Технико–экономический анализ и принципы управления технологическим процессом производства полимерной пленки

Автор: Пользователь скрыл имя, 21 Декабря 2011 в 13:56, реферат

Краткое описание

Совокупный объем потребления полимерных пленок и листов в России составляет 1,110 млн. тонн. Из них, порядка 77 тыс. тонн приходится на ламинированные пленки, а также порядка 9 тыс. тонн – на соэкструзионные материалы .
Дальнейшее развитие полимерных упаковочных материалов и совершенствование оборудования для их производства будут способствовать все более широкому внедрению гибкой полимерной упаковки в хозяйственную деятельность человека.

Оглавление

Введение 3
1. Предмет производства. 4
2. Сырье и материалы для процесса производства продукции 12
3. Технологический процесс производства продукции. 13
4. Управление качеством продукции. 23
5. Обеспечение гибкости производства. 26
6. Управление издержками производства 28
Заключение 29
Список использованной литературы: 30

Файлы: 1 файл

сст индив.docx

— 145.18 Кб (Скачать)
  1. лучшие оптические свойства
  2. низкая разнотолщинность
  3. высокая плоскостность
  4. высокая производительность
  5. простота изменения толщины пленки
  6. меньшая высота линии.

   Пленка, получаемая на обычной каст-линии, всегда является неориентированной, что не дает возможности использовать данный способ для производства термоусадочных пленок. Однако существует технология «Tenter-Frame», позволяющая производить  ориентацию каст-пленки в двух направлениях (MD и TD) и получать, таким образом, двухосноориентированную пленку, например, BOPP, которая сегодня является, пожалуй, одним из самых востребованных и  конкурентоспособных продуктов  на рынке пленок. В основе технологии лежит все та же плоскощелевая  экструзия, но после вытекания расплава из плоскощелевой головки он попадает на поливной барабан, вращающийся в  водяной ванне (аналогично технологии «Double Bubble»).

   Далее получившаяся достаточно толстая пленка проходит через ряд подогреваемых  барабанов и в уже размягченном состоянии попадает в секцию ориентации, где захватывается по краям специальными захватами, находящимися на подвижной  цепи (с каждой стороны пленки), и  увлекается по направлению к намоточному  устройству, постепенно расширяясь в  поперечном и разгоняясь в продольном направлениях.

   При этом пленка становится более тонкой и приобретает чрезвычайно высокую  прочность, но, в отличие от «Double Bubble», не обладает способностью к усадке.

   Заметим, что идеальная упаковка для круп, макаронных изделий и других аналогичных  продуктов представляет собой комбинацию из наружной ориентированной полипропиленовой пленки (BOPP) и внутренней неориентированной  полипропиленовой пленки (СРР), первая из которых придает упаковке высокую  прочность, но отличается повышенной хрупкостью (как чугун), а вторая за счет своей  эластичности (как сталь) предохраняет упаковку от разрушения при падении  на твердую поверхность с большой  высоты (например, с прилавка магазина).

   Соэкструзия

   Соэкструзией  принято называть процесс получения  многослойных материалов, представляющих из себя комбинацию из нескольких полимерных слоев, за один цикл.

   С помощью этого метода можно производить  огромный ассортимент пленок со свойствами, которые невозможно получить путем  обычной – однослойной - экструзии.

   Например, можно изготовить пленку, у которой  липкой будет только одна из сторон (такая пленка, получившая название «маскинг-пленки», служит для защиты полированных алюминиевых поверхностей, стекла, мебели и других изделий  от механических повреждений).

   Метод соэкструзии позволяет производить  так называемые «барьерные пленки»  с заданными барьерными свойствами по отношению к различным газам  и жидкостям. Обеспечить пленке требуемую  химическую и механическую стойкость, усадочные свойства, прочность на удар, прокол и на раздир, склеиваемость, устойчивость к воздействию высоких  или низких температур, эластичность или жесткость, способность в  течение длительного времени  хранить вкусовые качества и аромат пакуемого продукта.

   Появились материалы, сочетающие прочность чугуна с пластичностью стали, высокую  прозрачность и блеск – со способностью препятствовать запотеванию при  перепаде температур (анти-фог), способность  служить заданное время в качестве упаковки и разлагаться под действием бактерий или света без загрязнения окружающей среды, и т.д. Аналогичные методы применяются и при производстве других пластмассовых изделий – например, многослойных бутылок и контейнеров. То, что еще недавно казалось псевдонаучной фантастикой, сегодня превратилось в реальность!

