Анализ направлений развития измельчительного оборудования 4

7.2 Методы измельчения отходов фторопластов

В отличие от переработки отходов термопластичных фторполимеров, которая осуществляется традиционными методами: измельчением их на дробилках или грануляцией споследующей экструзией на червячных прессах в изделие, — переработка отходов фторопластов Ф-4 и Ф-4Д является сложной технической проблемой. Основная сложность заключается в том, что для получения высококачественных вторичных изделий, которые по физике-механическим свойствам приближались бы к изделиям из первичного фторопласта, необходима определенная степень измельчения отходов. Экспериментально было установлено, что размеры частиц измельченных отходов для изготовления вторичных изделий должны быть не более 200 мкм. Такая дисперсность обусловлена специфическими особенностями фторопласта-4; отсутствием перехода в вязко-текучее состояние, вые око эластическими свойствами полимера, сохраняющимися вплоть до криогенных температур (температура стеклования —130 °С). На протяжении нескольких последних лет отдельными предприятиями предпринимались попытки переработки отходов измельчением с целью регенерации фторопласта, однако из-за несовершенной технологии такие работы не нашли промышленного воплощения. Тем не менее накопленный опыт подсказал, что добиться тонины помола частиц фторопласта до 200 мкм можно только на специально разработанном для этой цели оборудовании, например мельницах-дробилках [85]. В настоящее время используются преимущественно два метода: криогенное измельчение отходов в среде жидкого азота или инертных газов и механическое измельчение отходов методом ударного действия. Выбор способа измельчения отходов фторопласта зависит от требований, предъявляемых к конечному продукту измельчения — порошку: его дисперсности, чистоте и размерам частиц, которые, как определено экспериментально, должны быть от 50 до 200 мкм [86]. Способ измельчения может также влиять на молекулярную массу и форму частиц порошка, определяя тем самым его дальнейшее использование для переработки в изделие. При выборе способа измельчения необходимо учитывать производительность процесса, энерго- и металлоемкость оборудования и другие экономические показатели, определяющие эффективность применения отходов в промышленности. В результате трудов отечественных и зарубежных исследователей, , в основном определена технология измельчения фторопластов в порошок с размером частиц до 200 мкм. Процесс включает следующие основные стадии: грубое дробление отходов на частицы размером до 3—5 мм, осуществляемое преимущественно на дробилках типа ИПР-300, или измельчение на ножевых мельницах; обработка полученного фторопласта с целью придания материалу достаточной хрупкости или изменения его молекулярной структуры с тем, чтобы облегчить дальнейший процесс измельчения; тонкое измельчение материала до размера частиц до 200 мкм; просев, при необходимости, измельченного порошка для отбора определенной фракции. Широко известный способ криогенного измельчения пластмасс заключается в том, что материал подвергается охлаждению хладагентами, такими, как, например, жидкий азот,—для придания ему хрупкости, после чего легко измельчается в дробилках различных конструкций. Преимущества способа криогенного измельчения в том, что получается мелкодисперсный порошок полимера с хорошей формой частиц — в основном сфероидальной, при этом сведена к минимуму возможность термодеструкции полимера и скорость процесса измельчения достаточно велика. Однако способ криогенного измельчения требует применения дорогостоящих материалов, специального оборудования, больших рабочих площадей или помещений для хранения хладагента, а также квалифицированного обслуживающего персонала и в связи с этим находит ограниченное применение, практически только в лабораторных условиях [87]. Так, иногда после криогенного измельчения фторопласт подвергают дополнительной обработке смесью водных паров серной и соляной кислот, в результате чего пелучают высококачественный мелкодисперсный порошок белого цвета [88]. В некоторых случаях перед измельчением отходы фторопласта подвергают облучению ионизирующим радиоактивным излучением мощностью дозы до 5 Мрад, после чего измельчают на механических дробилках. При облучении фторопласта его молекулярная масса снижается до 10 000. при измельчении получается мелкодисперсный порошок, из которого в дальнейшем изготавливаются волокна или смазки [89, 90]. Иногда облучение отходов сочетают с нагревом их, в этом случае отходы облучают дозой до 2 Мрад при температурах 200-300°С, после измельчения получают порошок с размером частиц до 5 мкм [93]. Вообще радиационное облучение отходов фторопласта нерентабельно, так как требует дорогостоящего оборудования, а те второсортные изделия, для которых предназначаются отходы, не оправдывают затрат на это оборудование. С целью уменьшения молекулярной массы ПТФЭ и облегчения его дробления на стандартном оборудовании — шаровых или роторно-ноже-вых мельницах прибегают к высокотемпературному нагреву полимера, который осуществляют при 390-410 «С в течение 1—3 ч. В процессе нагрева образуется порообразный монолит, который легко измельчается в порошок с размером частиц до 100 мкм [93]. Но, как уже указывалось, в результате радиационного облучения или высокотемпературного нагрева уменьшается молекулярная масса ПТФЭ, процесс измельчения облегчаете*, получается тонко дисперсный порошок. Вместе с тем полученный порошок обладает худшими свойствами, чем