Специфика определения норм расхода армированных пластиков

Под армированными пластиками (АП) понимают разновидность полимерных композиционных материалов (ПКМ), характеризуемую наличием, по крайней мере, двух непрерывных фаз, образуемых матрицей и наполняющими ее волокнами с длиной, обеспечивающей армирующий эффект, то есть достаточной для реализации прочности волокон при разрушении АП под действием внешнего воздействия. Наиболее распространенными видами АП являются стекло-, угле- и органопластики с постоянно растущим многообразием составов за счет вариабельности полимерных матриц и волокнистых армирующих элементов в виде нитей, жгутов, ровниц, различных по текстуре тканей и плетений /7, 9/.

Сравнительно короткая история развития и специальные области применения АП могут служить объяснением того факта, что до настоящего времени для них не разработана единая методика расчета Нр. Созданы лишь отдельные отраслевые и производственные нормативы расхода основных АП, применяемых при их изготовлении и переработке в изделия того или иного назначения. Однако эти разрозненные разработки позволяют сделать необходимые обобщения:

- Специфика определения Нр АП обусловлена принципиальными отличиями технологии производства изделий из них, проявляющимися, прежде всего, в одновременном изготовлении изделия и АП с заданными свойствами и в двустадийности этого процесса, предусматривающего предварительное формирование заготовки (выкладкой, намоткой и т.д.) и последующее формование из нее готового изделия (прессованием, автоклавным, вакуумным или другими видами формования);

- Последнее обстоятельство делает целесообразным определение расходных коэффициентов не относительно способов формования изделий, как это принято при определении Кр пластмасс (см. выше), а по способам формирования заготовок изделий;

- Поскольку исходными материалами для производства изделий является не готовый АП, а его компоненты, расчет нормы расхода АП по уже известной формуле (Нр = Кр· Ро) становится недостаточным и основное практическое значение приобретает расчет норм расхода армирующего наполнителя, полимерного связующего и (если это необходимо) его компонентов (отвердителя, активатора, ингибитора, пластификатора и др.).

Исходя из последнего обобщения методика определения норм расхода компонентов АП приобретает вид системы следующих расчетных формул:

Нрн = Нр · qн , (27)

где Нрн – норма расхода армирующего наполнителя, кг;

qн – относительная массовая доля армирующего наполнителя в АП согласно его

заданному составу (по паспорту, ТУ или другому регламентирующему документу).

Нрс = [(Нр – Нрн) 100 / С] · Кп, (28)

где С – концентрация раствора связующего (в %) согласно технологическому регламенту

на осуществление пропитки армирующих элементов;

Кп – коэффициент, учитывающий потери связующего на различных этапах его

приготовления и переработки в составе АП (определяется экспериментально с учетом

технического оснащения и организации выполнения ТП и обычно колеблется около

1,15).

Нркс = Нрс · qкс, (29)

где Нркс – норма расхода компонента связующего, вводимого в его состав в процессе

приготовления к операции пропитки;

qкс – относительная массовая доля рассчитываемого компонента связующего,

предусмотренная регламентом.

Однако на практике при нормировании расхода АП, предназначаемого для осуществления проектируемого ТП в рамках конкретного производства необходимо использовать методику, принятую на соответствующем предприятии.

Завершая главу 4, отметим основные факторы, способствовавшие росту экономии ПМ при переработке в изделия. Для целенаправленного снижения Нр потребовалось эффективное использование технологических резервов экономии материальных ресурсов, в частности, технологической рационализации конструкции объектов производства, создания ресурсосберегающей перерабатывающей техники, проектирования ТП на базе наиболее прогрессивных способов переработки ПМ, постоянного совершенствования технологического менеджмента. От степени использования перечисленных возможностей зависел темп снижения Нр ПМ, о чем можно судить по среднестатистическим показателям в период интенсивного развития промышленности по переработке ПМ в РФ (см. табл. 1.32).

Таблица 1.32

Изменение среднестатистических норм расхода пластмасс в кг

на производство 1 тонну изделий по годам /1/

Как следует из приведенной таблицы, за 15 лет было достигнуто снижение Нр по всем видам пластмассовой продукции. В зависимости от исходного уровня развития производства в одних случаях снижение Нр измерялось десятками кг, например, в производстве литьевых изделий, в других – отдельными кг, например, в производстве пленок, труб и листов из ПЭ. Об этом же свидетельствует и тот факт, что по истечении определенного времени совершенствования любого производства темпы снижения Нр уменьшаются, не нарушая общей тенденции.

Для дальнейшего повышения эффективности использования ПМ необходимо постоянно изыскивать новые резервы экономии материальных ресурсов, а значит и сбережения сырьевых, трудовых, энергетических и других сопутствующих затрат. В этой связи в настоящее время повышенное внимание уделяется решению проблемы утилизации и переработки отходов из готовых полимерных изделий, исчерпавших свой эксплуатационный ресурс или выполнивших заданную функцию (элементы упаковки, посуда одноразового использования и т.п.). Таких отходов в РФ (только за счет полиолефиновой тары, пленок и вакуум-формовочных изделий для упаковки и кратковременного применения) ежегодно образуется порядка 300 тыс. тонн. Их повторное использование явилось бы мощным дополнением к уже перерабатываемым 50 тыс. тонн технологических отходов высокого качества /8/.

По мере создания системы первичного сбора бытовых отходов, рационализации технологического обеспечения методами и средствами их переработки, а также законодательного стимулирования населения и переработчиков вторичного сырья, промышленность получит реальные возможности реализовать перспективы увеличения объемов выпуска и номенклатуры полимерной продукции, снижения ее себестоимости и повышения рентабельности производства.

109