической фракции в полимере будет отражаться на степени кристалличности. Помимо содержания изотактической фракции, на кристалличность ПП влияют и другие факторы. Например, важна скорость охлаждения образца. Если расплавленный образец подвергнуть быстрому охлаждению, то цепи не успеют занять надлежащего расположения для образования кристаллов, поскольку резко повысится вязкость расплава. Также влияет и размер цепи: относительно короткая цепь позволяет молекулам легче принять нужное положение для образования кристаллов, чем длинная. Степень кристалличности образца ПП имеет большое значение и при определении его проницаемости для жидкости. Как и у других, частично кристаллических материалов, растворитель проникает через аморфные участки. На рис.7 представлены зависимости между проницаемостью растворителя и кристалличностью полимера. В качестве растворителей взяты вещества, быстро проникающие через ПП. Степень кристалличности образцов ПП следующая: А - 66%, Б -64%, В - 63%. Такой довольно узкий интервал кристалличности может вызвать трех- или четырехкратное изменение проницаемости [5].
Рис.7. Влияние степени кристалличности полипропилена на проницаемость растворителей
Таким образом, для получения волокон необходимо учитывать следующие особенности ПП:
ПП гидрофобен, поэтому на его свойства не влияет влага в окружающем воздухе, но волокно легко электризуется, следовательно, переработка ПП волокна возможна после нанесения антистатика;
низкая температура стеклования ПП обусловлена отсутствием полярных групп и высокой гибкостью макромолекул, поэтому кристаллизация волокна во время формования практически полностью завершается.
ПП волокна можно формовать из расплава и раствора полимера. Однако последний способ распространения не получил. Одной из важнейших характеристик, определяющих способность полимера к формованию, является вязкость расплава, величина которой должна составлять около 100-300 Па˙с. В производственных условиях характеристикой вязкости расплава служит индекс расплава (зависит от диаметра отверстия, температуры и нагрузки) количество полимера (г), выдавливаемое в течение 10 мин при постоянной температуре (190 °С) и нагрузке 5-10 кг через отверстие с определенным диаметром [6].
Формование полиолефиновых волокон осуществляют из полимера только определенной молекулярной массы (80000-150000), т.к. при переработке высоковязких полиолефинов возникают механические напряжения, релаксация которых на выходе из фильеры приводит к появлению волнистости волокна. Чтобы этого избежать, нужно вводить в полиолефины низкомолекулярные или высокомолекулярные пластификаторы, уменьшая напряжение сдвига. В тех случаях, когда молекулярная масса полимера значительно выше 150000, полиолефины подвергают деструкции при грануляции или при формовании волокна.
Более целесообразно формование ПП волокон производить на формовочных машинах с плавильными устройствами экструзионного типа, которые создают принудительную транспортировку высоковязкого полимера. В таких машинах предусматривается минимальная продолжительность пребывания полимера в зоне высоких температур. В результате перемешивания расплава полимера по зонам экструдера не создается местных перегревов, которые приводят к понижению физико-механических свойств волокон. Производительность формовочной головки экструзионного типа составляет от 60 кг/ч при получении нитей коврового ассортимента, до 120-400 кг/ч - при получении пленочных нитей. При использовании высокоскоростных прядильных головок экструзионного типа продолжительность пребывания в зоне высоких температур незначительная (не более 5-10 сек); при этом практически не происходит деструкции полимера [7].
Для формования волокон расплаву полимера придают форму тонких струек, которые отверждаются при охлаждении. Тонкие полимерные струйки получают продавливанием расплава полимера через отверстия фильер, имеющих диаметр от 50 до 500 мкм (в зависимости от особенностей процесса формования и желаемой толщины волокна), или растягиванием капель и струй расплава полимера.
Твердая полимерная фаза в струйке расплава полимера образуется вследствие сдвига фазового равновесия и вызвана протеканием процессов тепло - и массообмена между струйкой и окружающей средой в зоне формования.
При формовании из расплава полимера тепло отводится от формуемой нити потоком воздуха.
Общим для процесса формования различных волокон является то, что процессы образования твердой фазы происходят в поле градиента скорости движения полимера, меняющегося по длине пути формования и определяемого как реологическими свойствами формуемого волокна, так и комплексом сил, действующих на него. Процессы деформирования волокна в зоне формования приводят к его утонению и одновременно вызывают ориентацию макромолекул вдоль оси волокна, которая зависит для каждого данного полимера от величин деформации и механического напряжения.
Технологическая схема получения волокна из термопластичных полимеров однотипна. Процесс получения ПП волокна состоит из следующих операций:
формование;
комплектование невытянутого жгута;
ориентационное вытягивание;
гофрировка;
термофиксация;
резка и упаковка.
На формовочную машину полимер поступает в виде гранул, дозируемых в плавильное устройство. Полимер дозируется насосом и, пройдя через фильтр и отверстия фильеры, в виде струек поступает в шахту для формования. В шахте струйки обдуваются потоком воздуха, охлаждаются и затвердевают. Полученные волокна поступают в приемное устройство [6].
Известно, что для данного процесса основными факторами, определяющими свойства нитей и волокнистых материалов, являются: градиент скорости деформации струи расплава и условия затвердевания полученных нитей. В соответствии с этим, целесообразно получение волокнистых материалов по методу аэродинамического формования разделить на два способа:
На рисунке 8 представлены основные принципиальные схемы машин, наиболее широко применяемых по этому методу формования.
Рис.8. Принципиальные схемы машин для получения волокнистых материалов по методу аэродинамического формирования [13]
1-расплавитель; 2-фильерный блок; 3-струи расплава; 4-дутьевое устройство; 5-нити; 6-цилиндрический нитераскладчик с нарезкой; 7-вытяжное устройство; 8-сетчатый транспортёр; 9-вакуум-отсос; 10-стационарный расплавопровод; 11-качающийся расплавопровод; 12-электрообогреваемая шахта; п.в.-пассивный воздух; а.с.в.-активный сжатый воздух
а - струи расплава полимера непосредственно на выходе из каналов прямоугольной фильеры подвергаются вытяжке сжатым воздухом с Т =280-350°С. Полученные нити подаются отработанным воздухом на сетчатый транспортер с вакуум - отсосом, где формируется материал из самосклеивающихся ультратонких нитей. Особенностью данной машины является то, что дутьевое устройство встроено непосредственно в прядильный блок;
б - филаментные «холодные» нити (5), заряженные одноименным зарядом в виде нескольких круглых пучков, транспортируются на специальный нитераскладчик (6), имеющий спиральную нарезку, совершающий вращательное и возвратно-поступательное движения. Отражаясь от нитераскладчика, нити, благодаря так называемому эффекту «Коанда», раскладываются вдоль и поперек сетчатого транспортера, имеющего вакуум-отсос. Таким образом, получается ряд параллельных дорожек шириной 300-500 мм от каждого прядильного места, перекрывающих друг друга. В результате формируется холст материала шириной до 5 м. Особенностью данной схемы является наличие выносного дутьевого устройства и отражателя - нитераскладчика, позволяющего получать волокнистый холст большой ширины;
в - характерной особенностью этой схемы является наличие двухступенчатой вытяжки. Ряды параллельных струй расплава на расстоянии ~ 0,5 мм от выхода из каналов подвергаются предварительной вытяжке горячим сжатым воздухом (1 ступень). Полученные нити попадают во II ступень: прямоугольное дутьевое устройство, где осуществляется окончательная вытяжка горячим воздухом, паром или жидкостью. Раскладка нитей на сжатом транспортере осуществляется за счет качания прямоугольного дутьевого устройства;
г - по этой схеме формование «горячих» или «холодных» нитей осуществляется с помощью круглого или прямоугольного устройства, совершающего качательное движение в вертикальной плоскости, на сетчатом транспортере с вакуум - отсосом. Принципиальной особенностью данной установки является наличие электрообогреваемой шахты, установленной между фильерой и дутьевым устройством, что позволяет получать ультратонкие волокна диаметром 1-5 мкм. Ширина материала составляет более 1,5 м;
д - существенное отличие данного процесса состоит в том, что филаментные «горячие» и «холодные» нити раскладываются качающимся дутьевым устройством, которое совершает вместе с гибким расплавопроводом и прядильным блоком возвратно - поступательное движение в горизонтальной плоскости, что дает возможность формировать материал шириной более 1,5 м;
е - особенностью данной схемы является то, что отсутствует дутьевое устройство. Филаментные «горячие» или «холодные» нити падают вертикально вниз за счет силы тяжести, вытягиваются и раскладываются на сетчатом транспортере только за счет вакуум - отсоса.
