Содержание

Введение.. 3

1. Свойства пластмасс и возможности экономии.. 6

2. Использование пластмасс – способ экономии материальных ресурсов.. 11

3. Современные технологии экономии материальных ресурсов с помощью использования пластмасс.. 18

Заключение.. 24

Список литературы... 25

Введение

Пластмассы - материалы на основе органических природных, синтетических  или органических полимеров, из которых можно после нагрева и приложения давления формовать изделия сложной конфигурации. Полимеры - это высоко молекулярные соединения, состоящие из длинных молекул с большим количеством одинаковых группировок атомов, соединенных химическими связями. Кроме полимера в пластмассе могут быть некоторые добавки.

Переработка пластмасс - это совокупность технологических процессов, обеспечивающих получение изделий - деталей с заданными конфигурацией, точностью и эксплуатационными свойствами.

Высокое качество изделия будет достигнуто, если выбранные материал и технологический процесс будут удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям изделия: электрической и механической прочности, диэлектрической проницаемости, тангенсу угла диэлектрических потерь, прочности, плотности и т.п. Эти требования должны быть учтены при создании элементной базы (микросхем, микросборок и т.п.) и элементов базовых несущих конструкций (БНК), печатных плат, панелей, рам, стоек, каркасов и др.                                                                           

При переработки пластмасс в условиях массового производства для обеспечения высокого качества изделий решают материаловедческие, технологические, научно-организационные и другие задачи.      

Материаловедческие задачи состоят в правильном выборе типа и марки полимера, таким образом, чтобы обеспечить возможность формования изделия с заданными конфигурацией и эксплуатационными свойствами.

Технологические задачи включают в себя всю совокупность вопросов технологии переработки полимеров, обеспечивающих качество изделия: подготовку полимеров к формованию, разработку-определение технологических параметров формования, разработку инструмента, выбор оборудования.

В последние годы одной из важнейших задач развития машиностроительной промышленности во всем мире является снижение массы продукции с целью повышения их энергоэкономичности и сокращения вредных выбросов. Одним из материалов, использование которых способствует решению данной задачи, являются пластмассы.  Поэтому актуальность данной темы заключается в том, что изучение возможности применения такого вещества как пластмассы в машиностроении даст возможность экономии материальных ресурсов. В последнее время отмечается расширение применения пластмасс в изготовлении не только комплектующих внешнего вида продукции машиностроения, но и конструкционных деталей.

Помимо снижения массы продукции машиностроения (например, станки), одной из причин этой тенденции является более высокая степень свободы дизайна, обеспечиваемая применением пластмасс.

По данным доклада английской консультационной фирмы Rapra Technology, за последние 20 лет в Западной Европе удельное потребление пластмасс на единицу продукции машиностроения возросло с 70 до 100 кг при среднегодовом темпе прироста в 1,75%. Согласно прогнозу, в ближайшие 20 лет этот темп может составлять 1,25%, хотя не исключается возможность скачка в применении пластмасс.

В 2004 г. общее использование пластмасс в производстве продукции машиностроения в Западной Европе составило 1750 тыс. т. В 2006 г. оно, по оценке, может вырасти до 2012 тыс. т, а в 2008 г. - до 2374 тыс. т. Этот прогноз основан на предполагаемом росте производства продукции машиностроении в регионе в 1999 - 2004 гг. в среднем на 2,4% в год.

Европейское законодательство уделяет большое внимание переработке и утилизации продукции машиностроения, вышедших из употребления, Если в 1997 г. на свалки поступило 8 млн. различных машин, то к 2015 г. их число может возрасти до 12 млн. В связи с этим конструкторы продукции машиностроения уже при проектировании должны предусматривать облегчение переработки и утилизации материалов, из которых они изготовлены, в частности сокращение расходов по демонтажу и сортировке.

В отношении пластмасс это требование обеспечивается благодаря использованию в одном продукции машиностроения легко совместимых полимеров одной группы. При этом предпочтение отдается термопластам (которые способны к обратимому размягчению при нагреве) в отличие от термореактопластов. Кроме того, пластмассы обладают высокой теплотворной способностью, которая может быть использована для сжигания бытовых отходов.

Полагают, что в будущем в машиностроении возрастет применение полипропилена в связи с тем, что последние разработки обеспечили ему свойства конструкционных пластмасс.

Таким образом, целью данной работы является анализ использования пластмасс в машиностроении как источник  экономии материальных ресурсов.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

-         Рассмотреть свойства пластмасс, дающие возможность экономии ресурсов машиностроительного предприятия;

-         Описать особенности использования пластмасс в машиностроении с целью экономии материальных ресурсов;

-         Рассмотреть современные технологии экономии материальных ресурсов с помощью использования и переработки пластмасс.