исходный полимер, и поэтому может быть использован лишь в качестве смазок, наполнителя в композит кш для изготовления неответственных изделий. | Укажем два способа переработки отходов термопластичных фторпо-лимертв, которые отличаются от традиционных способов переработки. По одному из них измельчение отходов термопластов осуществляется в реэультате соударение частиц при транспортировании их встречными струями воздуха, формирование которых происходит в двух разгонных трубах, установленных на одной оси навстречу друг другу. Этим способом получают мелкодисперсный чистый порошок, но способ требует компрессорного оборудования и малопроизводителен [94]. Другой способ дробления термопластов состоит в интенсивном перемешивании их с поваренной солью, нагретой до 500 °С или охлажденной до —130 °С в зависимости от состава отходов. Установка для осуществления этого способа представляет собой вращающийся барабан, ось которого несколько наклонена, барабан имеет винтовые лопасти для лучшего перемешивания. В процессе перемешивания отходы, нагреваясь о кристаллики соли, истираются до мелких фракций либо, охлаждаясь, приобретают хрупкость и тоже разрушаются кристалликами соли на мелкие фракции [95]. Недостаток способа заключается в дополнительной операции очистки измельченных отходов от соли. Анализ различных способов и устройств для переработки отходов фторопластов показал, что для получения дисперсного порошка с оптимальным размером частиц 200 мкм, необходимым для качественного изготовления вторичных изделий, и повышения производительности процесса измельчения наиболее приемлемым в настоящее время является измельчение на центробежных мельницах ударного типа конструкции Ивановского химико-технологического института. В основе процессов измельчения материалов лежит способ последо-вательного приложения статических или динамических нагрузок на материал с целью создания в нем таких напряжений, которые превышали бы внутренние силы сцепления частиц между собой и разрушали бы их. В настоящее время экспериментально установлено, что для измельчения пластичных материалов, каковыми является фторопласт, необходимо не статическое приложение нагрузок — сжатие, а динамическое — удар. В момент приложения динамических нагрузок в вязкоупругом фторопласте протекают одновременно два процесса — накопление потенциальной энергии деформации и рассеяние накопленной энергии. Для измельчения полимера необходимо, чтобы скорость накопления энергии деформации во много раз превышала скорость ее рассеяния, а это возможно только при высокоскоростных деформациях полимера, которые реализуются в мельницах ударного действия. Мельница такого типа состоит из трехступенчатого корпуса, внутри которого на горизонтальном валу расположен ступенчатый ротор с тремя последовательно увеличивающимися дисками, на которых закреплены била, а на внутренней периферии корпуса расположены отбойные плиты. В мельнице имеются загрузочный и разгрузочный патрубки, она может быть снабжена сепарирующим устройством для классификации измельченных частиц. В процессе отработки конструкции для повышения эффективности работы ряд узлов мельницы модернизирован [96—99]. Одним из определяющих параметров успешной работы центробежно-ударных мельниц, влияющих на дисперсность измельченных частиц, является линейная скорость вращения ротора. Поэтому на описанной выше мельнице был определен гранулометрический состав измельченных частиц фторопластовых отходов в зависимости от скорости вращения ротора (рис. 7.!). Из кривых распределения скоростей видно, что дисперсность мелких фракций увеличивается с возрастанием линейной скорости ротора. Была также определена зависимость дисперсности измельченных частиц от числа циклов нагружения порошка — числа пропусков полимера через мельницу при различных скоростях ротора (рис. 7.2). В ходе проведения экспериментов было установлено оптимальное число циклов нагружения, равное 3, для производства измельченных частиц размером 200 мкм. Это значит, что для того, чтобы получить 80-90 % частиц размером 200 мкм, необходимо в мельнице-дробилке иметь трехступенчатый ротор. Удельные энергозатраты на измельчение отходов возрастают с увеличением линейной скорости ротора и производительности процесса измельчения, поэтому с целью оптимизации энергозатрат производительность мельницы принимается в пределах 10-12 кг/ч. Процесс деформации и последующего разрушения частиц фторопласта сопровождается выделением большого количества теплоты, с увеличением скорости вращения ротора даже на холостом ходу температура воздуха в мельнице возрастает. В процессе измельчения фторполимера температура газодисперсного потока частиц в мельнице при линейной скорости нагружения 110 м/с и производительности мельницы 15 кг/ч достигает 180 °С, а при скорости 150 м/с и той же производительности — 230—250 °С. Таким образом, дисперсность измельчаемых частиц и производительность мельницы зависят от температуры среды в мельнице. 