Метод соэкструзии помогает попутно решить и экономическую проблему – снизить  издержки производства за счет изготовления пленки за один цикл (вместо многоступенчатого  процесса), а также использования  менее дорогих полимеров или  даже отходов пластмассового производства во внутренних слоях пленки.

     Сухое каширование, ламинация  и экструзионное  ламинирование

     Несмотря  на достижения соэкструзии, существуют структуры, которые в принципе невозможно изготовить на одной экструзионной  линии, например, сочетание «металлизированный полипропилен + полиэтилен» или «алюминиевая фольга + полипропилен».

     Для того чтобы «соединить несочетаемое», разработали методы, получившие название «сухое каширование», «ламинация», а  также «экструзионное ламинирование», комбинирующего первые два метода между  собой.

     Сухое каширование

Для соединения двух материалов между собой по методу сухого каширования сегодня в  подавляющем большинстве случаев  используется бессольвентный ламинатор, в котором для соединения материалов между собой применяется двухкомпонентный клей без растворителя.

Такой ламинатор гораздо компактнее, чем  модели, построенные на использовании  клея с растворителем (так как  не требуется громоздкая камера сушки), а также снижает стоимость  производственного процесса (нет  расхода растворителя и энергозатрат на сушку, не возникает проблем с  пожароопасностью помещения).

     Конструкция ламинатора представляет собой два  размотчика, на которые устанавливаются  подлежащие соединению материалы, и  намотчика, предназначенного для готовой  продукции. Размоточные и намоточное устройства расположены на прочных  стойках, соединенных друг с другом с помощью мостовой конструкции. Сердце ламинатора – станция клеепереноса.

     Именно  от ее правильной работы зависит количество наносимого на вторичный материал клея, а также его равномерное распределение  по всей ширине материала, что, в конечном счете, определяет качество каширования.

Оба материала  необходимо выровнять по отношению  друг к другу, поэтому для обоих  размотчиков используются корректоры положения кромки полотна и системы  натяжения, следящие за тем, чтобы при  соединении материалов друг с другом не возникало складок и морщин. С помощью ламинатора можно изготовить такие известные всем продукты, как  упаковка для сливочного масла, для  мороженого, комбинацию «фольга + полиэтилен», образующую колпачок, закрывающий горлышко бутылки с шампанским, и многое-многое другое.

     Ламинирование

     При этом способе плоскощелевая головка  располагается над протягиваемым  под ней материалом, в результате чего на него наносится слой расплава полимера или клей. Подобным способом можно изготовить огромный спектр материалов, например, комбинацию «бумага + полиэтилен», которая используется для оборачивания стандартной пачки бумаги формата  А4 состоящей из 500 листов. В принципе, подобную структуру можно было бы изготовить и методом сухого каширования, но себестоимость конечного продукта будет в этом случае гораздо выше, так как ламинатор не способен работать с тончайшим полиэтиленом толщиной 8-10 мкм.

     Экструзионное ламинирование

     Как мы уже говорили, этот способ представляет собой сочетание сухого каширования  и ламинирования и не может  претендовать на универсальность, так  как предназначен для выпуска  очень узкого, заранее заданного  ассортимента продукции.

     Зато  его экономичность – гораздо  выше, так как конечный продукт  получается, как правило, всего лишь за один прогон.Таким способом можно  произвести сложные многокомпонентные  структуры, такие, например, как «фольга + бумага + полиэтилен» или «фольга + полиэтилен + бумага + сополимер полипропилена», и др.  
 

 

4. Управление качеством продукции.

     На свойства полимерных пленок в большей степени влияют такие стадии процесса получения  как вытяжка, охлаждение, термостабилизация (если такая имеется), а также сильное  влияние оказывает стадия модификации  и природа полимера. Влияние технологических параметров процесса получения на физико-механические свойства полимерных пленок.

     В процессе производства пленок главным образом контролируют такие физико-механические показатели пленки, как разрушающее напряжение при растяжении или предел текучести, модуль упругости при растяжении, светопрозрачность, газопроницаемость, свариваемость. Указанные параметры в большей или меньшей степени зависят от исходных свойств перерабатываемого сырья и параметров технологического процесса производства.

     Основным технологическим параметрам, влияющим на физико-механические свойства пленки, относятся (в пределах одного метода производства) кратность вытяжки или степень ориентации полимера, режим термообработки (охлаждения) пленки, равномерность толщины получаемой пленки, температурно-временные условия кристаллизации полимера (для кристаллизующихся полимеров).

     Структуру одного и того же полимера влияют такие факторы, как молекулярно-массовое распределение, температурно-временные и деформационные характеристики процесса подготовки расплава и предварительного формования, режимы формообразования и т. п.; это определяет сложность задачи получения полимерной пленки с заданными физико-механическими свойствами и контролируемыми параметрами структуры.

