Проект участка производства материала "спанбонд" поверхностной плотностью 100 гр/м2 производительностью 7000 кг

Состояние производства нетканых материалов из полипропиленовых волокон по технологии "спанбонд". Характеристика исходного сырья и вспомогательных материалов. Расчет расхода материалов и оборудования для выпуска различного ассортимента готовой продукции.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 30.09.2014
Размер файла 1,7 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности

Курсовой проект

Проект участка производства материала "спанбонд" поверхностной плотностью 100 гр/м2 производительностью 7000 кг

Москва 2011 г.

Содержание

Введение

1. Литературный обзор

1.1 Получение изотактического полипропилена

1.2 Некоторые свойства полипропилена

1.3 Формование волокна из полипропилена

1.4 Состояние и перспективы развития производства нетканых материалов из полипропиленовых волокон по технологии "спанбонд"

2. Технологический раздел

2.1 Ассортимент нетканых материалов "спанбонд"

2.2 Обоснование выбора технологической схемы производства и оборудования

2.3 Показатели готовой продукции

2.4 Характеристика исходного сырья и вспомогательных материалов

2.5 Описание технологического процесса

2.6 Очистка фильер

2.7 Нормы технологического режима

2.8 Расчет расхода материалов и основного технологического оборудования для выпуска различного ассортимента готовой продукции

Заключение

Литература

Введение

Производство нетканых материалов (НМ) в последнее время становится самым перспективным направлением в текстильной индустрии. Объем их производства и потребления растет несоизмеримо быстрее, чем тканей и трикотажа. Эта связано с тем, что выработка НМ является самым коротким и дешевым способом получения широкого ассортимента текстильных полотен от исходного сырья до готовой продукции.

Быстрому развитию рынка нетканых материалов в мире способствовало создание высокопроизводительных способов их производства: из расплава полимера, из раздува полимера, термоскрепления, скрепления волокнистых холстов водными струями (гидроструйного скрепления) и др. Производство НМ по видам показано на рис.1. [1]

Рис. 1. Диаграмма производства нетканых материалов по способам производства

Сырьем для производства нетканых материалов, в основном, служат химические волокна. Из всех видов химических волокон доминирующее место занимают полипропиленовые (ПП) волокна, которые в последние годы активно вытесняют другие волокна. К их преимуществам относятся устойчивость к действию кислот, щелочей, микроорганизмов и небольшой удельный вес.

ПП нетканые текстильные материалы, получаемые фильерным способом и упрочненные механическим, химическим и термическим методом широко используются во многих отраслях промышленности и народного хозяйства.

Одним из наиболее быстроразвивающихся продуктов среди нетканых материалов на мировых рынках является материал, полученный по технологии "спанбонд".

НМ "спанбонд" в зависимости от плотности имеет самый широкий спектр потребления: от использования в производстве изделий медицинского и санитарно-гигиенического назначения до применения в качестве мебельных и фильтровальных материалов.

Эксперты склоняются к мнению, что объемы потребления спанбонда в России в ближайшее время увеличатся в несколько раз. Это будет связано с переходом большинства отраслей на менее дорогой материал с характеристиками, во многом превышающими показатели продукции, используемой на сегодняшний день.

1. Литературный обзор

1.1 Получение изотактического полипропилена

Получение ПП волокон в структуре промышленности химических волокон характеризуется наиболее высокими технико-экономическими показателями, что обусловлено простотой технологической схемы благодаря отсутствию на предприятии отделения синтеза волокнообразующего полипропилена и сравнительно невысокой его стоимости. Технологический процесс получения ПП нитей включает только формование и последующую обработку.

Исходным сырьем для получения ПП волокна является полипропилен стереорегулярной изотактической структуры. Химическая формула полипропилена:

Молекулярная масса М= 80ч150 тыс.

Плотность с = 920ч970 кг/м3

Температура плавления Тпл = 170-183°С

Температура стеклования Тст = 20°С

Стереорегулярные полимеры - это такие полимеры, в характере следования конфигураций которых отмечается определенная закономерность, отличная от статистического распределения; этим они отличаются от обычных регулярных полимеров, у которых мономерные звенья, группы макромолекулы правильно размещены только на плоскости.

Условно допускается, что зигзагообразная полимерная цепь находится в одной плоскости, можно различить три основных способа расположения заместителей (рис. 2). Проекционное изображение заместителей по цепи полимера (по Фишеру), может быть представлено так:

Рис. 2. Проекционное изображение заместителей по цепи полимера (по Фишеру)

Случайное (статистическое) размещение заместителей по отношению к плоскости, произвольное чередование конфигураций относится к нестереорегулярным атактическим полимерам.

Если заместители расположены поочередно выше и ниже плоскости, правильное чередование конфигураций, то такие полимеры называются стереорегулярными синдиотактическими [2].

Если все заместители находятся по одну сторону плоскости, везде имеется одна и та же конфигурация, то это стереорегулярные изотактические полимеры. Схематическое изображение части изотактической молекулы ПП представлено на рис. 3 [3].

Рис. 3. Схематическое изображение части изотактической молекулы полипропилена

Наиболее хорошо изучены стереорегулярные полимеры пропилена. Рентгеноструктурные исследования показали, что период идентичности изотактического ПП, полученного с катализатором ТiС13-А1(С2Н5)3, составляет 6,50Е, что возможно только в том случае, если зигзагообразная полимерная цепь лежит не в одной плоскости (плоскостное расположение требовало бы периода в 1,61 К), а имеет вид спирали, изображенной на рис.4. При этом каждая метильная группа у третичного углерода расположена под углом 120° по отношению к предыдущей таким образом, что любая первая группа находится над четвертой, если смотреть сверху на ось спирали; кроме того, плоская структура цепи с размещением всех метильных групп по одну и ту же сторону ее, стерически невозможна. Спирали могут быть как левыми, так и правыми в зависимости от условий полимеризации [2].

Рис.4. Строение изотактического полипропилена (маленькие белые шары атомы Н, большие белые шары - СН3 - группы, черные шары - атомы С).

