Производство алкидного линолеума
Федеральное агентство по образованию
Казанская
Государственная
Архитектурно – Строительная
Академия
Кафедра
ТСМИиК
Курсовая работа на тему:
«Производство
алкидного линолеума»
2004
Содержание:
Графическая часть. Лист 1.
Технологическая схема процесса производства алкидного линолеума. (А1)
Введение
Полимерными называют строительные материалы, в состав которых входят или только полимеры, или наряду с другими материалами полимеры в таких количествах. Которые существенно изменяют свойства строительных материалов и придают им специфические свойства.
Применение в строительстве полимерных строительных материалов позволяет повысить степень индустриальности строительства, значительно уменьшить вес зданий и сооружений, улучшить качество работ и отделки, сократить объемы перевозок и трудозатраты на монтаж, значительно повысить производительность труда в строительстве, что в целом даст значительный экономический и технический эффект. Промышленность полимерных строительных материалов является новой отраслью. Ее быстрое развитие началось с 1958 года.
На предприятиях вырабатывают поливинилхлоридный линолеум, полиэтиленовую пленку и трубы, погонажные и санитарно-технические изделия, пенополистирол, ворсолин, мастику для наклейки линолеума и плиток.
Сейчас
действует очень много
Изменилось качество выпускаемого линолеума. Если раньше выпускался в основном алкидный, теперь преимущество на стороне синтетического поливинилхлоридного линолеума. Наши заводы освоили производство новых видов поливинилхлоридного линолеума: двухцветного, на синтетической теплозвукоизоляционной подоснове и безосновного.
Потребность в строительных материалах из пластических масс велика, однако удовлетворение ее осложняется ограниченными поставками синтетического сырья.
Полимерные материалы не должны выделять в окружающую среду вредных паро- и газообразных веществ, оказывающих неблагоприятное физиологическое воздействие на организм человека, особенно при длительном восприятии.
Материалы для полов должны обладать высоким сопротивлением истиранию не только в целях увеличения прочностных характеристик их, но также у целях санитарно-гигиенических.
- Характеристика материала (изделия), принятого к производству
Алкидный линолеум, носивший ранее название глифталевого, представляет собой рулонный материал, изготовленный из модифицированного алкидного полимера и наполнителей, нанесенных на основание из джутовой ткани. Этот вид линолеума выпускается в рулонах длиной не менее 20 м, шириной 180—200 см и толщиной 2,5 и 3 мм с допускаемыми отклонениями по толщине ±0,2 мм и по ширине ±3%. Вес 1 м2 составляет соответственно 3 и 3,6 кг.
Алкидный
линолеум имеет следующую физико-
- потерю в толщине при истирании на машине МИВ-2— не более 60 мк;
- твердость по шариковому твердомеру ТШР-2 (при диаметре шарика 3 мм) не более 0,65 мм;
- твердость по прибору ПВ-2 — полная деформация после 10-минутной выдержки 0,3—0,7 мм;
- остаточная деформация после 10-минутной выдержки не более 0,35 мм;
- упругость не менее 35%; гибкость — не должно появляться трещин при обертывании вокруг стержня диаметром 50 мм;
- водопоглощение за 24 ч не более 10%.
По коэффициенту отражения лицевой поверхности алкидный линолеум подразделяется на три категории: первая — не менее 21%; вторая — 11—20% и третья— 1—10%.
Линолеум должен иметь гладкую поверхность без пятен, наплывов, царапин и раковин. На лицевой стороне линолеума допускаются следующие незначительные отклонения:
- слабая волнистость — не более 5% по длине полотнища;
- небольшие бугорки, образовавшиеся от узловатости ткани (без трещин), в количестве не более 3 шт. на 1 м2;
- незначительные оттиски от складки прокладочной бумаги глубиной до 0,05 мм или прилипание ворса бумаги протяжением не более чем 25% площади полотнища;
- разнотонность цвета, слабые пятна или отдельные полоски, занимающие не более 1% площади полотнища или дорожки; незначительные подтеки краски и смещение клише в узорчатом линолеуме, не искажающие общего вида рисунка.
Области применения алкидного линолеума столь же разнообразны, как и поливинилхлоридного линолеума. Методы настилки и крепления аналогичны. Для настилки алкидного линолеума рекомендуют мастики: битумную холодную, резинобитумную изол, канифольную и казеиноцементную.
При определении эксплуатационных достоинств разных видов алкидных линолеумов нужно помнить, что печатный линолеум, будучи очень красивым и разнообразным по рисунку (в виде ковра или паркета цветного дерева, или красочного узора) имеет существенный недостаток — недолговечен. Рисунок, нанесенный тонким слоем краски на поверхность линолеума, быстро стирается, особенно на местах интенсивной эксплуатации, и поверхность линолеума быстро теряет свой нарядный вид. При замене изношенных и поврежденных участков печатного линолеума возникает дополнительная проблема — подгонка рисунка или узора заменяемого участка. В связи с этим печатный линолеум вытесняется одноцветным или многоцветным, где покраска массы в различные цвета проходит через всю толщу линолеума и потому не подвержена стиранию. Такой линолеум сохраняет хороший вид и яркую расцветку до конца своей службы.
