Предыдущая часть документа
Ламинирование
Различные процессы изготовления слоистых пластиков заключаются в том, что листовые заготовки собирают в пакет, прессуют и получают монолитные листы или панели с заданными свойствами. В одном случае это декоративные слоистые пластики на основе фенольных и карбамидных смол, в другом - дублированные пленки, широко используемые в качестве упаковки, например на основе целлофана, полиэтилена и металлической фольги.
Технологические процессы, связанные с пропиткой смолами
К ним относят процессы изготовления фанеры, деталей мебели, крупногабаритных деталей сложной конфигурации, например кузовов автомобилей, корпусов лодок из полиэфирных или эпоксидных стеклопластиков. В этих технологических процессах при отвердении связующего под воздействием тепла или катализатора происходит связывание пропитанных им частиц наполнителя, волокон или механически непрочных пленок и листов, в результате чего получают прочные и жесткие изделия.
Процессы отделки и сборки
Сюда входят процессы, общие для многих отраслей промышленности, например окраска и склеивание. Однако для склейки и сварки пластмасс используют специфические технологические процессы. К ним относятся: склеивание с помощью растворителей - хлорированных углеводородов, метилэтилкетона (МЭК) и толуола, применяющееся при монтаже жестких конструкций из пластмассовых листов, рекламных щитов и т.п.; сварка с помощью токов высокой частоты (ТВЧ), в основе которой лежит использование электромагнитной энергии с частотой 27-100 МГц в сочетании с механическим давлением. Этот метод широко применяют для сварки эластичных полимерных материалов при изготовлении сумок, чемоданов "дипломат", детских складных колясок (см. Приложение). Для аналогичных целей используют ультразвуковую сварку.
Опасности и их предотвращение
Производство полимеров
Для промышленности пластмасс характерны те же специфические опасности, что и для нефтехимической, они в значительной степени зависят от используемых веществ. Важнейшей является пожаро- и взрывоопасность. О вредном воздействии на здоровье различного сырья, пластмасс в гранулированном и порошкообразном виде и синтетических смол идет речь в соответствующих статьях настоящей энциклопедии. Многие процессы получения полимеров и синтетических смол пожаро- и взрывоопасны, что обусловлено природой применяемых исходных материалов. В случае несоблюдения соответствующих требований техники безопасности во время химических реакций могут возникать критические ситуации, в основном в закрытых помещениях, за счет выделения пожароопасных газов и жидкостей при температурах, превышающих их температуру вспышки. Если развивается чрезмерно высокое давление, необходимо обеспечить беспрепятственный сброс его в атмосферу. Резкое повышение давления может произойти при непредвиденном увеличении скорости экзотермических реакций. Взрыво- и пожароопасная ситуация может возникнуть также при работе с некоторыми добавками, или при изготовлении катализаторов. Эти проблемы характерны для всей отрасли, поэтому разработаны подробные инструкции по проектированию химических производств и правилам безопасного ведения процессов, в частности, применительно к производству феноло-содержащих смол.
Переработка пластмасс
Для большинства процессов переработки пластмасс применяют специальное оборудование, при эксплуатации которого возникает опасность травматизма. Пожароопасность связана с горючестью пластмасс и особенно порошкообразных пластмасс. Большинство химических веществ, используемых в промышленности, наносит вред здоровью.
Травматизм
Для большинства процессов переработки пластмасс применяют специальное оборудование, поэтому опасность травматизма возникает при его монтаже, наладке и эксплуатации.
Прессы для компрессионного и проходного прессования, литьевые машины и экструзионно-раздувные машины имеют подвижную плиту с усилием замыкания во много тонн на квадратный сантиметр, поэтому для предотвращения несчастных случаев (ампутация или повреждение конечностей) машины должны иметь защитные приспособления. Все опасные узлы машин снабжают подвижными заграждениями, сблокированными с системой управления. Блокировка исключает возможность работы опасных узлов при открытых ограждениях, или обеспечивает их отключение или реверс в том случае, если ограждения не закрыты.