1. Свойства пластмасс и возможности экономии

Признаками классификации пластмасс являются: назначение, вид наполнителя, эксплуатационные свойства и другие признаки.

Классификация пластмасс по эксплуатационному назначению:

1 - по применению;

2 - по совокупности параметров эксплуатационных свойств;

3 - по значению отдельных параметров эксплуатационных свойств.

По применению различают:

1 - пластмассы для работы при действии кратковременной или длительной механической нагрузки: стеклонаполненные композиции полипропилена ПП, этролы, пентапласт, полисульфон ПСФ, полиимид ПИ, материалы на основе кремнийорганических соединений и др.;

2 - пластмассы для работы при низких температурах (до минус 40-60  С): полиэтилены ПЭ, сополимеры этилена СЭП, СЭБ, СЭВ, полипропилен морозостойкий, фторопласт ФТ, полисульфон ПСФ, полиимиды ПИ и др.;

3 - пластмассы антифрикционного назначения: фторопласты ФТ, полиимиды ПИ, текстолиты, полиамиды, фенопласты, полиформальдегид ПФ и др;

4 - пластмассы электро- и радиотехнического назначения: полиэтилены ПЭ, полистиролы ПС, фторопласты ФТ, полисульфон ПСФ, полиимиды, отдельные марки эпоксидных и кремнийорганических материалов и др.;

5 - пластмассы для получения прозрачных изделий: полистирол ПС, прозрачные марки фторпласта ФТ, полиамидов 6,12, ПЭТФ, полисульфон ПСФ, эпоксидные смолы и др.;

6 - пластмассы тепло- и звукоизоляционного назначения: газонаполненные материалы на основе полиэтилена ПЭ, полистирола ПС, поливинилхлорида, полиуретана ПУР, полиимида ПИ, фенопласта, аминопласта и др.;

7 - пластмассы для работы в агрессивных средах: полиэтилены ПЭ, фторопласты ФТ, полипропилен ПП, поливинилхлорид ПВХ, полиимиды ПИ, полусольфон ПСФ и другие.[1]

По совокупности параметров эксплуатационных свойств пластмассы делятся на две   большие группы: 1 - общетехнического назначения, 2 - инженерно-технического назначения.

Пластмассы общетехнического назначения имеют более низкие характеристики параметров эксплуатационных свойств, чем пластмассы инженерно-технического назначения. Пластмассы инженерно-технического назначения сохраняют высокие значения механических свойств не только при нормальной и повышенной температурах, но могут работать  и при кратковременных нагрузках при повышенных температурах. Этого не обеспечивают пластмассы общетехнического назначения; они работают в ненагруженном или слабонагруженном состоянии при обычной и средних температурах (до 55 С). Пластмассы инженерно-технического назначения делят на группы, обеспечивающие определенные свойства в некотором интервале; различают пять групп пластмасс по этому классификационному признаку.[2]

По значению отдельных параметров эксплуатационных свойств составляют ряды пластмасс для различных параметров эксплуатационных свойств. Порядок расположения пластмасс в рядах соответствует снижению параметра эксплуатационных свойств. Параметры классификации: электро- и радиотехнические свойства - объемное и поверхностноеэлектросопротивление, электрическая прочность, диэлектрическая проницаемость, механические свойства - коэффициент трения, износа, Пуассона, линейного теплового расширения и другие.

В зависимости от применяемости наполнителя и степени его измельчения все материалы подразделяют на четыре группы: порошковые (пресспорошки), волокнистые, крошкообразные и слоистые.

В таблице № 1 приведены параметры некоторых свойств пластмасс.

Таблица 1

Значения параметров свойств некоторых типов пластмасс[3]

№

Свойства

Пресспоро-шок

Волокнистые пластики

Слоистые пластики

1

Плотность, кг/м3

1390-1850

1350-1950

1300-1880

2

Предел прочности, МПа

25-130

15-500

60-500

3

Твердость по Бринелю, НВ

180-500

200-450

-

4

Водопоглаще-ние, %

0.07-0.8

0.2-1.8

-

5

Теплостойкость

по Мартенсу, С

125-300

100-180

125-280

6

Диэлектрическая прониаемость при частоте 50 ГЦ

3.2-10

6-10

5-8

7

Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте :

-    1 Мгц

-   50   Гц

0.004-0.01

0.12-0.1

-

0.04-0.12

-

0.002-0.5

8

Удельное сопротивлеие, ом                    rv

rs

100-200000

-

0.1 - 100

10 - 2000

0.01-1000

-

9

Электрическая прочность, Мв/м

11-29

1.7-16

2-50

Технологические свойства пластмасс влияют на выбор метода их переработки. К технологическим свойствам пластмасс относят: текучесть, влажность, время отверждения, дисперсность, усадку, таблетируемость, объемные характеристики.

