Дағдарысқа қарсы бағдарламаны іске асыру жолымен әртүрлі салаларда алынған материалдарды пайдалану жөніндегі инновациялық технология

Инновациялық технология пластмассаны өңдеуге, оның ішінде пластиктерді, аталған жағдайда термопластарды өңдеуге жатады.

Термопластикалық шайырдан бұйымды технологиялық дайындау әдісі белгілі (Жапония, №52-32656 өтінім: В29С11/00; В29Г 3/00. Сумимото К.К. қараңыз), мұндағы термопластикалық шайыр және ұсақ түйіршіктелген полимер оның аққыштығына қарай жұмсартуға ұшыратылады.

Композияцияны қолданудың шектеушілігі кемшілігі болып табылады, яғни, олардың физикалық-химиялық құрамындағы ірі айырмашылығына және термопластикалық шайырдың түйіршіктермен үйкелісу беті бойынша механикалық кернеудің мүмкін болатын шоғырлануына қарай «Термопластикалық шайыр – полимерлік түйіршік».

Термопластикадан бұйымды формалау әдісі белгілі (Германия (ДЕ), заявка №OS 3713951, В29 С49/01 қараңыз), мұндағы термопластик престеудің алдында пресс-формада желімдеуші затпен өңделеді немесе сіңіреді.

Желімдеуші затты пресс-формаға салынған термопластиктің тарамдалған беті бойынша тегіс тарату керектігі кемшілігі болып табылады.

Өнертабыстың мақсаты престеу әдісімен полэтиленнен бұйым алу болып табылады, мұнда бұйым желімдеуші заттың ролін орындайтын жоғары қысымды полиэтиленнен және термоаккумулирлейтін заттың ролін орындайтын төменгі қысымды полиэтиленнен тұратын композициядан жасалады.

Алға қойылған мақсатқа, бұйым алу үшін ұсақ түйіршіктер – ұнтақтар немесе ұсақ жоңқа түрінде алынған жоғары қысымды полиэтилен (ЖҚПЭ) және төмен қысымды полиэтиленді (ТҚПЭ) қолдану арқылы қол жеткізіледі. Полиэтиленнің осы екі түрі жақын тығыздық кезінде әртүрлі балқу температурасына ие. Балқу температураларының айырмашылығы, төмен қысымды полиэтилен балқыту температурасын арттырған кезде қатты балқитынға барлық көлемі бойынша барлығы 1,5-2 есе көтерген кезде, балқу нүктесінен жоғары қыздырған кезде жоғары қысымды полиэтиленнің бір көлемін балқытуға жеткілкті жылуды сақтап қалу мүмкіндігін береді (3.19, 3.20-сурет).

3.19-суретте компоненттердің біріне желімделген жылудың артық көлемі болған кездегі пресстеу процесінде бұйымды желімдеу жолымен алынатын блок-сызба берілген.

3.20-суретте аталған әдіспен, бірақ компоненттердің температуралық сипаттамаларынан нашар емес, температуралық сипаттамаға ие толықтырғыштың жоғары температуралы компоненті болған кезде бұйымда алу үшін қондырғының блок-сызба берілген.

3.19-суреттегі қондырғы ұсақ ұнтақты немесе ұсақ жоңқалы төмен қысымды полиэтиленді (ТҚПЭ) шанаптан 1, жоғары қысымды полиэтиленді (ЖҚПЭ) шанаптан 2 тұрады. Бұйым үшін сандық, сонымен қатар жүргізілетін процесті жүзеге асыру үшін арасалмақты ұстап тұруға мүмкіндік беретін екі сыйымдылықты синхронды мөлшерлегішке 3 ие. Полиэтилен үлесін балқу температурасына жақын температураға дейін қыздыратын қыздырғыштарға 4 және 5 ие. Қыздырудан кейін полиэтилен компоненттері қыздырылған пресс-формаға 6 төгіледі, оның ішкі бетінің температурасы жоғары қысымды полиэтиленнің (ЖҚПЭ) балқу температурасынан аспайды. Пресс-формаға төккен кезде полиэтилен еркін ағында тегіс араластырылады.

3.20-суреттегі қондырғы толықтырғышы бар шанаптан 7 тұрады. Одан өзге, шанап мөлшерлегіштен 8 тұрады, мұнда төмен балқитын компоненттің қажетті үлесі өлшеніп алынады.