Зоны повышенной опасности, например пространство между плитами литьевых машин, должны быть защищены дублированными системами блокировки. Для этого устанавливают дополнительный второй независимый блокировочный узел, связанный с защитным ограждением и отключающий питание, если ограждение не закрыто.
Опасности, связанные с эксплуатацией оборудования для изготовления листовых пластмасс, заключаются в возможности попадания конечностей в зазор между валками или между валками и формуемым листом. Это относится к работе на вальцах, каландрах, при обслуживании устройств отбора пленки с экструдера на приемные вальцы и т.д. Защиту в этом случае обеспечивают установкой специального устройства, с помощью которого, в случае необходимости, валки можно остановить или переключить их на работу "в развал".
На многих видах оборудования процессы переработки осуществляются при высоких температурах, поэтому возможны тяжелые ожоги от соприкосновения с нагретыми металлическими частями оборудования, или от попадания на кожу расплава материалов. Узлы изолируют, если их температура превышает 50°С. В литьевых машинах и экструдерах необходимо поддерживать оптимальный температурный режим, для того чтобы пробка материала легко проходила по каналу червяка. В случае забивания шнека "закозлившимся" материалом прочищать машины следует с соблюдением правил техники безопасности, применяя средства индивидуальной защиты лица и рук.
Оборудование для переработки пластмасс становится все более сложным. Его работу контролируют с помощью систем электронного программного управления. Эти системы могут управлять также приспособлениями для механического съема изделий, или их подключают к роботам. При эксплуатации современного оборудования операторам все меньше приходится действовать в опасных зонах, следовательно, безопасность машин соответственно возрастает. Однако наладчики и инженеры вынуждены соприкасаться с опасными узлами, поэтому перед выполнением различных наладочных операций, особенно на машинах, не полностью оснащенных защитными устройствами, необходимо разработать правила техники безопасности. Кроме того, на случай, если система электронного программного управления выйдет из строя, например при прекращении подачи энергии, оборудование должно иметь аварийную систему управления.
Важно, чтобы при расстановке оборудования в цехе были оставлены проходы в соответствии с действующими нормами. Это способствует поддержанию чистоты и порядка на высоком уровне. Необходимо также обеспечить соответствующий уход за оборудованием и в установленном порядке осуществлять контроль за исправностью защитных устройств.
Важно следить за поддержанием порядка, особенно за чистотой полов. В противном случае они быстро пачкаются машинным маслом и рассыпаемым гранулятом. Необходимо разработать и соблюдать правила безопасного выполнения различных операций в зонах, находящихся выше уровня пола, например, при смене оснастки. Сырье и готовую продукцию следует хранить в специально отведенных местах.
Пластмассы являются хорошими диэлектриками, поэтому на поверхности оборудования для перемещения листов или пленки может накапливаться статическое электричество. Потенциал этих зарядов бывает достаточно велик, что может привести к несчастным случаям или к возникновению пожара, поэтому металлические части оборудования должны быть заземлены.
В настоящее время все большее количество отходов пластмасс перерабатывают вторично. Сначала измельчают их на дробилках, а затем добавляют к исходному материалу в определенных соотношениях. Чтобы исключить доступ к рабочим частям дробилок через загрузочный или выходной бункер, их следует закрывать. Конструкция загрузочных бункеров высокопроизводительных установок должна исключать возможность падения в них человека. Так как скорость вращения роторов дробилок очень велика, запрещается открывать кожухи до полной остановки ротора. Если дробилки оснащены защитными приспособлениями с блокировкой, последняя должна отключаться только после полной остановки ротора.
Пожаро- и взрывоопасность
Пластмассы являются горючими материалами, хотя не все полимеры поддерживают горение. Тонкодисперсные порошки могут создавать с воздухом взрывоопасные смеси, поэтому в местах с повышенной запыленностью необходимо контролировать содержание пыли в воздухе, особенно в замкнутых системах, оборудуя помещения вытяжной вентиляцией с одновременной подачей воздуха под небольшим давлением, около 0,05 бар (1 бар = 10' Па). Для предотвращения запыленности, которая может привести к образованию взрывоопасных смесей с воздухом и мгновенному взрыву, необходимо соблюдать идеальную чистоту в рабочих помещениях.