200 400 GOO 800 1000 Рис.7.1. Влияние скорости вращения ротора измельчителя на гранулометрический состав измельченных фторопластовых отходов. d мкм Рис.7.2. Влияние числа циклов помола на дисперсность измельченного фторопласта – 4 при скорости вращения ротора 150 ( ) и 110 м/с (——-): 1, 2, 5 — 3 цикла; 3,4 – 2 цикла; 6 – 1 цикл. С целью снижения температуры газодисперсного потока измельчаемых частиц хотя бы до I20—150 °С необходимо уменьшить линейную скорость нагружения ротора и производительность процесса измельчения, а также вести охлаждение корпуса мельницы. Экспериментально установлены оптимальные значения линейной скорости вращения большей ступени ротора — 120 м/с и производительности ~ 12 кг/ч. Одним из путей повышения производительности тонкого измельчения отходов фторопластов является использование в технологической схеме измельчения классификатора частиц, который разделяет измельченный материал на мелкие и грубые фракции и возвращает более грубые фракции обратно в емкость для исходного продукта. Возможность получения 100 % измельченных частиц размером до 200 мкм может быть реализована за счет постоянной сепарации их из зон измельчения с тем, чтобы они не мешали измельчению более крупных частиц, что можег быть обеспечено непрерывной классификацией продукта на каждой стадии измельчения. Конструктивное решение ступеней ротора и корпуса мельницы позволяет изменить аэродинамику газ о дисперсного потока частиц в мельнице и полностью исключить проскок их со ступени на ступень без разрушения. Указанные теоретические и экспериментальные данные процесса измельчения отходов фторопласта послужили техническими предпосылками для разработки и изготовления трехступенчатой мельницы-дробилки — агрегата для подготовки отходов фторопласта к переработке. Агрегат для подготовки отходов к переработке, индекс 545562 {рис. 7.3), Предназначен для измельчения отходов Ф-4 и Ф-4Д с размерами частиц от 2 до 5 мм в тон ко дисперсный порошок с размером частиц до 200 мкм, пригодный для переработки в изделия. Агрегат состоит из следующих основных узлов: загрузочного бункера с дозирующим шнеком, трехступенчатой ударно-сепараиионвой мельницы, разгрузочного вдклон-фильтра с приемным бункером и пульта управления. Загрузочный бункер вместимостью 200 л с дозирующим шнеком имеет индивидуальный электропривод с редуктором с частотой вращения шнека до 25 мин»‘. Шнек диаметром 60 мм обеспечивает непрерывную принудительную подачу дробленых отходов в мельницу. Ударно-сепарационная мельница-дробилка имеет цилиндрический корпус, в котором на подшипниках качения смонтирован трехступенчатый ротор, установленный консольно на валу. Диаметр» ступеней ротора — от 240 до 500 мм, частота вращения ротора — до 5000 мнн~’, окружная скорость на большой стуие^ ни — 120 м/с. Вращение ротора осуществляется от двигатели мощностью 22 кВт через повышающую клиноременную передачу. На каждой ступени ротора установлено по 4 била, которые при вращении ротора откидываются, образуя зазор между внутренней стенкой корпуса и ротором от 5 до 1,5-0,5 мм. Корпус мельницы-дробилки и узел подшипника качения — водоохлаждаемые, С торца мельница имеет откидную крышку с патрубком для выгрузки измельченного порошка фторопласта. Этот патрубок соединен с разгрузочным циклон-фильтром, в приемный бункер которого ссыпается измельченный порошок. Бункер с подготовленным порошком устанавливается на специальные тележки и отвозится на склад. Шумовые характеристики мельниды-дробилки превышают допустимые 85 дБ, поэтому вся ударно-сепарационная мельница монтируется в отдельном звукоизолированном помещении, за пределы которого вынесен загрузочный бункер с дозирующим шнеком и пульт управления мельницей, с которого осуществляется включение отдельных узлов и управление процессом измельчения отходов. Агрегат для подготовки отходов фторопластов работает следующим образом В загрузочный бункер засыпают подлежащие переработке отходы фторопласта 4 или -4Д с размерами частиц не более 5X5 мм, в количестве до 200 кг. С пульта управления агрегатом включаются привод вращения ротора ударно-сепарационной мельницы и привод вращения дозирующего шнека. Рубленые частицы отходов Ф-4 или Ф-4Д подаются дозирующим шнеком на первую ступень вращающегося ротора с частотой вращения до 4800 мин^-1. Откидные била на дисках ротора под действием центробежных сил отводятся вдоль радиуса ротора и образуют минимальный зазор между стенками корпуса мельницы. Частицы отходов, nocтynaя в такой зазор, дробятся на более мелкие, затем под действием центробежных сил поступают на вторую и третью ступени ротора и дробятся до заданных фракций -200 мкм. Быстро вращающийся ротор создает эффект воздушной эжекции, под воздействием которой измельчаемые частицы переходят со ступени на ступень вращающегося ротора. Включается разгрузочный циклон-фильтр, и через выгрузочный патрубок в крышке мельницы измельченные отходы фторопласта отсасываются в приемный бункер. Наполненный бункер устанавливают на специальную тележку и отвозят на склад готовой продукции. В процессе дробления отходов ротор с дисками, корпус мельницы-дробилки с подшипником качения нагреваются до180-200 ^оС, поэтому для отвода теплоты корпус мельницы с подшипником снабжены водоохлаждаемой рубашкой, которая понижает температуру до 70-90 °С При такой температуре мельница-дробилка может работать непрерывно в течение 3 смен по 6 часов. После остановки проводят профилактическую чистку мельницы. Техническая характеристика Производительность, кг/ч 10- 20 Установленная мощность электродвигателей, кВтч, не более 70 Объемный расход технической под давлением 0.4-0,6МПа, м³/ч 2 Насыпная плотность измельченного тонкодисперсного порошка г/см³ 0,6-0,7 Габаритные размеры, мм 3500х2600х2800 Масса, кг, не более 4200 Рис. 7.3. Агрегат для подготовки отходов фторопластов к переработке, индекс 545562: 1 — роторный измельчитель; 2 ~ загрузочный бункер с питателем; 4 — циклон; 4 — приемник для измельченных фракций; 5 — пульт управления. А.К. Пугачев, О.А. Росляков Переработка фторопластов в изделия. Ленинград. Химия , 1987. -168 с.