По указанным отличительным признакам данные принципиальные схемы можно разделить на 4 группы:
В машинах первой группы процесс растяжения струй расплава осуществляется горячим сжатым воздухом, получаемые нити мало ориентированы (коэффициент двулучепреломления составляет (4-12)-10-3 ). Для проведения процесса на этих установках требуется точное поддержание температуры и скорости активного сжатого воздуха, вытягивающего нить.
Данные установки позволяют получать материалы различного диаметра волокон (в том числе- ультратонкие), высокой степени ориентации и с достаточной шириной холста [13]. Ссылки должны идти в четкой последовательности
Производство нетканых материалов занимает самостоятельное положение среди отечественных: отраслей текстильной промышленности, тж. специфические свойства нетканых полотен позволяют широко использовать их не только в качестве заменителей некоторых тканей, но и создавать материалы с принципиально новыми эксплуатационными свойствами, которые не могут быть обеспечены классическими способами производства текстильной продукции.
При разработке стратегии развития производства нетканых материалов учитывались мировые тенденции развития производства нетканых материалов и совокупность социально-экономических факторов деятельности подотрасли в условиях присоединения РФ к ВТО. Общеизвестно, что при слиянии национального и международного рынков может происходить потеря национального контроля над целыми отраслями промышленности и подотрасль нетканых материалов является исключением. И этот факт учитывался в нашей работе.
Современная деятельность подотрасли нетканых материалов осуществляется в условиях становления нормальных рыночных отношений и серьезного комплекса макроэкономических и отраслевых проблем:
• В первую очередь это проблемы, связанные с отсутствием эффективной государственной политики в отношении текстильной промышленности. Текстильная промышленность не попала в число сфер приоритетного развития экономики и до настоящего времени отсутствует единая точка зрения относительно перспектив ее развития. Результатом является то, что производство нетканых материалов в условиях растущего спроса на продукцию подотрасли развивается на фоне интервенции российского рынка нетканых материалов со стороны западных и восточных товаропроизводителей. Объем импорта нетканых материалов в 2004 г. составил 18 тыс. тонн, в 2003 - 16,7 тыс. тонн. Основные импортеры: Германия, Италия, Польша, Китай, США, Чехия;Эти данные устарели
• юридическая незащищенность предприятий при переделе собственности и агрессивная деятельность рейдеров способствовали инициированию банкротства многих предприятий подотрасли, потери ими отраслевой принадлежности (один из примеров - фабрика искусственного меха, г. Дмитров);
• отсутствие продуманной тарифно-таможенной политики, которая не позволяет защищать российского производителя и создавать благоприятный инвестиционный климат отечественным и иностранным товаропроизводителям;
• действующая налоговая система в ее нынешнем виде не только не направлена на ускорение экономического роста и поддержку действующих предприятий, но и является фактором его торможения, т.к. изымает не только прибавочный, но и необходимый для инвестиционного развития продукт;
• высокая бюрократизация бизнеса, сложившаяся в условиях жесткого контроля государства и его органов. Сегодня предприятия подотрасли находятся под пристальным вниманием более 40 органов, пытающихся контролировать различные технические, экологические и финансовые аспекты их деятельности, что постоянно содержит угрозу нормальной деятельности предприятий;
• высокие процентные ставки на кредитные ресурсы, девальвация курса отечественной валюты также являются проявлением поверхностного отношения государства к промышленности нетканых материалов,
Рынок подотрасли нетканых материалов постоянно испьггывает давление со стороны нелегального оборота продукции. В этих условиях предприятия подотрасли постоянно конкурируют с большим количеством недобросовестных перепродавцов, что, безусловно, сказывается на микроэкономических показателях их деятельности.
Негативное влияние на показатели развития подотрасли оказывает состояние рынка отечественного сырья, т.к. производство нетканых полотен очень чувствительно к качеству исходного сырья: полиэфирного, полипропиленового, вискозного волокна, химических нитей.
Для современных технологий и нового ассортимента нетканых материалов требуются также полиэтиленовые волокна; волокна арамидной группы, обладающие повышенной термостойкостью; волокна, обладающие антимикробными свойствами; волокна с новыми физико-механическими свойствами (повышенной извитостью, повышенной устойчивостью извитости); полые, профилированные, бикомпонентные волокна. Однако такое сырье отечественная промышленность не выпускает.
Вторым аспектом проблемы является галопирующая инфляция цен на текстильное сырье. Основные поставщики волокон в последние 3-4 года практически ежемесячно повышают отпускные цены, что являлось главным фактором роста издержек производства и снижения рентабельности производства.
Отсутствие необходимого отечественного сырья приводит к возникновению в подотрасли малоэффективных схем с использованием давальческого сырья или толлинговых схем.
Недостаток сырья, нерегулярность его поставок и нерегулируемый рост цен создали уникальный прецедент в истории отечественной промышленности нетканых материалов: предприятия переходят на систему самообеспечения сырьем (ОАО «Комитекс», ООО «Номатекс» и др.).
При разработке Стратегии развития нетканых материалов учитывался научный, технический и технологический уровень производства на наших предприятиях. Сегодня доля технологического оборудования, имеющего срок службы более 10 лет, составляет около 70%, что свидетельствует о том, что к 2010-2015 гг. в подотрасли нетканых матер и шов сформируется существенный инвестиционный спрос.
В настоящее время в России нетканые материалы выпускают около 70 предприятий, включая и те, на которых установлено по 1-2 единицы оборудования. Консолидация капитала и объемов производства в подотрасли достигла очень высокого уровня - первые пять компаний (ОАО «Комитекс»; ООО «Сибур-геотекстиль», ООО «Номатекс», ОАО «Туймазытекс», ООО «СиАйрлайд») обеспечивают более 80% общего выпуска нетканых материалов. На всех остальных предприятиях нетканые полотна производятся в небольших объемах по одному, редко - по двум технологическим способом,
Существующая ассортиментная структура нетканых материалов в основном сложилась в советский период развития экономики и была ориентирована на потребности плановой экономики. При этом недостаточно учитывались мировые тенденции в производстве нетканых материалов.
Анализ нетканых материалов по ассортименту показывает, что наиболее крупной ассортиментной группой является группа полотен - основ под полимерные покрытия: для линолеума, клеенки, мягкой кровли, обоев, слоистых пластиков. Доля этой группы в общем выпуске нетканых
материалов составляет 30 %.
Ассортиментные группы геотекстильных и агротекстильных полотен составляют около 18-20%: полотна для тепло- и звукоизоляции (строительные, для балластировки трубопроводов, автомобильные), для одежды и обуви - около 20%.
Оставшиеся 30% выпуска полотен приходятся на такие ассортиментные группы, как фильтровальные, медицинские обтирочные, тарные полотна, материалы для изделий краткосрочного пользования и прочие, каждая из которых имеет удельный вес от 1 до 3% в общем выпуске нетканых материалов в РФ.
Между тем, основным направлением развития производства нетканых материалов в мире является, ускоренное развитие ассортиментной группы полотен краткосрочного пользования (медицинские, для сангигиены, для спецодежды, обтирочные и т.п.). В России практически отсутствует выпуск полотен этой группы (их доля в общем объеме выпуска составляет около 4-5% по всем видам, вместе взятым).
Основными способами производства полотен краткосрочного пользования являются: термоскрепленный, струйный ("спанлейс"), фильерный ("спанбонд"). Современное импортное оборудование, на котором выпускаются материалы этими способами, имеет высокую производительность и рабочую ширину от 4 метров и выше.
Развитие производства полотен этой перспективной группы в России сдерживаются факторами, перечисленными выше. Сложившаяся ситуации в промышленности нетканых материалов РФ, особенности ее организации требуют выбора национальной модели развитая по типу так называемого "догоняющею развития" или модели преодоления отставания, основанной на конкурентных преимуществах нашей страны.
К ключевым условиям реализации данной стратегии относятся:
1. Разработка государственной эффективной стратегии привлечения прямых инвестиций, в том числе и иностранных, в подотрасль нетканых материалов, т.к. собственных ресурсе в подотрасли сегодня недостаточно. Кроме того, на отечественных предприятиях не хватает возможностей для привлечения долгосрочных банковских кредитов инвестиционного характера. Прямые иностранные инвестиции могут привлекаться в виде технологического и финансового участия:
- приобретения инвестором не менее 20-25% доли (вклада) в уставные капиталы действующих предприятий подотрасли
- осуществление иностранным инвестором финансовой аренды (лизинга) оборудования таможенной стоимостью не менее 0,1 -0,15 млн. долл. США;
- создание новых предприятий со 100%-ным иностранным капиталом или смешанным капиталом с контрольным пакетом акций у государства.
2. Интенсивное использование опыта зарубежных стран, его адаптация к внутренним условиям, основанным на конкурентных преимуществах нашей страны и использовании разумной политики привлечения прямых иностранных инвестиций.