Полипропилен изотактической структуры получают ионнокоординационной полимеризацией пропилена на комплексных катализаторах Циглера-Натта:

При более подробном рассмотрении механизма полимеризации олефинов на комплексных катализаторах важным является вопрос, касающийся природы активного центра комплексных катализаторов и их роли в процессе полимеризации. По этому вопросу существуют разные концепции.

Так, например, некоторые исследователи считают, что при полимеризации олефинов активным центром является алкилированное соединение титана и присоединение мономера происходит по связи титан-углерод; металлорганическое соединение при этом играет роль алкилирующего агента и не принимает участия в процессе роста цепи. Схема этого процесса может быть представлена следующим образом [4]:

TiCl3 + A1R3 > Cl2TiR + A1R2C1

Cl2Ti?+-R?- + CH2=CHR > Cl2Ti-CH2CHR'R

Вывод о роли комплексного катализатора был сделан на основании изучения совместной полимеризации этилена и пропилена; в результате исследований было установлено, что реакционная способность пропилена зависит от природы переходного металла и не зависит от строения металлорганического соединения.

В настоящее время придерживаются другой концепции, заключающейся в том, что активным центром является биметаллический комплекс с координационными связями; присоединение мономера происходит путем внедрения его по связи титан-углерод. При столкновении молекул мономера с активным комплексом происходит взаимодействие электрона, образующего р-связь б-олефина с 3d-электроном титана, в результате которого разрывается связь Ti- С3 и образуется новая координационная связь между Ti- С1. При этом у С2 и С3 появляются незначительные остаточные валентности (на схеме реакции они обозначены ?), при взаимодействии которых образуется координационная связь. Поскольку молекула мономера внедряется между Ti-C3, происходит ослабление координационной связи между А1 и С3; при этом у А1 и С1 образуются остаточные валентности. В конечной стадии образуется координационная связь между А1 и С1. Дальнейшее внедрение молекул мономера в активный комплекс происходит по аналогичной схеме [4]:

Результаты многих работ позволяют сделать заключение только о том, что мономер присоединяется к металлу переменной валентности, который образует комплекс с металлорганическим соединением.

В результате изучения влияния концентрации мономера и катализатора предложен механизм передачи и обрыва макромолекулярной цепи.

Так, передача гидрид - иона с последующим реалкилированием мономера может протекать по следующим реакциям:

[K?+]-C?-H2-CHR- > [К?+]-Н?- + CH2=CR-...

[К?+]-Н?- + CH2=CHR > [K?+]-C?-H2-CH2R,

где [К] - каталитический комплекс, состоящий из металлорганического соединения и соли металла переменной валентности.

Эта реакция не имеет большого значения при низких температурах. Передача цепи на мономер:

[K?+]-C?-H2-CHR-CH2-CHR-... + CH2=CHR >

>[K?+]-C?-H2-CH2R + CH2=CR-CH2-CHR-...

Передача цепи на металлорганическое соединение:

[K?+]-C?-H2-CHR-CH2-CHR-... + MR >

> [K5+]-R5- + MCH2-CHR-CH2-CHR-...

При полимеризации полиолефинов на комплексных катализаторах происходит дезактивация активных центров, которая приводит к прекращению роста цепи. Дезактивация может происходить в результате взаимодействия с имеющимися в мономере или растворителя примесями. Полимеризация прекращается также, если доступ к катализатору блокируется осаждением на нем тонкого слоя нерастворимого полимера или если полимер утрачивает способность к десорбции с поверхности катализатора.

Рассматривая механизм полимеризации олефинов, большое значение уделяется регулированию молекулярной массы, так как оно имеет огромное практическое значение в связи с переработкой полимера в волокно. Молекулярную массу (степень полимеризации) полиолефинов в процессе полимеризации можно регулировать триэтиламином, производными мочевины, сероуглеродом, водородом.

Наиболее активным агентом передачи цепи при полимеризации олефинов является водород:

[K?+]-C?-H2-CHR-...+ Н2 > [К?+]-Н?- + СН3-CHR-...

Изменение степени полимеризации полиолефинов в присутствии водорода определяется уравнением [3]:

где СП - степень полимеризации, CHi - концентрация водорода, В - константа.

При постоянных условиях проведения реакции полимеризации олефинов молекулярная масса полимера понижается при повышении количества соединений металла переменной валентности. Изменение температуры и парциального давления мономера не оказывает существенного влияния на величину молекулярной массы полиолефина. Экспериментально установлено, что молекулярная масса 1111 зависит от концентрации триэти л алюминия. Эту зависимость при постоянном количестве треххлористого титана можно выразить уравнением [3]:

где А - постоянная процесса обрыва молекулярных цепей не зависящая от концентрации триэтилалюминия; К - константа скорости обрыва цепи, зависящая от концентрации триэтилалюминия; Cal - концентрация триэтилалюминия; Кр - константа роста цепи; т - концентрация мономера.

1.2 Некоторые свойства полипропилена

Удельная плотность изотактического ПП зависит от содержания в полимере атактических структур, упаковки цепей которых более рыхлая, чем упаковка изотактических структур. Так, плотность атактического ПП составляет 850 кг/м3, а изотактического кристаллического ПП - 936 кг/м3. Плотность ПП, содержащего до 90% кристаллических структур - 920 кг/м3. Плотность изотактического ПП при быстром охлаждении расплава может быть снижена на 10% вследствие аморфизации полимера.

Температура плавления полимеров зависит от молекулярной массы, с ее увеличением температура плавления кристаллов полимера возрастает до определенной степени полимеризации, оставаясь затем постоянной. Зависимость температуры плавления изотактического ГШ от молекулярной массы изображена на рис. 5 [5].

Рис. 5. Зависимость температуры плавления изотактического полипропилена от молекулярной массы

Полиолефины при понижении температуры переходят из высокоэластического состояния в стеклообразное.