Бұйым келесі жолмен алынады: компоненттер шанаптан 1 және 2 (3.20-сурет) екі сыйымдылықты мөлшерлегішке 3 беріледі, мұнда үлестер төмен қысымды полиэтиленнің термоаккумулирлеуші қасиеті есебінен жоғары қысымды полиэтиленді балқытуға қажет төмен және жоғары қысымды полиэтилендер көлемінің арасалмағында бұйым алу үшін қажет көлемде өлшенеді. Әрбір компонент мөлшерлегіштен 3 өзінің қыздырғыштарына 4 және 5 беріледі, мұнда оның балқу температурасынан аспайтын температураға дейін қыздырылады. Қыздырғыштан 4 және 5 компоненттер қыздырылған пресс-формаға 6 төгіледі. Одан соң пресс-форма 6 салқындатылады және дайын өнім алынады.

Осылайша толықтырғыштың болуы кезінде операциялар кезеңі жүзеге асырылады, мөлшерлегіште 3 тиісті көлем өлшенген соң ғана жоғары балқитын полиэтилен мен толықтырғыш араластырылады және бірлесіп қыздырылады.

Зертханалық зерттеулер нәтижесі, регенерацияланған полиэтиленді (жалпы қалалық қоқыста полиэтиленнен жасалған бұйым қалдықтары) үлкен механикалық жүктемелерге (температуралық режим мен қысым кезінде түсірілетін күш және т.т.) ұшырамаған қайталама бұйымдарды алу кезінде пайдалануға болады. Аталған әдісті кеңінен енгізу қайталама шикізатты өздігінен қамтамасыз ету есебінен шаруашылық-тұрмыстық қалдықтарды (қоқысты) сұрыптау мен өңдеу кезінде қамтамасыз етіледі және ірі техникалық-экономикалық әсер береді. И, Е, К, В, М маркалы материалдарды қолдану жолымен тозған металл құбырларын жабу кезінде жаңа материалдарды пайдалану.

Экструзия әдісімен пластикалық полимерді төсей отырып полимер жабынын түсірудің әдісі және бұрамдық ішінде қуыс орталық каналы бар бұрамдықты экструдерді жабуды осындай әдіспен түсіру құрылғысы белгілі (Э. Фишер «Экструзия пластичных масс», М, «Химия», 1970, 201-208-б. қараңыз).

Аталған әдістің кемшілігі материалдың көтеріңкі шығыны, бұрамдық ішінде қуыс орталық каналы бар бұрамдықты экструдердің қажеттілігі болып табылады.

Сақиналы мундштук арқылы экструдирленетін, орталық тесігі арқылы құбырды немесе сымды өткізетін 5-50% жоғары молекулярлы олефин ерітіндісі (полиэтилен немесе полипропилен) арқылы құбыр немесе сымға полимерлі жабынды түсіру әдісі белгілі (ЕПВ(ЕР) В29С47/02, №281209, 1988 өтінімін қараңыз). Экструзиядан кейін экструдерден ерітіндінің қалдықтары жойылады. Әдістің кемшілігі олефинмен еритін ерітіндінің болуы және оның жабудан кейін жойылу қажеттілігі болып табылады.

Болат құбырларды пластикпен жабу қондырғысы белгілі (Жапония (JP) В29С63/18.47/02 қараңыз). Қондырғы цилиндрлік экструдионды бастиектен тұрады, оның орталық тесігі арқылы құбыр өткізіледі, экструдирленген бастиектен шығар жерде бірден эластикалық шығыршық балқыған біліктің етегін қысады, пластиктің беті салқындатылады.

Қондырғының кемшілігі экструдирленген басиектен шығар жерде құбырдың жоғарғы бөлігінде балқытылған біліктің болуы болып табылады.

Өнертабыстың мақсаты металл құбырларын термопластикпен қаптамалау әдісі және оны жүзеге асыру құрылғысы.

Алға қойылған мақсатқа, алдымен металл құбырдың сыртқы беткі қабатын қолданылатын термопластиктің балқу температурасынан біршама жоғары температураға дейін жоғары жиілікті токпен қыздырумен, одан кейін құбырды ұнтақ тәрізді термопластик қабаты арқылы тасымалдаумен қол жеткізіледі, мұнда қыздырылған бетке термопластиктің бөлшектері жабыстырылады, құбырдан шығар жерде ұнтақ қабатындағы жабысқан бөлшектер сыртқы жағынан инфрақызыл сәуле жылуымен немесе жоғары жиілікті электр тогымен балқытуға ұшыратылады. Қыздырғыштан шығар жерде балқытылған термопластикасы бар құбырдың беті тасымалданатын құбырды қамтитын цилиндірлік бастиекте айналатын болып орнатылған адгезияға қарсы жабынмен қапталады [70].

