Улучшение качества поливинилацетатной дисперсии на ООО «Ника-ПВА»

АННОТАЦИЯ

Данная работа посвящена анализу производства поливинилацетатной дисперсии, производимой на ООО «Ника-ПВА», и выработке мероприятий по устранению и предотвращению несоответствий.

Объем квалификационной работы 60 страниц, она содержит 9 рисунков, 9 таблиц, 10 источников литературы.

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………5

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР……………………………………………………….6

1.1. Общие сведение о ПВА ………………………………………………………..6

1.2. Основные понятия  и методы управления качеством………………………..11

2. АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВА ООО «НИКА-ПВА»……………………………25

2.1. Общая характеристика производства………………………………………...25

2.2. Характеристика производимой продукции ………………………………….25

2.3. Характеристика сырья,  материалов, готовой продукции…………………...28

2.4. Описание технологической  схемы процесса………………………………...30

2.5. Материальный баланс полимеризатора………………………………………39

3. АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА НА НАЛИЧИЕ БРАКА...40

3.1. Возможный брак и  причины его получения…………………………………40

3.2. Построение и анализ диаграммы Парето. …………………………………...41

3.3. Построение и анализ причинно-следственной диаграммы Исикавы. ……..43

3.4. Анализ причин возникновения дефектов………………………………….....45

4. Необходимость проведения ОРГАНИЗАЦИОННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИВИНИЛАЦЕТАТНОЙ ДИСПЕРСИИ……………………………………..48

5. Организация  входного контроля ОТК на предприятии…....50

5.1. Определение необходимого объема проб для входного контроля ………...50

5.2. Построение и анализ карт индивидуальных значений ……………………..53

5.3. Построение и анализ  диаграммы отклонений ……………………………....56

6. ВЫВОДЫ………………………………………………………………..…….....59

7. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………....60

ВВЕДЕНИЕ

В качестве производства, занимающегося выпуском ПВАД была выбрана технологическая  линия ООО «НИКА-ПВА», расположенная  в г. Иваново Ивановской области  на территории ОАО «Завод железобетонных конструкций».

Готовым продуктом производства является дисперсия поливинилацетатная марок Д51В(С) и ДФ51/15В. Дисперсия поливинилацетатная гомополимерная марок Д51В(С) (не пластифицированная дисперсия) и ДФ51/15В (пластифицированная дисперсия) выпускаются в соответствии с ГОСТ 18992-80.

В обозначении марки первые две  цифры указывают минимальное  содержание сухого остатка до пластификации дисперсии (Д51В, С) и после пластификации дисперсии ДФ51/15В.

Последующие две цифры в обозначении  марок указывают на содержание пластификатора в пересчете на сухой остаток в процентах.

Буквенные индексы  обозначают: 
Д – дисперсия;  В – высоковязкая;  Ф – дибутилфталат;  С – средневязкая.

Установка состоит из одного технологического потока. Суммарная мощность по производству ПВА – дисперсии составляет 1850 тонн/год. Количество рабочих дней в году – 335.

Целью данной работы является улучшение качества поливинилацетатной дисперсии производимой ООО «НИКА-ПВА».

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

- выполнить  анализ производства поливинилацетатной  дисперсии;

- установить  несоответствия и браки в процессе  производства;

- разработать  мероприятия по их устранению и предотвращению.

 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Общие сведения о ПВА.

Поливинилацетат – аморфный, бесцветный термопластичный полимер без вкуса и запаха. Является полимером винилацетата, а точнее продуктом полимеризации винилового эфира уксусной кислоты - винилацетата:

Винилацетат представляет собой бесцветную легкоподвижную негорючую жидкость удельного веса 1,191, обладающую эфирным  запахом, которая имеет температуру  кипения 72,7°С, и напоминает воду, имея вязкость 0,4 мПа с при 20°С. Он немножко набухает в воде и неустойчив к  действию кислот и щелочей.

Структурная формула

[-CH₂CH(OCOCH₃)-]_n

Основные  физические и химические свойства

Таблица 1

Физические  свойства

Поливинилацетат обладает хладотекучестью, устойчив к  старению в атмосферных условиях, высокой адгезией к различным  поверхностям, хорошими оптическими  свойствами, износостоек. Хорошо растворим  в кетонах, сложных эфирах, хлорированных  и ароматических углеводородах, метаноле, хуже – в этаноле. Не растворим в воде, алифатичных углеводородах, бензине, минеральных маслах, гликолях.