7.3 Техника безопасности

Многие технологические процессы изготовления изделий из фторопластов протекают при температурах от 200 до 400 ^оС – горячее прессование, литье под давлением, экструзия, горячая штамповка и т.п. и даже механическая обработка в неотработанных режимах. Эти процессы сопровождаются разложением фторполимеров с выделением газообразных продуктов разложения — фтороводорода, оксида углерода, мономеров и других, практически не имеющих запаха и оказывающих различное действие на организм человека. Так, фтороводород при превышении предельно допустимых концентраций вызывает раздражение слизистой оболочки дыхательных путей и воспалительные процессы в органах дыхания, а при высоких концентрациях — лаже отек легких. Оксид углерода вызывает удушье вследствие образования к арб ок сиге мо глобина, действующего на центральную нервную систему. Вдыхание тетрафторэтилена в значительных количествах приводит к полнокровию органов, вызывает кровоизлияние в легких, селезенке, дистрофические изменения печени. Признаки отравления: сразу или через некоторое время после вдыхания продуктов разложения появляются слабость, головокружение, головная боль, чувство стеснения в груди, кашель, иногда рвота, резь в глазах, бледность, возможно повышение температуры. Такое состояние может быстро пройти, но может и возобновиться через некоторое время в более резкой форме. Ниже приведены предельно допустимые концентрации продуктов разложения фторполимеров в воздухе рабочей зоны производственных помещений; ПДК, мг/м³ Класс опасности фгороводород 0,05 1″ Перфторизобутилен 0,1 1 Оксид углерода ‘ 20,0 4 Аэрозоль фторопласга-4 10,0 3 Для обеспечения безопасности при ведении технологических процессов изготовления изделий из фторопластов необходимо соблюдение общепринятых мер предосторожности: строго выдерживать нормы технологического регламента на всех стадиях процесса; оборудование для переработки фторопластов должно быть максимально герметизировано, снабжено местной вытяжной вентиляцией и заземлено; приборы КИПиА должны быть всегда в исправном состоянии; производственные помещения, в которых ведется термическая обработка фторполимеров, должны иметь приточно-вытяжную вентиляцию екратностью обмена не менее 15; работу проводить только при работающей приточно-вытяжной вентиляции над нагревателями и в спецодежде в соответствии с установленными нормами; рабочее место содержать в чистоте; курить в специально отведенном месте; после работы принять душ; в помещениях, где хранятся и перерабатываются фторполимеры, запрещается курение и хранение курительных принадлежностей, так как пыль фторполимеров при сгорании табака разлагается и продукты разложения попадают в легкие курящего; воздух производственных помещений, куда возможно попадание продуктов разложения фторполимеров, должен регулярно проверяться на содержание в нем фтор органических веществ; в помещениях должен быть исправный углекислотный огнетушитель или асбестовое одеяло. Помимо соблюдения общих требований техники безопасности к производству, обеспечивающих безопасное ведение технологического процесса, обслуживающий персонал должен быть обеспечен индивидуальными средствами защиты: халатом, хлопчатобумажными перчатками или брезентовыми рукавицами, индивидуальным противогазом марки ЕКФ; около машины должен лежать резиновый коврик. Все эти меры должны способствовать исключению возможности возникновения аварийных ситуаций или несчастных случаев на производствах, перерабатывающих фторопласт. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК к разделу. 1. Паншин Ю- А,, Малкевич С. Г., Дунаевская Ц. С. Фторопласты. — Л.: Химия, 1978.-232с. 2. Фторопласты: Каталог. — Черкассы: ОНИИТЭХИМ, 19S3. 3. Fluon. The extrusion of PTFE granular powders: Проспект фирмы IC1 — Techn. Serv.Note Fl. London, 1981.- 32 p. 4. Чегодаев Д. Д., Наумова 3. К., Дунаевская Ц, С. Фторопласты. — Л.: Госхим-иэдат, 1960. — 192 с. 5. Проспект фирмы Du Pont (США), 1970. 6. Горяинова А. П., Божков Г. К., Тихонова М. С. Фторопласты в машиностроении. М.: Машиностроение, 1972. 7. Пат. 1504807, Франция, 1963. 8. Fluon. Isostatic compaction of PTFE powders: Проспект фирмы ICI. — Techn. Scrv.Note F14. — London, 1981. — 64 p. 9. Пат. 1170564 Великобритания. 10. Kunststoffe, 1973. — Bd. 11. — № 12.- S. 30-31. 11. A.c. 1054083 СССР. 12. Заявка47-1697 Япония. 13. A.c.835S01,889459CCCP. 14. Пат. 3483597 США. 15. A.c. 1014737 СССР. 16. А. с. 686693 СССР. 17. Зайцев К. М., Маиюк Л. Н, Сварка пластмассгМ.: Машиностроение, 1978г224 с. 18. Fluon. The extrusion of PTFE posies: Проспект фирмы ICI. — Techn. Serv. Note F3. — London, 1981.