При распаковке линолеума перед настилкой необходимо соблюдать осторожность. Распаковка должна производиться в помещениях с температурой не ниже +10° С. Линолеум, имеющий температуру от 0 до +10° С, распаковывается не ранее чем через 12 ч, а имеющий температуру ниже 0° — не ранее чем через 48 ч после переноса его в теплое помещение.
2. Характеристики сырья, его контроль
Основным сырьем для производства алкидного линолеума являются натуральные растительные масла, общее количество которых в весе линолеумной массы составляет 22—23%. Столь высокое содержание остродефицитного и дорогостоящего сырья делает производство алкидного линолеума неперспективным, несмотря на ряд. положительных качеств этого вида линолеума.
В
результате проведения больших научно-
Растительные масла, применяемые для производства алкидного линолеума, делятся на две группы — высыхающие и полувысыхающие. К первой группе относят льняное и тунговое масло, ко второй группе — хлопковое, подсолнечное, соевое, конопляное и др. Эти масла представляют собой сложные глицериновые эфиры жирных ненасыщенных кислот, так называемые триглицериды, и содержат незначительное количество нежировых веществ. Способность при нагревании к процессам полимеризации, окислению и образованию при этом пленок делает их пригодными для изготовления линолеумного цемента. Наиболее прочную пленку дают тунговое и льняное масла. Тунговое масло в Советском Союзе имеется в недостаточном количестве, поэтому основным сырьем для линолеумной промышленности является льняное масло, качественные показатели которого определены ГОСТ 5791—66. Затем в порядке потребности линолеумной промышленностью следуют подсолнечное, хлопковое и соевое масла. За последний период в связи с увеличением посева хлопчатника хлопковое масло находит все большее применение.
Кубовые остатки производства жирных синтетических кислот получаются при окислении парафинов в количестве до 20%. Кубовые остатки представляют собой фракцию жирных кислот с чис лом углеродных атомов 20 и более. По внешнему виду это желеобразная масса коричневого цвета разных оттенков. Для производства линолеума могут применяться кубовые остатки, имеющие следующие показатели: температуру каплепадения 40°С (по Уббеллоде) и выше; кислотное число 100—115; содержание водонерастворимых кислот 85% и выше; эфирное число не более 40; содержание золы 0,7%.
Глицерин (СН2ОНСНОНСН2ОН) представляет собой густую бесцветную прозрачную жидкость без запаха, сладкую на вкус, с удельным весом 1,23—1,25 и содержанием чистого глицерина 78— 98%. Применяют различные сорта глицерина, соответствующие требованиям ГОСТ 6823—54.
Фталевый ангидрид (ангидрид фталевой кислоты) должен отвечать следующим качественным показателям: содержание фталевого ангидрида не менее 99%; содержание неомыляемых не более 0,07%; температура плавления 128° С; температура кипения 284° С. Качество фталевого ангидрида нормируется ГОСТ 7119—54.
Смолы натуральные — канифоль и копаловые — применяют для производства линолеума при варке олиф. Канифоль, имеющая низкую температуру размягчения (54—68°С), непригодна непосредственно для получения высококачественных лаков и олиф, но используется для модификации термопластичного фенолоальдегидного полимера, в результате которой получается искусственная смола типа копалов с температурой размягчения не ниже 120° С.
Алкидный и кумароновый полимер применяют для варки олифы и лаков.
Как смолы, так и полимеры должны удовлетворять следующим общим требованиям: полная растворимость в применяемых растворителях; прозрачность и бесцветность; отсутствие резкого запаха; стойкость к свету; полная негигроскопичность и высокая адгезионная способность; температура размягчения не ниже 90° С. Используют смолы и полимеры для придания пленке твердости и блеска, а также влагонепроницаемое™, что повышает износоустойчивость линолеума.
Сиккативы применяют при изготовлении линолеума для ускорения высыхания олиф и лаков, входящих в состав линолеума. Сиккативы можно разделить на две основные группы: 1) сиккативы, нерастворимые в органических растворителя — скипидаре, уайтспирите, бензине, но растворимые в маслах при температуре выше 200°С, к этой группе относятся окислы металлов — окись свинца (свинцовый глет и свинцовый сурик), окись кобальта, окись цинка и перекись марганца; 2) сиккативы, растворимые в органических растворителях, а также в маслах при температуре выше 60°С,— это свинцовые, цинковые, кобальтовые, марганцовые и другие соли органических кислот. Основным сиккативом, применяемым в производстве линолеума, является свинцовый глет (ГОСТ 5539—50).
