Сотовый поликарбонат технология. Карбонат натрия технический. Сырье для производства копченых и варено-копченых деликатесных изделий

В качестве инженерного пластика поликарбонат приобрел большую известность и популярность. Материал является линейным полиэфиром. В промышленности используется только ароматическая группа данного вещества. На его основе создаются композиции, относящиеся к специальным полимерам. В промышленности технология производства поликарбоната разделена на два основных этапа: синтез мелкозернистого полуфабриката и создание из него листового строительного материала. Обычно их осуществляют на разных предприятиях.

Изготовление исходного сырья

До недавнего времени промышленное изготовление гранул для дальнейшей переработки производилось только методом межфазной поликонденсации. Процесс полимеризации при этом происходит на границе раздела жидкости и газа, то есть двух фаз. Для производства используются двухатомный фенол и угольная кислота (фосген). В реакции также участвуют определенный органический растворитель и пиридин, служащий и катализатором, и акцептором.

К достоинствам данной методики, по которой и сейчас производится свыше 80% полимера, относится невысокая, до 25 ° С, температура реакции и сравнительно небольшие затраты энергии. Кроме того, она позволяет получать разнообразные виды поликарбоната, в том числе высокой молекулярной массы. Основным недостатком является присутствие в реакции фосгена, обладающего высокой токсичностью. Полученный полимер нуждается в очистке от побочных продуктов и от остатков реагентов. Как следствие, на его промывку уходит много воды. Это, в свою очередь, приводит к большому объему сточных вод. Осаждение полученной массы производится специальным реагентом, к примеру, ацетоном.

Более новая технология производства методом переэтерификации позволяет осуществлять реакцию в расплаве при температуре от 250 до 300 ° С. Реакция основана на химическом взаимодействии двух основных ингредиентов: дифенилолпропана и диметилового эфира угольной кислоты. Это позволяет сэкономить на растворителе и обойтись без токсичного фосгена. Недостаток же заключается в том, что выделяется побочный продукт, анизол, мировая потребность в котором ничтожно мала. Из-за этого его просто приходится сжигать. Кроме того, при такой методике увеличиваются расход энергии и затраты на особо чистые реагенты. Наконец, данный способ пока не дает возможности создавать высокомолекулярный поликарбонат.

При необходимости в выделенную и промытую полимерную массу добавляют какой-нибудь краситель. Затем ее сушат, еще теплой пропускают через экструдер для получения крупинок или прутьев, а потом фасуют в многослойные мешки.

Химические реакции, в результате которых получается поликарбонат, являются необратимыми, а синтезированная продукция - нетоксичной.

Поскольку приобрести очень дорогую лицензию на производство гранул могут позволить себе лишь немногие фирмы, большинство предприятий для дальнейшей переработки предпочитает покупать готовое сырье.

Вернуться к оглавлению

Очистка, плавление и экструзия

На предприятии гранулы из мешков перегружают в специальные бункеры, которые называются силосами. Силос имеет дно в виде воронки, через которую происходит отбор сырья. Гранулы поликарбоната попадают на пневмотранспортер, который доставляет их в устройство для очистки - циклон. Циклон работает по принципу центрифуги, отбрасывая в сторону частички пыли. Затем необходимое количество сырья отмеряют в автоматическом дозаторе, после чего гранулы загружаются в камеру для плавления.

Чтобы улучшить качество материала и придать ему необходимые свойства, в плавильную камеру добавляют определенные присадки. Они смогут предотвратить конденсацию влаги на поверхности листа, наделить его свойством отталкивания воды и грязи. Добавление металлической крошки улучшает отражение инфракрасного излучения и позволяет материалу лучше сохранять тепло. Благодаря ей поликарбонат приобретает модный оттенок «металлика». Смесь постоянно перемешивается и постепенно нагревается до 250-290 ° С. Газы, которые при этом выделяются, отводят наружу.

Поскольку даже при такой высокой температуре расплав имеет очень вязкую консистенцию, ровный материал в виде ленты из него удобнее всего формировать путем экструзии, то есть продавливания через особую матрицу - фильеру. Одновременно с этим лента может покрываться тонкой пленкой, защищающей от разрушительного воздействия ультрафиолетового излучения. На завершающем этапе с помощью пресса ленте придают необходимую толщину. При этом происходит окончательное сглаживание неровностей. После этого остается только разрезать ленту на листы необходимого размера.

