close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1587.Разработка технологии утилизации, отработанного расходного материала, применяемого в медицинской практике

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЕ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
А.Д. СТРЕКАЛОВСКАЯ
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ
УТИЛИЗАЦИИ, ОТРАБОТАННОГО
РАСХОДНОГО МАТЕРИАЛА,
ПРИМЕНЯЕМОГО В
МЕДИЦИНСКОЙ ПРАКТИКЕ
Рекомендовано Ученым советом
государственного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся
по программам высшего профессионального образования
по специальности «Инженерное дело в медико-биологической практике»
Оренбург 2007
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 579.222.2 (07)
ББК 30.69 7
C 84
Рецензент
заведующая отделением МНТК «Микрохирургия глаза» Г.Ф. Мещерякова
C 84
Стрекаловская, А.Д.
Разработка технологии утилизации, обработанного расходного
материала, применяемого в медицинской практике:
учебн. пособие / А.Д. Стрекаловская. – Оренбург: ГОУ ОГУ,
2007. - 117 с.
ISBN
Учебное пособие содержат описание технологии утилизации
насадок на пипеточные дозаторы, путем их переработки в специальных
контейнерах.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по
программам высшего профессионального образования по специально-сти
200402.65 – «Инженерное дело в медико-биологической практике», при
изучении дисциплины «Методы хранения, переработки и утилизации
медицинских отходов».
ISBN
ББК 579.222.2 (07)
©Стрекаловская А.Д., 2007
© ГОУ ОГУ, 2007
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Содержание
Введение............................................................................................................................................ 11
1 Актуальность выбранной темы.................................................................................................... 12
1.1 Состав отходов лечебно-профилактических учреждений................................................. 16
1.2 Классификация отходов здравоохранения ......................................................................... 22
1.3 Общие сведения о факторах опасности при обращении с отходами лечебнопрофилактических учреждений................................................................................................. 23
1.4 Потенциальная опасность и риск......................................................................................... 25
1.5 Меры профилактики и снижения риска.............................................................................. 35
1.6 Общие рекомендации по разработке схемы обращения с отходами лечебнопрофилактических учреждений................................................................................................. 37
1.7 Обзор существующего оборудования для переработки отходов......................................39
2 Обоснование выбора полимерного материала........................................................................... 50
2.1 Нормирование требований к материалу..............................................................................50
2.2 Классификация материалов и их признаки ........................................................................ 52
2.3 Выбор типа материала ..........................................................................................................58
2.4 Выбор марки материала........................................................................................................ 58
2.5 Усадка и точность изделий из пластмасс............................................................................ 59
З Обоснование способа переработки полимерного материала....................................................61
4 Расчет оптимальной конструкции контейнера........................................................................... 65
4.1 Загрузка сырья........................................................................................................................65
4.2 Заполнение формы расплавом .............................................................................................66
4.3 Выдержка под давлением .....................................................................................................72
4.4 Охлаждение без давления..................................................................................................... 73
4.5 Основные характеристики термопластавтомата................................................................ 76
4.6 Устройство контейнера......................................................................................................... 77
5 Технология изготовления контейнера.........................................................................................78
5.1 Подготовка материала для литья..........................................................................................78
5.2 Определение массовой доли воды....................................................................................... 79
5.3 Сушка материала................................................................................................................... 80
5.4 Особенности формования кристаллизующихся полимеров..............................................81
5.5 Влияние технологических параметров на слоевую структуру изделий ..........................82
5.6 Способы механической обработки...................................................................................... 84
6 Экономическое обоснование работы ..........................................................................................88
6.1 Общая себестоимость работы ..............................................................................................88
6.2 Смета затрат .......................................................................................................................... 95
7 Безопасность труда .......................................................................................................................96
7.2 Мероприятия по улучшению условий труда...................................................................... 99
7.3 Расчет заземления электроустановок.................................................................................101
7.4 Определение категории тяжести труда ............................................................................ 103
7.5 Возможные чрезвычайные ситуации ................................................................................ 106
7.6 Молниезащита цеха ............................................................................................................ 108
8 Охрана окружающей среды .......................................................................................................110
8.1 Влияние технологии утилизации и переработки пластмасс на человека ..................... 110
Заключение......................................................................................................................................120
Список использованных источников............................................................................................121
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Введение
Каждый новый этап развития техники и технологии, наряду с прогрессом
в областях знаний, привносит и ряд новых, ранее не встречавшихся проблем и
трудностей.
В этом отношении медицина и медицинские технологии являются
наиболее проблемными статьями развития человеческих знаний. Современный
уровень эволюции медицинских Технологий привел к возникновению наиболее
сложной проблемы — проблемы утилизации отработанного материала.
Открытие полимерных материалов, каковыми являются пластмассы, сделали
возможным применение одноразового медицинского инструментария, позволив
облегчить его эксплуатацию и снизить его стоимость. В то же время
применение одноразового медицинского инструментария, изготовленного из
полимерных материалов, привело к глобальной проблеме его утилизации.
Данную проблему можно разграничить по двум аспектам:
— прежде всего, это отсутствие возможности захоронения либо сжигания
данного рода отходов, ввиду свойств, обусловленных материалом, из которого
изготавливается одноразовый медицинский инструментарий (пластмассы не
разлагаются миллионы лет, а при их сжигании выделяются вредные вещества,
оказывающие негативное влияние как на человека, так и на окружающую
среду);
— вторым, но не менее важным аспектом данной проблемы, является
наличие зараженного одноразового инструментария.