Температура стеклования (Тс) полимеров (для ПП она составляет около -20°С) определяется соотношением между энергией межмолекулярного взаимодействия и энергией теплового движения звеньев макромолекулярной цепи. Энергия межмолекулярного взаимодействия незначительно изменяется с понижением температуры; энергия теплового движения уменьшается с изменением температуры и при некоторых значениях становится недостаточной для преодоления межмолекулярного, а также внутримолекулярного взаимодействия.

Температура, ниже которой полимер разрушается под действием приложенного напряжения, называется температурой хрупкости (Тхр) и является нижним пределом эксплуатации полимерных материалов. Так, температура хрупкости высокомолекулярного ПП составляет -14°С, а ПП средней молекулярной массы -2°С [4].

Теплоемкость полимеров определяется энергией теплового движения молекул. Зависимость удельной теплоемкости изотактического ПП от температуры представлена на рис. 6.

Рис. 6. Зависимость удельной теплоёмкости изотактического полипропилена от температуры

Изменение теплоемкости полимеров, кроме того, зависит от скорости нагревания полимеров, поскольку перегруппировка молекул может следовать за повышением температуры только при условии, если время релаксации меньше времени, в течение которого к полимеру подводится тепло. В противном случае система не успевает поглотить тепло, необходимое для ослабления межмолекулярных связей и перестройки ближнего порядка. Поэтому при увеличении скорости нагревания изменение теплоемкости будет происходить при более высокой температуре.

На рис. 6 видно, что в области температур плавления кристаллов полимеров наблюдается значительное изменение теплоемкости, связанное с увеличением подвижности макромолекул. При комнатной температуре теплоемкость и теплопроводность изотактического ПП равны 2,1-2,5 Дж/(г*град) и 11,7-14,7 Дж/(сек*см*град) соответственно [5].

Проницаемость, так же как и другие физические свойства, зависит от микроскопической структуры полиолефинов: с увеличением степени кристалличности проницаемость понижается, но такая закономерность соблюдается не всегда. Это связано с образованием микротрещин в кристаллических участках полиолефинов под влиянием напряжения.

Проницаемость кислорода при нормальных условиях для линейного полиэтилена и ПП примерно в три раза меньше проницаемости кислорода для разветвленного полиэтилена.

Кристаллические полиолефины не растворяются при нормальных условиях в углеводородах, хотя аморфные полимеры растворяются во всех известных растворителях. Это связано с различной величиной энергий взаимодействия в кристаллических и аморфных полимерах. Если для аморфных полимеров взаимодействие обусловлено только энергией межмолекулярного взаимодействия, то в кристаллических полимерах оно определяется также энергией кристаллизации; для разрушения кристаллов необходимо затратить дополнительное количество тепла. Кристаллическую структуру полиолефинов можно разрушить только путем повышения температуры.

Действительно, при температурах, близких к температуре плавления кристаллов, полиолефины растворяются во многих органических растворителях, особенно в алифатических и ароматических углеводородах.

Способность ПП растворяться при высоких температурах используется для определения молекулярной массы по следующему эмпирическому уравнению [3]:

Изотактический ПП высококристалличен, т.к. регулярная цепь может давать с другими цепями плотную упаковку с последующим образованием кристалла. Содержание изотактической фракции в полимере будет отражаться на степени кристалличности. Помимо содержания изотактической фракции, на кристалличность ПП влияют и другие факторы. Например, важна скорость охлаждения образца. Если расплавленный образец подвергнуть быстрому охлаждению, то цепи не успеют занять надлежащего расположения для образования кристаллов, поскольку резко повысится вязкость расплава. Также влияет и размер цепи: относительно короткая цепь позволяет молекулам легче принять нужное положение для образования кристаллов, чем длинная. Степень кристалличности образца ПП имеет большое значение и при определении его проницаемости для жидкости. Как и у других, частично кристаллических материалов, растворитель проникает через аморфные участки.

На рис. 7 представлены зависимости между проницаемостью растворителя и кристалличностью полимера. В качестве растворителей взяты вещества, быстро проникающие через ПП.

Степень кристалличности образцов ПП следующая: А - 66%, Б -64%, В - 63%. Такой довольно узкий интервал кристалличности может вызвать трех- или четырехкратное изменение проницаемости [5].

Рис. 7. Влияние степени кристалличности полипропилена на проницаемость растворителей

Таким образом, для получения волокон необходимо учитывать следующие особенности ПП:

ПП гидрофобен, поэтому на его свойства не влияет влага в окружающем воздухе, но волокно легко электризуется, следовательно, переработка ПП волокна возможна после нанесения антистатика;

низкая температура стеклования ПП обусловлена отсутствием полярных групп и высокой гибкостью макромолекул, поэтому кристаллизация волокна во время формования практически полностью завершается.

1.3 Формование волокна из полипропилена

ПП волокна можно формовать из расплава и раствора полимера. Однако последний способ распространения не получил. Одной из важнейших характеристик, определяющих способность полимера к формованию, является вязкость расплава, величина которой должна составлять около 100-300 Паяс. В производственных условиях характеристикой вязкости расплава служит индекс расплава (зависит от диаметра отверстия, температуры и нагрузки) количество полимера (г), выдавливаемое в течение 10 мин при постоянной температуре (190°С) и нагрузке 5-10 кг через отверстие с определенным диаметром [6].

Формование полиолефиновых волокон осуществляют из полимера только определенной молекулярной массы (80000-150000), т.к. при переработке высоковязких полиолефинов возникают механические напряжения, релаксация которых на выходе из фильеры приводит к появлению волнистости волокна. Чтобы этого избежать, нужно вводить в полиолефины низкомолекулярные или высокомолекулярные пластификаторы, уменьшая напряжение сдвига. В тех случаях, когда молекулярная масса полимера значительно выше 150000, полиолефины подвергают деструкции при грануляции или при формовании волокна.

Более целесообразно формование ПП волокон производить на формовочных машинах с плавильными устройствами экструзионного типа, которые создают принудительную транспортировку высоковязкого полимера. В таких машинах предусматривается минимальная продолжительность пребывания полимера в зоне высоких температур. В результате перемешивания расплава полимера по зонам экструдера не создается местных перегревов, которые приводят к понижению физико-механических свойств волокон. Производительность формовочной головки экструзионного типа составляет от 60 кг/ч при получении нитей коврового ассортимента, до 120-400 кг/ч - при получении пленочных нитей. При использовании высокоскоростных прядильных головок экструзионного типа продолжительность пребывания в зоне высоких температур незначительная (не более 5-10 сек); при этом практически не происходит деструкции полимера [7].