Экструдер используется для различной структуры: как монолитного, так и сотового. Матрица определяет строение получаемого листа. Сотовый пластик представляет собой полый лист, состоящий из нескольких слоев. Технология позволяет доводить их толщину всего до 0,3-0,7 мм. Внутри слои соединяются продольными ребрами жесткости. Профилированный материал изготавливается в виде листов с волною разнообразного профиля. Монолитный пластик отличается особой прочностью: при толщине 12 мм он обладает свойствами пуленепробиваемого стекла.

Относится к классу синтетических полимеров - линейный полиэфир угольной кислоты и двухатомных фенолов. Они образуются из соответствующего фенола и фосгена в присутствии оснований или при нагревании диалкилкарбоната с двухатомным фенолом при 180-300 0С.

Поликарбонаты - бесцветная прозрачная масса с температурой размягчения 180-300 0С (в зависимости от метода получения) и молекулярной массой 50000-500000. Имеют высокую теплостойкость - до 153 0С. Термостойкие марки (PC-HT), представляющие собой сополимеры, выдерживают температуру до 160-205 0С. Обладает высокой жесткостью в сочетании с очень высокой стойкостью к ударным воздействиям в том числе при повышенной и пониженной температуре. Выдерживает циклические перепады температур от -253 до +100 0С. Базовые марки имеют высокий коэффициент трения. Рекомендуется для точных деталей. Имеет высокую размерную стабильность, незначительное водопоглощение. Нетоксичен. Подвергается стерилизации. Имеет отличные диэлектрические свойства. Допускает пайку контактов. Обладает хорошими оптическими свойствами. Чувствителен к остаточным напряжениям. Детали с высокими остаточными напряжениями легко растрескиваются при действии бензина, масел. Требует хорошей сушки перед переработкой.

Поликарбонат обладает высокой химической устойчивостью к большинству неинертных веществ, что дает возможность применять его в агрессивных средах без изменения его химического состава и свойств. К таким веществам относятся минеральные кислоты даже высоких концентраций, соли, насыщенные углеводороды и спирты, включая метанол. Но следует также учитывать, что ряд химических соединений оказывают на материал ПК разрушающее действие (среди полимеров не много таких, которые стойко выдерживают контакт с ними). Этими веществами являются щелочи, амины, альдегиды, кетоны и хлорированные углеводороды (метиленхлорид используют для склеивания поликарбоната). Материал частично растворим в ароматических углеводородах и сложных эфирах.

Несмотря на кажущуюся устойчивость поликарбоната к таким химическим соединениям, при повышенных температурах и в напряженном состоянии листового материала (изгиб, например) они будут действовать как трещинообразователи. Это явление повлечет за собой нарушение оптических свойств поликарбоната. Причем максимальное трещинообразование будет наблюдаться в местах наибольших изгибных напряжений.

Еще одной отличительной чертой поликарбоната является высокая проницаемость для газов и паров. Когда требуются барьерные свойства (например, при ламинировании и применении декоративных виниловых пленок средней и большой толщины от 100 до 200 мкм), необходимо на поверхность поликарбоната предварительно нанести специальное покрытие.

Не имеет аналогов по механическим свойствам среди применяемых в настоящее время полимерных материалов. Он сочетает такие свойства, как высокая термостойкость, уникальная ударопрочность и высокая прозрачность. Его свойства мало зависят от изменений температуры, а критические температуры, при которых этот материал становится хрупким, находятся вне диапазона возможных отрицательных температур эксплуатации.