Самым ярким примером подобной стратегии является Китай, который уже около 20 лет развивается на базе прямых иностранных инвестиций (более 500 тыс. предприятий с иностранным капиталом, а фактические прямые иностранные инвестиции в 2004 г, составили 600 млрд. долл. США),
3. Формирование необходимых промышленных кластеров, т.е. комплекса сопутствующих и поддерживающих отраслей: производство специальных видов химических волокон и нитей, ТВВ, развития отраслевой науки, средств автоматизации и контроля технологического процессам качества продукции, текстильного машиностроения и т.д.
4. Принятие административно-правовых мер для поддержки отечественных (российских) товаропроизводителей, в том числе:
• разработка и реализация новой концепции налогообложения в условиях реализации стратегии развития базовых предприятий подотрасли и НИИ (налоговые льготы и освобождение от основных налогов: налога на прибыль, налога на имущество, налога на землю базовых предприятий, осуществляющих капитальные вложения в развитие собственного производства на период нормативного срока окупаемости или достижения нормативного уровня рентабельности);
• разработка государственной концепции строительства карьеры молодых специалистов предприятий подотрасли и молодых ученых научно-исследовательских организаций: поддержка и укрепление имеющейся системы профессионально-технического образования, стимулирование направления предприятиями и организациями подотрасли работающей молодежи на обучение, отсрочки (освобождение) от призыва в армию специалистов отраслевых НИИ и т.д.;
• государственная поддержка финансирования поисковой тематики отраслевых НИИ. Действующая конкурсная система финансирования НИР не позволяет отраслевым НИИ проводить поисковую тематику, создавать научно-технические заделы, т.к. в конкурсе участвуют уже готовые научно-исследовательские работы. Речь должна идти о венчурном финансировании поисковой тематики;
• разработка комплекса национальных стандартов на методы испытаний
продукции текстильной и легкой промышленности, гармонизированных с
международными и европейскими стандартами.
По оценкам ОАО «НИИНМ» исходя из емкости отечественного рынка в ближайшее время потребность в нетканых материалах следующих ассортиментных групп составит, млн.м2 в год:
- материалы медицинского назначения 200-250
- геотекстильные нетканые материалы 50-120
- утепляющие нетканые материалы 170
- основы под полимерные покрытия
(восстановление объемов выпуска 80-х годов) 160
- материалы обтирочного назначения 50
- полотна для автомобильной промышленности 12-15
- фильтровальные полотна 15-20
- материалы для строительных целей 50-100
- сорбиционные нетканые материалы 50-100
- материалы для защитной одежды 1.5-5
Обеспечить потенциальные потребности рынка возможно только за счет ускоренного развития следующих технологий получения нетканых материалов:
- из расплава полимеров - спанбонд, мелтблаун;
- получение нетканых материалов по технологии воздушной укладки коротких волокон - айрлайд;
- технологий, позволяющих получать композитные (многослойные) материалы;
- гидроструйное соединение волокон спанлейс.
Широко распространенными останутся традиционные способы производства нетканых материалов - иглопробивной, термобондинг.
Вариантная оценка динамики производства нетканых материалов осуществлялась исходя из предполагаемых сценариев развития отечественной экономики и инвестиционного потенциала подотрасли представлена в таблице.
Динамика производства нетканых материалов. Таблица
Прогноз |
Годы |
||||||||
2010 |
2011 |
2012 |
2013 |
2014 |
2015 |
2016 |
2017 |
2018 |
|
Промышленность нетканых материалов |
|||||||||
Оптимистический,2 |
999 |
1287 |
1506 |
2240 |
3461 |
4081 |
4792 |
6130 |
10523 |
в %к 2000г. |
100 |
129 |
151 |
224 |
346 |
409 |
480 |
614 |
1053 |
Реалистический, 2 |
586 |
755 |
873 |
1262 |
1425 |
1584 |
1731 |
2109 |
2318 |
в %к 2000г. |
100 |
129 |
149 |
215 |
243 |
270 |
295 |
360 |
396 |
Пессимистический,2 |
550 |
708 |
798 |
1154 |
1279 |
1405 |
1527 |
1858 |
1953 |
в %к 2000г. |
100 |
129 |
145 |
210 |
233 |
256 |
278 |
338 |
355 |
В стратегии предложены приоритетные целевые программы, важнейшие инвестиционные проекты и комплекс обеспечивающих мероприятий.
1. Строительство:
• государственных предприятий по выпуску нетканых материалов медицинского назначения по технологии ″спанлейс″ (гидростуйный способ) с общим объемом выпуска 240 млн. м2 в год.
• со смешанным капиталом и контрольным пакетом акций у государства по выпуску нетканых материалов по технологам «спанбонд» (из расплава полимеров),
• по выпуску фильтровальных полотен и полотен для автомобильной промышленности на линиях Дило-Фляйснер общим объемом 185 млн. м2.
2. Создание на базе ОАО «НИИНМ» (г. Серпухов) с участием государства нового производства по выпуску нетканых материалов для спецодежды, респираторной техники, сорбционных материалов с переоснащением двумя линиями «Дило-Фляйснер».
3. Модернизация предприятий отрасли, выпускающих малотоннажные виды продукции спецназначения и по государственному оборонному заказу путем технического перевооружения новым оборудованием, обеспечивающим высокое качество продукции.
Следует отметить, что главным результатом реализации стратегии развития должен являться не только количественный рост объемов производства, но и качественные изменения в техническом уровне подотрасли нетканых материалов, сто позволит приобрести технический потенциал для удовлетворения растущего национального спроса и ликвидации импортной зависимости по нетканым материалам.
По оценке наших специалистов инвестиционное обеспечение стратегии развития подотрасли нетканых материалов должно быть обеспечно как за счет привлечения частных инвестиций, включая и инвестиции зарубежных фирм. Для реализации оптимистического прогноза общая сумма должна составить 13-14 млрд. руб., в т.ч. 8-9 млрд. руб. для закупки оборудования и технологий.
По нашему мнению, именно государственные инвестиции в подотрасль должны стать катализатором ее роста, что, по сути, требует нового подхода к государственной экономической политике. Ссылка на литературу
По сравнению с другими полимерами текстильный ассортимент изделий из ПП наиболее широк и разнообразен: комплексные нити, в том числе текстурированные, текстурированный ковровый жгутик, мононити, пленочные нити, нетканые материалы, штапельное волокно.
Нетканые материалы широко применяются при строительстве дорог, в качестве фильтрующих и сепарационных материалов, в мебельной промышленности в качестве прокладок в матрасы, в легкой и обувной промышленности, а также в медицинских и гигиенических изделиях.
В настоящее время значительная часть нетканых полотен вырабатывается аэродинамическим способом. Термическое скрепление волокнистых холстов позволяет выпускать широкий ассортимент нетканых материалов низкой поверхностной плотности, которые не только успешно конкурируют с полотнами полученными «классическим» способом, а даже превосходят их.
Широкий выбор плотности, легкость кроя, долговечность, воздухопроницаемость и дешевизна, по сравнению с аналогами, позволили «спанбонду» занять прочную позицию на рынке нетканых материалов и проникнуть во многие сферы производства, причем область применения с годами только растет. Сегодня сложно себе представить промышленность без использования спанбонда.
Мебельное производство - одна из наиболее стремительно развивающихся отраслей потребления нетканого материала спанбонд. Однако, последний применяется только при производстве мягкой, офисной мебели и изготовлении матрасов. Традиционно, в этих сегментах применяли тканые материалы, такие как мешковина, брезент, бязь, и др. Данную продукцию использовали в качестве прокладочной ткани, защитных или армирующих слоев. Но сложность в работе с этими материалами, а также их недолговечность, высокая цена и внешний вид заставили производителей мебели использовать новый современный материал - нетканый материал спанбонд. При этом его стоимость ниже стоимости традиционных материалов, а внешний вид и большая гамма цветов делает его применение более удобным
Спанбонд различной поверхностной плотности используется в следующих областях:
Производство мягкой мебели:
15-30 г/м2 - в качестве скользящей и разделяющей прослойки между обивочной тканью и формирующим материалом;
60-150 г/м2 - для разделения металлических конструкций (типа пружинного блока), для обивки задних стенок и нижней части дивана.
Матрацы и пружинные блоки:
15-40 г/м2 - для простежки наматрацников, в качестве скользяще-разделяющей прослойки между слоями наполнителя, что предотвращает задиры и скатывание на сопрягаемых слоях наполнителей;
60-100 г/м2 - для изготовления чехлов на пружинные блоки, в качестве бурлетной ленты, для разделения конструкций типа пружинного блока и упаковки независимых пружин. При этом использование спанбонда позволяет эксплуатировать такие блоки в течение десятка лет.