Текучесть характеризует способность материала к вязкому течению под полимера, выдавленной в течение 10 мин через стандартное сопло под давлением определенного груза при заданной температуре. Так для литья под давлением текучесть равна 1,2-3 г/10 мин, для нанесения покрытий используют полимеры с текучестью 7 г /10 мин. Текучесть реактопласта равна длине стержня в мм, отпрессованного в подогреваемой прессформе с каналом уменьшающегося поперечного сечения. Этот показатель текучести, хотя и является относительной величиной, позволяет предварительно установить метод переработки: при текучести по Рашигу 90-180 мм применяют литьевое прессование, при текучести 30-150 мм - прямое прессование.

Усадка характеризует изменение размеров при формовании изделия и термообработке:

У = (Lф-Lи) / Lф * 100 %;    Уд = (L-Lт) / Lф * 100 %;                                   где У - усадка после формования и охлаждения; Уд - дополнительная усадка после термообработки; Lф, Lи - размер формы и размер изделия после охлаждения; L, Lт - размер изделия до термообработки и после охлаждения.

Усадка изделий из реактопластов зависит от способа формования изделия и вида реакции сшивания: полимеризации или поликонденсации. Причем последняя сопровождается выделением побочного продукта - воды, которая под действием высокой температуры испаряется. Процесс усадки протекает во времени; чем больше время выдержки, тем полнее протекает химическая реакция, а усадка изделия после извлечения из формы меньше. Однако после некоторого времени выдержки усадка при дальнейшем его увеличении остается постоянной. Влияние температуры на усадку: усадка увеличивается прямо пропорционально увеличению температуры. Усадка после обработки также зависит от влажности прессматериала и времени предварительного нагрева: с увеличением влажности усадка увеличивается, а с увеличением времени предварительного нагрева - уменьшается.

Усадка изделий из термопластов после формования связана с уменьшением плотности при понижении температуры до температуры эксплуатации.

Усадка полимера в различных направлениях по отношению к направлению течения для термо- и рекатопластов различна, т.е. полимеры имеют анизотропию усадки. Усадка термопластов больше усадки реактопластов.

Содержание влаги и летучих веществ. Содержание влаги в прессматериалах и полимерах увеличивается при хранении в открытой таре из-за гигроскопичности материала или конденсации ее на поверхности. Содержание летучих веществ в полимерах зависит от содержания в них остаточного мономера и низкокипящих пластификаторов, которые при переработке могут переходить в газообразное состояние.

Оптимальное содержание влаги: у реактопластов 2,5 - 3,5%, у термопластов - сотые и тысячные доли процента.

Гранулометрический состав оценивают размерами частиц и однородностью. Этот показатель определяет производительность при подаче материала из бункера в зоны нагрева и равномерность нагрева материала при формовании, что предупреждает вздутия и неровности поверхности изделия.

Объемные характеристики материала: насыпная плотность, удельный объем, коэффициент уплотнения. (Удельный объем - величина, определяемая отношением объема материала к его массе; насыпная плотность - величина обратная удельному объему). Этот показатель определяет величину загрузочной камеры прессформы, бункера и некоторые размеры оборудования, а при переработке пресспорошков с большим удельным объемом уменьшается производительность из-за плохой теплопроводности таких порошков.                                                                

Таблетируемость - это возможность спрессовывания прессматериала под действием внешних сил и сохранения полученной формы после снятия этих сил.

Таким образом, рассмотренные свойства пластмасс дают возможность использовать их в машиностроительном производстве, как источника экономии материальных ресурсов.

2. Использование пластмасс – способ экономии материальных ресурсов

Пластические массы и синтетические смолы имеют, исключительно важное значение практически для всех отраслей народного хозяйства.

Химизация всех сфер народного хозяйства, решение сложных задач, стоящих перед химической индустрией по увеличению выпуска продукции возможны только на основе успешного внедрения достижений науки и техники.

Все более прочные позиции завоевывают пластмассы в автомобиле-, самолето- и судостроении. Расширяется производство и совершенствуется структура полимерных конструкционных материалов для машино- и приборостроения, электронной и вычислительной техники, радиоаппаратуры и телевизионной аппаратуры, строительства и других отраслей. Например, в приборостроении выпускается свыше 90% продукции с применением полимерных материалов, создаются новые конструкции — аппараты для освоения мирового океана, воздушного и космического пространства.[4]

Планы развития науки и техники в химической промышленности включают 70 конкретных направлений. Предлагается внедрить около 2000 технологических процессов, сократить число периодических процессов, внедрить агрегат большой единичной мощности, технологию высокопрочных и тонких пленок и нитей, наполненных пластических масс, уменьшить энерго- и теплоемкость и др.

При изготовлении полимерных материалов, изделий и конструкций в машиностроительном производстве наибольшее применение находят полиэтилен (плёнки, трубы), полистирол (плиты, лаки), полихлорвинил (линолеум), полиметилметакрилат (органическое стекло).

