Технологический процесс и технологическая схема производства полимерных труб
Изготовление полиэтиленовых туб осуществляется путем выдавливания рукавной заготовки через кольцевую щелевую головку с последующей вакуумной калибровкой в экструзионных агрегатах фирмы АН ХАРНГ КО ЛТД, порезкой трубчатой заготовки на отрезки заданной длинны (корпус туб), формирование головки туб с приформовкой их к корпусу методом литья под давлением на вертикальных литьевых машинах модели СС-32SBD и CC-36SBD, обработкой корпуса тубы коронным разрядом, нанесением на него многоцветной печати офсетным способом, структурированием (отверждением) типографских красок путем фотохимической полимеризации, лакированием печатного изображения, сушкой лака в сушильной камере, с последующим сверлением отверстия в головке тубы на сверлильном станке, навинчиванием бушонов и, если это предусмотрено дизайном тубы, декорированием путем горячего тиснения.
Технологическая схема производства полиэтиленовых туб состоит из следующих стадий
1. Подготовка и загрузка сырья.
2. Приготовление композиций.
3.Экструзия полиэтилена с формированием рукавной заготовки.
4.Вакуумная калибровка рукава, вытяжка его, охлаждение, разрезка трубчатой заготовки на корпуса.
5. Формирование головки туб с приформовкой их к корпусу методом литья под давлением.
6. Обработка корпусов туб коронным разрядом, нанесение многоцветной печати, структурирование (отверждение) печатных красок фотохимической полимеризацией.
7. Лакирование печатного изображения и сушка лака
8. Сверление отверстия в головках туб.
9. Навинчивание бушонов на головку тубы.
10. Декорирование туб путем горячего тиснения.
11. Упаковка готовой продукции, транспортировка ее на склад и хранение.
12. Переработка отходов производства.
Рассмотрим детально все этапы.
Сырье на завод поступает на машинах в мешках. С машин сырье перегружается на электрокары или подъемник и доставляется на склад хранения сырья.
Растаривается сырье в мешках вручную. При организации узла растарки допускается доставка сырья на завод в полимеровозах.
Склад сырья и узел растарки располагаются отдельно и предназначены для временного хранения сырья.
Перед использованием сырья в производстве оно должно быть выдержано в цехе не менее 24часов.
1. Подготовка и загрузка сырья
Растаривается сырье в мешках вручную.
В зависимости от вида выпускаемой тубы композиция для экструзии и литья под давлением может состоять из одной марки полиэтилена, либо из смеси различных марок полиэтилена с введением в композицию пигментов, суперконцентратов красителей, модифицирующих и скользящих добавок, дополнительных стабилизаторов или вторичного сырья. Перед приготовлением композиций растаренное сырье должно быть доставлено на участок приготовления композиций.
2. Приготовление композиций
Смешение компонентов композиции осуществляется в смесителе типа «пьяная бочка».
Загрузка компонентов композиции осуществляется путем весового или объемного дозирования на основании технологической карты, в которой указан состав приготавливаемой композиции.
Композиция требуемого состава должна быть приготовлена в количестве, необходимом для выполнения заказа на данный вид тубы. Приготовление композиции должно осуществляться централизованно, при строгом соблюдении рецептур загрузки.
Контроль осуществляет сменный мастер.
Время смешения компонентов в смесителе 15-20 мин при комнатной температуре.
Приготовленные композиции из смесителя «пьяная бочка» выгружаются в шлюзовые хранилища вручную или с помощью пневмотранспорта.
Составы композиций для приготовления различных видов туб приведены в таблице 1.