Кожгалантерейное производство:
15-30 г/м2 - в качестве подкладки межподклада внутри сумок, рюкзаков, пеналов, портфелей;
60-150 г/м2 - используется для жесткости внутренних вставок, для укрепления швов, для корсажной основы ремней, а также для упаковки изделий кожгалантереи, возможно нанесение рисунка или логотипа.
Упаковочный материал и чехлы:
30-50 г/м2 - используется для упаковки цветов, подарков и т.п.; 30-150 г/м2 - используется в производстве упаковки для верхней одежды (в том числе чехлов), для мебели, для обуви и посуды, и т.д.
Одежда и спецодежда:
15-150 г/м2 - применяется в качестве неклеевого флизелина, для укрепления швов, в качестве «карманки», как усилитель корсажа (брюки, воротники, манжеты, стойки, клапаны карманов) Также применяется в производстве одноразовой медицинской одежды (халаты, шапочки, бахилы, медицинские маски);
40-60 г/м2 - ламинированный применяется в изделиях, которые не должны пропускать влагу, жидкость (медицинские изделия).
Обувное производство:
17-40 г/м2 - в качестве подкладки и межподклада, а также заменяет прокладочную бумагу;
80-150 г/м2 - для производства стелек, в качестве «карманки» и внутренней части союзки.
Личная гигиена:
10-30 г/м2 - в качестве одноразовых салфеток, косметологии, изделиях личной гигиены.
Подушки и одеяла:
15-30 г/м2 - используется для закрепления и придания рельефа наполнителя, а также препятствует миграции волокон наполнителя через ткань; 40-60 г/м - в качестве наперников и для укрепления швов.
Чехлы на автомобили и т.д.:
10-40 г/м2 - в качестве скользящей прослойки, для закрепления и придания рельефа формирующему материалу;
80-150 г/м - в качестве усилителя вставок;
60-15 г/м2 - в качестве закрепляющего каркаса шумоизоляции автомобилей, транспортные чехлы при перевозке автомобилей, для изготовления инструментальных сумок, сумок для домкратов и т.д.
Фильтры:
15-40 г/м2 - используется в качестве фильтрующего материала в фильтровальных установках.
Полиграфическая промышленность:
60 г/м2 - в качестве соединительного материала между обложкой и содержанием вместо марли.
• Спанбонд для сельского хозяйства:
17-80 г/м2 - ускоряет рост растений, снижает высыхание и эрозию почвы, сокращает полив, защищает от заморозков, вредителей, болезней, обеспечивает надёжную защиту от неблагоприятных погодных условий, позволяет добиваться более ранних урожаев, продлевает период сбора урожая. Спанбонд можно эффективно использовать круглый год.
Исходя из потребностей рынка, в данном проекте предусмотрен выпуск нетканых материалов низкой поверхностной плотности следующего назначения:
нетканое полотно поверхностной плотности 17-42 г/м2 для сельского хозяйства, используемое в качестве укрывного материала для надежной защиты растений от холода и жары, избытка влаги, засухи, вредителей без применения ядохимикатов;
нетканый материал для медицинских целей (одежда, маски, простыни и т.п.) поверхностной плотности 30-40 г/м2 , 40-50 г/м2 ;
нетканый материал для упаковки цветов и подарков поверхностной плотности 40-60 г/м2 ;
нетканые полотна поверхностной плотности 60-80 г/м2, применяемые в мебельной промышленности.
На спанбонд, предназначенный для упаковки цветов и подарков, для соответствия внешнему виду своей ассортиментной группы дополнительно может быть нанесен печатный рисунок методом флексографической печати. В настоящее время материал для флористического дизайна представлен наиболее разнообразным ассортиментом.
Флексографическая печать (флексографская печать), использующая гибкие печатные формы и флексокраски низкой вязкости, специально разрабатывалась как разновидность высокой печати, оптимально подходящая для использования на упаковочных материалах. Современное оборудование для флексопечати позволяет печатать изображение высокого качества практически на любом материале: бумаге, картоне, металлической фольге, пленочных полимерах любого типа и толщины, нетканых материалах.
Флексографская печать это способ высокой прямой ротационной печати с эластичных (гибких резиновых, фотополимерных) рельефных печатных форм, которые могут крепиться на формных цилиндрах различных размеров. С помощью валика или растрированного цилиндра, взаимодействующего с ракелем, они покрываются жидкой или пастообразной быстровысыхающей (водорастворимой или на летучих растворителях) печатной краской и переносят ее на запечатываемый материал любого вида, включая и невпитывающие материалы. Изображение на печатной форме зеркальное. Ссылка на литературу
Для получения нетканого материала низкой поверхностной плотности, на основании анализа опыта работы предприятий, выпускающих аналогичную продукцию, была выбрана перспективная технологическая схема Китайской фирмы «Shanhai Kwangtong Mashinery,Co.Ltd» KT-P-001. Волокнистые материалы, полученные аэродинамическим формованием из расплава полимера по этой схеме, обладают лучшими свойствами, а аппараты, используемые в данном производстве, просты в обслуживании. Данные, приведенные в таблице 1, позволяют сравнить по техническим характеристикам выбранную схему с отечественными линиями для производства нетканых материалов фильерным способом.
Таблица 2 . Технические характеристики линий для производства нетканых материалов фильерным способом
Параметры |
АПО-1-1500* |
ЛППТ-2400* |
ЛППТ-1800 |
KT-SP-3600 |
Производительность, кг/ч |
До 50 |
180 |
70 |
500 |
Ширина материала, мм |
1500 |
2400 |
1800 |
3200 |
Поверхностная плотность, г/м2 |
500-600 |
200-1000 |
30-200 |
15-150 |
Кинематическая скорость конвейера, м/мин |
1,8-9,0 |
1,2-6,0 |
2,33-17 |
25-150 |
Число экструдеров |
2 |
- |
- |
1 |
Тип дозировочного насоса |
31НШ-10х2К |
31НШ-10х2К |
31НШ-10х2К |
SK-S 70/70 |
Число насосов |
8 |
12 |
12 |
2 |
Число фильер |
1 |
12 |
12 |
1 |
Установленная мощность экструдера, кВт: привод нагреватель |
- |
182 132 |
100 150 |
160 100 |
Скрепляющее устройство |
Иглопробивная машина ИМ-1800МА(две) |
Иглопробивная машина ИМ-2500МА (две) |
Каландр специальный (один) |
Каландр специальный (один) |
* - агрегаты, применяемые в производстве нетканых материалов, используемых в качестве основ синтетических кож, фильтровальных и геотекстильных материалов.
Развитие производства нетканых материалов низкой поверхностной плотности, полученных аэродинамическим способом, обусловлено относительной простотой технологической схемы, сокращенным циклом производства, большой рабочей шириной выпускаемой продукции, высокой производительностью оборудования и использования дешевого сырья.
Показатели готовой продукции различного ассортимента представлены в таблице 2.