3.21-сурет – Металл құбырларды термопластикпен сыртқы қаптау әдісі және оны жүзеге асыру қондырғысы

Термопластикалық материалдан жасалған пленкамен металл құбырларды 1 сыртқы қаптамалау әдісін жүзеге асыруға арналған қондырғы кіріс тасымалдайтын және шығыршықтың орталықтандырушы жағдайынан (көрсетілмеген), жоғары жиілікті тербеліс генераторынан қоректендірілетін (көрсетілмеген) салқындататын индуктордан 2, шанаптың көлік тесіктерін жабатын диафрагмаларды 4,5 реттейтін термопластиктен (еркін жатқан немесе жалған сұйытылған) алынған ұнтағы бар шанаптан 3, қыздырғыштан 6 және қаптамалайтын қондырғыдан 7 тұрады, ол еркін айналатын, серпімді бекітпелердегі (көрсетілмеген), қолданылатын термопластик материалы немесе осындай жабынға ие адгезияға қарсы шығыршықтан 8 (тікелей цилиндрлік немесе конустық немесе бүйір бетін түзетін доға тәрізді) тұрады. Пластифицирленген беті (термопластикалық пленкамен қаптамаланған) салқындатқышта (көрсетілмеген) салқындатылады, ал шығыс тасымалдайтын шығыршықтар (көрсетілмеген) дайын бұйымды жойып, келесі құбырлар үшін жұмыс кеңістігін босатады.

Қондырғы келесі түрде жұмыс атқарады. Құбыр 1 алдын ала тотықтар мен кірден тазартылып дайындалып, фосфотталып тасымалданатын және орталықтандырылатын шығыршықтармен (көрсетілмеген) тесік арқылы қолданылатын термопластиктің ұнтағы бөлшектерін ішінара қалдыру мен жабыстыруға жеткілікті температураға дейін құбырдың сыртқы бетін қыздыратын индукторға 2 беріледі.

Одан кейін қыздырылған құбыр ұнтақ тәрізді термопластиктен тұратын тесік арқылы шанап 3 қабырғасына жеткізіледі және шанаптың қарама-қарсы қабырғасындағы тесік арқылы шығарылады. Кіріс және шығыс шанаптың тесіктері берілген диаметр құбырына реттелген ашылатын диаграммалармен 4, 5 автоматты түрде жабылады. Шанаптағы 3 ұнтақ тәрізді термопластика балқып, құбырдың бетіне жабысады, ол өзінің қозғалысымен шанаптың 3 шығыс тесігі арқылы шекаралас қабаттағы ұнтақтың бөлігін тартады. Ұнтақтың осы бөлігі төменге қарай жинайтын сыйымдылыққа немесе көлік науасына (көрсетілмеген) төгіледі және одан әрі пайдалану үшін шанапқа қайтарылады.

Термопластиктің бөлшектері жабысқан құбыр рефлекторы бар жылу қыздырғыш немесе цилиндрлік жоғары жиілікті конденсатор 6 арқылы қозғалады, мұндағы инфрақызыл сәуле немесе жоғары жиілікті электр өрісі термопластиктің жабысқан бөлшектерін ішінара балқыта отырып пластикалық күйге дейін қыздырады. Қыздырылған және ішінара балқытылған термопластик қыздырғышқа шығар жерде, цилиндрлік қаптамалайтын құрылғыда 7 қатты бекітілген еркін айналатын шығыршықтармен 8 құбыр бетіне дөңгелетіп кіргізіледі.

Құбырдағы бұрау сәтін жою үшін қаптамалайтын құрылғының құбыры бір-бірінен кейін орналасқан және құбырдың бетін өзара қарсы қаптамалайтын екеу болуы мүмкін.

Пластификацияланған құбыр салқындатқышпен (көрсетілмеген) салқындатылады және келесі құбыр үшін орын босата отырып дайын бұйымды алып тастайды.

Алдын ала талдау тек Қарағанды облысы бойынша полиэтилен қалдықтарының жыл сайынғы көлемінің жылына 1,5 т. жоғары болып келетінін көрсетті.

Металдан жасалған тозған құбырларды маркалы (Д1, В, В1, И1) материалдармен ішкі жабу кезінде жаңа материалдарды пайдалану.