Таблица 1
№ тубы
Характерис-тика тубы
Диаметр
Содержание ингредиентов, масс. %
ПЭВД
ПЭНД
Концентрат пигмента
Полимерный модификатор
Скользящая добавка
1М
мягкая
25
100
-
0-3
-
0-3
2М
-/-
30
100
-
0-3
-
0-3
3М
-/-
35
100
-
0-3
-
0-3
4М
-/-
40
100
-
0-3
-
0-3
5М
-/-
50
100
-
0-3
-
0-3
1С
средняя
25
70
30
0-3
15
0-3
2С
-/-
30
70
30
0-3
15
0-3
3С
-/-
35
70
30
0-3
15
0-3
4С
-/-
40
70
30
0-3
15
0-3
5С
-/-
50
70
30
0-3
15
0-3
1Ж
жесткая
25
40
60
0-3
25
0-3
2Ж
-/-
30
40
60
0-3
25
0-3
0-33Ж--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
4С
120
120
135
147
152
150
145
398
640
16
14
20
10
5С
120
130
140
147
152
159
158
786
694
6
11
20
10
1Ж
120
130
140
147
152
159
158
786
694
6
11
20
10
2Ж
120
130
140
147
152
159
158
786
694
6
11
20
10
3Ж
120
130
140
147
152
159
158
786
694
6
11
20
10
4Ж
120
130
140
147
152
159
158
786
694
6
11
20
10
5Ж
120
130
140
147
152
159
158
786
694
6
11
20
10
Для улучшения качества туб, сокращения потерь от обрыва рукава, задержки инородных веществ в материалах на экструзионных линиях установлены фильтрующие сетки.
Количество фильтрующих сеток и частота их чистки зависит от качества перерабатываемого сырья и состава композиции тубы и толщины ее стенки (Ориентировочно – для туб диаметром до 40 мм – 2 сетки, 50 мм – 3 сетки. При добавлении вторичного сырья количество сеток увеличивают на одну)
Средняя частота чистки сеток –один раз в 3 дня или при переходе на другой цвет.
Пуск экструдера производят на малых оборотах шнека, которые в дальнейшем повышаются. Скорость набора частоты вращения на более 5 оборотов шнека за 5 мин (не более 200 по показаниям тахометра).
Шибер на подачу материала из загрузочного бункера в первый момент должен быть обязательно закрытым.
После пуска шнека открывание шибера производится постепенно.
Скорость вращения шнека в зависимости от показателя текучести расплава подбирается практически в пределах паспортных данных оборудования и исходя из внешнего вида корпуса туб (отсутствие царапин, щелей, разрывов).
Поступивший в цилиндр материал захватывается шнеком и по мере продвижения по цилиндру под действием механической энергии червяка и тепловой энергии электронагревателей, расположеных на корпусе, нагревается, расплавляется, гомогенизируется, продавливается через набор фидьтрующих сеток, расположенных между цилиндром и головкой и в виде однородной вязкой массы выдавливается из профидирующей кольцевой головки в форме трубной заготовки (рукава).
4.Вакуумная калибровка трубной заготовки, вытяжка его, охлаждение и разрезка трубчатой заготовки на корпуса
Выходящая из кольцевой щели экструзионной головки трубчатая заготовка собирается, сжимается и направляется в калибрующее устройство, охлаждающую ванну, тянущее устройство, а затем в режущее устройство. Ванну заполняют водой, включают вакуум. Затвердевшую часть заготовки отрезают.
Труба охлаждается в условиях скользящего контакта с формующими поверхностями.
В вакуумной камере, на входе расположена латунная калибрующая насадка, оснащенная оборотной системой охлаждения воды. Холодильная установка поддерживает температуру воды в пределах 10+2 ° С. При изготовлении прозрачных туб (без использования пигмента) температура охлаждения должна быть минимальной
Калиброванная труба из вакуумной камеры через латунную диафрагму проходит в охлаждающую ванну, в которой поддерживается разрежение и труба окончательно охлаждается водой. На выходе из охлаждающей ванны установлено эластичное уплотнение.
Охлаждающая ванна снабжена системой дозированной подачи и отвода воды, соединенной с оборотной системой охлаждения до 20° С (градирней). Внутри ванны установлены поддерживающие ролики, позволяющие удерживать трубу под водой.
Всё калибрующее устройство смонтировано на каретке, которая может перемещаться на роликах вдоль линии транспортировки трубы. Скорость протяжки трубы через калибрующее устройство регулируется дистанционно и согласуется со скоростью вращения шнека.
Протяжка труб осуществляется при помощи гусеничного тянущего устройства с механическим регулируемым зажимом трубы.