- 32 p. 19. nike air max 90 bleu Дикерман Д. Н., Кунегин В. С. Кабельное оборудование для переработки фтор-органических полимеров. — М.: Информэлектро, 1976. — 72 с. 20. Дикерман Д- П., Кунегин В. С. Провода и кабели с фторопластов ой изоляцией. * М.: Энергия, 1982. 21. Кунегин В. С, Симонов-Емельянов И. Д., Кудезнев В. И. //Пласт, массы, 1984. № 7. — С. 24. 22. Проспект фирмы Pampus (ФРГ), 1970. 23. Пат. 3343220, 3249671 США. 24. Пат. 3257189 США. 25. Защитные покрытия и футеровки на основе термопластов / Мулин Ю. А., Паншин Ю. А., Бугоркова Н. А., ЯвзинаН. К.-Л.: Химия, 1984. — 176с. 26. Каменев Е. И., Мясников Г. Д., Платонов М. П. Применение пластических масс: Справочник. — Л.: Химия, 1985. — 448 с. 27. Зыбин Ю. А., Самосатский Н. И. Наполненные фторопласты. — Киев: Наукова думка, 1965. 28. Крагельский И. В., Добычин М. Н., Комбалов В. С Основы расчетов на трение и износ. — М.: Маши но строение, 1977. -484 с. 29. Крагельский И. В. Трение и износ, — М.; Машиностроение, 1962. — 384 с. 30. Бартенев Г. М., Лаврентьев В. nike air presto В. Трение и износ полимеров. ~Л.: Химия, 1972.~ 240С. 31. Белый В. А., Свириденок А. И., Петроковец М. И. Трение полимеров. — М.: Наука, 1972.- 204с. 32. Айнбиндер Е. Б. Введение в теорию трения полимеров.-Рига: Зинатне, 1978,-224с, 33. Ратнер С. Б., Ярцев В. П. Н Теория трения, износа, проблемы стандартизации. — Брянск, 1978. — С. 150-162. 34. Фарберова И. И., Ратнер С. Б. !/ Пласт, массы, 1967. — N» 1. — С. 64; № 4. -С 68- 35. Крагельский И. В. II Теория трения, износа, проблемы стандартизации. — Брянск, 1978. -С. 12. 36. Луерье Е. Г., Ратнер С. Б. Н Пласт, массы, 1962. — № 1. — С. 60. 37. Трояновская Г. И. // Фрикционные и антифрикционные ма;ериалы. — М.; МДНТП, 1975.-С 16. 38. Брык М. Т. Полимеризация на твердой поверхности неограниченных веществ. — Киев: Наукова думка, 1981. — 288 с. ugg soldes 39. Метал л ополи мерные материалы и изделия / Под ред. В. А. Белого. — М.: Химия, 1979. 40. Румшинский Л. 3. Математическая обработка результатов экспериментов. -М.: Наука; 1974.-192 с. 41. Макаров Ю. И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. — М.: Химия, 1972. 42. А.с.1072890,88ШОСССР. 43. Дотокин Б. П., Блиничев В. Н,, Трахтенберг В. Д. // Изв. вузов. Химия и хим. технол., 1980. — № 3. — С. 365-368. 44. Московский С. Л., Мельникова К. П., Пугачев А. К. // Механика композитных материалов, 1984. — № 6. -С. 105-106. 45. Композиционные материалы; Справочник/Под ред. Д. М. Карпиноса. Киев: Наукова думка, 1985. — 592 с. 46. Пугачев А. К, и др. Композиционные материалы на основе термопластов. Л.: ОНПО «Пластполимер», 1980. — 54 с. 47. Холидей Л., Робинсон Д. Ц Промышленные полимерные композиционные материалы. — М.: Химия, 1980. — С. 241-283. 48. Новиков И. М., Захаренко В. П., Ландо Б. С. Бессмаэочные поршневые уплотнения в компрессорах. — Л.: Машиностроение, 1981. — 238 с. 49. Методические рекомендации но применению наполненного фторопласта в качестве накладных направляющих станков. — Л.: ОКБС, 1981. 50. Лапидус А. С. и др. Накладные направляющие из наполненного фторопласта в металлорежущих станках. М.: ЭНИНМС, 1980. 51. Долгов К. П. и др. Применение наполненных фторопластов для накладных направляющих станков // Научн.-реф. сб. «Технология производства, научная организация труда и управления». — М,: НИИМАШ, 1975- — Вып. 12. 52. Фишер Э, Экструзия пластических масс. — М.: Химия, 1970. — 288 с. 53. Бернхардт Э. Переработка термопластичных материалов. — М.: Госхимиздат, 1962. -746с. 54. Торнер Р- В. Основные процессы переработки полимеров (теория и методы расчета). — М.: Химия, 1972.-456с. 55. Кольман-Иванав Ю. М. Таблетированис в химической промышленности. -М.: Химия, 1976. — 296 с. 56. adidas stan smith Pas Cher Осецкий Ю. М., Карелин Ю. adidas zx flux femme М, Автоматизация производства труб из пластмасс. — Киев: Техшка, 1971. — 152 с. 57. Fluon, Extrusion of PTFE powders. Techn. Serv. F16: Проспект фирмы ICI. -London, 19Й1.- 11 p. 58. Паншин Ю. А., Ярцев И. К., Шякевич С. Г.. т*-<г-ачев А. К. Термопластические фторлоны и их переработка. — Л.: Знание. 1975. — 20 С. louboutin paris 59. Новое в переработке и применении фторопластов и пентапласта. — Л.: ОНПО «Пластполммер», 1916. — 32 с. 60. Борисов Б. А. и др. //Пласт, массы, 1975. -№10. — С. 48. 61. Акутин М- С- и др. II Там же, — 1980. №9. — С. 34. 62. А. с. 513870 СССР. 63. Труфанов Д. Г. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей. М,; Металлургиздат, 1964. 64. Коррозия металлов и сплавов, — М.: Металлургиэдат, 1963. 65- Шнейдер Ю. Г. Образование регулярньсх микрорельефов на деталях и ИХ эксплуатационные свойства, — Л.: Машиностроение. 1972. — 240 С. 66. Тодт Ф. Коррозия и зашита от коррозии. — М., Л.-. Химия, 1966. — 847 с. 67. Stansell J.//Elecrev (Swisse), 1977. V, 69. timberland soldes — № SI. — P. 1339-1340 (нем.). -РЖ Электроника и энергетика, 1978. — 7Б361 (сер. 21Б). 