Таким образом из данных аспектов можно сделать ряд выводов, которые
необходимо учесть в процессе разработки путей решения проблемы
утилизации:
— устранение отходов такого рода возможно только путем их
переработки;
— технология переработки должна исключить повторное заражение в
процессе утилизации.
Представленная работа иллюстрирует один из возможных вариантов
решения проблемы утилизации. Разработанная технология переработки насадок
на пипеточные дозаторы в равной мере учитывает сделанные ранее выводы.
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 Актуальность выбранной темы
За последние 100 — 150 лет жизнедеятельность человечества значительно
изменилась под воздействием технического и научного развития. Однако
достижения в улучшении условий жизни и расширении границ
жизнедеятельности сопровождаются негативным влиянием на окружающую
среду и демонстрируют все новые проблемы, возникающие в результате
интенсивного развития. Большинство проблем негативного воздействия на
окружающую среду имеет глобальный характер. Непринятие мер для решения
этих проблем на местном уровне может привести к трагическим последствиям
не только на местном или региональном уровне, но и повлиять на условия
существования человечества в будущем. Глобальный масштаб проблемы
обращения с отходами жизнедеятельности человечества пока не признается,
даже не смотря на то, что из добываемых человечеством и используемых
природных ресурсов 98 % сразу превращаются в отходы. Остальные 2 %
следует рассматривать как временно отложенные отходы. В тоже время,
признается, что антропогенные выбросы парниковых и кислых газов, которые
составляют лишь незначительную часть отходов, могут оказать влияние на
климат планеты Земля, и человечество уже пытается договориться (Киотский
протокол) о скоординированных действиях на местах для предотвращения
изменения климата. Фраза «глобальные экологические проблемы могут решаться только активными превентивными мерами на местном уровне» стала одной
из заповедей мировой природоохранной политики. За последние 60 лет в
международной практике по обращению с отходами сформировалась
тенденция на предотвращение негативного воздействия отдельных видов
отходов, представляющих особую опасность для человека и окружающей
среды, путем выделения, обладающих специфическими, свойствами видов
отходов, в потоки, для обращения с которыми применяются специальные
правила. Примерами такой политики в России могут служить выделение
потоков радиоактивных отходов и токсичных отходов 1-го и 2-го классов
опасности. Специфические свойства отходов здравоохранения связаны с их
потенциальной инфицированностью. 20 лет назад уровень знаний и
технической оснащенности российских учреждений здравоохранения позволял
организовать предотвращение негативных последствий от отходов здравоохранения не только без выделения потока этих отходов, но даже без введения
для них какого-либо определения. действительно, при использовании
инструментария и предметов многоразового пользования морфологический
состав потенциально инфицированных отходов ограничивался, в основном,
использованным перевязочным материалом, который надежно обеззараживался
на местах путем обработки химическими дезинфектантами и удалялся в общем
потоке бытовых отходов (в соответствии с Приказом Минздрава СССР от
12.07.89 N 408 «О мерах по снижению заболеваемости вирусными гепатитами в
стране» и СанПиН 5179-90), и биологическими отходами (патологоанатомические отходы, плаценты, биоптаты, отходы вивариев), которые сжигались в
печах (например, в крематории или мусоросжигательных установках) или
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
захоранивались на кладбище в специально отведенных местах (в соответствии с
СанПиН 5179 - 90). Надежность химической дезинфекции использованных
перевязочных материалов не вызывала сомнения, а сведения о ведущих
возбудителях инфекционных заболеваний позволяли исключить вероятность
возникновения опасной эпидемиологической ситуации при соблюдении
требования по обеззараживанию отходов до их присоединения к общему
потоку бытовых отходов. Научный прогресс в области знаний об
инфекционных заболеваниях и наметившийся их рост в последние годы, в том
числе инфекций, передающихся гемоконтактным путем, таких как СПИД (ВИЧ
- инфекция) и гепатит С и D, а также имевшие место случаи заражения
пациентов в результате применения инструментария многоразового
использования при нарушении процесса их стерилизации, привел к увеличению
использования одноразового инструментария, белья и других предметов.
Технический прогресс обеспечил здравоохранение такими предметами,
для изготовления которых используются современные пластиковые материалы.
Изменился морфологический состав потенциально инфицированных отходов, и
существенно вырос объем группы полимерных отходов. В связи с этим
Министерством здравоохранения СССР 24.03.1989 была выпущена
«Инструкция по сбору, хранению и сдаче лома медицинских изделий
однократного применения из пластических масс», согласованная с Госснабом
СССР. Этой инструкцией предусматривалось проведение операции химической
дезинфекции и деформации изделий в процессе термической стерилизации.
Однако, в химическом обеззараживании группы полимерных отходов
выявились объективные трудности, поставившие под сомнение надежность
этого метода обеззараживания. Сомнения в эффективности обеззараживания
группы потенциально инфицированных полимерных отходов стали
психологической первопричиной для «экономии» дезинфицирующих реагентов
в российских условиях кризисной экономики, сказавшихся и на материальном
обеспечении здравоохранения. Удаление «обеззараженных» таким образом
отходов в потоке бытовых отходов создало условия для потенциального
распространения инфекционных возбудителей, главным образом за счет
нелегального повторного использования предметов одноразового пользования.
Повторное (и даже многоразовое) использование одноразовых шприцев
наркоманами создавало идеальные условия для распространения СПИДа. Эта
ситуация была типичной для всех стран. Так в США внимание к проблеме
отходов здравоохранения было привлечено в результате возмущения
общественности загрязненностью пляжей использованными одноразовыми
шприцами в 1988 — 1989 годах. В 1992 году Европейская Комиссия включает
отходы здравоохранения в список шести приоритетных, проблемных потоков
отходов, для которых требуется разработать специальные правила обращения.