Инновациялық технология өлшегіш ұзындықтағы металл құбырдың ішкі бетіне пластмассадан жабын түсіру әдісіне жатады.

Ұсақ түйіршіктелген полимерден тұратын термопластикалық шайыр қоспасынан бұйым дайындау әдісі белгілі (Жапония (JP), №52-32656 өтінім, В29 С11/00, В29 F3/00, Сумимото К.К. қараңыз), мұндағы аталған қоспадан жасалатын бұйымды термопластикалық шайырды жұмсарту температурасы мен оның аққыштығы температурасы арасында температуралық өңдеуге ұшыратады.

Түйіршіктерді пайдалана отырып, бұйымды іске асыру процесінде түзілетін біртекті зат түзбейтін термолпластикалық шайыр түріндегі байланыстырушы элементтің болуы кемшілігі болып табылады (3.23, 3.24).

Құбыржол бұйымдарын дайындау әдісі белгілі (Германии (ДЕ), №3326387 өтінім, В29 С65/64, 47/20 қараңыз), мұнда экструдермен алдын ала ұнтақ немесе түйіршіктен стренга алады және қалдық механикалық кернеумен формалайды. Алынған бұйымды металл құбырға қойып, үрмелейді және қыздырады. Қалдық кернеуді алу арқылы қыздыру әрекетімен пластмасса құбыр металл құбырға престеледі.

Пластикалық материалдан жасалған қолданылатын дайындаманы алдын ала дайындау мен процестің екі сатылығы кемшілігі болып табылады, мұндағы пластикалық материал екі рет қыздыруға ұшыратылады.

Өнертабыстың мақсаты құбыр бойынша тасымалданатын затпен жанасқаннан пластмасса жабынының қабатын оқшаулау салдарынан металл құбырдың тоттанушылық төзімділігін арттыру болып табылады.

3.23-сурет – Металл құбырдың ішкі бетінен пластмассалық жабынды түсіру әдісі

3.24-сурет – Металл құбырдың ішкі бетінен пластмассалық жабынды түсіру әдісі

Алынған жүйенің цилиндрлік сақиналы тесігіне нығыздай отырып, қолданылатын пластмассаның ұнтағын немесе түйіршіктерін нығыздай отырып себеді. Одан кейін екі металл қаптамаларды қолданылатын пластмассаның «жұмсару» немесе «пісіру» температурасына дейін қыздырады, онымен бір уақытта қысыммен каверн және қуысты жою үшін материалдардың қосымша санын енгізеді. Біртекті пластмасса қабатының түзілу процесі аяқталған соң, жүйе толықтай пластмассаның қату температурасына дейін салқындайды, енгізілген құбыр немесе өзек алынады.

Қойылатын құбырдың немесе өзектің ығысуын және қолайсыздығын жою үшін қапталатын құбыр ішіндегі сақиналы тесікке төгілетін өнімнің қабаттары арасына, қолданылатын пластмассалық материалдан алдын ала дайындалған, бірақ температуралық төзімділігі жоғары, оқшаулаушы қабаттың түзілу процесінде, оның құрамдас бөлігі болатын пластмассалық жартылай дайын енгізеді.

3.23-суретте өлшенетін металл құбырдың ішкі бетінде пластмассадан жасалған қаптама қабатты алу әдісі берілген. 3.24-суретте пластмассалық материалды пайдалану сызбасы көрсетілген.

Металл құбырдың ішіне адгезияға қарсы сыртқы бетке ие металдан жасалған құбыр 1 немесе өзек енгізіледі. Сақиналы цилиндрлік тесікке нығыздағышпен пластмассадан 3 жасалған ұнтақ немесе түйіршіктер төгіледі. Қисаюды жою үшін сақиналық цилиндрлік тесікке қаптама қабатты құру үшін қолданылатын жақын материалдан сақиналы перфорирленген бекіткіштер жағдайы 4 енгізілуі мүмкін. Қаптама құбырының шетінде қуыстар мен кеңістіктерді жоятын пластмассалық жартылай дайын өнімнің үлесін енгізетін диэлектрлік құбырлы поршендері 7, 8 бар алынбалы престейтін құрылғылар 5, 6 орналасады және пластмассалық қабаттың қысымын жүзеге асырады және құбырда пластмасса қатқанға дейін сақтайды.

Маркалы (И1,М1,К1,Д1,В1 және басқ.) материалдарды престеу жолымен әртүрлі материалдар мен өнімдер алу үшін қалдықтарды өңдеу кезінде жаңа материалдарды пайдалану.