Термическое разложение и пиролиз пластмасс начинаются при температурах, немного превышающих температуру переработки. Учитывая это, в цилиндре экструдера необходимо поддерживать достаточное давление, обеспечивающее движение расплава полимера и твердых пробок материала, которые могут закупорить выход.
В данной отрасли широко применяют пожароопасные вещества - краски, клеи, а также обезжиривающие и склеивающие вещества. При изготовлении стеклопластиков из смол могут выделяться взрывоопасные пары стирола, поэтому допустимое количество опасных веществ на рабочих местах должно быть сокращено до минимума. Если с ними не работают, их необходимо хранить в безопасных местах на открытом воздухе или в пожаробезопасных хранилищах.
Пероксиды и смолы, применяемые в производстве стеклопластиков, необходимо хранить отдельно от пожароопасных жидкостей и других горючих материалов при определенной температуре.
Вредные факторы
Существует ряд вредных факторов. связанных с переработкой пластмасс. Они рассматриваются ниже. Полимеры редко перерабатывают в чистом виде, поэтому следует предпринимать соответствующие меры предосторожности в отношении добавок, вводимых в различные композиции. К добавкам относятся, например, свинцовые соли жирных кислот, некоторые органические и кадмиевые красители, используемые в поливинилхлоридных (ПВХ) композициях.
Высока вероятность заболевания дерматитом при работе с некоторыми жидкостями и порошками, обычно со смолами (феноло-формальдегидными (неотвержденными), уретановыми и ненасыщенными полиэфирными), применяемыми в производстве изделий из стеклопластиков. При работе с ними необходимо пользоваться соответствующей спецодеждой.
Летучие продукты термического разложения полимеров, выделяющиеся в процессе переработки при нормальных режимах, не представляют существенной опасности. Однако, при очистке цилиндров экструдера следует соблюдать особую осторожность, чтобы избежать попадания продуктов пиролиза в дыхательные пути. Воздействие паров хлористого водорода при деструкции ПВХ или продуктов термодеструкции политетрафторэтилена приводит к заболеванию операторов "полимерной лихорадкой". В прилагаемой таблице приведены некоторые продукты разложения пластмасс.
--------------------------------------------------------------------------------
Таблица 77.10 Летучие продукты при деструкции пластмасс (справочные компоненты)
Перепечатано из BIA 1997, разрешение получено.
Во многих отраслях промышленности пластмассы подвергаются термическому напряжению. Диапазон температур от сравнительно низких при переработке пластмасс (например, 150 - 250°C) до очень высоких (например, при сваривании металлических или труб с пластиковым покрытием). Всегда в таких случаях возникает вопрос концентрации летучих перолизных продуктов на рабочем месте.
Чтобы ответить на такой вопрос, прежде всего необходимо определить вещества, а затем измерить их концентрацию. Если второй этап выполним в полевых условиях, то первый невыполним.
Институт Berufsgenossenschaftliches Institut fьr Arbeitssicherheit (BIA) много лет изучал эту проблему и, в результате многих лабораторных исследований, летучие продукты деструкции пластмассы были определены для практического применения полученных результатов. (Lichtenstein and Quellmalz 1984, 1986a, 1986b, 1986c).
Ниже представлены полученные данные. Данная таблица предназначена для тех, кому необходимо определить концентрацию опасных веществ на рабочих местах.
Продукты деструкции, перечисленные для отдельных пластмасс, могут служить в качестве "справочных компонентов".
Следует напомнить, что пиролиз может давать высокосложные комплексные смеси веществ и их состав зависит от многих факторов.