Группа ведущих европейских специалистов в области обращения с
отходами, и с отходами здравоохранения в частности, три года изучает
ситуацию и в 1996 году выпускает свои рекомендации по данной проблеме. В
1995 году Россия ратифицировала Базельскую конвенцию 1992 года о
предотвращении трансграничного перемещения опасных отходов. Список этих
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
отходов открывается «клиническими» отходами, однако, в российской системе
законодательных и нормативных документов до 1999 года не было даже
определения этого вида отходов. Отсутствие официального определения и
нормативных документов, в которых были бы перечислены другие, кроме
химической дезинфекции, более надежные способы обеззараживания
потенциально инфицированных отходов, не позволяло органам санитарноэпидемиологического надзора эффективно контролировать возникшую
опасную ситуацию. Так на обращения персонала предприятий, принимающих
отходы на переработку или захоронение, с заявлениями о недопустимости
совместной обработки бытовых и «медицинских» отходов, органы санитарноэпидемиологического надзора вынуждены были констатировать, что в
нормативных документах нет упоминания о таких отходах, что не позволяет
ввести какие-либо новые правила обращения с ними. В Санкт-Петербурге
специалисты санитарно-противоэпидемического профиля и клиницисты
довольно быстро увидели отрицательные особенности сложившейся ситуации
обращения с медицинскими отходами. Одновременно с этим стало понятно, что
решение возникшей проблемы «медицинских» отходов в масштабах отдельно
взятого учреждения здравоохранения отсутствует. В октябре 1994 года Комитет
по здравоохранению Мэрии Санкт-Петербурга обратился с просьбой о
включении в план разработок на 1995 — 1996 год детального анализа
возможных путей решения проблемы «медицинских» отходов в масштабе
города в Управление по защите окружающей среды Мэрии. В январе 1995 года
сотрудники отдела международных проектов Управления по защите
окружающей среды, работавшие в то время вместе с западноевропейскими
экспертами, ознакомились с ситуацией на примере одной из лучших больниц
города - Городской многопрофильной больнице № 2 (далее ГМПБ-2). В то
время в этой больнице завершалась реконструкция с одновременным
переоснащением современным оборудованием, выполнявшаяся фирмой «Карл
Цейс» при финансовой поддержке правительства Германии. Договором на
реконструкцию предусматривалось и решение проблемы обращения с
отходами. Однако, представители фирмы «Карл Цейс» вместе со
специалистами проектной организации («Ленниипроект») и ГМПБ-2 не смогли
в рамках проекта найти решение проблемы отходов для больницы без
соответствующих городских инструкций. Создавшаяся ситуация обсуждалась в
Комитете по здравоохранению, где по предложению Управления по защите
окружающей среды было принято решение о представлении в программу
«Лайф — третьи страны» Генеральной Дирекции № 11 Европейской Комиссии
запроса на финансирование «Разработки схемы обращения с отходами
медицинских учреждений в Санкт-Петербурге». Представленное в марте 1995
года в программу «Лайф — третьи страны» соответствующее проектное
предложение в октябре 1995 года было одобрено к финансированию. Контракт
на выполнение проекта на общую сумму 330 тысяч ЭКЮ был подписан
Генеральной Дирекцией 11 Европейской Комиссии, в качестве заказчика, и
Управлением по охране окружающей среды Администрации Санкт-Петербурга,
в качестве исполнителя. Проект выполнялся специалистами семи проектных и
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
трех научно- исследовательских российских организаций, расположенных в
Санкт-Петербурге, по заказу Управления по охране окружающей среды
Администрации Санкт-Петербурга с 01.01.1996 по 31.05.1998. Ход выполнения
проекта периодически обсуждался на встречах международной группы
экспертов проекта (далее МГЭП), включающей представителей Управления по
охране окружающей среды и Комитета по здравоохранению Администрации
Санкт- Петербурга, Комитета по экологии и природным ресурсам СанктПетербурга и Ленинградской области и городского Центра Государственного
санитарно-эпидемиологического надзора в г. Санкт-Петербурге, а также
экспертов высокой квалификации - представителей западноевропейских
партнеров проекта из городов-побратимов Гамбурга (Германия), Турку
(Финляндия), Орхуса (Дания), Управления общественными больницами
Парижа и Всемирной Организации Здравоохранения.
В данной работе:
— собрана и обработана информация по существующей схеме удаления
отходов из учреждений здравоохранения Санкт-Петербурга;
— введено определение «Опасные рискованные отходы здравоохранения» (далее ОРОЗ);
— рассмотрены всевозможные варианты раздельного сбора,
транспортировки и переработки ОРОЗ для Санкт-Петербурга, из которых на
основе экономических оценок выбраны и согласованы с органами надзора
временный, запасной и основной варианты решения проблемы;
— разработан, согласован с органами надзора и издан местный
нормативный документ по правилам обращения с отходами здравоохранения
«Временные рекомендации по правилам обращения с отходами
здравоохранения в Санкт-Петербурге», а также инструкции и памятка для
работников здравоохранения;
— проведено обучение более 600 человек медицинского персонала;
— испытана, сертифицирована и приобретена пилотная установка
стерилизации и измельчения ОРОЗ, имеющая производительность от 1/10 до
1/3 потребности города. Установка работает в одной из больниц города.