После тянущего устройства труба по направляющему кольцу подается в отрезное устройство. Направляющее кольцо снабжено оборотной системой охлаждения воды, поддерживающей температуру в пределах 10+2 °С, что обеспечивает окончательное охлаждение трубы. Отрезное устройство имеет автоматическую систему регулирования длины отрезаемых труб. Отрезное устройство производит возвратно-поступательное движение вместе с подаваемой трубой вдоль линии продвижения трубы. Скорость продвижения отрезного устройства взаимно согласовывается со скоростью протяжки трубы в гусеничном тянущем устройстве. Этим достигается равномерность (параллельность) поверхности отрезанной трубы.
Отрезанные по заданной длине трубы по наклонному лотку подаются в технологическую тару и перемещаются оператором на операцию формования головки тубы.
Вытяжка заготовки обеспечивается за счет разницы скоростей вытяжки,.создаваемой тянущими траками, и скорости выхода заготовки из формующей головки.
Регулированием скорости вращения тянущих (приемных) валков и дополнительной подкалибровкой с помощью калибровочных болтов на головке устанавливается необходимая толщина корпуса тубы.
Скорость вытяжки, установленная в технологической карте, в каждом конкретном случае подбирается наладчиком, в зависимости от заданной толщины корпуса тубы и скорости вращения шнека.
Диаметр корпуса тубу регулируют степенью вакуумирования.
5. Формирование головки туб с приформовкой их к корпусу методом литья под давлением
Формирование головки с приформовкой их к корпусу туб осуществляется на литьевых машинах SIN-25-NC
Литье под давлением наиболее производительный и прогрессивный способ переработки пластмасс, который дает возможность формования разностенных деталей и деталей очень сложной конфигурации, возможно с полной автоматизации процесса.
Процесс литья заключается в том, что материал под действием высокой температуры плавится, пластицируется и под высоким давлением, создаваемом в материальном цилиндре, впрыскивается в полость охлажденной формы, т.е. при литье в материале не происходят химические процессы структурирования и поэтому материал и его отходы могут перерабатыватъся неоднократно. продолжение
--PAGE_BREAK--
Технологическая схема литья включает:
— приготовление композиции;
~ литье под давлением с приформовкой головки к корпусу;
— сбор технологических отходов;
— переработка технологических отходов.
Приготовление композиции для литья под давлением осуществляется на стадии приготовления композиций и осуществляется по такой же технологической цепочке, как и при экструзии (см. раздел 2 данного регламента).
Для изготовления головки тубы применяется полиэтилен низкого давления (высокой плотности HDPE) как в чистом виде, так и в виде композиций с добавками, которые готовятся на стадии приготовления композиций
Изготовление головки и ее приформовка к корпусу тубы производится на 4-х колонном вертикальном гидравлическом прессе автомате с предварительной шнековой пластикацией.
Литьевая машина состоит из пяти основных узлов: — станины; узла впрыска; механизма смыкания; гидропривода; электропривода:
Загрузка сырья в загрузочный бункер машины производится из шлюзового накопителя, из которого гранулы полиэтилена или композиции подаются пневмозагрузчиком циклического действия.
Из загрузочного бункера машины материал подается в материальный цилиндр вертикальной литьевой машины.
Примыкающий к загрузочному отверстию участок корпуса имеет систему водяного охлаждения, предотвращающего перегрев материала и его налипание в зоне загрузки.
Материальный цилиндр литьевой машины представляет собой цилиндрический корпус с вращающимся внутри шнеком. Режимы литья под давлением устанавливаются согласно таблице 3;. предварительный прогрев литьевой машины – не менее 30- 40 мин.