Таблица 3. Показатели готовой продукции
Показатели |
Полотно для |
Полотно для |
Полотно |
Полотно для |
сельского |
медицинских |
для |
строительства |
|
хозяйства |
целей |
упаковки |
||
Поверхностная |
17-42 |
30-40/40-50 |
40-60 |
90-100 |
плотность, г/м2, ±10% |
||||
Разрывная нагрузка, Н, |
||||
не менее |
||||
в продольном направлении |
25-30 |
30/60 |
80 |
150 |
в поперечном направлении |
15-20 |
20/40 |
65 |
110 |
Удлинение при |
||||
разрыве, %, не более |
||||
в продольном направлении |
120 |
120/140 |
120 |
150 |
в поперечном направлении |
120 |
120/140 |
120 |
130 |
Линейная плотность |
0,28-0,39 |
0,28-0,39 |
0,33 |
0,33 |
волокна, текс |
||||
Устойчивость к |
После |
- |
- |
- |
воздействию УФ- |
150ч-80 |
|||
лучей, %, не менее |
250ч-60 500ч-40 |
Характеристики исходного сырья и вспомогательных материалов представлены в таблице 4
Таблица № 4. Характеристики исходного сырья и вспомогательных материалов
Наименование |
Показатели, обязательные для |
Регламентируемые |
сырья, материалов и полупродуктов |
проверки |
показатели с допустимыми отклонениями |
1 |
2 |
3 |
1.Требования к полипропилену |
1.Индекс расплава (230°С/2.16кп) по ДИН 53735 |
25-35 г/10 мин |
1 |
2 |
3 |
2.Молекулярно массовое распределение |
2,5-4,0 |
|
3. Содержание летучих веществ (всего) или потери при испарении |
<0,15±0,03% |
|
4. Коррозия |
<0,06±0,02% |
|
5.Содержание пепла по ДИН 53568 |
<500 мг |
|
6.Индекс желтизны по AS TMD 1925 |
8,2±0,7 |
|
7. Способность к экструзии с раздувом |
требуется |
|
8.Неорганические загрязнения или неполимерные частицы |
нет |
|
9.Твердость при вдавливании шарика |
~80 |
|
10.Атактические компоненты |
3,5-5% |
|
11 .Высокомолекулярные органические сгустки, |
||
размер |
<100μ |
|
количество |
<20 |
|
12 .Антиокислители |
0,05% |
|
13.Стабилизатор для обработки |
0,05% |
|
14.Улавливатель кислоты |
||
2. УФ стабилизатор |
1.Внешний вид при 20 °С |
гранулы |
2.Цвет |
молочно-белый, с небольшой желтизной |
|
3.Запах |
Слабый спецефический |
|
4.Размер гранул |
1,5-3мм |
|
5.Летучие составляющие |
Не более 0,2% |
|
6.Температура плавления |
80-150 °С |
|
7.Температура воспламенения |
>360°C |
|
8.Насыпная плотность |
600-800 кг/м3 |
|
9.Термостабильность при температуре 280 °С |
Не более 5 минут |
|
10.Содержание активных веществ |
20% смеси пространственно-затруднённых аминовых УФ-стабилизаторов |
|
3. Полимерный концентрат красителя |
1.Колор-индекс |
Пигмент чёрный 7 |
2.Сила красителя |
95-105% |
|
3.Оттенок |
-0,5-0,5 CIELAB |
|
4.Колористическое отклонение |
-0,80 0,80 CIELAB |
|
5.Содержание пигмента |
около 30% |
|
6.Светостойкость |
8 |
|
7.Термостойкость |
3000С |
Таблицу не разбивать
Технологическая схема получения нетканого материала марки по способу спанбонд включает:
- транспортировку гранулята из складов;
- дозирование и смешивание;
- экструзию;
- предварительную фильтрацию;
- прядение;
- охлаждение и вытяжку;
- укладку на транспортёр;
- предварительный нагрев;
-транспортировка к каландру;
- каландрирование;
-транспортировку к намоточному устройству;
- намотку;
- перемотку, резку и обрезку кромок. Дать общую схему машины
Гранулят полипропилена засыпается из мешков весом 25кг в питающую ёмкость, откуда гранулят при помощи автозагрузчика подаётся на загрузку. Работа механизма основана на теории создания воздушного потока за счёт вакуума, при этом, когда создаётся пустота в засасывающем бункере за счёт нагнетательного вентилятора, материал втягивается в бункер через поток воздуха по всасывающей трубе. Заполнение и опорожнение загрузочного бункера производится по таймеру, на котором заранее выставлено время цикла загрузки и опорожнения. При заполнении бункера таймер прекратит действие нагнетательного вентилятора, низкий уровень во всасывающем бункере постепенно исчезнет и полимер переместится в промежуточный бункер. После этого циклы загрузки будут повторяться до тех пор, пока клапан перестанет закрываться под давлением материала после наполнения промежуточной ёмкости, при этом датчик контроля уровня подаёт сигнал, что промежуточный ёмкость заполнена. Таким образом, загрузочное устройство прекращает загрузку, после снижения уровня материала в промежуточной ёмкости, клапан вновь закрывается, и цикл загрузки повторяется. Из промежуточной ёмкости материал поступает в смеситель. В смеситель также подаются добавки из 2-х ёмкостей для хранения добавок в строго заданном количестве от массы основного материала. Смеситель рассчитан для смешивания максимально трёх дозирующих компонентов.
Максимальное количество импульсной подачи материала прядильным насосиком составляет 500кг/час, максимальная подача добавок составляет не более 10% от веса основного материала. Изменение дозировки добавок производится изменением количества оборотов шнека дозаторов и регулируется изменением частоты привода дозатора. Бункер смесителя оборудован прибором для измерения уровня материала; когда бункер смешивания материалов заполняется до отказа, подача материалов прекращается. Когда уровень заполнения материалов падает, после небольшой задержки дозаторы автоматически запускаются, и вновь происходит подача основного и вспомогательных материалов.
Рис.10. Схема одночервячного экструдера
Подготовленный в смесителе гранулят, самотёком непрерывно поступает в питающее отверстие экструдера. Экструдер (рис.10) состоит из гильзы и шнека диаметром 170мм., поверхность шнека покрыта нитридом 38CrMoAl. Соотношение L/D-30:1. Привод экструдера включает 45 скоростей с передачей крутящего момента 1:20. Максимальная скорость вращения шнека 60об/мин, максимальная производительность экструдера 500 кг/час. Ведущий электромотор имеет генератор постоянного тока Z4-150-12 c мощностью 160квт. Привод экструдера и загрузочное отверстие охлаждается водой. Охлаждённая вода подаётся из башни охлаждения и имеет температуру 25-40⁰С. Экструдер разделён на семь электрически обогреваемых зон, мощностью 64 квт, с температурами от 175 до 245 °С.В головке экструдера установлен датчик давления расплава. Температура по зонам распределяется следующим образом:
1 зона 185-200°С
2 зона 200-220°С
3 зона 220-240°С
4 зона 220-240°С
5 зона 220-240°С
6 зона 220-240°С
7 зона 220-240°С
Данная температура может изменяться в соответствии с ПТР полимеров
С помощью шнека экструдера обеспечивается движение гранулята по экструдеру. По мере своего продвижения гранулят плавится, перемешивается, уплотняется и по расплавопроводу подаётся на фильтрацию.
Рис.11 Фильтр расплава
Фильтр вертикальный (рис. 11), барабанного типа. Обычно в работе одно отделение фильтра, второе в запасе. В каждом барабане фильтра имеется по 13 фильтрующих элементов. Площадь фильтра составляет 2,5 м2, тонкость фильтрации 60мк. При забивании фильтрующих элементов производится смена барабана при помощи ручного колеса, при этом начинает использоваться другой барабан фильтра. Забитый барабан фильтра может быть вынут и фильтрующие элементы промыты. Максимальное разность давление расплава до и после фильтра не должно превышать 6 МПа, максимальная рабочая температура 310°С. Максимальное рабочее давление 15 МПа. Каждый барабан имеет отдельное выхлопное отверстие для теплоносителя наверху и спускное отверстие внизу для отстоя, чтобы облегчить процесс освобождения в момент переключения. При достижении разности давления расплава до и после фильтра 6 МПа, необходимо произвести переключение барабанов фильтра.
Далее расплав поступает к прядильным дозирующим насосам (рис. 12).
Задачей прядильных насосов является, как можно более точное объёмное дозирование расплава и подача его к щелевой головке. Для этой цели применяется точный шестеренчатый насос с регулированием скорости вращения в диапазоне 0-30 об/мин. Шестеренчатый дозирующий насос состоит из пары находящихся в зацеплении шестерен одинаковых размеров, окруженных со всех сторон корпусом с небольшим зазором. С обеих сторон зубчатого зацепления в корпусе имеется по отверстию для входа и выхода расплава. При вращении шестерен выходящие из зацепления впадины заполняются поступающим расплавом, который затем подается вдоль стенок корпуса на напорную сторону. Там расплав вытесняется вновь входящими в зацепление зубьями и выталкивается ими через выходное отверстие в напорный трубопровод. Подача дозирующего насоса составляет 180 см3/об. Вращение дозирующий насос получает от двигателя постоянного тока. На рис.12 изображен однопоточный шестеренчатый дозирующий насос [12].
Поступающий от прядильных насосов расплав по напорному трубопроводу поступает в прядильную балку, состоящую из фильерного комплекта (Рис.13) и системы равномерного распределения расплава по ширине фильеры.
Рис.13 Фильерная балка
Фильерный комплект состоит из: распределительной плиты, изготовленной из жаростойкой стали SUS431 и имеющей размеры 3731 х 216 х 30??? количество отверстий 18987 диаметром 2мм, комплекта фильтрующих сеток с размером ячеек сетки 60# b 180# и самой фильеры, изготовленной из жаростойкой стали SUS431, имеющей размеры 3731 х 216 х 30 и количество отверстий 18987 с диаметром 0,40мм. Задачей фильерного комплекта является фильтрование распределённого до этого по всей ширине расплава, равномерное распределение расплава по глубине и равномерное формование его через отдельные капилляры.
Обогрев головки экструдера, фильтра расплава, прядильных насосиков и прядильной балки производится высокотемпературным теплоносителем, поступающим в контур обогрева из 1-ой масляной станции. Температура в масляном контуре 215-245⁰С и зависит от ПТР перерабатываемого полимера. Мощность нагревательных элементов 1-го контура обогрева 96 кВт.
Рис.14 Отсос мономеров
Во избежание загрязнения фильеры мономерами в прядильной балке установлено 24 отсоса мономеров, распределённых равномерно по всей ширине балки (Рис.14). Отсос мономеров производится при помощи мощной воздуходувки с мотором 3,75 квт. На каждом отсосе установлена дополнительно рукоятка регулировки давления. Мономеры отсасываются в сборный бачок мономеров, охлаждаемый водой, где конденсируются и по мере накопления вручную удаляются машинистом экструдера. Отработанный воздух через фильтр выбрасывается в атмосферу. Общее давление отсоса мономеров контролируется на щите управления.