Характеристики марочного ассортимента
(минимальные и максимальные значения для промышленных марок)

Наименование показателей (при 23 0С)	Поликарбонат (ПК)	ПК+40% стекловолокна	ПК термостойкий ПК-НТ
Плотность, г/см3
Теплостойкость по Вика (50 0С/ч, 50 Н), 0С
Предел текучести при растяжении (50мм/мин), МПа
Предел прочности при растяжении (50мм/мин), МПа
Модуль упругости при растяжении (1мм/мин), МПа
Относительное удлинение при растяжении (50мм/мин), %
Ударная вязкость по Шарпи (образец с надрезом), кДж/м2
Твердость при вдавливании шарика (358 Н, 30 с), МПа
Удельное поверхностное электрическое сопротивление, Ом
Водопоглощение (24 ч, влажн. 50%), %
Коэффициент светопропускания для прозрачных марок (3 мм), %

Выдающимся свойством ПК пленки является ее размерная стабильность, она совершенно непригодна в качестве усадочной пленки; нагревание пленки до 150 °С (т.е. выше точки размягчения) в течение 10 мин. дает усадку всего 2%. ПК легко сваривается как импульсным, так и ультразвуковым способами, а также обычной сваркой горячими электродами. Пленку легко формовать в изделия, при этом возможны большие степени вытяжки с хорошим воспроизведением деталей форм. Хорошую печать можно получить разными методами (шелкографии, флексографии, гравировки).

Промышленные способы получения

Основными промышленными способами получения поликарбонатов являются:

фосгенирование бисфенолов в органическом растворителе в присутствии третичных органических оснований, связывающих соляную кислоту - побочный продукт реакции (способ поликонденсации в растворе);

фосгенирование бисфенолов, растворенных в водном растворе щелочи, на поверхности раздела фаз в присутствии каталитических количеств третичных аминов (способ межфазной поликонденсации);

Благодаря универсальным техническим характеристикам, таким как легкость, прочность, коррозийная стойкость, поликарбонаты являются очень востребованным материалом в различных отраслях промышленности: в производстве автомобилей, электротехнической, электронной промышленности, в производстве предметов бытового потребления и т.д. Составляя серьезную конкуренцию металлу и стеклу, за счет увеличения потребления конструкционных материалов доля литого и сотового поликарбонатов на мировом рынке с каждым годом завоевывает все новые позиции.

Поликарбонат это материал, обладающий следующими свойствами: устойчив к морозам, способен выдержать кратковременный нагрев до 153 ºС, а также циклические перепады температур от +100ºС до -253ºС.

Производство поликарбоната - сложный технологический процесс, в основе которого лежит использование двухатомного фенола и угольной кислоты.

Поликарбонат является линейным полиэфиром этих двух составляющих компонентов. В зависимости от природы, поликарбонаты разделяются на алифатические, жирноароматические и ароматические. Практическое значение имеет лишь ароматический поликарбонат. Поликарбонаты относятся к разряду аморфных, инженерных пластиков, а изготовленные на их основе композиции - к специальным полимерам.

Достоинства поликарбоната

Широкий диапазон использования литого и сотового поликарбоната обусловлен универсальными термическими, оптическими и механическими свойствами данного материала. Так, поликарбонат обладает высокой прочностью и жесткостью в сочетании с довольно высокой стойкостью к различным ударным воздействиям, в том числе и при повышенной или пониженной температуре.

Поликарбонат - морозостойкий, оптически прозрачный материал, способный выдерживать кратковременный нагрев до 153ºС и циклические перепады температур от +100ºС до -253ºС. Поликарбонат устойчив к агрессивному воздействию окислителей, растворов солей, кислот, но не обладает устойчивостью к действию щелочей, органических растворителей и концентрированных кислот.

Вернуться к оглавлению

Современные технологии изготовления поликарбоната

Процесс создания поликарбоната базируется на использовании одной из следующих технологий: поликонденсации, переэтерификации или межфазной поликонденсации.

Поликонденсация - это метод синтеза полимеров, базирующийся на реакциях замещения мономеров и/или олигомеров, которые, взаимодействуя между собой, образовывают побочные низкомолекулярные соединения.

Переэтерификация диарилкарбонатов проводится с ароматическими диоксисоединениями (так называемый нефосгенный способ). В качестве диоксисоединения выступает 2,2-бис-(4-оксифенил) пропан (диан, бисфенол А).

В промышленном производстве поликарбоната в настоящее время используется способ, базирующийся на межфазной поликонденсации. Согласно данному методу производится взаимодействие динатриевой соли бисфенола А с фосгеном в присутствии оснований. Протекающие при взаимодействии процессы практически необратимы. Данная технология используется для производства 80% поликарбоната в мире.