Таблица 3
№
тубы
Температурные режимы литниковой системы, 0С
Температура по зонам цилиндра,0С
Инжекция
Время выдержки
1
2
3
1М
372-370-382-38І-250 Зб5-Зб0-Зб5-3б0-250
260
250
215
18-28
0/І90-90
2М
372-370-382-38І-250 Зб5-Зб0-Зб5-3б0-250
260
230
215
18-28
0/І90-90
3М
372-370-382-38І-250 Зб5-Зб0-Зб5-3б0-250
260
230
215
18-28
0/І90-90
4М
372-370-382-38І-250 Зб5-Зб0-Зб5-3б0-250
260
230
215
18-28
0/І90-90
5М
372-370-382-38І-250 Зб5-Зб0-Зб5-3б0-250
240
240
210
18-28
0/120
1С
372-370-382-38І-250 Зб5-Зб0-Зб5-3б0-250
260
230
215
18-28
0/І40-90
2С
372-370-382-38І-250 Зб5-Зб0-Зб5-3б0-250
260
230
215
18-28
0/190-90
3С
372-370-382-38І-250 Зб5-Зб0-Зб5-3б0-250
260
230
215
18-28
0/І90-90
4С
372-370-382-38І-250 Зб5-Зб0-Зб5-3б0-250
260
230
215
18-28
0/І90-90
5С
372-370-382-38І-250 Зб5-Зб0-Зб5-3б0-250
240
240
210
18-28
0/120
1Ж
372-370-382-38І-250 Зб5-Зб0-Зб5-3б0-250
260
250
215
18-28
0/190-90
2Ж
372-370-382-38І-250 Зб5-Зб0-Зб5-3б0-250
260
250
215
18-28
0/190-90
ЗЖ
372-370-382-38І-250 Зб5-Зб0-Зб5-3б0-250
260
250
215
18-28
0/190-90.
4Ж
372-370-382-38І-250 Зб5-Зб0-Зб5-3б0-250
260
250
215
18-28
0/І90-90
5Ж
372-370-382-38І-250 Зб5-Зб0-Зб5-3б0-250 продолжение
--PAGE_BREAK--
240
240
210
18-28
0/120
Обогрев корпуса материального цилиндра производится электрическими нагревателями, сгруппированными в 3 тепловые зоны. Температура зон регулируется автоматически в пределах 0-250° С (в зависимости от марки и состава сырья).
Продвигаясь по каналу материального цилиндра полимерные гранулы уплотняются, расплавляются и равномерно подаются по литниковым каналам, откуда расплав шнеком выдавливаются в оформляющую полость литьевой формы, конфигурация рабочих полостей которой соответствует конфигурации изделия (туб).
Операция литья и приформовки к корпусу осуществляется в 8-гнездной литьевой форме. Загрузку (насадку) трубных заготовок (корпусов) на пуансоны производит оператор литьевой машины.
Подвижная плита рабочего стола при помощи гидропривода подает пуансоны с надетыми трубными заготовками в открытую литьевую форму.
Под действием гидравлического пресса, создающего необходимое для формирования сжимающее усилие, дитьевая форма смыкается. Головка формуется с одновременной приформовкой к трубчатой заготовке (корпус тубы). Литьевая форма оснащена водяной оборотной системой охлаждения, поддерживающей температуру охлаждающей воды на входе и выходе из литьевой формы в пределах 10+2° С. Для поддержания заданной температуры охлаждающей воды, литьевая машина снабжена холодильной установкой.
После охлаждения литьевая форма размыкается, пуансоны с готовыми изделиями выталкиваются из матрицы и при помощи гидропривода перемещаются подвижной плитой из зоны формования к зоне выгрузки, где готовые тубы пневматически поднимаются на оправке.
Операция загрузки корпусов и выгрузки туб осуществляется по обе стороны рабочего стола литьевой машины с поочередным перемещением пуансонов.
Оператор снимает готовые тубы с оправки и укладывает в технологическую тару (картонные ящики). Затем тубы в таре перемещаются на следующую технологическую операцию.
При снятии и укладке готовых туб оператором производится их контроль, где некачественные тубы выбраковываются и отправляются на вторичную переработку.
При переходе на другой тип туб, пуансоны – оправки меняются наладчиком литьевой машины на соответствующие данному типу туб.
6. Обработка корпусов туб коронным разрядом, нанесение многоцветной печати, структурирование (отверждение) печатных красок фотохимической полимеризацией
Нанесение печати на тубу, покрытие лаком и сушка осуществляется на 6 цветном автомате PDC-100-06-RE
Загрузка туб производится оператором в зоне подачи, состоящей из наклонного лотка, направляющей и ограничительной планки.