Свойства и закономерности течения расплавов оказывают большое влияние на условия переработки полимеров в готовые изделия. Вытекающие из отверстий фильеры струйки расплава полимера находятся в вязкоупругом состоянии, а, в последствие, они переходят к упругопластическому и упругому состоянию твердого тела, то есть превращаются в нити. Процесс образования элементарных нитей сопровождается изменением реологических свойств системы, вызываемым протеканием теплообменных процессов в зоне формования (охлаждение струек расплава). При отверждении струек резко возрастает эффективная вязкость, что в свою очередь приводит к уменьшению вязкой составляющей деформации и возрастанию доли обратимой деформации. Область формования от входа расплава в отверстие фильеры до отвода свежесформованных элементарных нитей из зоны формования может быть условно разделена на четыре участка (рис. 15):
Рис.15 Основные участки зоны формирования химических волокон (1-4)
Рис.16 Зависимость продольного градиента скорости от пути струйки в шахте
1,2,3,4-зоны формования; ХА Хо- точки, соответствующие моментам максимального расширения струйки и затвердевания струйки; L-путь струйки в шахте; γ-продолъный градиент скорости; - оптимальная область вытягивания волокна.
В процессе течения вязкой жидкости через отверстие фильеры (зона 1) происходит развитие профиля скоростей, которое сопровождается явлениями ориентации макромолекул и релаксации входовых напряжений. Профиль скоростей стремится к параболе, при этом степень ориентации повышается от оси к стенке капилляра, так как в этом направлении растет градиент скорости (рис.16). Релаксационные процессы обусловлена эластическими свойствами вязких жидкостей, и скорость их протекания невелика. Поскольку отверстия фильеры представляют собой короткие капилляры (1/d составляет от 0,5 до 3), в процессе течения вязких жидкостей через отверстия фильеры не успевает полностью установиться стационарный профиль скоростей и релаксирует только часть входных напряжений, а это оказывает негативное влияние на устойчивость процесса формования. Следовательно, для повышения стабильности процесса формования при подборе фильер необходимо правильно выбрать угол входового конуса отверстия фильеры, диаметр отверстия и отношение 1/d.
На втором участке, на котором вязкая жидкость вытекает из отверстия капилляра, прекращается взаимодействие между стенкой капилляра и текущим расплавом, при этом вследствие релаксации упругих сил происходит дезориентация струй, а параболический профиль скоростей стремится выровняться и стать плоским. Кроме того, в выходной зоне на струю начинают действовать силы поверхностного натяжения, а также механическое усилие отвода формующейся нити. Соотношение перечисленных сил предопределяет процесс формирования струи. В этой зоне продольный градиент скорости принимает отрицательные значения.
На третьем участке струя начинает постепенно утончается практически до постоянной толщины. На этом участке не только изменяется профиль струи, но и происходит резкое изменение вязкости вплоть до образования твердой фазы. Градиент скорости на этом участке вначале возрастает от нуля до максимального значения, а затем постепенно снижается до нуля. В поле положительного продольного градиента скорости в начале участка происходит пластическое течение жидкости, а затем по мере отверждения струи, возможно, протекание ориентационных процессов. В конце третьей зоны возможно первичное структурирование.
В четвертой зоне вследствие высокой вязкости образовавшаяся элементарная нить практически не деформируется, однако продолжаются процессы структурообразования. Градиент скорости на этом участке приближается к нулю, следовательно, ориентационные процессы практически не протекают. Длина этого участка определяется заданной структурой свежесформованного волокна и зависит от скорости протекания процесса структурообразования.
Расплав, выдавливаясь через капилляры фильеры, превращается в филаменты (бесконечные волокна) в результате охлаждения их воздушным потоком в обдувочной кабине. Воздух к обдувочной шахте подаётся с двух сторон из воздушного кондиционера, представляющего собой конструкцию размером 4750х2100х2400 мм и состоящую из 4-х отделений для подготовки воздуха: 1 отделение фильтрующая камера для всасываемого воздуха (фильтрующий элемент иглопробивное полотно), 2 отделение охлаждающая камера, состоящая из медной трубы и алюминиевого радиатора (охлаждающий элемент - охлаждённая вода), 3 отделение дополнительное охлаждение воздуха (охлаждающий элемент вода), 4-е отделение дополнительная фильтрация выходящего воздуха (фильтрующий элемент иглопробивное полотно). Воздух в кондиционер засасывается из производственного помещения при помощи воздушного вентилятора модели 9-26-10D мощностью 55 кВт со скоростью вращения электрического мотора/компрессора 1450 об/мин. Объём засасываемого воздуха 21465м3/час, давление воздуха - 5920 кПа. Обдувочная кабина представляет собой две сеточные панели, состоящие из 4-х направителей воздушной струи и 2-х сеток с размером ячеек 304#, которые позволяют равномерно распределять воздушные потоки по всей ширине кабины. Боковые панели соединяются между собой герметично уплотнёнными дверцами, которые закрепляются специальными винтами. Важными параметрами процесса обдувки является температура охлаждающего воздуха, скорость подачи воздуха и его ламинарность.
После охлаждения волокна поступают в зону вытяжки.
Процесс получения волокнистых материалов аэродинамическим способом принципиально отличается от обычных механических способов формования нити. В этом процессе усилие для вытягивания струи расплава в нить создается потоком воздуха за счет его трения о струю расплава в момент прохождения дутьевого устройства.
Усилие растяжения струи зависит от двух величин - коэффициента трения воздуха о нить и скорости подачи воздуха. С увеличением скорости движения воздуха коэффициент трения снижается, и особенно интенсивно при повышенных скоростях - 350 м/секунду и более. В это время начинается проскальзывание воздуха относительно струи расплава, и ориентационная вытяжка сильно замедляется. Применение сверхзвуковых скоростей движения воздуха обеспечивает медленное увеличение этого усилия [6].
Основными силами, которые приходится преодолевать, являются инерционные силы и сила реологического сопротивления. С увеличением расстояния от фильеры до дутьевого устройства (от 0,2 до 0,7 м) наиболее существенно увеличивается сила реологического сопротивления, которая в основном и обеспечивает увеличение усилия, действующего на струю расплава, и повышение степени ориентации нитей.
Вытяжное устройство состоит из двух коротких вытяжных листов, которые формируют регулируемую вытяжную щель по принципу трубы Вентури, и соединённых между собой герметически закрытыми дверцами (рис.17). Проходя вытяжную щель, волокна достигают максимального натяжения, а скорость потока максимума, затем поток становится диффузным и скорость уменьшается, натяжение волокон уменьшается, что создаёт благоприятные предпосылки для укладки волокон на сетчатом транспортёре. Скорость потока воздуха в зоне вытяжки можно регулировать, раздвигая или соединяя боковые пластины регулировочными винтами, расположенными с обеих сторон шахты. Также можно регулировать скорость воздуха по отдельным точкам вдоль нитяного завеса, изменяя положение резиновых воздушных прокладок, расположенных на боковой пластине вытяжного канала, регулировочными винтами, в результате чего изменяется направление движения волокон внутри камеры, скорость воздуха и в конечном результате регулируется равномерность по поверхностной плотности нетканого полотна на сетчатом транспортёре.
Рис.17 Система вытяжки нити
Выходящий из фильеры пучок нитей обдувается с двух сторон равномерным, направленным в одну сторону потоком воздуха. Обдувочный воздух всасывается вентилятором из помещения или атмосферы, фильтруется в фильтровальной камере, охлаждается или нагревается (в зависимости от температуры атмосферного воздуха) в камере охлаждения и через обдувочные шахты вводится в вытяжное устройство.
Между обдувочными шахтами филаменты, находящиеся еще в пластичном состоянии, с обеих сторон обдуваются охлаждающим воздухом. Конструкция обдувочных шахт позволяет производить равномерную обдувку нитей по всей ширине хода полотна.
Расположенные внутри шахты направляющие устройства обеспечивают равномерность профиля потока. На выходе из шахт выпрямляющие соты обеспечивают прямоточный профиль потока. Обдувочная шахта разделена на две расположенные одна под другой части. В верхнюю часть шахты вдувается кондиционный воздух, в нижнюю часть - воздух, возвращаемый из процесса. С постоянной температурой и скоростью воздух проходит через выпрямители в верхнюю часть обдувочных шахт. Для получения достаточного количества воздуха для вытяжки и укладки филаментов дополнительный воздух через расположенные в нижней части обдувочных шахт выпрямители с обеих сторон направляются на нитевой занавес.