Наша отечественная технология также применяет метод межфазной поликонденсации фосгена с бисфенолом А. Очевидными недостатками данного метода является высокая токсичность реагента, склонность к образованию побочных продуктов и необходимость последующей очистки образующегося полимера от изначально применяемых реагентов и побочных компонентов.

Производство полимеров на основе новейших технологий ориентировано на нефосгенный метод выпуска, который базируется на процессах взаимодействия диметилового эфира угольной кислоты (ДМУК) и дифенилолпропана. Подобное решение позволяет перевести технологическую процедуру получения ПК из фазы жидкого состояния в расплав, исключить экологически опасный фосген и существенно увеличить объемы производства.

Бесфосгенный метод по всем параметрам, кроме энергетических расходов, превосходит традиционные технологии. Но пока и он не лишен некоторых недостатков, в число которых входит побочное выделение анизола, не имеющего на данном этапе полезного применения в том объеме, который образуется в ходе нефосгенной реакции. Мировое потребление анизола в настоящее время составляет до 7 тыс. тонн, поэтому излишки материала отправляются на сжигание. Еще одним существенным минусом нефосгенной технологии является невозможность получения ряда марок поликарбоната - высокомолекулярного поликарбоната и сополимеров на основе поликарбоната.

Поликарбонатный гранулят, как известно, является основой для производства листов поликарбоната, в число которых входит и сотовый поликарбонат. Этот материал представляет собой листы ячеистой структуры, выполненные из полимера в виде сот, которые состоят из двух слоев, соединенных посредством внутренних ребер жесткости между собой. Сотовый поликарбонат - легкий, устойчивый к коррозийным процессам, ударопрочный материал с хорошими теплоизоляционными и светопрозрачными свойствами.

На рынке, помимо обычного сотового поликарбоната, можно встретить и более долговечный его аналог - полимер, покрытый специальным защитным слоем, устойчивым к ультрафиолетовому излучению. Благодаря своим универсальным свойствам сотовый поликарбонат очень востребован в строительстве и сельском хозяйстве. В зависимости от толщины, он выступает в качестве прекрасного материала для оборудования навесов, арок, крыш, витрин, перегородок, бассейнов, теплиц, балконов, автобусных остановок, вокзалов, стадионов и т.д., поэтому в число целевых потребителей материала входят автостоянки, муниципалитет, рекламные и дизайнерские компании, АЗС, подрядчики, тепличные хозяйства и сельскохозяйственные предприятия.

Изготовление и продажа поликарбоната в России - актуальная бизнес-идея, способная принести предпринимателю хорошую прибыль, что обусловлено востребованностью материала на современном рынке.

Показатели бизнес-идеи:

Стартовые инвестиции - 18 000 000 рублей.

Насыщенность рынка - высокая.

Сложность открытия бизнеса - 8/10.

Краткий обзор основных производителей

Поликарбонат - это прочный полимер, используемый при строительстве, как заменитель стекла, обладает следующими характеристиками:

• высокая термостойкость;
• прозрачность;
• устойчивость к перепадам температуры;
• отсутствие вкуса и запаха;
• низкая горючесть;
• не токсичен.

Материал не поддается воздействию плесени и грибка, жира и бензина.

Высокотехнологичный строительный материал применяется для создания различных конструкций: теплиц, зимних садов, остановок, навесов, вывесок и прочего. Основными производителями являются Китай, страны СНГ и Европы.

Сотовый и монолитный поликарбонат, изготовленный на предприятиях расположенных в Израиле и Германии (европейская группа) обладает высоким качеством, разными размерами и цветовой гаммой. Минус материала - высокая стоимость.

Производители из Поднебесной предлагают клиентам недорогую продукцию. Но конструкции из китайского поликарбоната редко служат более пяти лет.

Поликарбонат российского производства, изготовленный с соблюдением норм и требований ГОСТ, обладает следующими преимуществами:

• максимальная адаптация к климатическим условиям;
• срок эксплуатации - 10 лет;
• доступная стоимость.