Для формования волокон расплаву полимера придают форму тонких струек, которые отверждаются при охлаждении. Тонкие полимерные струйки получают продавливанием расплава полимера через отверстия фильер, имеющих диаметр от 50 до 500 мкм (в зависимости от особенностей процесса формования и желаемой толщины волокна), или растягиванием капель и струй расплава полимера.

Твердая полимерная фаза в струйке расплава полимера образуется вследствие сдвига фазового равновесия и вызвана протеканием процессов тепло - и массообмена между струйкой и окружающей средой в зоне формования.

При формовании из расплава полимера тепло отводится от формуемой нити потоком воздуха.

Общим для процесса формования различных волокон является то, что процессы образования твердой фазы происходят в поле градиента скорости движения полимера, меняющегося по длине пути формования и определяемого как реологическими свойствами формуемого волокна, так и комплексом сил, действующих на него. Процессы деформирования волокна в зоне формования приводят к его утонению и одновременно вызывают ориентацию макромолекул вдоль оси волокна, которая зависит для каждого данного полимера от величин деформации и механического напряжения.

Технологическая схема получения волокна из термопластичных полимеров однотипна. Процесс получения ПП волокна состоит из следующих операций:

формование;

комплектование невытянутого жгута;

ориентационное вытягивание;

гофрировка;

термофиксация;

резка и упаковка.

На формовочную машину полимер поступает в виде гранул, дозируемых в плавильное устройство. Полимер дозируется насосом и, пройдя через фильтр и отверстия фильеры, в виде струек поступает в шахту для формования. В шахте струйки обдуваются потоком воздуха, охлаждаются и затвердевают. Полученные волокна поступают в приемное устройство [6].

Известно, что для данного процесса основными факторами, определяющими свойства нитей и волокнистых материалов, являются: градиент скорости деформации струи расплава и условия затвердевания полученных нитей. В соответствии с этим, целесообразно получение волокнистых материалов по методу аэродинамического формования разделить на два способа:

формирование из "горячих" самосклеивающихся волокон;

формирование из "холодных" не склеивающихся волокон.

На рисунке 8 представлены основные принципиальные схемы машин, наиболее широко применяемых по этому методу формования.

Рис. 8. Принципиальные схемы машин для получения волокнистых материалов по методу аэродинамического формирования [13]

1 - расплавитель; 2 - фильерный блок; 3-струи расплава; 4 - дутьевое устройство; 5 - нити; 6 - цилиндрический нитераскладчик с нарезкой; 7 - вытяжное устройство; 8 - сетчатый транспортёр; 9 - вакуум-отсос; 10 - стационарный расплавопровод; 11 - качающийся расплавопровод; 12 - электрообогреваемая шахта; п.в. - пассивный воздух; а.с.в. - активный сжатый воздух

а - струи расплава полимера непосредственно на выходе из каналов прямоугольной фильеры подвергаются вытяжке сжатым воздухом с Т =280-350°С. Полученные нити подаются отработанным воздухом на сетчатый транспортер с вакуум - отсосом, где формируется материал из самосклеивающихся ультратонких нитей. Особенностью данной машины является то, что дутьевое устройство встроено непосредственно в прядильный блок;

б - филаментные "холодные" нити (5), заряженные одноименным зарядом в виде нескольких круглых пучков, транспортируются на специальный нитераскладчик (6), имеющий спиральную нарезку, совершающий вращательное и возвратно-поступательное движения. Отражаясь от нитераскладчика, нити, благодаря так называемому эффекту "Коанда", раскладываются вдоль и поперек сетчатого транспортера, имеющего вакуум-отсос. Таким образом, получается ряд параллельных дорожек шириной 300-500 мм от каждого прядильного места, перекрывающих друг друга. В результате формируется холст материала шириной до 5 м. Особенностью данной схемы является наличие выносного дутьевого устройства и отражателя - нитераскладчика, позволяющего получать волокнистый холст большой ширины;

в - характерной особенностью этой схемы является наличие двухступенчатой вытяжки. Ряды параллельных струй расплава на расстоянии ~ 0,5 мм от выхода из каналов подвергаются предварительной вытяжке горячим сжатым воздухом (1 ступень). Полученные нити попадают во II ступень: прямоугольное дутьевое устройство, где осуществляется окончательная вытяжка горячим воздухом, паром или жидкостью. Раскладка нитей на сжатом транспортере осуществляется за счет качания прямоугольного дутьевого устройства;

г - по этой схеме формование "горячих" или "холодных" нитей осуществляется с помощью круглого или прямоугольного устройства, совершающего качательное движение в вертикальной плоскости, на сетчатом транспортере с вакуум - отсосом. Принципиальной особенностью данной установки является наличие электрообогреваемой шахты, установленной между фильерой и дутьевым устройством, что позволяет получать ультратонкие волокна диаметром 1-5 мкм. Ширина материала составляет более 1,5 м;

д - существенное отличие данного процесса состоит в том, что филаментные "горячие" и "холодные" нити раскладываются качающимся дутьевым устройством, которое совершает вместе с гибким расплавопроводом и прядильным блоком возвратно - поступательное движение в горизонтальной плоскости, что дает возможность формировать материал шириной более 1,5 м;

е - особенностью данной схемы является то, что отсутствует дутьевое устройство. Филаментные "горячие" или "холодные" нити падают вертикально вниз за счет силы тяжести, вытягиваются и раскладываются на сетчатом транспортере только за счет вакуум - отсоса.

По указанным отличительным признакам данные принципиальные схемы можно разделить на 4 группы:

- установка с встроенным в фильерный блок дутьевым устройством (рис.8 а);

- установка с выносным дутьевым устройством (рис. 8 б, г, д);

- установка комбинированная (рис. 8 в);

- установка без дутьевого устройства (рис. 8 е).