Далее механический толкатель подает тубу на оправку 16-ти шпиндельной роторной головки автомата (скорость механизма подачи синхронизирована со скоростью цепного конвейера печи сушки).
Роторная головка передает тубу на следующую позицию, где электрическими коронным разрядом полиэтилен окисляется с целью улучшения ее адгезии к печатным краскам. Перед нанесением печати корона устанавливается на расстоянии 1-1,5 мм от тубы, при силе тока Ik=2A. Для обеспечения высокой адгезии печатных красок к поверхности туб при установлении режима наладчик контролирует смачиваемость поверхности туб дистиллированной водой. При правильно установленном режиме вода равномерно смачивает поверхность тубы, образуя на ней сплошную водяную пленку.
При необеспечении этого условия, нанесение печатных красок на тубу не допускается.
Печать на тубе возобновляется при образовании на ней сплошной водяной пленки.
Далее роторная головка подает тубу к печатному барабану, где методом офсетной печати на тубы наносится цветной рисунок (до 6-ти цветов) и текст.
Краска для печати приготавливается колористом по заданному рецепту. Операцию приготовления лака производит оператор в присутствии контролера.
Время смешения компонентов лака регистрируется в специальном рабочем журнале. При приготовлении лака перед работой на тару с исходными компонентами необходимо накручивать специальную масленку с узким носиком.
После смешивания тару необходимо плотно закрыть.
Емкость, в которой производится смешивание, регулярно очищать растворителем.
По истечении срока жизнеспособности лака рабочая ванна секции лакировки также очищается растворителем.
Загрузка следующей порции лака производится только в чистую ванну.
После печати тубы поступают в установку ультрафиолетового облучения, где под воздействием потока ультрафиолетовых лучей происходит отверждение (структурирование) печатных красок.
7. Лакирование печатного изображения и сушка лака
Далее тубы подаются на лакировку. Нанесение лака на тубу производится способом накатывания. Система датчиков контролирует наличие туб в рабочей зоне и отключает позицию, если туба отсутствует.
После покрытия лаком туба с помощью грейферного узла надевается на штыри цепного конвейера. Цепной конвейер доставляет тубы в сушильную камеру.
Сушка и полимеризация лака осуществляется в камере, через которую траснпортируются тубы. Камера сушки обогревается электрическими нагревателями и оснащена принудительной системой циркуляции воздуха. Температура сушки плавно регулируется по 4 зонам камеры и поддерживается автоматически
Длительность сушки составляет 15-20 мин при температуре 60-80° С.
Из сушильной камеры тубы подаются цепным конвейером в зону охлаждения. Охлаждающая система состоит из 2-х частей: циркулирующего воздушного охлаждающего устройства, вмонтированного в шкаф, позволяющего охладить тубы за короткий промежуток времени (3-5 мин), что улучшает качество лакового покрытия и продувочного охлаждающего устройства, состоящего из 8-ми вентиляторов, которые вынесены за пределы охлаждающего шкафа, и позволяющего охладить тубы до комнатной температуры. Охлажденные тубы сдуваются в технологическую тару сжатым воздухом.
8. Сверление отверстия в головках туб
Сверление отверстия в головках туб производится на сверлильном станке-автомате. Загрузка туб для сверления производится оператором на наклонный лоток, который регулируется по размеру туб направляющей и ограничительной планкой.
По лотку тубы скатываются к механическому толкателю, подающему тубы на оправки 8-шпиндельного роторного стола (со сменными оправками для различных диаметров туб). Роторный стол перемещает тубы позиционно.
В следующей позиции направляющая планка регулирует подачу туб на оправку. Далее тубы подаются к сверлильному станку с пневмоприводом, который производит сверление отверстия в головках туб.
Далее тубы подаются на операцию удаления полимерной стружки. С отверстия туб стружка сдувается воздухом и подается по пневмопроводу в накопительный бункер и из него на вторичную переработку.
На следующей операции тубы пневматически сбрасываются с оправки в приемную тару. Подача воздуха в оправку тубы регулируется, в зависимости от диаметра тубы.
Если сброс с оправки не произошел, движение роторного стола прекращается автоматически, после чего оператором производится съём тубы с оправки и последующий запуск движения роторного стола. Тубы с просверленными отверстиями в головке тубы передаются на следующую технологническую операцию.