Обдувочные шахты заканчиваются начальным элементом, в котором нити раскладочного блока подводятся к каналу вытяжки. Для этого промежуточный канал выполнен в виде длинной сходящей прямоугольной фильеры. Нитевой занавес проводится через промежуточный канал до щели вытяжного устройства, при этом поступление рабочего воздуха усиливается. Таким образом, вытяжка филаментов до конечного диаметра нити достигается еще в пластичном состоянии.
Выходящие из вытяжного устройства волокна прижимаются потоком воздуха к сетчатому транспортёру, через ПЭТ сетку которого происходит отсасывание вытяжным вентилятором воздуха из обдувочной и вытяжной камеры. При этом происходит превращение отдельных волокон в полотно, для контроля кромки полотна имеется система слежения. Вентилятор модели 9-26-11.2D мощностью 90 квт, скоростью вращения 1450об/мин. Объём отсасываемого воздуха 30157м3/час, давление 7464 кПа. Дополнительный односекционный мотор/компрессор модели 9-26-4.5А мощностью 4 кВт скоростью вращения 2900об/мин. Максимальный поток воздуха 2062м3/час, давление 4447 кПа. Максимальная скорость сетки 140м/мин. Данная скорость рассчитывается следующим образом:
где:
K подача прядильных насосов, гр/об (величина постоянная 280,8 гр/об);
G плотность материала, гр/м2;
N скорость вращения прядильного насоса, об/мин;
B ширина полотна, м
V скорость сетчатого транспортёра, м/мин
После запуска линии необходимо проверить поверхностную плотность и при необходимости ввести корректировки скорости вращения сетчатого транспортёра.
При помощи трёх вентиляторов воздух распределяется должным образом и обеспечивает необходимое охлаждение, вытяжку и укладку полотна на транспортёре. Отработанный воздух подаётся снова в кондиционер для очистки и охлаждению или выбрасывается в атмосферу (в случае необходимости).
При выходе из шахты с помощью вала предварительного нагрева неуплотнённый нетканый материал подвергается предварительному уплотнению для уменьшения объёмности материала. Обогрев вала предварительного нагрева осуществляется электрическими нагревателями. Температура вала предварительного нагрева не должна быть выше 140⁰С.
Сетчатый транспортёр транспортирует волокнистый мат, подвергнутый предварительному уплотнению, к каландру.
В каландре нетканый материал по всей ширине подвергается термическому точечному скреплению за счёт равномерного прижима гравированного и гладкого валов друг к другу и воздействия высокой температуры на материал по выступам гравированного вала. Точечное скрепление приводит к расплавлению волокон в точках, волокна между точечными соединениями остаются свободными, в результате чего сохраняется дышащая способность и высокая паропроницаемость нетканого материала. Площадь скрепления составляет 18-20% от площади гравированного вала. Для обогрева гравировочного и гладкого валов существуют два контура обогрева. В каждом контуре обогрева имеется бойлер для высокотемпературного теплоносителя, который нагревается электроэлементами, насоса для циркуляции теплоносителя, трубопроводов. Температура валов должна быть не более 170 °С. Мощность нагревающих масло элементов составляет по 75 кВт для каждого контура. Диаметр вала тиснения и гладкого валов 480мм. После термического скрепления нагретый нетканый материал охлаждается на гладких валах, охлаждающая вода на которые подаётся из башни охлаждения воды, и через систему направляющих валов подаётся на намоточное устройство.
Наматывающее устройство сконструировано для максимальной рабочей ширины, равной 3600мм. Максимальный диаметр намотки 800мм. Смена рулонов производится автоматически. По сигналу с пульта управления включается в работу обрезное устройство, при этом свободный край нетканого полотна автоматически начинает наматываться на заранее подготовленный металлический валик, а полный рулон отводится из зоны намотки при помощи кран-балки на перемоточную машину. Максимальная скорость намотки 150м/мин, максимальный диаметр 1200мм. Намоточное устройство оборудовано обрезкой, системой смены рулонов и счётчиком метража.
На перемоточной машине край рулон заправляется через систему направляющих валов на бумажную гильзу, включается обрезное устройство и привод. Минимальная ширина резки 100мм, максимальный диаметр рулона при резке 500мм. Используются ножи размером 0,5-0,7мм х 25мм х 125мм. Привод мощностью 11 квт. Имеются автоматические счётчики.
Для переработки обрезных краёв полотна имеется экструдер обратной загрузки, что уменьшает количество отходов и издержки производства. Задачей экструдера обратной загрузки является приёмка, уплотнение, расплав, гомогенизация краевых полос и через электрически обогреваемый присоединительный элемент, подача расплава в главный экструдер. Диаметр шнека обратного экструдера 105мм,L:D=1:25, гильза экструдера имеет 5 зон обогрева, обогрев электрический с тепловой мощностью 33квт. Шнек приводится во вращение моторов с постоянным током 3,75 кВт Максимальная производительность экструдера 50 кг/час. Блок управления осуществляет управление скоростью вращения шнека и температурами в зонах обогрева.
Охлаждение воздушного потока воздуха осуществляется водой в 4-х камерной холодильной машине модели 30НК 115 до температуры 12-15°С.
Для очистки фильеры вынимают из щелевой головки, устанавливают на транспортную раму и отделяют перфорированную пластину от фильерной пластины. С помощью подъемного устройства каждую пластину помещают в электрически обогреваемую печь обжига. Печь обжига предназначена для удаления остатка компонентов расплава полипропилена. После закрытия печи в камеру сгорания подается инертный газ. При температуре 450 °С в течение 3,5 часов проводится процесс выжигания застывшего на фильерной пластине и в капиллярах полимера.
Возникающие при этом отходящие газы сгорают в дополнительной камере сгорания при температуре 800 °С в пламени газовой горелки. Очищенные от вредных веществ отходящие газы через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу.
По истечении установленного времени обжига обогрев отключается. Оставшиеся в камере сгорания дымовые газы воздуходувкой подаются на дополнительное сгорание.
В камеру сгорания подается охлаждающий воздух, который охлаждает ее до температуры менее 200 °С. После охлаждения камера сгорания продувается воздухом в течение 15 минут.
Пластины вынимаются из печи и помещаются в промывочную ванну, в которой остывают до температуры 100 °С в течение 30 минут. Затем, очистителем высокого давления пластины очищаются паром с давлением не более 12 МПа при температуре 100 °С от оставшихся частиц сажи.
Далее пластины подаются к ультразвуковой ванне очистки. В ванну заливают 600 л деминерализованного воды, в которую добавляется пеноочиститель ультразвуковой «Клисан» 2-5%. На термостате устанавливается температура очистки не более 80 °С. При достижении заданного значения температуры, пластины фильеры передаются в ванну, и включается ультразвуковой генератор. Время очистки 10-20 минут.
Далее пластины фильеры очищаются в промывочной ванне и поступают на устройство контроля очистки фильер.
Очищенные части фильеры монтируются и отправляются на установку в щелевую головку или на хранение.
Сетчатая транспортерная лента очищается паром с давлением 8 МПа и температурой 120 °С с очистителем высокого давления.
Параметры технологического процесса получения нетканого полипропиленового материала «спанбонд» на агрегате «KT-SP-3600» указаны в таблице 4.