В машинах первой группы процесс растяжения струй расплава осуществляется горячим сжатым воздухом, получаемые нити мало ориентированы (коэффициент двулучепреломления составляет (4-12)-10-3).

Для проведения процесса на этих установках требуется точное поддержание температуры и скорости активного сжатого воздуха, вытягивающего нить.

Данные установки позволяют получать материалы различного диаметра волокон (в том числе - ультратонкие), высокой степени ориентации и с достаточной шириной холста [13].

Ссылки должны идти в четкой последовательности

1.4 Состояние и перспективы развития производства нетканых материалов из полипропиленовых волокон по технологии "спанбонд"

Производство нетканых материалов занимает самостоятельное положение среди отечественных: отраслей текстильной промышленности, тж. специфические свойства нетканых полотен позволяют широко использовать их не только в качестве заменителей некоторых тканей, но и создавать материалы с принципиально новыми эксплуатационными свойствами, которые не могут быть обеспечены классическими способами производства текстильной продукции.

При разработке стратегии развития производства нетканых материалов учитывались мировые тенденции развития производства нетканых материалов и совокупность социально-экономических факторов деятельности подотрасли в условиях присоединения РФ к ВТО. Общеизвестно, что при слиянии национального и международного рынков может происходить потеря национального контроля над целыми отраслями промышленности и подотрасль нетканых материалов является исключением. И этот факт учитывался в нашей работе.

Современная деятельность подотрасли нетканых материалов осуществляется в условиях становления нормальных рыночных отношений и серьезного комплекса макроэкономических и отраслевых проблем:

* В первую очередь это проблемы, связанные с отсутствием эффективной государственной политики в отношении текстильной промышленности. Текстильная промышленность не попала в число сфер приоритетного развития экономики и до настоящего времени отсутствует единая точка зрения относительно перспектив ее развития. Результатом является то, что производство нетканых материалов в условиях растущего спроса на продукцию подотрасли развивается на фоне интервенции российского рынка нетканых материалов со стороны западных и восточных товаропроизводителей. Объем импорта нетканых материалов в 2004 г. составил 18 тыс. тонн, в 2003 - 16,7 тыс. тонн. Основные импортеры: Германия, Италия, Польша, Китай, США, Чехия;

* юридическая незащищенность предприятий при переделе собственности и агрессивная деятельность рейдеров способствовали инициированию банкротства многих предприятий подотрасли, потери ими отраслевой принадлежности (один из примеров - фабрика искусственного меха, г. Дмитров);

* отсутствие продуманной тарифно-таможенной политики, которая не позволяет защищать российского производителя и создавать благоприятный инвестиционный климат отечественным и иностранным товаропроизводителям;

* действующая налоговая система в ее нынешнем виде не только не направлена на ускорение экономического роста и поддержку действующих предприятий, но и является фактором его торможения, т.к. изымает не только прибавочный, но и необходимый для инвестиционного развития продукт;

* высокая бюрократизация бизнеса, сложившаяся в условиях жесткого контроля государства и его органов. Сегодня предприятия подотрасли находятся под пристальным вниманием более 40 органов, пытающихся контролировать различные технические, экологические и финансовые аспекты их деятельности, что постоянно содержит угрозу нормальной деятельности предприятий;

* высокие процентные ставки на кредитные ресурсы, девальвация курса отечественной валюты также являются проявлением поверхностного отношения государства к промышленности нетканых материалов,

Рынок подотрасли нетканых материалов постоянно испьггывает давление со стороны нелегального оборота продукции. В этих условиях предприятия подотрасли постоянно конкурируют с большим количеством недобросовестных перепродавцов, что, безусловно, сказывается на микроэкономических показателях их деятельности.

Негативное влияние на показатели развития подотрасли оказывает состояние рынка отечественного сырья, т.к. производство нетканых полотен очень чувствительно к качеству исходного сырья: полиэфирного, полипропиленового, вискозного волокна, химических нитей.

Для современных технологий и нового ассортимента нетканых материалов требуются также полиэтиленовые волокна; волокна арамидной группы, обладающие повышенной термостойкостью; волокна, обладающие антимикробными свойствами; волокна с новыми физико-механическими свойствами (повышенной извитостью, повышенной устойчивостью извитости); полые, профилированные, бикомпонентные волокна. Однако такое сырье отечественная промышленность не выпускает.

Вторым аспектом проблемы является галопирующая инфляция цен на текстильное сырье. Основные поставщики волокон в последние 3-4 года практически ежемесячно повышают отпускные цены, что являлось главным фактором роста издержек производства и снижения рентабельности производства.

Отсутствие необходимого отечественного сырья приводит к возникновению в подотрасли малоэффективных схем с использованием давальческого сырья или толлинговых схем.

Недостаток сырья, нерегулярность его поставок и нерегулируемый рост цен создали уникальный прецедент в истории отечественной промышленности нетканых материалов: предприятия переходят на систему самообеспечения сырьем (ОАО "Комитекс", ООО "Номатекс" и др.).

При разработке Стратегии развития нетканых материалов учитывался научный, технический и технологический уровень производства на наших предприятиях. Сегодня доля технологического оборудования, имеющего срок службы более 10 лет, составляет около 70%, что свидетельствует о том, что к 2010-2015 гг. в подотрасли нетканых матер и шов сформируется существенный инвестиционный спрос.

В настоящее время в России нетканые материалы выпускают около 70 предприятий, включая и те, на которых установлено по 1-2 единицы оборудования. Консолидация капитала и объемов производства в подотрасли достигла очень высокого уровня - первые пять компаний (ОАО "Комитекс"; ООО "Сибур-геотекстиль", ООО "Номатекс", ОАО "Туймазытекс", ООО "СиАйрлайд") обеспечивают более 80% общего выпуска нетканых материалов. На всех остальных предприятиях нетканые полотна производятся в небольших объемах по одному, редко - по двум технологическим способом,

Существующая ассортиментная структура нетканых материалов в основном сложилась в советский период развития экономики и была ориентирована на потребности плановой экономики. При этом недостаточно учитывались мировые тенденции в производстве нетканых материалов.