9. Навинчивание бушонов.на головку тубы
Навинчивание бушонов на головку туб производится на автомате накрутки бушонов.
Загрузка туб на скребковый конвейер производится оператором. С помощью механического толкателя тубы надеваются на оправку 8-шпиндельной роторной головки (со сменными оправками для разных диаметров туб). Далее тубы перемещается роторной головкой к позиции накрутки.
Бушоны из загрузочного бункера подаются скребковым конвейером в устройство ориентации бушонов. Сориентированные бушоны по направляющим лоткам подаются к позиции накрутки в узел фиксации и прижима бушона.
Далее туба с накрученным бушоном перемещается роторной головкой к позиции съёма тубы, где сжатым воздухом тубы сдуваются с оправок на скребковый конвейер.
Оператор производит выгрузку туб со скребкового конвейера и упаковку туб в ящики.
10. Декорирование туб путем горячего тиснения (при необходимости)
Декорирование туб путем горячего тиснения осуществляется на автомате путем переноса фольги с подложки носителя на тело тубы или бушона под действием температуры и давления.
11. Упаковка готовой продукции, транспортировка ее на склад и хранение
Тубы с навинченными бушонами должны быть упакованы в ящики из гофрированного картона по ГОСТ 13511-91Е или по согласованию с заказчиком в другие виды тары, обеспечивающие сохранность, качества туб при транспортировании и хранении.
Тубы должны быть уложены вниз бушонами. По согласованию с заказчиком тубы могут быть уложены по иному.
Масса ящика с тубами должна быть не более 15 кг.
Ящики с тубами укладываются на поддон по ГОСТ 23285-78.
Маркировка на транспортной таре основных, дополнительных и информационных надписей и манипуляционных знаков «Верх», «Беречь от влаги» должна производиться в соответствии с ГОСТ 14192-77.
При отгрузке туб потребителям в каждый ящик должен быть вложен или наклеен на ящик упаковочный лист с указанием следующих данных:
• Наименование предприятия-изготовителя и его местонахождения;
• Наименование заказчика и местонахождение;
• Обозначение туб, наименование;
• Размер партии;
• Дата изготовления продукции;
• Результаты проверки качества продукции и заключение;
• Соответствие партии требованиям технических условий;
• Дата выдачи сертификата качества;
• Подпись ответственного лица.
По согласованию с заказчиками, при формировании штабеля из ящиков, допускается упаковочный лист на ящики не наклеивать, а в верхний ящик штабеля вкладывать только маркировочный лист
Тубы транспортируют любым видом транспорта с соблюдением правил перевозки грузов, действующих на данном виде транспорта, обеспечивающим качество и сохранность продукции.
Тубы в упаковке должны храниться в закрытом помещении, исключающим попадание прямых солнечных лучей и на расстоянии 1 метра от нагревательных приборов. Срок годности туб не ограничен.
12. Переработка отходов производства
В процессе производства образуются возвратные технологические отходы. Это затвердевшая часть трубной заготовки при заправке машин, куски заготовки, бракованные тубы и т. д.
Горячие слитки разрезаются ножом на куски размером не более 100х100х50 и укладываются на металлические поддоны до полного остывания.Куски трубных заготовок режут на отрезки длиной не более 800-1000 мм, складывают в виде пакетов и пакуют в полиэтиленовые мешки не более 15кг, каждый цвет отдельно. Недопускается укладывать отходы на загрязненные поверхности из-за их способности притягивать пыль.
Хранение отходов в цехе допускается не более суточной нормы. Остальные отходы упакованные по технологии, передаются на дробление.
Дробленые отходы упаковываются в мешки и передаются на повторное использование. Для использования могут быть применены отходы экструзионных и литьевых агрегатов. Отходы литьевого агрегата могут быть использованы для производства жестких туб. Добавка регенерата должна соответствовать цвету изготавливаемой тубы. Регенерат белого цвета может добавляться вомпозиции любого цвета при соблюдении требуемой регламентом рецептуры на конкретное изделие.
Операции дробления и гранулирования выполняются по соответствующим технологическим инструкциям.