Таблица не претендует на полноту перечня продуктов пиролиза и предлагает лишь справочные компоненты ( все из которых определены в лабораторных условиях). Нельзя исключить возможность появления других веществ, опасных для здоровья.
|
Пластмасса |
Сокращение |
Летучие вещества |
|
Полиоксиметилен |
POM |
Формальдегид |
|
Эпоксидные смолы на основе |
|
Фенол |
|
Хлоропреновый каучук |
CR |
Хлоропрен(2-хлоробута-1,3-диен), |
|
Полистирол |
PS |
Стирол |
|
Акрилонитрил-бутадиен-стироловый- |
ABS |
Стирол, 1,3-бутадиен, акрилонитрил |
|
Стирол-акрилонитриловый сополимер |
SAN |
Акрилонитрил, стирол |
|
Поликарбонаты |
PC |
Фенол |
|
Поливинилхлорид |
PVC |
Хлористый водород, пластификаторы |
|
Полиамид 6 |
PA 6 |
e-капролактам |
|
Полиамид 66 |
PA 66 |
Циклопентанон, |
|
Полиэтилен |
HDPE, LDPE |
Ненасыщенный алифатический углеводород, |
|
Политетрафтрорэтилен |
PTFE |
Перфторированные ненасыщенные углеводороды (например, тетрафторэтилен, |
|
Полиметил метакрилат |
PMMA |
Methyl methacrylate |
|
Полиуретан |
PUR |
В зависимости от типа, сильно меняющихся продуктов разложения пластмасс |
|
Полипропилен |
PP |
Ненасыщенные и насыщенные алифатические углеводороды |
|
Полибутил энтерефталат |
PBTP |
1,3-butadiene, benzene |
|
Полиакрилонитрил |
PAN |
Акрилонитрил, цианид водорода** |
|
Ацетилцеллюлоза |
CA |
Уксусная кислота |
Norbert Lichtenstein
* Use is discontinuing.
** Could not be detected with the analytical technique used (GC/MS) but is known from the literature.
--------------------------------------------------------------------------------
Существует опасность попадания в дыхательные пути токсичных летучих продуктов некоторых термореактивных смол, например изоцианатов, применяемых для получения полиуретанов. Вдыхание изоцианатов может привести к серьезным заболеваниям дыхательных путей. Лица, однажды подвергшиеся такому воздействию, должны быть переведены на другую работу. Подобные проблемы существуют и в отношении формальдегидсодержащих смол. При производстве тех и других полимеров рабочие места должны быть оборудованы мощной вытяжной вентиляцией. Процесс производства изделий из стеклопластиков сопровождается выделением значительного количества паров стирола, поэтому рабочие помещения должны быть также оборудованы хорошей общеобменной вентиляцией.
Существуют опасности, общие для целого ряда отраслей промышленности. К ним относятся опасности, связанные с применением растворителей. При обезжиривании и склеивании широко используют хлорированные углеводороды, которые без соответствующей вентиляции могут вызвать наркотическое действие.
Утилизацию отходов пластмасс сжиганием следует проводить в строго контролируемых условиях; например, политетрафторэтилен и полиуретаны следует сжигать таким образом, чтобы дым отводился в безопасное место.
Уровень шума при работе дробилок высок, что может привести к потере слуха у операторов и у лиц, работающих поблизости. Эту опасность можно уменьшить, если устанавливать дробилки в изолированных помещениях. Необходимо по возможности снижать уровень шума от самого источника. Для этого следует футеровать дробилки звукопоглощающими материалами, загрузочные бункера оборудовать звукоотражающими экранами. Опасность для слуха представляют также машины ультразвуковой сварки, при работе которых возникает характерный тональный шум, поэтому машины должны быть оборудованы соответствующими экранами, снижающими уровень шума; необходимо также предусмотреть блокировку для предотвращения механических травм. Работающих в помещениях с повышенным уровнем шума необходимо обеспечить защищающими слух берушами.
Существует также опасность ожогов. Некоторые добавки и катализаторы, применяемые в производстве пластмасс, обладают высокой реакционной способностью при контакте с воздухом или водой и могут легко вызывать химические ожоги. При работе с расплавами термопластов возникает опасность выброса горячего материала и соответственно получения ожогов. Серьезность такого рода ожогов усугубляется тем, что расплавленные термопласты, подобно воску, прилипают к коже.
Органические пероксиды являются раздражителями и при попадании в глаза могут вызвать слепоту. Необходимо носить соответствующие защитные средства для глаз.