Пигменты и красители, применяемые в производстве алкидного и других видов линолеума для окраски его в различные цвета,— это в основном природные и искусственные минеральные краски.
Нельзя применять пигменты, дающие щелочную реакцию, поскольку линолеумный цемент имеет кислый характер. Общие требования к пигментам — светостойкость и теплостойкость, поскольку температура массы при обработке достигает 120°С, кроме этого, применяемые пигменты не должны набухать в воде. Обычно используют природные неорганические краски — мумию, сурик, железный, охру, умбру и др., а также искусственные минеральные пигменты — окись хрома, берлинскую лазурь, различные кроны,- ультрамарин и пр. Пигментами белого цвета являются свинцовые, цинковые и титановые белила. Ассортимент применяемых красителей увеличивается за счет изготовления печатных красок для нанесения цветного узора на печатный линолеум.
Наполнители используют в производстве алкидного линолеума в весьма значительном количестве и достигают 45% веса линолеумной массы. Поскольку основным назначением наполнителя является повышение теплоизоляционных свойств линолеума и увеличение его упругости, лучшим наполнителем является пробковая и древесная мука, применяемые в зависимости от вида линолеума в различных пропорциях. Древесная мука несколько повышает водопоглотительную способность линолеума и ухудшает его упругость, но предпочтительна при выработке линолеума
светлых тонов, поскольку пробковая мука имеет более темный цвет и загрязняет общий тон светлых линолеумов. Оба вида муки приготовляют путем дробления отходов производства укупорочной пробки и отходов деревообрабатывающих и лесопильных заводов. Для производства древесной муки, пригодной для выработки линолеума, идет только древесина хвойных пород. Древесная мука нормируется ГОСТ 911—62, а пробковая — ТУ завода изготовителя.
Ткань (ГОСТ 5530—50) для основы алкидного линолеума изготовляется из джуто-кенафного волокна, иногда с добавлением льняного. Важным показателем является влажность ткани, так как при пониженной влажности волокна ткань теряет эластичность, что» приводит к разрывам ее при обработке. В таких случаях необходимо увлажнение ткани до нормы (14%). Недопустимы узлы и неравномерная толщина нитей, так как эти пороки ясно выделяются на поверхности линолеума.
Прокладочная бумага необходима для предохранения лицевой стороны линолеума от прилипания и неизбежного при этом повреждения рисунка. Прокладочная бумага должна иметь ровный обрез, быть без надрывов и заусениц, по всей широте строго соответствовать ширине линолеума и иметь гладкую (лощеную) поверхность. Обычно применяется бумага со следующей технической характеристикой: плотность 30—35 г/м2; влажность «е ниже 6%; лоск 10° по Кизеру; ширина 210 см и толщина листа 0,06—0,08 мм.
3. Обоснование выбранного способа производства
Технология производства алкидного линолеума значительно сложнее технологии изготовления других видов линолеума. Химизм некоторых производственных процессов, например вылеживания и созревания линолеумной массы, изучен недостаточно, и режимы производства установлены лишь опытным путем. Многочисленность и разнообразие производственных процессов, как основных, так и вспомогательных, требуют большого количества различного оборудования и машин, что приводит к увеличению производственных площадей и большому расходу пара, топлива и электроэнергии. Применение дорогого и дефицитного сырья ограничивает развитие производства этого линолеума, поэтому ряд процессов плохо механизирован и удельный вес ручного труда весьма значителен, что в свою очередь усложняет проблему охраны труда.
Еще
более сложной технологией
4. Расчет потребностей сырья, материальный баланс
Годовая производительность П год. = 30 млн. м2/год
Число рабочих дней в году 245, непрерывный способ производства в 3 смены по 8 часов.
Находим ФРВ – фонд рабочего времени:
ФРВ = 245*3*8 =5880 (час)
Находим часовую производительность:
П час = П год / ФРВ*0,9 = 30000000/5880*0,9 = 5668,93 (м 2/час)
Находим производительность основного оборудования:
П осн. об. = 60*В*V
В – ширина полотна, м = 1,6;
V – скорость, м/мин = 8.
П осн. об.= 60*1,6*8 = 768 (м2/час)
Находим количество технологических линий
N = П час/П осн.об. = 5668,93 /768 = 7,38 = 8
Находим производительность истинную часовую
П час ист. = n * П осн. об. = 8*768 = 6144 (м2/час)
Общий расход сырья
П часкг = Пчас ист. * δ*ρ
δ – толщина материала, м = 0,002
ρ
– плотность, кг/м3 = 1800
П
часкг =6144∙0,002∙1800 = 22118,4 (кг)
Расход отдельных компонентов:
1. Пробковая мука - 32 м. ч.