Особенности производства материала в РФ

Прежде чем открыть завод по производству поликарбоната в России необходимо изучить спрос и предложения на рынке, технологию изготовления материала, найти подходящее помещение и купить оборудование. То есть, организация предприятия потребует времени, знаний и серьезных финансовых вложений.

Производство листов поликарбоната в РФ предполагает изготовление полотен определенного размера:

• длина и ширина - 3х2,1 м, или 6х2,1 м;
• толщина - от 0,04 до 3,2 см.

Можно заказать изготовление листов, длина которых достигает 12 метров.

Предпринимателю следует учитывать, что производство сотового поликарбоната в России развито лучше, чем изготовление монолитной продукции.

Характеристики и технология производства монолитных листов

Производство монолитного поликарбоната - это изготовление высокопрочного антивандального материала, обладающего устойчивостью к высоким температурам (до +150 градусов) и морозостойкостью (до -50 градусов). Пластик, толщиной от 1 до 12 мм (чаще всего - 4 мм), невозможно разбить молотком, используется для создания конструкций общественного пользования, например: платформа железнодорожной станции, торговый центр, клуб, спортивная или игровая площадка.

Изготовление монолитного поликарбоната, относящегося к группе термопластов, в промышленных масштабах выполняется в строгом соответствии с ТУ 6-19-113-87, обеспечивающем:

• высокую прочность на растяжении;
• ударную вязкость;
• стойкость к перепадам температур.

Технология производства поликарбоната заключается в получении ароматических соединений путем синтеза бисфенола А, получаемого из ацетона и фенола.

Стандартный размер монолитного листа - 2,05х3,05 м, но многие заводы принимают индивидуальные заказы на изготовление поликарбоната обладающего различными геометрическими параметрами, кроме ширины, которая остается величиной постоянной. Дело в том, что экструдеры, применяемые при производстве термопласта, имеют определенные габариты.

Недостатком материала является высокая стоимость, которая, в прочем, окупается длительностью эксплуатации.

Характеристики сотового поликарбоната

Сотовый поликарбонат, широко востребованный в сельском хозяйстве, строительстве и дизайне - это полимерное полотно, состоящее из нескольких слоев. Материал не трескается, не бьется, обладает высокой прочностью и не поддается воздействию негативных климатических явлений: ветер, снег, град и прочее.

Изготовление сотового поликарбоната - это производство полимерных листов, обладающих ячеистой структурой. Продукция пользуется популярностью на рынке строительных материалов, благодаря своим свойствам:

• высокие теплоизоляционные показатели;
• прозрачность;
• легкость;
• устойчивость к ударам и коррозии;
• не поддается негативному влиянию окружающей среды.

Поликарбонат, оснащенный дополнительной защитой от ультрафиолетового излучения, прослужит гораздо дольше, чем незащищенные листы. Доступная стоимость продукции является решающим фактором при выборе.

Процесс изготовления материала

Аморфный инженерный пластик, или сотовый поликарбонат, создается на основе двухатомного фенола и угольной кислоты. Сырьем являются поликарбонатные гранулы, проходящие специальную обработку.

Технология изготовления поликарбоната - процесс сложный, трудоемкий, требующий специальных знаний и состоящий из нескольких этапов.

1. Подготовка сырья.
2. Плавление гранул.
3. Формирование полотен.
4. Остывание листов.
5. Нарезка.

При подготовке сырья необходимо учитывать, что цвет поликарбоната зависит от цвета гранул.

Перед плавлением, сырье необходимо взвесить, рассортировать, очистить от пыли. Гранулы преобразуются в жидкую массу под воздействием высоких температур, установленных в камере. Во время плавления состав пополняется веществами, улучшающими характеристики готового листа.

В процессе экструзии однородная масса приобретает сотовую или монолитную структуру, форму и цвет, после чего подается на конвейер. Остывший материал разрезается и складируется (либо, транспортируется).

Аренда производственного помещения и набор персонала

Чтобы открыть завод по производству сотового поликарбоната необходимо купить или арендовать отапливаемое помещение, площадь которого должна быть не менее 1 500 м2. Важно учитывать наличие подъездных путей, обеспечивающих удобную доставку, погрузку и разгрузку материала.