68. Стекло, керамика, огнеупоры, 1975. — № 34. — Р’еф. 314. 69. Simpson W. Js./yPlast -a. Rubb. Zmt, 1980. — V. 5. ~№ 4. p. 145-149. 70. Fiber u, Xuterung Opt., 1979. — Bd. 1. — № 3-4. — S. 267-286 (ФРГ), 71. Mashine Design, 1974. — № 3. — C. 26-29. 72. Пат. 1586007 Великобритания. 73. Пат. 4226658 США. 74. Квантовая электроника, 1980. — № 4. — С. 754-758. 75. Пат. 4081232 США. 76- Opt. Fider Transmiss., 1975, — № 7-9. — С. 29-33. 77. Пугачев А. К, и др. //Пласт, массы, 1978. — № 7. — С. 28-29. 78. Пугачев А. К. и Пр. //Там же. 1980. — №2. — С, 61. 79. Пугачев А. К-и др. //Тамже.1980— №9. — С. 23-25. 80. А.С.523ШСССР. 81. А. с. 649049 СССР. 82. Митрофанов С П., Логашов В. Г. Инструктивно-методическое руководство по классификации деталей для группового производста. — Л,: ЦБТИ, 1965. 83. Митрофанов С. П.. Филатов В. И. Автоматизированная подготовка груплово-го производства пластмассовых деталей, — Л.: ЛДНТП, 1972. 4,’ 85. Сиденко И, М. Измельчение в химической промышленности. — М.: Химия, -. 1977. -368 с. . S6, ГнЪдичГ. И. ибр.//Пласт, массы, 1973. -№10. -С. 72. •ц, ,87. Mod. Plasl.,1979,-v.56. — № 5. -С-148-150. 88. Заявка№ 53-4944 Япония, (и ~ 89, Пат.3793235США. 90.Заявка№ 47-19609 Япония. 91. Заявка№ 53-8S93 Япоия, 92. Industna.1973.-V.3.-№1 (105). 93. А. с. 642733 СССР. 94. Kunststoffe-Berat., 19Ж — Bd. 13. — № 11. 95 Пат. 2297880 Франция. 96. А. с. 671ВЭ9 (*ССР. \^ 97. А, с. 737002 СССР. _v*> 98. А. с, 973156 СССР. iVA/ 99. А. air max rose с. 9J5121 СССР. Г-^ 100. Кац М. И., Билинкис Л. И., Медведева В. С. Техника безопасности и противопожарная техника в химической промышленности. — М.: Химия, 1968. -272 c.

8 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ

8.1. Применение и развитие технологии измельчения древесины

Древесину измельчают с целью получения древесной муки. Древесная мука представляет собой продукт сухого механического измельчения древесины с определенными физико-химическими свойствами. Впервые производство древесной муки было организовано в 1897 г. в Германии, затем в Норвегии, Швеции, Финляндии и других странах. В настоящее время это производство развито также в США, Великобритании, ФРГ. Древесная мука производится в большинстве стран СЭВ. Производство древесной муки в СССР было организовано в 1930 г. на лесозаводе в г. Рыбинске. Основное оборудование для измельчения опилок было заимствовано из производства зерновой муки (вальцовые станки, жерновые поставы) или импортное (сушилки, молотковые мельницы «Альпине»). За это время последовательно был освоен выпуск муки марок 560, 400, 250 по принятой в настоящее время классификации. В 1941 г, часть оборудования была перевезена в г, Тавду (Свердловская обл.), где в 1942 г. был пущен цех древесной муки. Следующий этап в развитии производства наступил с приобретением комплектов финского оборудования для производства древесной муки (мельниц, жерновых поставов, сушилок, рассевов, выбойных аппаратов). С 1953 по 1964 г. были построены 9 цехов проектной мощностью от 2,2 до 3 тыс. т муки в год. Основные марки древесной муки, выпускавшейся в этих цехах, — 250 и 180. В 1964—1976 гг. было построено 9 цехов древесной муки по типовому проекту Гипролеспрома, разработанному в 1961 г. и откорректированному в 1965 г., проектной мощностью 3 тыс. т муки марок 180 и 140. Было создано отечественное оборудование для производства муки: молотковые мельницы и сушилки. Сортирование предусматривалось в две ступени — на центробежных буратах и рассевах. В настоящее время в СССР древесная мука производится на 15 предприятиях Минлесбумпрома СССР (18 цехов) и на 4 предприятиях других министерств (4 цеха). В 1980 г. выпуск древесной муки в СССР составил (тыс. т): Марка муки Выпуск, всего Втом числе Минлесбумпромом СССР 140 . ….21,7 19,7 186 ……58,2 51,9 Й50 …… 5,0 4,3 Т …… 8,1 8,1 400 и 560 …. 1,4 1,4 1250 ….. 0,6 0,6 Итого ….. 95,0 86,0 Древесная мука используется в различных отраслях народного хозяйства в качестве наполнителя и вспомогательного материала. К основным потребителям древесной муки относят: производство фенопластов, пигментной двуокиси титана, алкидного линолеума, промышленных взрывчатых веществ, фильтрующих элементов. В небольших количествах древесная мука применяется также в литейном производстве, производстве катализаторов, клеёв, электродов, при дражировании семян в сельском хозяйстве. Около 60 % от выпуска древесной муки потребляется в производстве фенопластов, используемых для производства изделий технического назначения с повышенной механической прочностью, электроизоляционными свойствами и могут применяться в условиях повышенных температур, влажности, напряжения и токов высокой частоты.