Анализ нетканых материалов по ассортименту показывает, что наиболее крупной ассортиментной группой является группа полотен - основ под полимерные покрытия: для линолеума, клеенки, мягкой кровли, обоев, слоистых пластиков. Доля этой группы в общем выпуске нетканых материалов составляет 30%.

Ассортиментные группы геотекстильных и агротекстильных полотен составляют около 18-20%: полотна для тепло- и звукоизоляции (строительные, для балластировки трубопроводов, автомобильные), для одежды и обуви - около 20%.

Оставшиеся 30% выпуска полотен приходятся на такие ассортиментные группы, как фильтровальные, медицинские обтирочные, тарные полотна, материалы для изделий краткосрочного пользования и прочие, каждая из которых имеет удельный вес от 1 до 3% в общем выпуске нетканых материалов в РФ.

Между тем, основным направлением развития производства нетканых материалов в мире является, ускоренное развитие ассортиментной группы полотен краткосрочного пользования (медицинские, для сангигиены, для спецодежды, обтирочные и т.п.). В России практически отсутствует выпуск полотен этой группы (их доля в общем объеме выпуска составляет около 4-5% по всем видам, вместе взятым).

Основными способами производства полотен краткосрочного пользования являются: термоскрепленный, струйный ("спанлейс"), фильерный ("спанбонд"). Современное импортное оборудование, на котором выпускаются материалы этими способами, имеет высокую производительность и рабочую ширину от 4 метров и выше.

Развитие производства полотен этой перспективной группы в России сдерживаются факторами, перечисленными выше. Сложившаяся ситуации в промышленности нетканых материалов РФ, особенности ее организации требуют выбора национальной модели развитая по типу так называемого "догоняющею развития" или модели преодоления отставания, основанной на конкурентных преимуществах нашей страны.

К ключевым условиям реализации данной стратегии относятся:

1. Разработка государственной эффективной стратегии привлечения прямых инвестиций, в том числе и иностранных, в подотрасль нетканых материалов, т.к. собственных ресурсе в подотрасли сегодня недостаточно. Кроме того, на отечественных предприятиях не хватает возможностей для привлечения долгосрочных банковских кредитов инвестиционного характера. Прямые иностранные инвестиции могут привлекаться в виде технологического и финансового участия:

- приобретения инвестором не менее 20-25% доли (вклада) в уставные капиталы действующих предприятий подотрасли

- осуществление иностранным инвестором финансовой аренды (лизинга) оборудования таможенной стоимостью не менее 0,1-0,15 млн. долл. США;

- создание новых предприятий со 100%-ным иностранным капиталом или смешанным капиталом с контрольным пакетом акций у государства.

2. Интенсивное использование опыта зарубежных стран, его адаптация к внутренним условиям, основанным на конкурентных преимуществах нашей страны и использовании разумной политики привлечения прямых иностранных инвестиций.

Самым ярким примером подобной стратегии является Китай, который уже около 20 лет развивается на базе прямых иностранных инвестиций (более 500 тыс. предприятий с иностранным капиталом, а фактические прямые иностранные инвестиции в 2004 г, составили 600 млрд. долл. США),

3. Формирование необходимых промышленных кластеров, т.е. комплекса сопутствующих и поддерживающих отраслей: производство специальных видов химических волокон и нитей, ТВВ, развития отраслевой науки, средств автоматизации и контроля технологического процессам качества продукции, текстильного машиностроения и т.д.

4. Принятие административно-правовых мер для поддержки отечественных (российских) товаропроизводителей, в том числе:

* разработка и реализация новой концепции налогообложения в условиях реализации стратегии развития базовых предприятий подотрасли и НИИ (налоговые льготы и освобождение от основных налогов: налога на прибыль, налога на имущество, налога на землю базовых предприятий, осуществляющих капитальные вложения в развитие собственного производства на период нормативного срока окупаемости или достижения нормативного уровня рентабельности);

* разработка государственной концепции строительства карьеры молодых специалистов предприятий подотрасли и молодых ученых научно-исследовательских организаций: поддержка и укрепление имеющейся системы профессионально-технического образования, стимулирование направления предприятиями и организациями подотрасли работающей молодежи на обучение, отсрочки (освобождение) от призыва в армию специалистов отраслевых НИИ и т.д.;

* государственная поддержка финансирования поисковой тематики отраслевых НИИ. Действующая конкурсная система финансирования НИР не позволяет отраслевым НИИ проводить поисковую тематику, создавать научно-технические заделы, т.к. в конкурсе участвуют уже готовые научно-исследовательские работы. Речь должна идти о венчурном финансировании поисковой тематики;

* разработка комплекса национальных стандартов на методы испытаний продукции текстильной и легкой промышленности, гармонизированных с международными и европейскими стандартами.

По оценкам ОАО "НИИНМ" исходя из емкости отечественного рынка в ближайшее время потребность в нетканых материалах следующих ассортиментных групп составит, млн.м2 в год:

- материалы медицинского назначения - 200-250

- геотекстильные нетканые материалы - 50-120

- утепляющие нетканые материалы - 170

- основы под полимерные покрытия

(восстановление объемов выпуска 80-х годов) - 160

- материалы обтирочного назначения - 50

- полотна для автомобильной промышленности - 12-15

- фильтровальные полотна - 15-20

- материалы для строительных целей - 50-100

- сорбиционные нетканые материалы - 50-100

- материалы для защитной одежды - 1.5-5

Обеспечить потенциальные потребности рынка возможно только за счет ускоренного развития следующих технологий получения нетканых материалов:

- из расплава полимеров - спанбонд, мелтблаун;

- получение нетканых материалов по технологии воздушной укладки коротких волокон - айрлайд;

- технологий, позволяющих получать композитные (многослойные) материалы;

- гидроструйное соединение волокон - спанлейс.

Широко распространенными останутся традиционные способы производства нетканых материалов - иглопробивной, термобондинг.