В работе над проектом использовались рекомендации по проблеме
“Приоритетные потоки отходов - отходы здравоохранения” (150 страниц текста
на английском языке), разработанные ведущими западноевропейскими
экспертами в рамках выполнения соответствующего проекта для стран-членов
ЕС и материалы ряда других европейских проектов. В настоящем руководстве
описываются опыт по разработке вышеназванной «Схемы», трудности,
возникшие в процессе работы по проекту, принятые решения и первоочередные
мероприятия, направленные на реализацию «Схемы» в пилотном варианте. В
нем также приводится анализ результатов опытной эксплуатации «Схемы» с
участием четырех больниц северной части города. В 1997 году по поручению
Комитета
Государственного
санитарно-эпидемиологического
надзора
Министерства здравоохранения Российской Федерации группа московских и
пермских специалистов разработала проект новых Санитарных правил и норм:
«Правила сбора, хранения и удаления отходов лечебно-профилактических
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
учреждений». Этот проект был разослан органам Государственного санитарноэпидемиологического надзора субъектов Российской Федерации и ведущим
российским специалистам с просьбой о представлении замечаний и поправок.
Специалисты Санкт-Петербурга, работавшие по проекту программы
«Лайф — третьи страны», предложили целый ряд поправок к проекту этого
документа, а также передали московской рабочей группе уже завершенный (но
еще не опубликованный) временный местный норматив и всю, использованную
при его разработке, вспомогательную документацию. В июне 1998 года
председатель научно-технического Совета «Почва, очистка населенных мест,
бытовые и промышленные отходы, санитарная охрана почвы» Комитета
Государственного санитарно-эпидемиологического надзора Министерства
здравоохранения Российской Федерации, руководитель группы специалистов,
разрабатывавших новый СанПиН, принимал участие в заключительной встрече
МГЭП проекта программы «Лайф — третьи страны» в Санкт-Петербурге.
Ознакомившись с результатами выполнения проекта, он высказал
высокую оценку проделанной научной, проектной и практической работе,
отметив, что Санкт-Петербург стал первым регионом России, в котором
осуществлена разработка и пилотная реализация всех необходимых для
решения проблемы отходов здравоохранения мероприятий. В СанПиНе
2.1.7.728-99 «Правила сбора, хранения и удаления отходов лечебнопрофилактических учреждений» утвержденном 22 января 1999 года
постановлением №2 Главного государственного санитарного врача Российской
Федерации сказано: «Использованы материалы Регионального санитарного
норматива субъекта Российской Федерации г. Санкт-Петербурга «Временные
рекомендации по правилам обращения с отходами здравоохранения»,
утвержденные и.о. Главного государственного санитарного врача по г. СанктПетербургу (24.03.98)». Таким образом, сотрудничество двух независимых
групп российских специалистов принесло пользу для всей России.
1.1 Состав отходов лечебно-профилактических учреждений
До 1999 году удаление отходов из медицинских учреждений в России
осуществлялось на основе нормативных актов обращения с бытовыми
отходами и актов, регламентирующих работу медицинских учреждений.
Единого подхода к терминологии, определению и классификации медицинских
отходов не было. Количество определений для этого потока отходов
значительно превышало степень фактического разнообразия типов отходов.
Разумная рационализация практики обращения с отходами требовала введения
определения отходов здравоохранения, приемлемого для всей России и
учитывающего имеющуюся международную практику.
Отходы здравоохранения могут быть кратко описаны как любые отходы,
возникающие в процессе медицинской или любой относящейся к этой области
практической деятельности. Часть отходов здравоохранения имеет
специфические свойства, которые определяют необходимость соблюдения
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
следующих норм в процессе обращения с ними (в порядке значимости для
общества):
— нормы этики;
— эпидемиологические нормативы;
— экологические нормативы.
В тоже время значительная часть отходов здравоохранения по своим
свойствам ни чем не отличается от обычных твердых бытовых отходов. Отходы
здравоохранения,
обладающие
специфическими
свойствами,
могут
представлять опасность, связанную с риском инфекционного заражения или
распространения инфекций. Некоторые происшествия, связанные с отходами
здравоохранения, указывают на то, что с потоком этих отходов иногда
обращались очень невнимательно. Без специальных требований к разделению,
упаковке, обработке, и захоронению этих отходов снизить риск инфекционного
заражения, и предотвратить невнимательное обращение с ними было
затруднительно. С другой стороны, для этих отходов нельзя применять
безоговорочно некоторые из общих принципов обращения с отходами.
Например, принцип предотвращения образования отходов не может для них
применяться т.к. это может вызвать снижение качества медицинского
обслуживания пациентов, что недопустимо. Применение принципа повторного
и вторичного использования таких отходов увеличивает риск распространения
инфекций. Первоначально при введении в действие регионального санитарного
норматива «Временные рекомендации по правилам обращения с отходами
здравоохранения» СПб, 1998 г был предложен термин отходы здравоохранения,
как наиболее емкий. Однако, после утверждения СанПиНа 2.1.7.728-99
«Правила сбора, хранения и удаления отходов лечебно-профилактических
учреждений» вводится термин отходы лечебно-профилактических учреждений,
что не совсем корректно, поскольку источниками отходов здравоохранения
могут являться и другие учреждения.
Потенциальными источниками отходов в здравоохранении являются:
больницы (общегородские, клинические, специализированные, ведомственные,
в составе научно-исследовательских, учебных институтов);
— поликлиники (в т.ч. взрослые, детские, стоматологические);
— диспансеры;
— станции скорой медицинской помощи;
— станции переливания крови;
— учреждения длительного ухода за больными;
— научно-исследовательские институты и учебные заведения
медицинского профиля;
— ветеринарные лечебницы;
— аптеки;
— фармацевтические производства;
— оздоровительные учреждения (санатории, профилактории, дома
отдыха, пансионаты);
—санитарно-профилактические учреждения; учреждения судебно-медицинской экспертизы; медицинские лаборатории (в т.ч. анатомические,
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
патологоанатомические, биохимические, микробиологические, физиологические);
—частные предприятия по оказанию медицинской помощи.