Химические свойства

Химические  свойства ПВА определяются наличием сложноэфирных групп и привитых цепей, соединенных с главной  цепью сложноэфирными связями. ПВА  омыляется водными растворами кислот или щелочей и подвергается алкоголизу под действием каталитических количеств  кислот и алкоголятов щелочных металлов в безводных средах с образованием ПВС.

Химические  свойства сополимеров винилацетата зависят от природы сомономеров. Например, сополимер винилацетата с  кротоновой кислотой растворяется в  щелочной среде. Сополимер винилацетата с N-метилолакриламидом при нагревание образует трехмерную структуру. Сополимеры винилацетата с 1-хлор-2-гидроксипропилакрилатом отверждаются в присутствии оксида цинка при 80°C, образуя водостойкие пленки и покрытия. Ведение в состав сополимеров звеньев этилена, винилхлорида, виниловых эфиров увеличивает стойкость сополимеров к гидролизу. С другой стороны, включение в сополимер небольших количеств карбоксилсодержащих сомономеров ускоряет гидролиз ПВА.

Концентрированная азотная кислота окисляет ПВА  до щавелевой кислоты. При нагревании ПВА до 180-200°C происходит деструкция, сопровождающаяся выделением уксусной кислоты и образованием одиночных и сопряженных двойных связей в основной цепи полимера, облегчающих отщепление CH₃COOH. В присутствии каталитических количеств минеральных кислот, ZnCl₂, AlCl₃ и других солей деструкция начинается при более низкой температуре.

Покрытия  из ПВА отличаются высокой светостойкостью. Хотя под действием УФ-облучения  и происходит частичная деструкция полимера, однако она сопровождается рекомбинацией образующихся макрорадикалов и реакциями переноса цепи. В результате увеличивается ММ полимера и появляется нерастворимая фракция. Аналогичным  образом действуют на ПВА малые  дозы радиационного облучения. При  высоких дозах происходит деструкция ПВА с выделением уксусной кислоты. Эффект сшивания или деструкции и  критическая доза облучения зависят  от природы растворителя и природы  полимера.

Омыление ПВА может быть осуществлено различными способами. В зависимости  от природы катализатора и среды, в которой производится реакция, различают алкоголиз, гидролиз, аминолиз и аммонолиз ПВА.

Получение

В промышленности поливинилацетат получают радикальной полимеризацией винилацетата в растворе, эмульсии или суспензии. Мономер винилацетата диспергирует в воде при сильном перемешивании в присутствии эмульгаторов. В этой дисперсии мономера в воде при введении ингибитора начинается процесс полимеризации. Постепенно формируется поливинилацетат, который растворяется в остаточном мономере, но не растворяется в воде, с которой он образует эмульсию. Наряду с линейным может образовываться и разветвленный поливинилацетат[9].

В процессе полимеризации в растворе (обычно в метаноле) при 60-65 ⁰C в присутствии инициатора получаемый поливинилацетат перерабатывается главным образом в поливиниловый спирт. В случае непрерывного процесса реакцию прекращают при степени превращения винилацетата 50-65%; образующийся поливинилацетат имеет меньше разветвлений, его степень полимеризации достигает 1800-2000.

Эмульсионную полимеризацию винилацетата в воде проводят при 65-90⁰C в присутствии защитных коллоидов (например, поливинилового спирта, гидроксиэтилцеллюлозы) или ПАВ и окислительно-восстановительных инициирующих систем.

Выпускается в виде гранул (бисера), водных дисперсий или растворов (лаков).

Способы отверждения

Отверждение может происходить  вследствие различных механизмов, которые  в основном делятся на три группы:

1. Отверждение с добавлением  солей металлов.

2. Отверждение с добавлением  термореактивных смол, полученных  в результате конденсации формальдегида.

3. Отверждение с добавлением  изоцианата.

Применение в промышленности

Мировое производство поливинилацетата превышает 2,5 млн. т/год и имеет  тенденцию к росту. Поливинилацетат  впервые был получен в США  в 1914.

Этот относительно дешевый термопласт находит широкое применение. Большая  часть поливинилацетата выпускается  в виде водных дисперсий (концентрация 50-55%, размер частиц 0,05-2 мкм), из которых  изготовляют водоэмульсионные краски, клеи, шпатлевки и др. Поливинилацетат применяется в производстве лаков, где он ценен благодаря высоким свойствам прилипания (адгезии), пластичности, светостойкости и бесцветности.

