Переработка одноразовых шприцов (стр. 9 из 18)
В зону подается тепло от нагревателей, расположенных по периметру цилиндра. Если температура цилиндра такова, что начинается преждевременное плавление полимера у его стенки, то материал будет проскальзывать по этой поверхности, т.е. вращаться вместе со шнеком. Поступательное движение материала прекращается. При оптимальной температуре полимер спрессован, уплотнен и образует в межвитковом пространстве твердую пробку. Лучше всего, если такая скользящая пробка образуется и сохраняется на границе зон I и II. Свойства пробки во многом определяют производительность машины, стабильность транспортировки полимера, величину максимального давления и т.д.
Зона пластикации и плавления (II). В начале зоны II происходит подплавление полимера, примыкающего к поверхности цилиндра. Расплав постепенно накапливается и воздействует нa убывающую по ширине пробку. Поскольку глубина нарезки шнека уменьшается по мере продвижения материала от зоны I к зоне III, то возникающее давление заставляет пробку плотно прижиматься к горячей стенке цилиндра, где и происходит плавление полимера.
В зоне пластикации пробка плавится также и под действием тепла, выделяющегося вследствие внутреннего, вязкого трения в материале в тонком слое расплава, где происходят интенсивные сдвиговые деформации, - материал пластицируется. Последнее обстоятельство приводит к выраженному смесительному эффекту. Расплав интенсивно гомогенизируется, а составляющие композиционного материала перемешиваются.
Конец зоны II характеризуется распадом пробки на отдельные фрагменты. Далее расплав полимера с остатками твердых частиц попадает в зону дозирования. Уменьшающаяся глубина нарезки шнека создает давление, которое необходимо для продавливания расплава через фильтрующие сетки, подачи его в головку, уплотнения и в итоге - для выхода сформованного изделия.
Основной подъем давления Р расплава происходит на границе зон I и II. На этой границе образующаяся пробка из спрессованного материала как бы скользит по шнеку: в зоне I это твердый материал, в зоне II - плавящийся. Наличие пробки и создает основной вклад в повышение давления расплава. Запасенное на выходе из цилиндра давление расходуется на преодоление сопротивления сеток, течения расплава в каналах головки и формования изделия.
Зона дозирования (III). Продвижение гетерогенного материала (расплав, частички твердого полимера) сопровождается выделением внутреннего тепла, которое является результатом интенсивных сдвиговых деформаций в полимере. Расплавленная масса продолжает гомогенизироваться, что проявляется в окончательном плавлении остатков твердого полимера, усреднении вязкости и температуры расплавленной части. В межвитковом пространстве расплав имеет ряд потоков, основными из которых являются продольный и циркуляционный. Величина продольного потока (вдоль оси шнека) определяет производительность экструдера Q, а циркуляционного - качество гомогенизации полимера или смешения компонентов. В свою очередь, продольный поток складывается из трех потоков расплава: прямого, обратного (по шнеку) и потока утечек [18].
Течение расплава через сетки и формующую оснастку. Расплав вращающимся шнеком продавливается через решетку, к которой прижаты металлические сетки. Сетки фильтруют, гомогенизируют и создают сопротивление движению расплава, на них теряется часть давления. Проходя через систему фильтрующих сеток, порции полимерного расплава с большей вязкостью задерживаются на сетках. Этого времени должно хватить для того, чтобы порция расплава достигла нужной температуры. Сверхвысокомолекулярные фракции полимера и различные примеси задерживаются сетками и через некоторое время их вместе с сеткой удаляют из цилиндра экструдера.
После прохождения сеток гомогенизированный расплав под остаточным давлением (Р=5,0-35 МПа) продавливается в формующую оснастку и, приобретая определенный профиль, выходит практически под очень небольшим избыточным давлением из фильерной части головки [20].
Фильера (решетка) - пластина или колпачок, в донышке которого имеются калиброванные отверстия, расположенные в определенном порядке. На фильере происходит разделение общего дозированного расплава на ряд струек.