Вариантная оценка динамики производства нетканых материалов осуществлялась исходя из предполагаемых сценариев развития отечественной экономики и инвестиционного потенциала подотрасли представлена в таблице.

Таблица 1. Динамика производства нетканых материалов

Прогноз

Годы

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

Промышленность нетканых материалов

Оптимистический,2

999

1287

1506

2240

3461

4081

4792

6130

10523

в %к 2000г.

100

129

151

224

346

409

480

614

1053

Реалистический, 2

586

755

873

1262

1425

1584

1731

2109

2318

в %к 2000г.

100

129

149

215

243

270

295

360

396

Пессимистический,2

550

708

798

1154

1279

1405

1527

1858

1953

в %к 2000г.

100

129

145

210

233

256

278

338

355

В стратегии предложены приоритетные целевые программы, важнейшие инвестиционные проекты и комплекс обеспечивающих мероприятий.

1. Строительство:

* государственных предприятий по выпуску нетканых материалов медицинского назначения по технологии "спанлейс" (гидростуйный способ) с общим объемом выпуска 240 млн. м2 в год.

* со смешанным капиталом и контрольным пакетом акций у государства по выпуску нетканых материалов по технологам "спанбонд" (из расплава полимеров),

* по выпуску фильтровальных полотен и полотен для автомобильной промышленности на линиях Дило-Фляйснер общим объемом 185 млн. м2.

2. Создание на базе ОАО "НИИНМ" (г. Серпухов) с участием государства нового производства по выпуску нетканых материалов для спецодежды, респираторной техники, сорбционных материалов с переоснащением двумя линиями "Дило-Фляйснер".

3. Модернизация предприятий отрасли, выпускающих малотоннажные виды продукции спецназначения и по государственному оборонному заказу путем технического перевооружения новым оборудованием, обеспечивающим высокое качество продукции.

Следует отметить, что главным результатом реализации стратегии развития должен являться не только количественный рост объемов производства, но и качественные изменения в техническом уровне подотрасли нетканых материалов, сто позволит приобрести технический потенциал для удовлетворения растущего национального спроса и ликвидации импортной зависимости по нетканым материалам.

По оценке наших специалистов инвестиционное обеспечение стратегии развития подотрасли нетканых материалов должно быть обеспечно как за счет привлечения частных инвестиций, включая и инвестиции зарубежных фирм. Для реализации оптимистического прогноза общая сумма должна составить 13-14 млрд. руб., в т.ч. 8-9 млрд. руб. для закупки оборудования и технологий.

По нашему мнению, именно государственные инвестиции в подотрасль должны стать катализатором ее роста, что, по сути, требует нового подхода к государственной экономической политике.

2. Технологический раздел

2.1 Ассортимент нетканых материалов "спанбонд"

По сравнению с другими полимерами текстильный ассортимент изделий из ПП наиболее широк и разнообразен: комплексные нити, в том числе текстурированные, текстурированный ковровый жгутик, мононити, пленочные нити, нетканые материалы, штапельное волокно.

Нетканые материалы широко применяются при строительстве дорог, в качестве фильтрующих и сепарационных материалов, в мебельной промышленности в качестве прокладок в матрасы, в легкой и обувной промышленности, а также в медицинских и гигиенических изделиях.

В настоящее время значительная часть нетканых полотен вырабатывается аэродинамическим способом. Термическое скрепление волокнистых холстов позволяет выпускать широкий ассортимент нетканых материалов низкой поверхностной плотности, которые не только успешно конкурируют с полотнами полученными "классическим" способом, а даже превосходят их.

Широкий выбор плотности, легкость кроя, долговечность, воздухопроницаемость и дешевизна, по сравнению с аналогами, позволили "спанбонду" занять прочную позицию на рынке нетканых материалов и проникнуть во многие сферы производства, причем область применения с годами только растет. Сегодня сложно себе представить промышленность без использования спанбонда.

Мебельное производство - одна из наиболее стремительно развивающихся отраслей потребления нетканого материала спанбонд. Однако, последний применяется только при производстве мягкой, офисной мебели и изготовлении матрасов. Традиционно, в этих сегментах применяли тканые материалы, такие как мешковина, брезент, бязь, и др. Данную продукцию использовали в качестве прокладочной ткани, защитных или армирующих слоев. Но сложность в работе с этими материалами, а также их недолговечность, высокая цена и внешний вид заставили производителей мебели использовать новый современный материал - нетканый материал спанбонд. При этом его стоимость ниже стоимости традиционных материалов, а внешний вид и большая гамма цветов делает его применение более удобным

Спанбонд различной поверхностной плотности используется в следующих областях:

Производство мягкой мебели:

15-30 г/м2 - в качестве скользящей и разделяющей прослойки между обивочной тканью и формирующим материалом;

60-150 г/м2 - для разделения металлических конструкций (типа пружинного блока), для обивки задних стенок и нижней части дивана.

Матрацы и пружинные блоки:

15-40 г/м2 - для простежки наматрацников, в качестве скользяще-разделяющей прослойки между слоями наполнителя, что предотвращает задиры и скатывание на сопрягаемых слоях наполнителей;

60-100 г/м2 - для изготовления чехлов на пружинные блоки, в качестве бурлетной ленты, для разделения конструкций типа пружинного блока и упаковки независимых пружин. При этом использование спанбонда позволяет эксплуатировать такие блоки в течение десятка лет.

Кожгалантерейное производство:

15-30 г/м2 - в качестве подкладки межподклада внутри сумок, рюкзаков, пеналов, портфелей;

60-150 г/м2 - используется для жесткости внутренних вставок, для укрепления швов, для корсажной основы ремней, а также для упаковки изделий кожгалантереи, возможно нанесение рисунка или логотипа.

Упаковочный материал и чехлы:

30-50 г/м2 - используется для упаковки цветов, подарков и т.п.; 30-150 г/м2 - используется в производстве упаковки для верхней одежды (в том числе чехлов), для мебели, для обуви и посуды, и т.д.