Растворы поливинилацетата в органических растворителях - клеи. Высокие клеящие  свойства открывают возможности  для его применения при склейке  древесины. В виде эмульсий он применяется  для мастичных полов, не подвергающихся увлажнению, и для получения полимербетонов.

Клей ПВА - раствор поливинилацетата в воде, с пластификатором и специальными добавками. Применяют для склеивания различных материалов друг с другом.

Виды (наиболее распространенные):

• Клей ПВА бытовой (обойный) применяется для склеивания изделий из бумаги, для приклеивания бумажных и моющихся обоев на бумажной основе на оштукатуренные, деревянные и бетонные поверхности. По внешнему виду представляет собой однородную, без комков, массу белого или кремового цвета. Морозостойкость бытового клея ПВА составляет 6 циклов замораживания-оттаивания при −40 °C.
• Клей ПВА канцелярский (ПВА-К) применяется для склеивания бумаги, фотобумаги, картона. По внешнему виду представляет собой вязкую жидкость белого или слегка желтоватого цвета, без комков и механических включений; допускается поверхностная плёнка. Клей неводостоек, неморозоустойчив.
• Клей ПВА универсальный (ПВА-МБ) применяется для склеивания изделий из дерева, бумаги, картона, кожи, для приклеивания бумаги, ткани на деревянные, стеклянные, металлические поверхности, в качестве компонента рецептур шпатлевок, грунтовок, бетонных смесей на водной основе. По внешнему виду представляет собой вязкую массу белого или слегка желтоватого цвета, без комков и посторонних включений. Морозостойкость составляет 6 циклов замораживания-оттаивания при −20 °C.
• Клей ПВА супер (ПВА-М) применяется для склеивания изделий из дерева, бумаги, картона, стекла, фарфора, кожи, тканей, а также приклеивания фотографий, линолеума, облицовочных плиток при ремонте. По внешнему виду представляет собой вязкую массу белого или слегка желтоватого цвета, без комков и посторонних включений. Морозостойкость составляет 6 циклов замораживания-оттаивания при −40 °C.
• Дисперсия ПВА - водный раствор полимера, стабилизированный защитным коллоидом, как правило, другим высокомолекулярным соединением (например поливиниловым спиртом), отличается высокой клеящей способностью. По внешнему виду представляет собой вязкую жидкость белого или слегка желтоватого цвета (желтизну придает в основном пластификатор), без комков и посторонних механических включений; допускается поверхностная пленка. Морозостойкость непластифицированной дисперсии составляет 4 цикла замораживания-оттаивания. Дисперсия ПВА находит широкое применение:
• в строительстве, как добавка в строительные растворы;
• в стекольной, текстильной, полиграфической, обувной и кожевенной промышленности;
• в производстве вододисперсионных красок, сигарет, упаковок, техно-тканей, бытовой химии;
• при склеивании дерева, бумаги и картона.

Добавление в строительные растворы ПВА повышает адгезию растворов  к основам и пр., придает пластичность, увеличивает прочность конечного  изделия.

1.2. Основные понятия  и методы управления качеством.

В рыночной экономике проблема качества является важнейшим фактором повышения уровня жизни, экономической, социальной и  экологической безопасности. Качество – комплексное понятие, характеризующее  эффективность всех сторон деятельности: разработка стратегии, организация производства, маркетинг и др. Важнейшей составляющей всей системы качества является качество продукции.

Качество продукции представляет собой его свойство (способность) удовлетворять потребности и ожидания конкретного потребителя.

Однако когда  говорят о качестве, то подразумевают  не только продукт. И существует более  широкое понятие – объект качества.

Объектом  может быть:

• Деятельность или процесс;
• Продукция (результат деятельности или процессов), которая, в свою очередь, может быть материальной (изделие), или нематериальной (информация или понятие), или комбинацией из них;
• Организация, система или отдельное лицо;
• Любая комбинация из них.

Свойство (способность) объекта удовлетворять  потребности может быть представлено совокупностью его характеристик.

Для того, чтобы произвести ту или иную продукцию, выполнить работу, оказать услугу, необходимо осуществить целый ряд  операций, подготовительных работ. Конечное качество зависит от качества работы на каждом этапе.

Качество – это совокупность характеристик объекта, относящихся  к его способности удовлетворить  установленные и предполагаемые потребности.