Состав отходов медицинских учреждений представлен в таблице 1.1.
Таблица 1.1 - Состав отходов медицинских учреждений по группам
Группы
отходов
1
Биологические
Перевязочный
материал
Полимерные
отходы
Металл
Стекло
Лабораторные,
относящиеся к
категории
инфекционные
Химические
Пищевые
Ртуть
Рентгеновская
пленка
Бумага
Резина
Гипсовые
повязки
18
Описание отходов
2
патологоанатомические отходы (удаленные конечности,
органы, кости, ткани, опухоли, биоптаты, плацента и т.п.);
трупы лабораторных животных и др.
использованные бинты, вата, салфетки и т.п.
использованные одноразовые шприцы;
использованные одноразовые системы переливания крови
использованные одноразовые системы для внутреннего
вливания растворов (капельницы);
использованные одноразовые чашки Петри и другие
полимеры.
сломанные медицинские инструменты, скальпели, иглы для
шприцов, инструменты, проволочные шины и т.п.
ампулы, банки, флаконы, пробирки, чашки Петри и т.п.
микробиологические (патологический материал, среды с
патогенными колониями);
клинические, биохимические, гистологические (кровь,
патогенный материал, химреактивы).
твердые, жидкие химикаты; дезинфицирующие средства.
остатки процессов приготовления и потребления пищевых
продуктов.
неисправные и сломанные ртутные термометры; неисправные
ртутьсодержащие медицинские приборы; люминесцентные и
бактерицидные лампы.
использованные рентгеновские снимки; просроченная
рентгеновская пленка.
упаковочный картон, пакеты, газеты и т.д.
трубки. перчатки
использованные гипсовые повязки и отходы материала для
наложение шин
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы 1.1
Подстилка и
остатки кормов
от
лабораторных
животных
Древесина
Другие виды
отходов
опилки, стружка, бумага и т.п.
остатки вредных кормов
списанная мебель и т.п.
Смет, строительный мусор и т.д.
Несмотря на отсутствие адекватной нормативно-правовой базы до 1999 г,
в нашей стране всегда действовало фракционное деление медицинских отходов
на потоки и применяемые в отношении их следующие методы переработки:
—биологические отходы (патологоанатомические отходы, биоптаты,
гистологический материал) должны в местах образования обеззараживаться и
собираться в полиэтиленовые мешки, которые укладываются в деревянные
ящики и специальным автотранспортом вывозятся на сжигание или
захоронение на специально отведенных участках на кладбище. Сжигание
биологических отходов должно производиться отдельно от кремации трупов.
Для временного хранения биологических отходов в больницах
используются холодильные камеры патологоанатомического отделения.
Температура в холодильных камерах поддерживается плюс 20С.
Плаценты хранятся в холодильных камерах и экспортируются.
Небольшая часть плацент после физиологических родов используются
отечественными косметическими фирмами;
— трупы зараженных лабораторных животных согласно «Ветеринарносанитарным правилам сбора, утилизации и уничтожения биологических
отходов» (Москва, 04.12.1995. № 13-7-2/469) подлежат сжиганию в печах или
автоклавированию в течение 1 часа при температуре 1200С с последующей
отправкой трупов на утильзаводы (например, заводы по изготовлению
мясокостной муки). Термическому обеззараживанию также подлежат остатки
кормов зараженных животных, подстилки;
— перевязочный материал после химической дезинфекции собирается в
контейнеры с бытовыми отходами, и вывозится на полигоны бытовых отходов;
— полимерные отходы (использованные одноразовые шприцы, системы,
чашки Петри и т.д.):
а) в соответствии с «Инструкцией по сбору, хранению и сдаче лома
медицинских изделий однократного применения из пластических масс», МЗ
СССР от 24.03.1989 обеззараживаются химической дезинфекцией,
деформируются в процессе термической стерилизации и направляются на
переработку в качестве вторичного сырья для изготовления полимерной
продукции;
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
б) после обеззараживания химической дезинфекцией собирается в
контейнеры с бытовыми отходами, и вывозится на полигоны бытовых отходов;
— жидкие инфекционные лабораторные отходы стерилизуются в
паровых автоклавах в местах образования и далее сливаются в канализацию;
— химические отходы (дезинфицирующие и фиксажные растворы,
химикаты);
— дезинфицирующие растворы после разбавления водой сбрасываются в
канализацию;
— фиксажные растворы, содержащие в своем составе до 0,17 % серебра,
направляются на предприятие по извлечению вторичных драг металлов;
— токсичные отходы из лабораторий токсикологии собираются в
специальных контейнерах, размещаемые в помещениях для временного
хранения, и направляются на спецполигоны для захоронения токсичных
отходов;
— фармацевтические отходы (лекарственные препараты с
просроченными сроками эксплуатации) возвращаются поставщику для
уничтожения или утилизируются в общем потоке твердых бытовых отходов, в
зависимости от установленного класса их опасности;
— металл, стекло (колющие, режущие) - после обработки
дезинфицирующими растворами частично поступают на склад медицинского
инструмента учреждения для последующей отправки на переработку, частично
утилизируются в общем, потоке твердых бытовых отходов, металл сдается в
качестве металлолома;
— радиоактивные отходы (твердые и жидкие) собираются в
регламентированные контейнеры для сбора радиоактивных отходов, хранятся в
специальных помещениях для временного хранения и 1 раз в год вывозятся на
переработку на спецкомбинат, либо на специальный полигон для захоронения в
соответствии с требованиями «Санитарные правила обращения с
радиоактивными отходами», Санитарный норматив ЗЧ 3938-85;
— ртутьсодержащие отходы включают в себя:
а) разбитые термометры, которые собираются на отделениях в
стеклянные сосуды с притертой пробкой и хранятся, по мере накопления, в
растворе демеркуризатора, затем отправляются на установку по выделению
жидкой ртути;
б) отработанные люминесцентные и бактерицидные лампы собираются в
медицинских учреждениях в специально отведенных местах, а затем
утилизируются в соответствии с требованиями «Порядок накопления,
транспортировки, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных
отходов», Санитарные правила № 3183-84, М., 1985. Источники и
морфологический состав отходов приведены в таблице 1.2.