Молекулярлық салмағы жоғары полиэтиленді өңдейтін экструдер белгілі (АҚШ В29Д23/04 №3954372 патентін қараңыз, 1976). Экструдер екі қос жазық плиталармен түзілген ұзақтылған нысандағы тұрқы түрінде орындалған, олардың арасында ол арқылы қайтару-түсу ауысуын жасайтын плунжер арқылы бастапқы түйіршіктелген материал басылатын канал бар. Тұрқының ұзындығы бойынша қыздырудың үш аймағын түзетін қыздырғыштар бар: сығылу, аралық, салқындау. Материал экструдердің кіріс саңылауы арқылы басылады. Сығылу учаскесінде тұрқы қатты қабырғалармен қамтамасыз етілген.

Ұзын құрылғының кемшілігі, оның қыздыру кезінде көлемдік кеңейтудің жоғары коэффициентіне ие жоғары молекулярлық салмағы бар полиэтиленді өңдеуге арналғандығы болып табылады.

Термопластикадан жасалған моноблокты бұйымды үздіксіз алу қондырғысы белгілі (СССР В29 С47/14 ас №1452696 қараңыз, 1989). Қондырғы бұрамдықты экструдерден тұрады, оның қыздыру бөлігінен қыздырғышы бар келтеқұбыр бөлінген, оның міндеті қаптама-салқындатқышта одан әрі балқыманы салқындата отырып экутрудирленетін материалды балқыту.

Ұсынылған қондырғының кемшілігі термопластиканың толық балқу қажеттілігі мен қыздырғышы бар шығыс келтеқұбыр болып табылады.

Өнертабыстың мақсаты термопластикалық пластмассадан моноблокты бұйымды алу қондырғысы болып табылады, оған шанап-қыздырғышта, көлік каналы мен тасымалдайтын тетіктің құрылғысында өңделетін материалды бастапқы қыздырумен қол жеткізіледі. 3.25-суретте каналдың ішкі қимасы мен шанап құрылғысы көрсетілген қондырғының жалпы түрі берілген.

Қондырғы каналдан 1 тұрады, ол арқылы ішкі жылу оқшауланатын 3 тұрқыдағы қыздырылатын термопластика, жылуды тарататын зат 2 таратылады, жылу тарататын затқа электрқыздырғыштар 4 орналастырылған.

Қондырғы поршеньді итергіштен 5, қайтару серіппесінен 6 және поршенді итергіштің сыртқы шетінде еркін айналатын шығыршықтан 7, шығыршықты қаптамалайтын дөңгелек эксцентриктен 9, білікте бекітілген төмендететін редуктордан 9 және әрекетке келтіретін айналымды-реттейтін электр қозғалтқыштан 10 тұрады. Каналмен 1 тұтастай шанап-қыздырғыш 11 байланысады, ол электр қыздырғыштан 12 тұрады.

3.25-сурет – Термопластикалық пластмассадан моноблокты бұйымдарды алу қондырғысы

Қондырғы келесі түрде жұмыс істейді. Электр қыздырғыштарды 4 және 12 қоса отырып жылу тарататын зат 2 пен бастапқы шикізат материалының деңгейіне дейін жеткізеді. Поршенді итергіш 5 арқылы қыздырғыш шанапынан бастапқы шикізат материалы көлік каналына 1 беріледі, ол тік бұрышты нысанды перпендикулярлы тегіс-конустық саты қатары түрінде орындалған.

Көлік каналында термопластылық шикізат жылытылады және нығайтылады.

Поршенді итергіш 5 дөңгелек эксцентрикпен 8 және қайтарылатын серіппелермен 6 қапталатын еркін айналатын шығыршықтың 7 поршенді итергішінде бекітілген қаптау салдарынан қайтару-түсу қозғалыстарын жасайды.

Осындай қондырғы дірілдегіш ретінде әсер ете отырып, шу дірілегішінің және қатты механикалық тербелістерсіз көлік каналындағы термопластикалық материалды нығыздайды және ауысады.

Термопластикалық материалдың қызуына және сығылуына қарай каналдың конфузорлы бөлігінде оның ауысуы тегістеледі және тегіске жақын сипатқа ие болады.

Көлік каналынан қыздырылған термопластиканың шығуы жерінде оны форма түзетін салқындатылатын қондырғы арқылы өткізеді, қажетті ұзындықтағы кесектерге кесіледі.