Трубы из полимерных материалов широко применяют при строительстве напорных трубопроводов (подземных и надземных), оросительных систем, закрытого дренажа, трубчатых гидротехнических сооружений. В качестве материала для изготовления полимерных труб используют полиэтилен, винипласт, полипропилен, фторопласт. Полиэтиленовые трубы изготавливают методом непрерывной шнековой экструзии (непрерывное выдавливание полимера из насадки с заданным профилем). Полиэтиленовые трубы морозостойки, что позволяет эксплуатировать их при температурах от –80°С до +60°С. Гидротехнические сооружения работающие в условиях агрессивной среды, действия больших скоростей и твёрдого стока, защищают специальными покрытиями или облицовками. С целью предохранения сооружений от этих воздействий, увеличения их долговечности используют полимерные мастики, полимерные бетоны, полимербетоны, полимеррастворы.

Благодаря хорошим механическим свойствам, эластичности, электроизоляционным качествам, способности принимать любую форму в процессе переработки полимерные материалы нашли широкое применение во всех областях строительства и в нашей повседневной жизни.

В машиностроении пластмассы используются в качестве конструкционных и изоляционных материалов при производстве электродвигателей, трансформаторов, электрических кабелей и проводов, радиоаппаратуры, телевизоров, печатных схем и др.

В машиностроении пластмассы применяют для производства конструкционных элементов машин и механизмов, бесшумно трущихся частей машин, самосмазывающихся подшипников, многих деталей станков и машин, подвергающихся в процессе работы истиранию. Некоторые виды пластмасс, обладающие высокой стойкостью в агрессивных средах, используются в химическом и нефтяном машиностроении и др. Особенно высокий экономический эффект дает применение пластмасс в тяжелом, энергетическом, транспортном и химическом машиностроении, автомобиле- и приборостроении. Широкое применение пластмассы находят также в строительстве. Из них изготавливают высококачественные термо- , гидро- и звукоизоляционные материалы, арматуру, санитарно-техническое оборудование и др.[5]

Конструкционные термопласты инженерно-технического на- значения, такие как поликарбонат, полнсульфон, полибутилен и пализтилентерефталаты, полиамиды, полиацетали, относятся к наиболее эффективным видам полимерных материалов. Эти материалы предназначены для нагруженных деталей и элементов механизмов, приборов, конструкций, подвергающихся воздействию знакопеременных нагрузок при более высокой темпера- туре 1до 100 — 250 'С). Возрастает применение ряда новых высокопрочных пластиков на основе армирующих волокон 1углеродных, графитовых, борных и др.) в авиационной и ракетной технике, машиностроении, судостроении и других отраслях. Не уступая по удельной прочности металлам, полимерные материалы на основе этих волокон легче в 2 — 3 раза. Жесткость армированных пластмасс на основе борных волокон в 5 раз выше, чем стеклопластиков.

Применение полимерных материалов высвобождает значительное количество металлов, стекла, кожи, бумаги и других более дорогих материалов.

Такая важнейшая задача, как обеспечение населения товарами легкой промышленности успешно решается путем более широкого применения химических волокон, пластических масс, искусственных кож, красителей и других химических материалов.

Отличительной чертой развития промышленности пластических масс и синтетических смол является значительное расширение ассортимента, создание крупнотоннажных производств с применением автоматизированных линий и агрегатов большой единичной мощности, внедрение непрерывных технологических процессов.

Совершенствуется структура производства пластических масс и синтетических смол, повысилась доля производства полимеризационных пластмасс и составила 41,8% (1983 г.), возрос выпуск продукции с государственным знаком качества.

Расширяется производство новых конструкционных пластмасс со специальными свойствами — поликарбонатов, полиацетальных смол, полиамидов, АБС-пластика. Разработан широкий ассортимент: оптический, самозатухающий, стеклонаполненный, окрашенный поликарбонат и т. д.

Применение 1 т поликарбоната в машиностроении дает экономический эффект, оцениваемый в 7,7 тыс. руб., а в приборостроении он достигает 14 тыс. руб.

Полнацетальные смолы используют для изготовления ответственных деталей сложной конструкции в точном машино- и приборостроении. Экономический эффект от их применения в приборостроении достигает в среднем 5,2 тыс. руб. в расчете на 1т.[6]

Экономический эффект от применения 1 т полиамидов в радио промышленности составляет около 1 тыс. руб., а в автомобилестроении — 9,8 тыс. руб.

Эффективным и экономичным направлением является создание модифицированных материалов путем введения различных добавок, наполнителей.

Введение в термопласты наполнителя (стекловолокна, мела, талька и др.) позволяет создать материал с улучшенными прочностными свойствами, сравнимыми со свойствами конструкционных материалов (например, металлов). Наполнение термопластов позволяет получить материалы с заранее заданными свойствами (огнестойкость, электропроводность), что дает возможность расширить области их применения. Введение наполнителей в поли- олефины придает им жесткость, повышает теплостойкость и ударную прочность при низких температурах.