Если  же говорить о качестве продукта как  о его свойстве, то оно закладывается  в продукт в процессе его разработки и производства, а оценивается  при эксплуатации, т.е. когда продукт  уже готов попадает в руки потребителя. Поэтому качество продукта можно  планировать при разработке, как  самого продукта, так и процесса его изготовления. Этот этап создания продукта с заданными потребителем требованиями соответствует в производстве разработке конструкторско-технологической документации. После него производитель в процессе изготовления старается воспроизвести продукт с запланированными значениями параметров качества, которые называются показателями качества. Например, параметром качества продукта может быть его масса, а показателем качества в этом случае будет конкретное значение этой массы, записанное в нормативно-технической документации на этот продукт и соответствующее требованиям потребителя.

Показатель качества продукции  – это количественная характеристика свойств продукции входящих в состав ее качества рассматриваемая применительно к определенным условиям ее создания и эксплуатации. 

Уровень качества продукции – это относительная характеристика качества продукции основанная на сравнении значений показателей качества оцениваемой продукции с базовыми значениями соответствующих показателей образцов. Оценка уровня качества продукции состоит в установлении соответствия продукции мировому, национальному уровню качества[8].

Оценка  качества продукции производится для  решения следующих основных задач:

1. Обеспечение и управление качеством;
2. Аттестация продукции по категориям качества;
3. Выбора наилучшего или оптимального варианта продукции;
4. Планирование показателей качества создаваемой продукции;
5. Контроля качества;
6. Анализа изменения уровня качества.

В общем  виде оценка уровня качества продукции  состоит из следующих основных этапов:

1. Определение ситуации оценки и цели оценки уровня качества продукции;
2. Выбор  номенклатуры показателей качества оцениваемых и базовых образцов, оценивается или обосновывается ее необходимости и достаточности;
3. Выбор или разработка методов определения значения показателей качества;
4. Сопоставление фактических значений показателей качества с базовыми показателями;
5. Оценка уровня качества и выработка рекомендаций для принятия управленческих решений.

После этого  результаты определений всех показателей  качества отражают в специальной  карте уровня по ГОСТу «Карта технического уровня и качества продукции». Данные карты анализируются по специальным  методам, на основании анализа делаются выводы о качестве оцениваемой продукции.

Существует  пять градаций продукции по уровню качества:

• Градация П – превосходный уровень качества;
• Градация С – средний уровень качества;
• Градация У – удовлетворительная;
• Градация Н – продукция низкого качества;
• Градация Б – некачественная бракуемая продукция.

Контроль качества осуществляется путем сравнения запланированного показателя качества с действительным его значением, а если качество можно контролировать, то, следовательно, им можно и управлять. Собственно контроль качества, например процесса производства, и состоит в том, чтобы, проверяя нужным образом подобранные выборочные данные (показатели качества), обнаружить отклонение показателей качества от запланированных их значений. В случае обнаружения такого отклонения производитель ищет причину его появления, и после корректировки процесса вновь проверяет соответствие скорректированных показателей качества запланированным их значениям (стандарту или норме). Именно по такому непрерывному циклу осуществляются управление обеспечение требуемого качества и дальнейшее его улучшение. Учитывая последовательность прохождения в этом цикле таких важнейших этапов, как план, реализация, проверка и исправление, его называют PDCA-циклом (рис. 1) или циклом Деминга.

Цикл  повторяется до совпадения результата с планом, который может периодически изменяться в соответствии с требованиями потребителей и поэтому является основным методом достижения требуемого качества. В случае же контроля требуемого качества этап планирования заменяется стандартом или нормой (на рис. 1 вместо Плана (Р) в этом случае будет Стандарт (S)), в соответствии с которым корректируется процесс производства продукта [4].

Рис.1 Схема  PDCA-цикла или цикла Деминга

Параметры качества могут иметь количественные характеристики (значение массы или геометрические размеры) и качественные (оцениваемые органолептические, например цвет продукта и его оттенки). Для обеспечения контроля и управления качеством производителю желательно иметь количественные характеристики, хотя это не всегда возможно.

Одной из важнейших характеристик качества является надежность. Надежность можно рассматривать, как свойство продукта сохранять свое качество (в определенных пределах) во времени.

Под надежностью понимается свойство продукта сохранять значения своих  параметров качества в определенных пределах, ожидаемых потребителем, в течение определенного (гарантированного потребителем ) времени и при определенных (заранее установленных потребителем и производителем) условиях эксплуатации.