Материал, из которого изготавливают фильеры, их форма и размеры, а также размеры и количество отверстий определяются способом, средой и температурой формования волокон, составом и свойствами расплава. Фильеру как правило изготавливают из металлов, хотя известны попытки использования стекла и керамики. При формовании волокон из расплавов применяют фильеры из высоколегированных высокопрочных нержавеющих сталей.
Обычно фильеры выполняются в виде колпачков (дляпрядильных растворов) или пластин (для расплавов) круглой формы, рисунок 2.6
Рисунок 2.6 - Виды фильер
Донышко фильеры должно выдерживать давление от 2,5 до 5 МН/м2. Соответственно толщина донышка фильеры должна составлять 5-20мм [17].
2.4 Расчетная часть
2.4.1 Материальный баланс процесса производства вторичных гранул на основе композиций полиэтилена и полипропилена
Материальные расчеты начинаются с определения расхода основного сырья. Расчет расхода сырья производится по выбранным параметрам технологического процесса и потерям, принятым для производства данного вида изделия. Он может быть произведен как для производства в целом, так и по отдельным его стадиям - технологическим переходам.
Данный расчет необходим для оценки возможных потерь в процессе производства и корректировки материальных потоков сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции, планирования запасов сырья на складе, упрощения калькуляции себестоимости конечного изделия.
Потери по переходам технологического процесса принимаются, исходя из данных практики работы передовых производств с корректировкой в зависимости от принятого технологического процесса и аппаратурного оформления.
Потери делятся на безвозвратные и возвратные. К безвозвратным относятся потери, которые не могут быть возвращены в производство или направлены на регенерацию, к возвратным - возвращаемые в производство.
Потери по стадиям процесса не следует суммировать, так как они принимаются в процентах от количества сырья, полупродукта или готовой продукции, которое поступает на данный технологический переход.
В ходе расчета общей выработки продукции устанавливается расчетное количество полуфабриката, выходящего с каждого технологического перехода, и определяется количество полуфабриката, необходимое для выпуска продукции на данном переходе и заданного объема готовой продукции.
Расчет расхода сырья и общей выработки продукции рекомендуется проводить на суточную производительность (кг/сут).
Расчет обычно проводится с точностью до 1кг, в отдельных случаях при сравнительно небольшом расходе дорогостоящего материала (краситель, стабилизатор, модификатор и проч.) - до 0,1кг.
Для наглядности расчета материального баланса необходимо привести схему материальных потоков процесса экструзии.
Расчет материального баланса начинают с последней стадии для того, чтобы учесть все потери (Таблица 2.1) [18].
Таблица 2.1 - Процент потерь на каждой стадии производства.
| Стадия производства | Потери,% | |
| возвратные | безвозвратные | |
| Контроль качества | 0,5 | - |
| Механическая обработка | - | 1,0 |
| Экструзия | 1,0 | 2,0 |
| Дробление и измельчение | - | 0,5 |
| Смешение | - | 0,5 |
| Транспортирование и хранение | - | 0,5 |
Приведем схему материальных потоков процесса производства на рисунке 2.7
0,5% 1,5% 3%
0,5%
Рисунок 2.7 Схема материальных потоков процесса производства.
Контроль качества (ОТК).
На стадию ОТК поступает: 1,0050 т.
Возвратные потери составили 0,5%
Возвратные потери составили 0,0050 т
Экструдирование.
На стадию экструдирования поступает: 1,036 т
Общие потери составили 3%, в том числе:
безвозвратные потери 2%;
возвратные потери 1%
Общие потери составили 0,031 т в том числе:
безвозвратные 0,021 т;
возвратные 0,01 т
Сушка.
На стадию сушки поступает 1,0412 т
Безвозвратные потери составили 0,5%
Безвозвратные потери составили 0,043
Мойка.
На стадию мойки поступает 1,0846 т
Безвозвратные потери составили 4%
Безвозвратные потери составили 0,0434 т
Дробление.
На стадию дробления поступает 1,1011 т
Безвозвратные потери составили 1,5%
Безвозвратные потери составил 0,0165 т
Транспортировка
На стадию транспортирования поступает 1,0916 т