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1.2 - Источники и морфологический состав отходов
Структурное
подразделение
(источник
образования ОЗ)
1
Палатное
отделение
(в т.ч.
инфекционное)
Приемное
отделение
Отделение
реанимации и
интенсивной
терапии
Отделение
гемодиализа
Отделение
(кабинет)
функциональной
диагностики
Отделение
(кабинет)
эндоскопии
Отделение
(кабинет)
физиотерапии
Отделение
трудотерапии
Радиологическое
отделение
Лаборатория
радиоизотопной
диагностики
Вид отходов
2
полимерные отходы, металл, стекло, химические отходы,
пищевые, ртуть, бумага, резина, бытовой мусор;
перевязочный материал.
биологические отходы, перевязочный материал;
полимерные отходы, металл, стекло, химические отходы;
ртуть, рентгеновская пленка, бумага, резина, гипсовые
повязки;
бытовой мусор, лабораторные отходы.
перевязочный материал, полимерные отходы, металл;
стекло, химические отходы, пищевые отходы, ртуть;
рентгеновская пленка, бумага, резина, бытовой мусор.
полимерные отходы, металл, стекло, бумага, резина;
бытовой мусор, перевязочный материал.
металл, ртуть, бумага, бытовой мусор.
перевязочный материал, полимерные отходы, металл;
стекло, химические отходы, ртуть, бумага, резина, бытовой
мусор.
металл, химические отходы, ртуть, бумага, резина, бытовой
мусор.
бумага, бытовой мусор, ртуть.
полимерные отходы, металл, стекло, химические отходы;
радиоактивные отходы, ртуть, бумага, резина, бытовой
мусор.
металл, стекло, лабораторные отходы, химические отходы;
радиоактивные отходы, ртуть, бумага, резина, бытовой
мусор.
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рентгеновское
отделение —
металл, стекло, рентгеновская пленка, бумага, резина;
бытовой мусор, полимерные отходы.
Продолжение таблицы 1.2
Структурное
подразделение
(источник
образования ОЗ)
Клиникодиагностическая
лаборатория
Патологоанатомическое отделение
Отделение
реанимации и
интенсивной
терапии
Отделение
гемодиализа
Вид отходов
полимерные отходы, металл, лабораторные отходы, стекло;
химические отходы, ртуть, бумага, резина, бытовой мусор;
перевязочные материалы.
биологические отходы, полимерные отходы, металл,
стекло;
лабораторные отходы, химические отходы, ртуть, бумага;
резина, бытовой мусор, фотопленка, рентгеновская пленка;
перевязочные материалы.
перевязочный материал, полимерные отходы, металл;
стекло, химические отходы, пищевые отходы, ртуть;
рентгеновская пленка, бумага, резина, бытовой мусор.
полимерные отходы, металл, стекло, бумага, резина;
бытовой мусор, перевязочный материал.
1.2 Классификация отходов здравоохранения
Все
отходы
здравоохранения
разделяются
по
степени
их
эпидемиологической, токсикологической и радиационной опасности на пять
категорий классов опасности (СанПиН №2 2.1.7.728-99, пункт 3.2.).
— класс А — неопасные отходы лечебно-профилактических учреждений:
отходы не имевшие контакта с биологическими жидкостями пациентов,
инфекционными больными, нетоксичные отходы — пищевые отходы всех
отделений, кроме инфекционных, неинфицированная бумага, строительный
мусор и т.д. Эти отходы собираются в герметичные пакеты белого цвета;
— класс Б — опасные (рискованные) отходы лечебно-профилактических
учреждений (ОРО): потенциально инфицированные отходы — материалы и
инструменты, загрязненные биологическими жидкостями, в т.ч. кровью,
выделениями пациентов, патологоанатомические отходы, органические
операционные отходы,
отходы
инфекционных
отделений,
отходы
микробиологических лабораторий, работающих с 3-4 классами патогенности,
биологические отходы вивариев. Эти отходы собираются в местах их
образования в герметичные пакеты желтого цвета с маркировкой и надписью;
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
— класс В — чрезвычайно опасные отходы лечебно-профилактических
учреждений: все материалы, контактирующие с больными особо опасными
инфекциями, отходы микробиологических лабораторий, работающих с 1-2
классами патогенности, отходы фтизиатрических, микологических больниц,
отходы от пациентов с анаэробной инфекцией. Эти отходы собираются в
местах их образования в герметичные пакеты красного цвета с маркировкой и
надписью;
— класс Г — отходы лечебно-профилактических учреждений, по составу
близкие к промышленным: просроченные лекарственные средства, цитостатики
и другие химиопрепараты, ртутьсодержащие предметы и оборудование.
Обращение с этим классом отходов основывается на действующих санитарных
правилах «Порядок накопления, транспортировки, обезвреживания и
захоронения токсичных промышленных отходов», Санитарные правила №
3183-84, М., 1985;
— класс
Д — радиоактивные отходы лечебно-профилактических
учреждений. Также как и в предыдущем случае, документ «Санитарные
правила обращения с радиоактивными отходами», Санитарный норматив №
3938-85 остается действующим.