Повысился уровень применения пластмасс в отраслях народного хозяйства. За последние 15 лет потребление пластических масс и синтетических смол в автомобилестроении возросло в 8 — 9 раз, в приборостроении — в 3,5 5 раз, в строительстве почти в 15 раз.

Пластмассы стали шире использовать для производства труб, пленок, листов, а также металлопластов, футерованных стальных труб и других изделий, в которых удачно сочетаются высокие прочностные характеристики металлов и антикоррозионные и антифрикционные свойства полимерных материалов.

Примерная структура потребления пластмасс и синтетических смол (без смол для химволокон и лакокрасочных смол) в народном хозяйстве (в %):

Машиностроение 26,3;

в том числе

-         автомобилестроение 2,1;

-         электротехника 12,0;

Легкая и пищевая промышленности 13,7;

Деревообрабатывающая, мебельная, целлюлозно-бумажная промышленности 31,5;

Строительство 12,1;

Сельское хозяйство, мелиорация и водное хозяйство 1,0;

Прочие отрасли 11,4 .

Трудоемкость изготовления большинства изделий из пластмасс в 2,5 — 4 раза ниже, чем из металлов.

Применение пластмасс способствует также экономии энергетических ресурсов. Так, использование 100 кг полимерных материалов, взамен традиционных, на легковой автомобиль скоращает расход горючего на 100 км пробега более чем на 1 л.

При изготовлении изделий из современных пластмасс электроэнергии потребляется в 3 — 5 раз меньше, чем при производстве этих же изделий из черных металлов и примерно в 1,2 — 1,3 раза меньше, чем из древесины и пиломатериалов. В среднем применение каждых 2 т конструкционных пластмасс и синтетических пресс-материалов, используемых взамен черных и цветных металлов, снижает трудоемкость продукции и экономит затраты живого труда на  1,8 — 1,9 тыс. чел./ч, что эквивалентно высвобождению одного работающего в год.

Использование 1 т инженерно-технических термопластов позволяет высвободить несколько тонн цветных металлов и легированных сплавов, существенно снизить трудоемкость изготовления изделий и энергозатраты, получить суммарный удельный народно-хозяйственный эффект в размере в среднем от 3 до 11 тыс. руб., а в отдельных случаях — до 50 — 100 тыс. руб. и более.[7]

Применение 1 т поликарбоната в деталях корпусов и табло вычислительной техники позволяет получить экономию в размере от 1,5 до 3 тыс. руб., в светотехнических устройствах и при остеклении — в среднеи 7 тыс. руб., а в оптических линзах — до 100 тыс. руб.

Использование 1 т полиформальдегида в бытовой аппаратуре дает экономию до 1,5 тыс. руб., в подшипниках — 10 — 50 тыс. руб. При использовании 1 т полиамидов в среднем экономится от 3 до 10 тыс. руб.

Пластмассы, выступая как доступные и дешевые заменители других материалов, благодаря уникальному комплексу свойств, стали во многих случаях незаменимыми материалами.

Трудно себе представить развитие работ по освоению космоса без оболочек ракет из стеклопластика, развитие медицины - без искусственного сердца из пластмасс, искусственных кровеносных сосудов и т. д.

Пластмассовые трубы, пленки для сельского хозяйства, изделия электротехнического назначения, детали для радио электроники — все это лишь частные примеры незаменимого использования пластических масс в народном хозяйстве.

Широкий ассортимент требуемых изделий предопределил создание и развитие производства пластмасс и методов изготовления из них изделий.

В настоящий сборник вошли наиболее распространенные методы формованная, которые применяют для производства изделий из пластмасс.

Подсчитано, что суммарный экономический эффект от использования пластмасс в машиностроении за седьмую и восьмую пятилетки составил более 3,6 млрд. руб.

Пластические массы обладают очень высокими электро-, тепло- и звукоизолирующими свойствами, почти абсолютной стойкостью к действию агрессивных сред; обеспечивают защиту от радиоактивных излучений; способны отражать или пропускать световые, звуковые и радиоволны. Пластмассы широко применяются в новейших областях техники – атомной энергетике, электронике, ракетной технике, современном самолетостроении и др.

И, наконец, если мы внимательно оглянемся кругом, то заметим массу вещей, изготовленных из пластмасс, которые прочно вошли в наш быт. Большое число деталей холодильников, телевизоров, пылесосов, стиральных машин, спортивные принадлежности, игрушки, посуда, отделочные и упаковочные материалы, различные предметы галантереи, санитарии и гигиены – вот далеко не полный перечень изделий из пластмасс, широко применяемых в быту.