     Свойства  перерабатываемого сырья главным  образом определяют перечисленные  физико-механические показатели получаемой пленки. В зависимости от требуемых  свойств пленки выбирают тот или  иной вид исходного материала. Эти  показатели в процессе переработки  могут изменяться в зависимости от параметров технологического процесса.Степенью вытяжки с последующим охлаждением расплава полимера в процессе формообразования (фильерная вытяжка) главным образом изменяют такие показатели как разрушающее напряжение при растяжении и относительное удлинение. Экспериментально установлено, что степень ориентации пленок является функцией степени вытяжки и температурной предыстории образца.

     Режим термообработки (охлаждения) пленки в незначительной степени вызывает изменение таких показателей, как относительное удлинение и разрушающее напряжение при растяжении для выбранного метода охлаждения. Так, экспериментальные исследования процесса формообразования рукавной пленки из полиэтилена низкой плотности в потоке воздуха показали, что изменение интенсивности охлаждения пленки в зоне формообразования в 2 раза практически не приводит к изменению указанных физико-механических свойств пленки (10-15%). Аналогичные результаты получены и при охлаждении плоских пленок.Существенная разница в физико-механических показателях пленок отмечена при использовании различных методов охлаждения. Например, при рукавном методе производства пленки с использованием водяного (стекающий слой жидкости) и воздушного охлаждения многие показатели существенно различаются.

     Разнотолщинность  пленки влияет только на разрушающее  напряжение при растяжении. Это вызвано  как зависимостью структурных изменений  пленки от толщины, так и методикой  стандартных измерений , основанной на определении среднего значения  образца но измерениям нескольких образцов. Равнотолщинная пленка имеет более высокие значения при прочих равных условиях.

     Температурно-временные  условия кристаллизации полимера для  всех описанных способов формообразования практически не отличаются, поэтому  влияние перечисленных параметров технологического процесса на свойства незначительно. Наиболее резкое изменение физико-механических свойств отмечено при изменении условий кристаллизации полимера. При формообразовании пленки в условиях ориентационной кристаллизации можно получить структуру с высокой степенью ориентации (что невозможно при обычных режимах формования пленки). 

      

 

5.  Обеспечение  гибкости   производства.

     Наиболее  высокая динамика прироста объемов  спроса характерна для многослойных термоусадочных  и молочных пленок,  стретч пленок. В последние годы наряду с количественным ростом рынка происходят и качественные изменения, среди которых переход с однослойных пленок на многослойные (соэкструзионные),  улучшение качества пленок за счет введения в структуру линейного полиэтилена и т.д. 
Основной проблемой российского рынка полиэтиленовых пленок является дефицит сырья – отсутствие в ассортименте отечественных производителей полиэтилена специальных пленочных марок. В России не производятся специальные малотоннажные марки. Нет марок для производства особо тонких пленок, которые используются при ламинации. Нет марок для производства прозрачной пленки, пленки с блеском. Нет марок с уже введенными в заводских условиях скользящими добавками, стабилизаторами, различными модификаторами, металлизированных марок. Нет марок для особо крепких пленок. Кроме того, в России вплоть до 2006 года не производился линейный полиэтилен, что в первую очередь отрицательно сказывалось на развитии рынка стретч пленок. Полностью отсутствует производство бимодального полиэтилена, уникальные свойства которого незаменимы в производстве пленки для ламинации (многослойная упаковка), пленки с «эффектом памяти». 
Между тем, в России в самое ближайшее время ожидаются существенные перемены в структуре предложения сырья. Планируется масштабный ввод новых производственных мощностей по выпуску ПНД и ЛПВД на основе бимодальных технологий. В результате запуска современных технологий (предусматривающие бимодальную структуру полимеризации) в стране появится предложение линейного и бимодального полиэтилена, в которых остро нуждаются многие производители ПЭ пленок  (молочных, термоусадочных, стретч пленок, пленок для ламинации). Это, безусловно, даст новый толчок развитию рынка полиэтиленовых пленок в России. В результате введения мощностей по ЛПВД, постепенно произойдет переориентация рынка с обычного полиэтилена высокого давления на линейный (ЛПЭВД практически по всем показателям превосходит обычный ПЭВД), ПЭВД будет исчезать из обыденной практики. 
На сегодняшний день в качестве наиболее перспективных направлений в производстве полиэтиленовых пленок можно обозначить термоусадочные полиэтиленовые пленки, многослойные молочные пленки, ориентированные пленки.       

Информация о работе Технико–экономический анализ и принципы управления технологическим процессом производства полимерной пленки