Таблица 4. Параметры технологического процесса получения спанбонда
Наименование стадии процесса |
Контролируемый параметр, единица измерения |
Частота и способ контроля |
Нормы и технические показатели |
Критические параметры, влияющие на безопасность процесса |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1.Темперирование гранулята |
1.1 .Количество дней при температуре в цехе |
Постоянно |
3 |
2 |
2.Плавление гранулята |
2.1 .Температура 1-7 зон обогрева экструдера, °С |
1 раз в смену |
||
1 зона |
175-200 |
200 |
||
2 зона |
195-220 |
220 |
||
3 зона |
205-240 |
240 |
||
4 зона |
210-240 |
240 |
||
5 зона |
210-240 |
240 |
||
6 зона |
210-240 |
240 |
||
7 зона |
210-240 |
240 |
||
2.2.Давление расплава в экструдере, МПа |
1 раз в смену |
11,0-12,0 |
13 |
|
3. Формование |
3.1 .Температура расплава, °С, не менее |
Постоянно |
210-232 |
237 |
3.2.Частота вращения дозирующего насоса, об/мин |
Постоянно |
10-28 |
30 |
|
3.3.Давление расплава на выходе дозирующего насоса, МПа, не более |
Постоянно |
5 |
6 |
|
3.4. Давление, расплава фильер, МПа, не более |
Постоянно |
3-5 |
6 |
|
4. Охлаждение и вытягивание свежесформованных нитей |
4.1.Температура обдувочного воздуха, °С, не менее |
1 раз в смену |
6 |
|
4.2.Число оборотов воздуходувок, об/мин, не более |
1 раз в смену |
|||
-всасывающей |
2040 |
2040 |
||
-дополнительной |
1800 |
1800 |
||
-охлаждающей |
2000 |
2000 |
||
4.3.Давление обдувочного воздуха, Мпа |
1 раз в смену |
15,0-50,0 |
15,0-50,0 |
|
5.Каландрирование материала |
5.1 .Скорость счетного транспортера, м/мин, не более |
Постоянно |
150 |
151 |
5.2.Скорость передаточного конвейера, м/мин, не более |
Постоянно |
150 |
151 |
|
5.3.Скорость вращения гравированного вала, м/мин, не более |
Постоянно |
150 |
151 |
|
5.4.Скорость вращения гладкого вала, м/мин, не более |
Постоянно |
150 |
151 |
|
5.5.Температура масла для обогрева гравированного вала, °С, не более |
1 раз в смену |
110-160 |
160 |
|
5.6.Температура масла для обогрева гладкого вала, °С, не более |
1 раз в смену |
110-160 |
160 |
|
5.7. Линейное давление прижима гладкого вала к гравированному, кг/см2 |
1 раз в смену |
50 |
60 |
|
6.Наматывание, резка материала и возврат кромочных полос |
6.1 .Скорость вращения намоточного вала, м/мин, не более |
Постоянно |
150 |
151 |
6.2.Количество ножей для резки материала, шт. |
Постоянно |
3 |
- |
|
6.3.Натяжение материала, Н, не более |
Постоянно |
|||
-ассортимент 17-42 г/м |
300 |
|||
-ассортимент 50-80 г/м2 |
400 |
|||
6.4.Температура зон обогрева экструдера обратной загрузки, °С |
1 раз в смену |
|||
1 зона |
180-200 |
200 |
||
2 зона |
190-210 |
210 |
||
3 зона |
200-220 |
220 |
||
4 зона |
210-230 |
230 |
Смотри правила оформления таблиц
2.8. Расчет расхода материалов и основного технологического оборудования для выпуска различного ассортимента готовой продукции
Расчет расхода сырья производится по выбранным параметрам технологического процесса, химическим реакциям и потерям, принятым для производства полипропиленового нетканого материала низкой поверхностной плотности аэродинамическим способом. Потери по переходам принимаются исходя из данных предприятий, выпускающих аналогичную продукцию с корректировкой в зависимости от принятого в проекте технологического процесса и аппаратурного оформления. Потери подразделяются на возвратные и безвозвратные. К безвозвратным относятся потери, которые не могут быть возвращены в производство или направлены на регенерацию.
На проектируемом предприятии все отходы, образующиеся при запуске и переводе установки на другой режим, некачественный гранулят, а также мелкие отходы (краевые полосы), получаемые в процессе разрезания нетканого материала, перерабатываются на специальных установках с последующим использованием полученного гранулята в технологическом процессе. Поэтому в данном производстве отсутствуют реализуемые отходы, используемые для выпуска продукции, не предусмотренной основным ассортиментом предприятия.
Потери сырья по переходам технологического процесса, а также содержание добавок оформлены в виде таблиц (6, 7, 8, 9) в зависимости от ассортимента выпускаемой продукции.
Суточная производительность цеха, из расчета 355 дней в году, принимается равной 7000 кг Нумерация таблиц сквозная отведения до заключения., привести таблицы в порядок
Таблица 9. Потери по переходам технологического процесса и содержание добавок в полуфабрикатах при производстве полипропиленового нетканого материала поверхностной плотности (90-100 г/м2), используемого в строительстве
Наименование перехода |
Потери по переходам, % |
Добавки, % |
||||
возвратные |
безвозвратные |
I |
цветной ПКК |
вода |
I |
|
1 .Хранение сырья |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,15 |
0,15 |
2.Подготовка сырья, сушка |
0,2 |
0,2 |
0,4 |
0 |
0,03 |
0,03 |
3 .Плавление, фильтрация |
0 |
0 |
0 |
3,3 |
0 |
3,3 |
4. Формование нитей |
2,1 |
0,3 |
2,4 |
3,3 |
0 |
3,3 |
5. Формирование холста |
2,8 |
0 |
2,8 |
3,3 |
0 |
3,3 |
6.Термоскрепление |
0,7 |
0 |
0,7 |
3,3 |
0 |
3,3 |
7.Нанесение препаратов |
0 |
0 |
0 |
3,3 |
5,1 |
8,4 |
8.Сушка нетканого материала |
0 |
0 |
0 |
3,3 |
0,1 |
3,4 |
9. Намотка |
4,6 |
0 |
4,6 |
3,3 |
0,1 |
3,4 |
10.Сортировка, упаковка |
1,6 |
0 |
1,6 |
3,3 |
0,1 |
3,4 |
Процент потерь при регенерации - 5,0
В 7000 кг готового материала содержится:
7000 • 0,967 = 6769 кг полипропилена
7000 • 0,033 = 231 кг красителя.
Расчет нужно вести не на 7000кг ПП, это ПП с добавками, а на 6769 кг
На сортировку поступает полимера: 7000 • 1,016 = 7112 кг/сут
Возвратные потери составляют: 7112 - 6769 = 343 кг/сут
На намотку поступает: 7112 • 1,046 = 7439 кг/сут
Возвратные потери составляют: 7439-7112= 327 кг/сут
На термоскрепление поступает: 7439 • 1,007 = 7491 кг/сут
Возвратные потери составляют:74917439= 52 кг/сут
На формование холста поступает: 7491• 1,028 = 7700 кг/сут
Возвратные потери составляют: 7700-7491= 209 кг/сут
На формование нитей поступает: 7700• 1,024 = 7884 кг/сут
Возвратные потери составляют: 7884• 0,021 = 165 кг/сут
На подготовку сырья поступает: 7884• 1,004 = 7915 кг/сут
Возвратные потери составляют: 7915• 0,002 = 16 кг/сут
Все возвратные потери направляются на регенерацию. Общее количество возвратных потерь составляет:
343 + 327 + 52 + 209 + 165 + 16 = 1112 кг/сут
После регенерации возвращается полипропилена:
1112•0,95 = 1056 кг/сут
С учетом возврата полипропилена в производство расход составит:
7915-1056=6859 кг/сут
Удельный расход полипропилена для данного ассортимента составит:
6859/7000= 0,979 кг/кг
Расход красителя: 6859• 0,033 = 226 кг/сут
Расход с учетом потерь: 226 • 1,05 = 237 кг/сут
Удельный расход красителя: 237/ 7000 = 0,0338 кг/кг
Расчет основного технологического оборудования:
Суточная производительность линии KT-SP-3600:
(ш•р•V•24•60Kро-Кпв)1000 = (3.6•100•17•24•60•0,92•0,963)/1000 = 7807 кг/сут,
где ш - ширина нетканого материала 3,6 м;
р - средняя поверхностная плотность нетканого материала равная 100 г/м2;
V - скорость приема 17 м/мин;
Кро=0,92;
Кпв=0,963.
Количество агрегатов:
Мр = Проектируемая производительность (кг)/ Производительность линии
Муст = округляем Мр в большую сторону
Рассчитываем Коэффициент загрузки оборудования. Кзо = Мр/Муст
Кзо должен быть в пределах 0,7-0,95
/
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
4. Стрепихеев А.А., Деревицкая В.А. Основы химии высокомолекулярных соединений, М.: «Химия», 1976, 440 с.
Исаева В.И., Айзенштейн Э.М., Соболева O.H. Производство и потребление полипропиленовых волокон и нитей в мире. // Журнал «Химические волокна», 1997, №5, с.З.
Шавкин В.И. «Нетканые материалы в России: курс на техническое развитие». Сб.докладов Международной научно-технической конференции «Новые высокоэффективные нетканые материалы для защиты человека и окружающей среды от техногенных воздействий», г. Серпухов, 2005 г.
Дружинина Т.В., Скокова И.Ф., Слеткина Л.С., Линяев В.А. Сборник технологических задач по производству химических волокон: Учебное пособие для вузов. - М.: «Химия», 1995, 240 с.
Оборудование для производства нетканых материалов из расплавов полимеров/ Белозеров Б.П.// Обзорная информация. - ЦНИИТЭИЛЕГПРОМ, 1973.
Генис А.В. Получение волокнистых материалов из расплавов полимеров аэродинамическим способом. Учебное пособие, М., РосЗИТЛП, 2002,31 с.
Жиганов И.К., Янков В.И., Алексеев Е.Н., Генис А.В. Математическая модель аэродинамического способа формования волокон из расплавов полимеров// Журнал «Химические волокна», 1988, №4, с.23-25.
Т. Н. Матвеева, "НефтьГазПромышленность"????
В тексте не указаны все ссылки на перечисленную литературу