Чтобы лучше представить себе некоторые механические свойства пластмасс, сравним эти свойства с аналогичными свойствами некоторых металлов. Плотность различных пластмасс колеблется от 0,9 до 2,2 г/см3; имеются особые типы пластмасс (пенопласты) с плотностью 0,02 – 0,1 г/см3. В среднем пластмассы примерно в 2 раза легче алюминия и в 5-8 раз легче стали, меди и других металлов, а некоторые сорта пенопластов более чем в 10 раз легче пробки. Прочность некоторых видов пластмасс даже превосходит прочность некоторых марок стали, чугуна, дюралюминия и др.[8]

По химической стойкости пластмассы не имеют себе равных среди металлов. Они устойчивы не только к действию влаги воздуха, но и таких сильнодействующих химических веществ, как кислоты и щелочи. Обычно пластмассы являются диэлектриками. Отдельные сорта пластмасс представляют собой лучшие диэлектрики из всех известных в современной технике.

В настоящее время известен целый ряд пластмасс, обладающих значительной тепло- и морозостойкостью, что позволяет применять их для изготовления изделий, работающих в широком интервале температур.

По своим антифрикционным свойствам многие пластмассы значительно превосходят лучшие антифрикционные сплавы металлов. Многие типы пластмасс при использовании их для подшипников не требуют смазки, другие же могут «смазываться» просто водой.

Наряду с большой механической прочностью некоторые виды пластмасс обладают прекрасными оптическими свойствами.

Обычно пластмассы имеют твердую, блестящую поверхность, не нуждающуюся в полировке, лакировке или поверхностной окраске. Внешний вид их не изменяется от обычных атмосферных воздействий.

По методам переработки пластмассы имеют значительное преимущество перед многими другими материалами. Благодаря изготовлению изделий из пластмасс методами прессования, литья под давлением, формования, экструзии и другими методами устраняются отходы производства (стружки), появляется возможность широкой автоматизации производства.

Наконец, большим преимуществом пластических масс перед другими материалами является неограниченность и доступность сырьевой базы (нефтяные газы, нефть, уголь, отходы лесотехнической промышленности, сельского хозяйства и др.).

3. Современные технологии экономии материальных ресурсов с помощью использования пластмасс

В настоящее время в России, по экспертной оценке специалистов, предприятий, участков и цехов, выпускающих продукцию из пластмасс насчитывается около 4500. Работающих единиц оборудования в производстве насчитывается около 10000. На самом деле, большое количество предприятий (около 50%) имеет устаревшие мощности, которые полностью не используются.

Совершенно новым для России является производство микродеталей для средств связи, электронной и радиотехнической промышленности, квалифицированное производство листовых материалов, многослойных (более 5 слоёв) плёночных и рулонных материалов и др.

     По оценкам специалистов ориентировочное потребление полимерного оборудования в России составляет порядка 1400–1500 штук в год.

Оценка объёма продаж нового оборудования в процентном отношении составляет:      – оборудование производства стран Юго-Восточной Азии (Южная Корея, Тайвань, Китай и т.д.) – 80–85 %. Из этого количества экструзионное оборудование составляет около 65–70 %, литьевое – около 30–35 %;

– оборудование производства западных стран (Германия, Австрия, Италии и др.) – 15–20 %.

Объём продаж оборудования, бывшего в употреблении, составляет:

– оборудование производства западных стран (Германия, Австрия, Италия и т.д.) – 75 %;

- оборудование производства бывших соц. стран (Чехия, Польша и т.д.) – 25 %.

Оценка объёмов производства и потребления нового оборудования в процентах:

– отечественное – 3–5%; – импорт – 95–97%.[9]

На основании анализа различных источников информации можно сделать предварительный вывод. Новое оборудование на российских предприятиях составляет:

– по количеству единиц оборудования – 20–25 %;

– по мощности производства – 35–45 %;

Анализируя сообщения российских и зарубежных представителей машиностроительных заводов и фирм, необходимо отметить достижения научно-производственного предприятия «Маяк-93». На предприятии разработаны, запатентованы и доведены до промышленной реализации технологии производства пятислойных металлополимерных труб (МПТ) на 2-х, 3-х и 4-х экструдерных технологических линиях. В процессе проведения НИР и ОКР на предприятии были получены оригинальные решения в области подбора рецептур полимеров и металлов, режимов их переработки и модификации, а также контроля качества сырья и готовой продукции. Особого внимания заслуживают теоретические и прикладные разработки в области ультразвуковой сварки металлов и полимеров.[10]

По мере развития производства металлополимерных труб совершенствовались и методы проектирования и монтажа трубопроводных систем нового поколения. И в этом направлении на предприятии «Маяк-93» накоплен огромный опыт применения МПТ в жилищном и промышленном строительстве, реконструкции и ремонте (в том числе аварийном) инженерных систем различного назначения, монтаже систем обогрева футбольных полей и замены трубопроводов на судах морского и речного флота.