Одежда и спецодежда:

15-150 г/м2 - применяется в качестве неклеевого флизелина, для укрепления швов, в качестве "карманки", как усилитель корсажа (брюки, воротники, манжеты, стойки, клапаны карманов) Также применяется в производстве одноразовой медицинской одежды (халаты, шапочки, бахилы, медицинские маски);

40-60 г/м2 - ламинированный применяется в изделиях, которые не должны пропускать влагу, жидкость (медицинские изделия).

Обувное производство:

17-40 г/м2 - в качестве подкладки и межподклада, а также заменяет прокладочную бумагу;

80-150 г/м2 - для производства стелек, в качестве "карманки" и внутренней части союзки.

Личная гигиена:

10-30 г/м2 - в качестве одноразовых салфеток, косметологии, изделиях личной гигиены.

Подушки и одеяла:

15-30 г/м2 - используется для закрепления и придания рельефа наполнителя, а также препятствует миграции волокон наполнителя через ткань; 40-60 г/м - в качестве наперников и для укрепления швов.

Чехлы на автомобили и т.д.:

10-40 г/м2 - в качестве скользящей прослойки, для закрепления и придания рельефа формирующему материалу;

80-150 г/м - в качестве усилителя вставок;

60-15 г/м2 - в качестве закрепляющего каркаса шумоизоляции автомобилей, транспортные чехлы при перевозке автомобилей, для изготовления инструментальных сумок, сумок для домкратов и т.д.

Фильтры:

15-40 г/м2 - используется в качестве фильтрующего материала в фильтровальных установках.

Полиграфическая промышленность:

60 г/м2 - в качестве соединительного материала между обложкой и содержанием вместо марли.

* Спанбонд для сельского хозяйства:

17-80 г/м2 - ускоряет рост растений, снижает высыхание и эрозию почвы, сокращает полив, защищает от заморозков, вредителей, болезней, обеспечивает надёжную защиту от неблагоприятных погодных условий, позволяет добиваться более ранних урожаев, продлевает период сбора урожая. Спанбонд можно эффективно использовать круглый год.

Исходя из потребностей рынка, в данном проекте предусмотрен выпуск нетканых материалов низкой поверхностной плотности следующего назначения:

нетканое полотно поверхностной плотности 17-42 г/м2 для сельского хозяйства, используемое в качестве укрывного материала для надежной защиты растений от холода и жары, избытка влаги, засухи, вредителей без применения ядохимикатов;

нетканый материал для медицинских целей (одежда, маски, простыни и т.п.) поверхностной плотности 30-40 г/м2, 40-50 г/м2;

нетканый материал для упаковки цветов и подарков поверхностной плотности 40-60 г/м2;

нетканые полотна поверхностной плотности 60-80 г/м2, применяемые в мебельной промышленности.

На спанбонд, предназначенный для упаковки цветов и подарков, для соответствия внешнему виду своей ассортиментной группы дополнительно может быть нанесен печатный рисунок методом флексографической печати. В настоящее время материал для флористического дизайна представлен наиболее разнообразным ассортиментом.

Флексографическая печать (флексографская печать), использующая гибкие печатные формы и флексокраски низкой вязкости, специально разрабатывалась как разновидность высокой печати, оптимально подходящая для использования на упаковочных материалах. Современное оборудование для флексопечати позволяет печатать изображение высокого качества практически на любом материале: бумаге, картоне, металлической фольге, пленочных полимерах любого типа и толщины, нетканых материалах.

Флексографская печать -- это способ высокой прямой ротационной печати с эластичных (гибких резиновых, фотополимерных) рельефных печатных форм, которые могут крепиться на формных цилиндрах различных размеров. С помощью валика или растрированного цилиндра, взаимодействующего с ракелем, они покрываются жидкой или пастообразной быстровысыхающей (водорастворимой или на летучих растворителях) печатной краской и переносят ее на запечатываемый материал любого вида, включая и невпитывающие материалы. Изображение на печатной форме -- зеркальное. Ссылка на литературу

2.2 Обоснование выбора технологической схемы производства и оборудования

Для получения нетканого материала низкой поверхностной плотности, на основании анализа опыта работы предприятий, выпускающих аналогичную продукцию, была выбрана перспективная технологическая схема Китайской фирмы "Shanhai Kwangtong Mashinery,Co.Ltd" KT-P-001. Волокнистые материалы, полученные аэродинамическим формованием из расплава полимера по этой схеме, обладают лучшими свойствами, а аппараты, используемые в данном производстве, просты в обслуживании. Данные, приведенные в таблице 1, позволяют сравнить по техническим характеристикам выбранную схему с отечественными линиями для производства нетканых материалов фильерным способом.

Таблица 2

Технические характеристики линий для производства нетканых материалов фильерным способом

Параметры

АПО-1-1500*

ЛППТ-2400*

ЛППТ-1800

KT-SP-3600

Производительность, кг/ч

До 50

180

70

500

Ширина материала, мм

1500

2400

1800

3200

Поверхностная плотность, г/м2

500-600

200-1000

30-200

15-150

Кинематическая скорость конвейера, м/мин

1,8-9,0

1,2-6,0

2,33-17

25-150

Число экструдеров

2

-

-

1

Тип дозировочного насоса

31НШ-10х2К

31НШ-10х2К

31НШ-10х2К

SK-S 70/70

Число насосов

8

12

12

2

Число фильер

1

12

12

1

Установленная мощность

экструдера, кВт:

привод

нагреватель

-

182 132

100 150

160 100

Скрепляющее устройство

Иглопробивная машина ИМ-1800МА(две)

Иглопробивная машина ИМ-2500МА (две)

Каландр специальный (один)

Каландр специальный (один)

* - агрегаты, применяемые в производстве нетканых материалов, используемых в качестве основ синтетических кож, фильтровальных и геотекстильных материалов.

Развитие производства нетканых материалов низкой поверхностной плотности, полученных аэродинамическим способом, обусловлено относительной простотой технологической схемы, сокращенным циклом производства, большой рабочей шириной выпускаемой продукции, высокой производительностью оборудования и использования дешевого сырья.

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.