1.3 Общие сведения о факторах опасности при обращении с отходами
лечебно-профилактических учреждений
Отходы лечебно-профилактических учреждений представляют собой
достаточно специфичный тип отходов, поскольку их опасность связана (в
соответствии с Законом РФ «Об отходах производства и потребления») с
выраженным риском инфекционного поражения, не только внутри стационара,
но и при поступлении в окружающую среду. С другой стороны, часть отходов
создает риск токсического и радиоактивного поражения, которые имеют место
в случае промышленных отходов. В связи с этим обращение с отходами
лечебно-профилактических
учреждений
регулируется
нормативными
документами, как в области медицины, так и в области природоохранного
законодательства.
Риск, возникающий при обращении, переработке и захоронении отходов
здравоохранения может быть разделен на две категории: технический риск и
воображаемый риск. Технический, или действительный риск заражения
обученного персонала невелик. Если с отходами должным образом обращаться,
то и для населения риск минимален. Однако население зачастую воспринимает
этот риск как большой, и это неудивительно, поскольку редкие несчастные
случаи, связанные с отходами здравоохранения, непропорционально
акцентировались средствами массовой информации. В представлении
населения отходы здравоохранения ассоциируются с неприятными
анатомическими материалами или с острыми предметами и отходами лекарств,
которые при неверном использовании могут привести к травмам или стать
причиной токсического поражения или инфекционного заболевания.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Знание факторов потенциальной опасности, возникающей в процессе
обращения с отходами лечебно-профилактических учреждений, особенно
важно при организации сбора этих отходов в герметичные пакеты на месте их
образования /1/ (в соответствии с СанПиНом № 2.1.7.728-99) и отмене
химической дезинфекции опасных (рискованных) отходов в тех случаях, когда
имеется возможность использования оборудования для предварительного
термического обеззараживания. В этом случае персонал должен знать и
внимательно соблюдать специальные меры техники безопасности. Сама
система в итоге рассчитана на то, что соответствующим образом
подготовленный (обучение и меры должностной ответственности) персонал,
будет способен на месте оценивать факторы потенциальной опасности,
грамотно идентифицировать отходы на месте их образования в соответствии с
классификацией и применять к ним специальные технологии по разделению
отходов.
Среди специфических свойств отходов лечебно-профилактических
учреждений наибольшую опасность для общества представляет угроза
распространения источника инфекции в результате нарушения правил
обращения с этими отходами или недостаточно внимательного обращения с
ними.
Отходы лечебно-профилактических учреждений, имеют достаточно
причин быть обсемененными патогенной микрофлорой. Потенциально
инфицированные отходы отличаются высокой полиморфностью, т.е. большим
разнообразием морфологического состава, который может быть представлен
остатками пищи и упаковочных материалов, находившихся в контакте с
инфекционными больными, использованными перевязочными средствами,
предметами личной гигиены, посудой и инструментами для отбора анализов,
шприцами, иглами и т.д. По степени потенциальной опасности отходов
лечебно-профилактических учреждений для персонала клиник и служб,
занимающихся транспортировкой и обезвреживанием отходов, последние
подразделяют на пять классов, которые условно можно объединить в два
основных потока.
К первому потоку (класс А) относят отходы, не имевшие контакта с
биологическими жидкостями от пациентов, инфекционными больными;
нетоксичные отходы; пищевые отходы всех подразделений лечебнопрофилактических учреждений, кроме инфекционных (в том числе кожновенерологических, фтизиатрических); использованные мебель и инвентарь;
неисправное диагностическое оборудование, не содержащие токсичных
элементов; не инфицированная бумага; смет; строительный мусор и т.д.
Обычно, данный тип отходов не представляет непосредственной угрозы
персоналу, но требует соблюдения определенных мер предосторожности при
транспортировке (например, в герметичных емкостях). Обезвреживание таких
материалов может, хотя и не всегда, осуществляться совместно с бытовыми
отходами.
Второй поток (классы Б, В, Г, Д) составляют потенциально опасные,
создающие очевидный или скрытый риск для здоровья персонала лечебно24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
профилактических учреждений, а также для персонала, обслуживающего схему
удаления отходов из лечебно-профилактических учреждений. Они образуются
в инфекционных, хирургических, акушерских отделениях и операционных,
отделениях патологической анатомии и трансплантации, пунктах переливания
крови и т.д. При этом особое внимание уделяется трем следующим категориям
отходов: иглам, шприцам, скальпелям и другим режущим и колющим
инструментам; крови и материалам, содержащим выделения больных; и,
наконец, анатомическим отходам. Транспортировка отходов первых двух
категорий к местам переработки или захоронения должна осуществляться в
герметичной упаковке, с обеспечением комплекса мер предосторожности, или с
предварительным обеззараживанием. Анатомические отходы в герметичной
упаковке и деревянных ящиках направляются на сжигание, а в случае
отсутствия
сжигающих
устройств
на
погребение
в
специально
предназначенных для этих отходов местах на кладбищах.
Отходы радиоактивные,
ртутьсодержащие,
соли металлов и
фармацевтические препараты на основе токсичных элементов, токсичные
химические вещества и вещества с высокой окислительной способностью,
относят к категории особо опасных. Несмотря на то, что их накопление в
лечебно-профилактических учреждениях невелико, нельзя исключить их
вредного потенциального воздействия на здоровье людей.