НПО «Арсенал Индустрии» – крупнейший российский производитель экструзионных линий для выпуска полимерных пленок и изделий из нее.

Основная часть поставляемых линий предназначена для производства изделий из пленки, главным образом упаковки. На линиях выпускается термоусадочная и стрейч-пленка из композиций на основе полиэтилена, производится полипропиленовая пленка и изделия из нее, например канцелярские файлы. 

Промышленным внедрением завершены работы по созданию универсализированного агрегата гранулирования термопластов. Особенностью агрегата является новая форсуночная система охлаждения гранул в водокольцевом потоке при резке расплава на горячей фильерной плите. Агрегат успешно испытан при гранулировании различных марок полиэтилена, полипропилена, полистирола и полиметилметакрилата.

Не менее актуальной явилась разработка оригинального агрегата для производства из волоконных марок термопластов трубчатых фильтров. Проведенные испытания агрегата подтвердили возможность получения фильтровальных материалов с различной степенью очистки жидкостей и газов. Полученный материал ориентирован на применение в системах очистки питьевой воды, нефтепродуктов, природного газа и др.

Параллельно новым разработкам выполнен ряд работ по модернизации действующего оборудования, в частности технологического оборудования для переработки пластифицированных композиций ПВХ на базе ЧОС-200, с целью организации промышленного выпуска жестких композиций ПВХ.

Компания «Пластавтоматика»– представитель фирмы LG Cable осуществляет поставку и техническое сопровождение термопластавтоматов (ТПА) в Россию и страны СНГ. При создании ТПА на фирме используются современные, зачастую оригинальные технические решения, обеспечивающие высокие технические и эксплуатационные параметры при минимальных габаритах оборудования, эксплуатационных затратах и максимальном энергосбережении. Для управления ТПА используются микропроцессорные командоконтроллеры 4-х моделей: НКОМ300, НIСОМ500 и HIСОМ600 (без обратной связи); обеспечивается бесступенчатое изменение параметров работы машины от 0 до 100%, память, самодиагностика, напоминания оператору об ошибках, блокировки безопасности, распечатка параметров и производственных показателей. НIСОМ4000 с обратной связью.

Хорошо отработаны в производстве горизонтальные гидравлические ТПА нескольких серий (модификаций) усилием смыкания от 25 до 3000 тонн и объемом впрыска от 43 до 17680 см3.

Машины серии LGH-N усилием смыкания 25–1000 тс. – гидравлические, прямого действия. В их гидросистеме применяется бинарный насос.

Большой ассортимент типов, областей применения, широкий диапазон ценовых показателей, методов соединения и монтажа трубопроводов для горячего водоснабжения и отопления вызывает у потребителей определённые трудности по выбору различных вариантов ТГВО.

Институт ядерной физики (ИЯФ) им. Г.И. Будкера СО РАН разрабатывает и производит ускорители электронов для применения в промышленных и исследовательских радиационно-технологических установках, в том числе для обработки полимерных материалов и изделий различного назначения. Большинство из 120 ускорителей, изготовленных ИЯФ за это время, используется для радиационной модификации полимеров. Из них 42 ускорителя осуществляют радиационное сшивание полимерной изоляции проводов и кабелей. 22 ускорителя заняты в производстве термоусаживаемых изделий (пленок, трубок, лент, шлангов и манжет), мягкой кровли, вспененного полиэтилена, полимерных толстостенных труб. 33 ускорителя из 48 поставленных за рубеж (Япония, КНР, Южная Корея, Индия, Германия, Польша, Венгрия, Чехия и др.) также используются в обработке полимерной продукции.[11]

Подавляющее число работающих в промышленности ускорителей применяется для радиационно-химического сшивания полимеров, придающего материалам повышенную термо- и химическую стойкость, увеличивающего их механическую прочность. Благодаря радиационному сшиванию полиэтилена налажен выпуск термоусаживаемых изделий различного профиля. Значительно реже ускорители применяются в производстве пенополиэтилена и для графтполимеризации. Технологические процессы с использованием ускорителей непрерывны и высокопроизводительны. Рентабельность таких производств также достаточно высока. Работа всех поставленных в последнее время ускорителей синхронизована с работой технологического оборудования, что позволило полностью автоматизировать технологический процесс.

Анализируя доклады, касающиеся технологии и оборудования для вторичной переработки пластмасс представляется целесообразным отметить достижения Московского Государственного Университета Прикладной Биотехнологии (полный текст доклада «К проблеме вторичной переработки полимеров» авторы И.А.Кирш, В.В.Ананьев, Г.И.Аксёнова, С.Г.Трубина приведен в этом же номере журнала).