Особенности производственного помещения:

• раздевалка для сотрудников;
• склады, площадью не менее 2 000 м2 для хранения готовой продукции;
• наличие подъездных путей, обеспечивающих удобную доставку, погрузку и разгрузку материала;
• определенное расстояние от жилого сектора.

Цена аренды в среднем колеблется от 800 000 до 1 200 000 руб. и выше.

Линия по производству поликарбоната может обслуживаться 1 технологом и 4 операторами, работающими в 2 смены. Уборка помещения выполняется 2 рабочими. Также небольшому заводу потребуются 2 человека на склад и 1 бухгалтер. Зарплат служащих составит около 250 000 руб.

Экструзионная линия: выбор оборудования

Купить оборудование для производства поликарбоната можно в интернет магазине и специализированных торговых точках. С помощью экструзионной линии налаживается полностью автоматизированное потоковое производство полимерных листов. Устройство состоит из экструдера, экструзионный головок, вакуумного калибровочного стола, сухого вакуумного калибратора, системы управления. Основными поставщиками оборудования являются европейские страны и Китай. Компания-продавец обеспечивает первичные пуско-наладочные работы и обучение сотрудников работающих на линии.

Не стоит забывать о габаритах оборудования. Длина производственной линии может достигать 40 м. Производительность автоматизированной линии составляет 65 – 190 кг/ч. Цена оборудования для производства сотового поликарбоната с ультрафиолетовым покрытием варьируется в пределах 11 000 000 руб.
Финансовые вложения при организации производства

Организация цеха по производству поликарбоната требует серьезных финансовых инвестиций. Например, капитальные вложения составят около 18 000 000 руб.:

• оборудование - 11 000 000 руб.;
• сырье - 3 000 000 руб.;
• дополнительные расходы, включающие доставку, монтаж и запуск оборудования, регистрацию в ИНФС - 4 000 000 руб.
• Ежемесячные расходы предприятия - не менее 1 500 000 руб.:
• фонд заработной платы - 250 000 руб.;
• аренда помещения - около 1 000 000 руб.;
• прочее - 250 000 руб.

Итоговая сумма зависит от качества и производительности экструзионной линии, региона открытия и аспектов.

По подсчетам специалистов ежемесячный доход подобного предприятия составит - 2 000 000 руб.:

• дневной объем готовой продукции - 1 200 кг (мощность линии 100 кг/ч);
• смены (12 часов) - 30 в месяц;
• количество выпускаемой продукции в месяц - 36 000 кг;
• стоимость 1 листа - от 3 300 до 7 500 руб.;
• выручка в месяц - порядка 7 500 000 руб.

При грамотном подходе уже через 5 - 8 месяцев предприятие перейдет на самоокупаемость, а через 14-16 месяцев с момента запуска начнет приносить прогнозируемую прибыль. Стартовые инвестиции окупятся через 2-3 года после открытия цеха.

Со временем можно наладить производство изделий из поликарбоната, выпускаемого предприятием. Подобное решение способно увеличить ежемесячную прибыль, получаемую предприятием, более чем 2-3 раза.

Реализация сотового и монолитного поликарбоната

Основными покупателями полимерных прозрачных полотен и конструкций являются:

• строительные организации разного уровня и направления;
• сельскохозяйственные предприятия;
• выставочные центры;
• дизайнерские компании;
• рекламные фирмы;
• автостоянки;
• стадионы;
• тепличные хозяйства;
• муниципальные учреждения.

Способы реализации:

• прямое распространение;
• строительные магазины и рынки;
• продвижение с помощью средств массовой информации.

В любом случае, необходимо позаботиться о рекламе продукции.

Составляя бизнес план, предприниматель должен учесть несколько моментов, способствующих организации успешного и рентабельного предприятия. Хранить поликарбонат следует при температуре не ниже 0 градусов и не выше +25 градусов в сухом помещении, защищенном от прямого попадания солнечных лучей. Важные пункты, требующие особого внимания - логистика и налаживание рынка сбыта. Успешность предприятия напрямую зависит от имиджа компании. Об этом следует помнить всегда.