2. Древесная мука - 22 м. ч.
3. Цемент глифталевый - 32м. ч.
4. Отходы линолеумные молотые 8 м. ч.
5. Кумароновая смола (или парафин) - 1 м.ч.
6.
Пигмент
___________
- 110 –22118,4 Пробковая мука = 32∙22118,4/110 = 6434,44 (кг)
32
– Пробковая мука
- 110 –22118,4 Древесная мука = 22∙22118,4/110 = 4423,68 (кг)
22
– Древесная мука
- 110 –22118,4 Цемент глифталевый = 32∙22118,4 /110 = 6434,44 (кг)
32
– Цемент глифталевый
- 110 –22118,4
8 – Отходы линолеумные молотые
Отходы линолеумные молотые = 8∙22118,4/110 = 1608,61 (кг)
5. 110 –22118,4
1 – Кумароновая смола
Кумароновая смола = 1∙22118,4 /110 = 201,08
(кг)
- 110 –22118,4 Пигмент = 15∙22118,4/110 = 3016,15 (кг)
15
– Пигмент
Материальный баланс
Таблица 1
| Компонент | Ед. изм. | П час | П смена | П сутки | П год + 3% потери |
| Пробковая мука | кг | 6434,44 | 51475,55 | 154426,6 | 38969564 |
| Древесная мука | кг | 4423,68 | 35389,44 | 106168,3 | 26791576 |
| Цемент глифталевый | кг | 6434,44 | 51475,55 | 154426,6 | 38969564 |
| Отходы линолеумные молотые | кг | 1608,61 | 12868,89 | 38606,66 | 9742391 |
| Кумароновая смола | кг | 201,08 | 1608,611 | 4825,833 | 1217799 |
| Пигмент | кг | 3016,15 | 24129,16 | 72387,49 | 18266983 |
| Ткань | м 2 | 6144 | |||
| 22118,40 |
5. Описание технологического процесса
Процесс изготовления линолеума складывается из следующих операций: оксидации растительных масел; варки линолеумного цемента (модифицированной глифталевой смолы); варки грунтовальной и печатной олиф; приготовления грунтовальной краски и линолеумной массы; каландрирования линолеума и грунтовки нижней стороны линолеума; вызревания линолеума в сушильных камерах; выгрузки, разбраковки готового линолеума и его упаковки.
Пробковая мука привозиться на склад цистерной (1) после чего поступает в бункер (2). Древесная мука поступает на завод цистерной (1) и поступает в бункер для хранения (3). Кумароновая смола привозиться на завод в цистернах и поступает в бункер для хранения (6). Пигмент привозиться на завод в цистернах и поступает в бункер для хранения (9).
Оксидация растительных масел производится в линоксиновых аппаратах, оборудованных вентилятором для подачи воздуха в котел, горизонтальной мешалкой, рубашкой для обогрева аппарата паром или для охлаждения его водой. Растительные масла из цистерны (10) насосом (11) перекачиваются в приемный бак (12), а затем насосом (13) в дозировочную емкость (14), находящуюся над линоксиновым аппаратом (15). Залитое в аппарат масло нагревают до 70—75° С, а после этого вводят свинцовый глет. Воздух для окисления масла подается вентилятором. Дальнейшая оксидация ведется при температуре 90—100° С. Полнота оксидации определяется по вязкости пробы оксидируемого масла с помощью воронки НИЛКа.
При удовлетворительном анализе пробы подачу воздуха в аппарат прекращают и в рубашку пускают холодную воду.
Оксидированное масло охлаждают в аппарате до 50° С и после этого с помощью насоса (16) перекачивают в сборник готовой продукции (17).
Для
оксидации можно также
Приготовление линолеумного цемента. Исходным сырьем для линолеумного цемента являются: фталевый ангидрид, глицерин, оксиполимеризованные растительные масла.
Варят линолеумный цемент в стальном обогреваемом котле, снабженном мешалкой, имеющей две скорости — 50 и 100 об/мин.
Процесс варки цемента производится в две стадии: 1) переэтерификация оксидированного растительного масла глицерином с целью образования моно- и диглицеридов; 2) конденсация полученных моно- и диглицеридов с фталевым ангидридом.
Масла и глицерин в соответствии с рецептурой загружают в котел при работающей мешалке и начинают сразу же нагревать массу, поднимая температуру со скоростью 100—120° С в 1 ч. При температуре 220° С массу выдерживают в течение 30—50 мин. Прозрачность раствора свидетельствует о том, что переэтерификация закончена. Далее температуру снижают до 180—190° С и в котел подают фталевый ангидрид. После этого температуру в котле поднимают до 210—220° С. Готовый цемент выливают на пол, посыпанный древесной мукой, и после охлаждения разрезают на куски.