Надежность  оценивается с помощью показателей  надежности, которые являются только количественными характеристиками. Одной из таких характеристик  является, например время безотказной  работы продукта, т.е. время, в течение  которого продукт сохраняет свои параметры качества в заранее  установленных пределах их измерения, при оговоренных условиях эксплуатации.

Действительно основными показателями качества являются:

1. функциональные характеристики – самая простая группа;
2. надежность – количество ремонтопригодных отказов за срок службы;
3. долговечность (срок службы) – показатель, связанный с надежностью характеризующий свойство продукции сохранять во времени работоспособность с перерывами для технического ремонта до его предельного состояния оповещенного в технической документации;
4. бездефектность – свойство продукции непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени или нагрузки в определенных условиях эксплуатации;

Помимо этого  появился ряд новых показателей  качества:

1. безопасность –  свойство продукции, которое характеризует безопасность обслуживаемого персонала и окружающих людей в процессе эксплуатации, хранения, утилизации продукции;
2. экологичность –  показатель, выявляющий уровень воздействия вредных химических, звуковых, радиационных и других воздействий на окружающую среду;

Совокупность  ожидаемых потребителем параметров качества необходимого ему продукта и их значения, удовлетворяющие запросам потребителя, и будет составлять ценность продукта[2].

На предприятиях в рамках действующих комплексных  систем управления качеством продукции  создаются группы качества. Основные их задачи: изучение причин возникновения  дефектов и подготовка предложений  по их устранению, дальнейшему повышению  надежности и долговечности продукции, росту производительности труда  и объёмов производства продукции  высшего качества, сокращение расходов связанных с браком, устранение дефектов.

Дефектом  называется несоответствие, какого либо параметра качества продукта требованиям  потребителя.

Дефекты продукта обычно разделяют на внутренние и внешние.

Внутренний (скрытый) дефект продукта – это  дефект, который в силу несовершенства контроля качества производства попадает в готовую продукцию.

С целью  выявления внутренних дефектов производитель  вынужден вводить у себя испытания  готовой продукции.

Внешний дефект - это дефект, который может  быть выявлен в результате разовых  замеров параметров качества при  контроле производства и готовой  продукции. Задача производителя состоит  в том, чтобы полностью исключить  такие внешние дефекты из реального  продукта, поставляемого потребителю. При этом нужно так организовать контроль процесса производства, чтобы  внешние дефекты выявлялись и устранялись на ранних стадиях производства.

Процесс контроля качества является базой управления процессом, включает:

1. Отслеживание, заключается в фиксации показателей индикаторов и сравнение их с целевыми значениями.
2. Контроль, заключается в обеспечении стабильного выхода (с допустимыми отклонениями) на контролируемом этапе процесса при неожиданном изменении входных характеристик или ресурсов процесса.
3. Самоконтроль, который выполняют операторы процесса.

Главная задача - не просто увеличить количество продукции, а увеличить количество такой продукции, которая была бы пригодной к употреблению. Одним  из основных принципов контроля качества является стремление повысить качество продукции, осуществляя контроль на различных этапах производственного  процесса.

Качество  конечного продукта производства изменить уже нельзя.

Необходимо  осуществлять постоянное улучшение  качества всех процессов, приводящих к  улучшению качества выходного продукта.

• Планирование качества, применение на этапе планирования процессов, способных удовлетворять требованиям стандартов
• Контроль качества, применяемый, для того чтобы знать, когда действительный процесс нуждается в корректировки
• Улучшения качества, помогающие найти оптимальные пути совершенствования процесса.

Улучшение качества:

мероприятия, предпринимаемые повсюду  в организации с целью повышения  эффективности и результативности деятельности и процессов для  получения выгоды, как для организации, так и для потребителей ее услуг.

Улучшение качества может быть двух видов:

• Крупные;
• Серия мелких постоянных.

Крупные улучшения представляют единовременную кардинальную реорганизацию процесса. Крупное улучшение качества связано  с применением новых технологий.

При мелких улучшениях эффект отдельного шага очень  мал, но большая серия таких повсеместных и постоянных улучшений дает эффект, вполне соизмеримый с тем, который  обеспечивается улучшением первого  типа [3].

Система качества:

совокупность организационной  структуры, методик, процессов и  ресурсов, необходимых для осуществления  общего руководства качеством.

Обеспечение качества:

все планируемые и систематически осуществляемые виды деятельности в  рамках системы качества, а также  подтверждаемые, необходимые для  создания достаточной уверенности  в том, что объект будет выполнять  требования к качеству.