В совместном докладе: «Основные аспекты экструзии ПЭТФ на оборудовании фирмы LEISTRITZ Extrusiontechnik GmbH» и «Комплексные решения фирмы LARTA GmbH по переработке вторичных полимеров в конечную продукцию» представлено соответствующее последним европейским разработкам оборудование с оптимальным сочетанием параметров цена/качество.

Таким образом, новейшие разработки в области использования пластмасс в машиностроении позволяют экономить материальные ресурсы предприятий в несколько раз.

Заключение

В результате проделанной работы были исследованы особенности использования пластмасс в машиностроении как источника экономии материальных ресурсов.

При рассмотрении данного вопроса были решены следующие задачи:

-         Рассмотрены свойства пластмасс, дающие возможность экономии ресурсов машиностроительного предприятия;

-         Описаны особенности использования пластмасс в машиностроении с целью экономии материальных ресурсов;

-         Рассмотрены современные технологии экономии материальных ресурсов с помощью использования и переработки пластмасс.

В настоящее время ускорение научно-технического прогресса в области науки и техники невозможно без интенсивного использования пластмасс. Поэтому их производство составляет ежегодно несколько миллионов тонн и продолжает увеличиваться.

Высокие темпы развития производства смол и пластических масс характерны для всех технически развитых стран. Это обусловлено существенными преимуществами полимерных материалов по сравнению с другими.

Производство пластмасс характеризуется относительно низкой материало- и энергоемкостью. Применение пластических масс и синтетических смол позволяет решать важные для народного хозяйства задачи: создание прогрессивных конструкций машин и аппаратов, повышение качества и расширение ассортимента продукции технического и бытового назначения, существенное усовершенствование строительной техники, интенсификацию сельскохозяйственного производства и ряда других.

Пластические массы и синтетические смолы — качественно, но- вые материалы, конкурирующие с такими традиционно конструкционными материалами, как цветные металлы, сталь, древесина.

Список литературы

1.           Гребенников   А.И.   Экономика ресурсосбережения.   Учебник   для   ВУЗов   (под   ред. Тарасевича). – М.: СПбцЗФ, 2004.

2.           Кейлер В.А. Экономика ресурсосбережения. Курс лекций. – М.: Инфра-М, 2004.

3.           Нуреев P.M. Технология машиностроительного производства – М.: Инфра-М, 2002.

4.           Экономика ресурсосбережения. Учебное пособие (И.Д. Гуськова, Н.П. Макаркин, А.В. Шичкин) – Саранск.: Изд-во Мордовского ун-та, 2003.

5.           Экономика ресурсосбережения. Учебное пособие (под ред. Лебедева О.Т.) - М: Изд-во дом"МиМ", 2004

6.           Градов В. Использование пластмассы в промышленности // Экономист, - 2004. - № 8. – с. 15 – 29.

7.           Кочкурова  Л.И.   Пластмасса как способ экономии материальных ресурсов  // ЭКО, - 2003 - № 2. – с. 24 – 38.

8.           Краузе Г. Главное- эффективность производства.// Экономист,  - 2002. - № 10, - с. 20 – 36.

9.           Масютин   С.А.    Экономия материальных ресурсов предприятия // ЭКО,  - 2002 - № 5. – с. 16 – 25.

10.      Масютин С.А. Как управлять использованием ресурсов // ЭКО - 2002 - № 2. – с. 7 – 15.

[1] Экономика ресурсосбережения. Учебное пособие (под ред. Лебедева О.Т.) - М: Изд-во дом"МиМ", 2004. – с. 184.

[2] Градов В. Использование пластмассы в промышленности // Экономист, - 2004. - № 8. – с. 15.

[3] Кочкурова  Л.И.   Пластмасса как способ экономии материальных ресурсов  // ЭКО, - 2003 - № 2. – с. 28.

[4] Гребенников   А.И.   Экономика ресурсосбережения.   Учебник   для   ВУЗов   (под   ред. Тарасевича). – М.: СПбцЗФ, 2004. – с. 289.

[5] Нуреев P.M. Технология машиностроительного производства – М.: Инфра-М, 2002. – с. 59.

[6] Градов В. Использование пластмассы в промышленности // Экономист, - 2004. - № 8. – с. 18.

[7] Кочкурова  Л.И.   Пластмасса как способ экономии материальных ресурсов  // ЭКО, - 2003 - № 2. – с. 35.

[8] Кочкурова  Л.И.   Пластмасса как способ экономии материальных ресурсов  // ЭКО, - 2003 - № 2. – с. 30.

[9] Нуреев P.M. Технология машиностроительного производства – М.: Инфра-М, 2002. – с. 157.

[10] Краузе Г. Главное- эффективность производства.// Экономист,  - 2002. - № 10, - с. 25.

[11] Масютин С.А. Как управлять использованием ресурсов // ЭКО - 2002 - № 2. – с. 9.