8.2. Свойства древесины, как объекта измельчения

Древесина – это продукт биологического, а именно растительного происхождения. Как любой биологический организм, древесина состоит из клеток. Клеточные стенки примерно на 99% состоят из органических соединений. Минеральные вещества составляют обычно не более 1 %. При сжигании древесины они образуют золу. Органические вещества древесины разделяются на три части: 1) углеводную, 2) ароматическую и 3) экстрактивные вещества. Экстрактивные вещества не являются составной частью клеточной стенки, а могут лишь ее пропитывать. В основном они содержатся в полостях клеток. Эти вещества можно экстрагировать из древесины — извлекать нейтральными • растворителями (водой, органическими растворителями). Состав экстрактивных веществ очень сложен. К ним относятся самые разнообразные органические соединения: смоляные и жирные кислоты и их эфиры, летучие углеводороды — терпены, дубильные вещества и др. Экстрактивные вещества относятся к низкомолекулярным соединениям. Их содержание в древесине небольшое (обычно для древесных пород умеренной климатической золы оно составляет несколько процентов). Вещества, входящие в углеводную и ароматическую части, представляют собой высокомолекулярные соединения. В углеводную часть, которая в хвойной древесине составляет около 70 %, а в лиственной около 80 %, входят различные полисахариды. Углеводную часть подразделяют на целлюлозу и гемицеллюлозы. Целлюлоза — это полисахарид, макромолекулы которого построены из звеньев глюкозы. Целлюлоза имеет эмпирическую формулу (С₆Н₁₀О₅)_n. В древесине содержится в среднем около 40—50 % целлюлозы. К гемицеллюлозам относят неглюкозные полисахариды древесины. Всю углеводную часть (целлюлозу вместе с гемицеллюлозами) называют холоцеллюлозой. Холоцеллюлозу можно выделить из древесины, удалив ароматическую часть обработкой окислителями. Предварительно из древесины удаляют экстрактивные вещества. Холоцеллюлоза получается в виде волокнистого остатка. Углеводная часть — это гидролизуемая часть древесины. При гидролизе гюлисахаридов получаются моносахариды. Гид-ролизуемую часть древесины по способности к гидролизу подразделяют на легкогидролизуемые полисахариды (гемицеллю-лозы) и трудногидролизуемые полисахариды (целлюлоза). Легкогидролизуемые полисахариды гидролизуются разбавленными минеральными кислотами (2—5 %-ной соляной или серной) при кипячении. Трудногидролизуемые полисахариды гидролизуются концентрированной серной кислотой при комнатной температуре. Различная гидролизуемость полисахаридов обусловлена не химическим строением, а надмолекулярной структурой, о чем будет сказано ниже (см. с. 138). При гидролизе целлюлозы получается D-глюкоза. При гидролизе гемицеллюлоз получаются другие моносаха-риды — различные пептозы и гексозы, поэтому теми целлюлозы условно подразделяют на пентозаны и гексозаны. (см. с. 113) остатке после гидролиза получается ароматическая часть—лигнин. Лигнин—это смесь ароматических полимеров родственного строения. Примерный химический состав (ⁿj_u) древесины отечественных пород

Хвойные породы содержат значительно больше смол (до 25%), чем лиственные (иногда менее 1 %). Состав лиственных и хвойных пород различен. Смола лиственной древесины не содержит смоляных кислот. В смоле хвойной древесины они обычно составляю 30 – 40 %. Жирные кислоты в смоле хвойной древесины составляют 40-65 %, а в смоле лиственной древесины 60 – 90 %. (с.162, Оболенская). [ Строение древесины (макроскопическое и микроскопическое), а также строение клеточных стенок изучаются в курсе «Древесиноведение». Цитируется из кн. А. В. Оболенская, В. П. Щеголев. Химия древесины и полимеров. –М.: Лесная промышленност Эффективность процесса тонкого измельчения древесины, как и любого другого материала, характеризуется количеством энергии, затрачиваемой на измельчение до требуемой степени единицы массы или объема материала, и зависит от многих факторов: конструктивных, присущих данному механизму, технологических, определяемых принятой технологией производства, и физических, определяемых физико-механическими свойствами измельчаемого продукта. При измельчении на молотковых мельницах хрупких однородных материалов, где получаются частицы в основном в виде призм, об эффективности судят или по приросту суммарной поверхности частиц, или уменьшению среднего объема и массы частиц измельченного материала. В связи с тем, что частицы древесной муки имеют различную форму (призмы, пластинки, игольчатые), возникают трудности в достаточно точном определении прироста поверхности или уменьшения объема и массы частиц. Для определения эффективности измельчения древесины в производстве древесной муки пользуются показателями производительности мельницы по пропуску G_п— количеству исходного продукта, переработанного в единицу времени, и приросту содержания фракций — прошедших через номинальную сетку, и измельченном и еодном продуктах. Этот показатель при условии номинальной (?) загрузки мельницы по мощности указывается в технической _хактеристике как производительность по муке определенной марки (в основном 140 и 180). Прирост содержания мучных фракций ÎР_d определяется по формуле ÎР_d = G_п[(D_измd – D_исхd)/100]= G_п [(R _измd— R _исхd) / 100], где D_измd, D_исхdd — процентное содержание проходных фракций через номинальную сетку, соответственно в измельченном и исходном продуктах; R _измd, R _исхd—то же с размером частиц большим d. К конструктивным параметрам, определяющим эффективность работы молотковой мельницы, относится установленная мощность. С увеличением мощности, затрачиваемой на измельчение, возрастает (до определенного предела) производительность мельницы по пропуску G_п, при этом даже при одном и том же приросте мучных фракций в измельченном продукте общее количество муки увеличивается. Диаметр ротора по кромкам молотков, принятый для даниого механизма измельчения, определяет важный показатель окружную скорость рабочих органов и, с учетом величины движущихся масс, кинетическую энергию ротора. С увеличением скорости кромок молотковпроизводительность мельницы увеличивается. Одним из важнейших конструктивных параметров молотковой мельницы является величина зазора между кромкою молотка и внутренней поверхностью ситового барабана, определяющая толщину слоя продукта, находящегося между поверхностью сита и кромкой молотка. Наличие слоя материала на сите способствует измельчению перетиранием, препятствует свободному проходу измельченных частиц в наружную полость корпуса мельницы, что в конечном итоге приводит к излишнему нагреву продукта и мельницы и к переизмельчению частиц. В некоторых мельницах фирмы «Альпине» (ФРГ) устанавливаются ситовые барабаны, выполненные из одной стальной перфорированной ленты. Мельницы, применяемые в производстве древесной муки, комплектуются молотками прямоугольной формы с двумя отверстиями. В процессе эксплуатации мельницы такой молоток устанавливается в четырех положениях последовательно по мере затупления рабочих (периферийных) кромок, что позволяет увеличить срок его службы. У молотка такой конструкции разность длин по оси и по диагонали составляет 6 мм. Чтобы исключить удар молотка о поперечину ситового барабана, он должен быть установлен .в роторе с зазором более 6 мм между кромкой поперечины и торцом молотка. Для уменьшения зазора между измельчающим элементом и поверхностью сита можно применять молотки специальной формы в виде ножа, как на мельнице МДМ-1. Такая конструкция позволяет установить зазор между режущей кромкой молотка и поверхностью сита, равный высоте выступающей над ситом части поперечины плюс 0,2— 0,3 мм, « уменьшить общий зазор минимум на 6 мм. Важным фактором, определяющим эффективность процесса измельчения в молотковой мельнице, является живое сечение ситового барабана, т. е. суммарная площадь всех отверстий сит. В практике производства древесной муки применялись мельницы с ситовыми вкладышами, имеющими круглые отверстия диаметром 2—3 мм, а также щелевые размерами (0,6—1)х10 мм, с расположением отверстий по окружности. При таком расположении щелей сит получалась мука более волокнистой структуры, чем с применением сит, имеющих круглые отверстия. Выпускаемые нашей промышленностью мельницы, предназначенные для производства древесной муки, комплектуются вкладышами, имеющими круглые отверстия диаметром 1.5 мм и щелевые с размерами 0,4×20 мм. Щели расположены по образующей ситового барабана. В молотковых мельницах, применяемых для измельчении строительных материалов, применяются броневые плиты, устанавливаемые вместо ситового барабана и представляющие собой выступы и насечки различных конструкций. Броневые плиты способствуют измельчению за счет ударов частиц материала об эти выступы. Исследования, проведенные ЦНИИМОДом на мельнице В77-2М с ситовым барабаном, имеющим шесть ситовых вклады-шей и две броневые плиты, представляющие собой стальные пластины с 4 поперечными выступами, расположенными по образуюшей ситового барабана по всей его ширине, показали значительное повышение содержания муки в измельченном продукте, несмотря на уменьшение живого сечения ситового барабана. Это объясняется тем, что выступы броневых плит играют pоль контрножей и при достаточно острых кромках молотков измельчение частиц древесины происходит резанием. Этим обусловлено применение па мельницах В77-2Л ситовых вкладышей со специальными накладками. Важнейшими физическими факторами, определяющими эффективность процесса топкого измельчения, являются влажность иорода древесины. Исследованиями и практикой производства древесной муки установлено, что чем меньше влажность древесины тем эффективнее процесс измельчения. Наивысшая производительность по приросту содержания мучных фракций достигается при влажности от 0 до 3%. В производстве древесной муки на измельчение подается продукт, имеющий влажность в пределах 3 — 5%. На эффективность измельчения влияют физико-механические свойства (твердость, пластичность, плотность) древесины различных пород. Древесина хвойных пород измельчается более эффективно, с меньшими затратами энергии. При измельчении древесины лиственных пород образуются волокнистые фракции, что ухудшает классификацию материала и снижает производительность мельницы. Гранулометрический состав продукта, подаваемого на нзмельчение, определяется подготовкой сырья перед сушкой и для сходов – выбранными параметрами классификаторов При измельчении исходного продукта после сушки производительность мельниц по пропуску ниже, чем при измельчении сходов, но выше содержание мучных фракций. Это объясняется тем, что в сходах содержится значительное количество мелких фракций материала, которые способствуют образованию на внутренней поверхности ситового барабана слоя продукта, ведущего к преобладанию измельчения трением.