1.4 Потенциальная опасность и риск
Факторы потенциальной опасности медицинских отходов для персонала
лечебно-профилактических учреждений, населения и окружающей среды
включают: риск инфекционного заражения, риск физического поражения, риск
токсического поражения, риск радиоактивного поражения и риск
экологического загрязнения окружающей среды. Под риском обычно
понимается вероятность того, что связанная с этим опасность, приведет к
фактическому ущербу для человека, или для окружающей среды.
Риск инфекционного заражения возникает при контакте с инфицированным материалом, оказавшимся в составе отходов, особенно при
нарушении
целостности
кожных
покровов
(ранения
острыми
инфицированными предметами). Для риска инфекционного заражения
характерны значительные расхождения между профессиональной оценкой
величины риска и восприятием размера риска населением и средствами
массовой информации.
Главной угрозой, связанной с опасными отходами лечебно-профилактических учреждений, являются некоторые патогенные микро-организмы.
Однако, из примерно 1000 или около этого известных типов бактерий,
являющихся патогенными для человека, и из примерно 200 вирусов, только
небольшое количество выживает в течение долгого времени вне организма их
носителей, людей или животных, и только некоторые из них опасны. Эта
опасность не является по своей природе большой. При должной организации
работ с отходами она невелика.
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При оценке риска инфекционного заражения применительно к
конкретному лечебному учреждению следует иметь ввиду, что круг
учреждений здравоохранения, работающих с микроорганизмами 1 и 2 групп
патогенности, достаточно ограничен, а их противоэпидемический режим
(включая аспекты, касающиеся отходов) регламентируется специальным
документом Минздрава («Безопасность работы с микроорганизмами 1 - 2 групп
патогенности», СанПиН 1.2.011-94). другие объекты здравоохранения имеют
дело с микрофлорой З и 4 групп патогенности (включая лаборатории ВИЧинфекции, а также противотуберкулезные и микологические учреждения), что
и определяет применение необходимого в этом случае набора
профилактических мер. Программы инфекционного контроля внутри лечебнопрофилактических учреждений имеют своей задачей предотвратить
распространение инфекции среди персонала и пациентов. Эти программы
обычно возглавляются госпитальными эпидемиологами или главными
медсестрами.
Риск инфекционного заражения оценивается в зависимости от вида;
— концентрации;
— вирулентности штамма микроорганизма;
— иммунитета подвергнутого риску человека;
— эффективности выявления инфекционных больных в ЛПУ;
— нарушений санитарно-противоэпидемического режима и правил
безопасного обращения с отходами в ЛГIУ;
соблюдения персоналом правил личной гигиены и техники безопасности.
Всемирная
организация
здравоохранения
(ВОЗ)
предложила
классификацию микроорганизмов, разбив их на четыре класса в соответствии с
опасностью, связанной с ними:
— маловероятно, что эти микроорганизмы могут вызвать болезнь
человека;
— может вызвать болезнь человека, но существуют эффективные методы
профилактики или лечения;
— вызывает серьезную, сильно заразную болезнь, но существуют
эффективные методы профилактики или лечения;
— вызывает серьезную, сильно заразную болезнь, эффективных методов
профилактики или лечения нет.
В соответствии с этой классификацией степень опасности
микроорганизмов и для общества может быть оценена по таблице 1.3
Таблица 1.3 - Степень опасности микроорганизмов по данным ВОЗ
Степень
опасности
для
личности
26
Высокая
Умеренная
Низкая
Степень опасности для общества
Высокая
Умеренная
Низкая
4
3
2
1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для ряда микроорганизмов реальный риск инфекционного заражения
работающих с отходами здравоохранения отсутствует, несмотря на патогенную
опасность. Это связано с особенностью ареала распространения возбудителя.
В отходах лечебно-профилактических учреждений, отнесенных к классам
Б и В (опасные (рискованные) и чрезвычайно опасные) могут содержаться
устойчивые микроорганизмы, являющиеся источником фактического риска
для персонала, такие как:
— бактерии – Staphylococcus aureus; Pseudomonas aeruginosa и другие
грамм-отрицательные бактерии; микобактерии туберкулеза;
— вирусы - энтеровирусы, вирусы гепатита В, С, З и О, ВИЧ;
— другие типы микроорганизмов - паразиты и грибы. (Паразиты и
плесень представляют некоторую опасность на территории больниц, но в
качестве значительной угрозы в отходах про них ничего не известно).
При контакте с отходами лечебно-профилактических учреждений
инфекции могут передаваться следующими путями:
— гемо-контактным (через повреждённую кожу);
— бытовым (также вероятен при контакте с биологическими жидкостями,
зараженными вирусом гепатита - слюна, сперма, пот);
— воздушно-капельным (бактериальная аэрозоль, при разбрызгивании
инфицированной жидкости);
— фекально-оральным.
Опасные физические свойства острых предметов играют существенную
роль в возможном инфекционном заражении от патогенных микроорганизмов и
токсическом поражении от цитотоксических препаратов. Вероятность
инфекционного заражения через места повреждения кожного покрова или
слизистой в результате манипуляций с острыми предметами особенно значима
для инфекций с гемо-контактным путем передачи (гепатиты В, С, D и G,
малярия, ВИЧ и сифилис). В процентном отношении риск заражения в
зависимости от травматизирующего фактора распределяется следующим
образом:
— травмирование иглами 79 %;
— порезы 24 %;
— разбрызгивание 4,3 %.
Опубликованный ВОЗ список инфекций, которыми можно заразиться при
контакте с отходами здравоохранения, и биологических жидкостей
инфицированных пациентов, являющихся потенциальным источником
передачи этих инфекций, приведен в таблице 1.4
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1.4 - Инфекционные заболевания, возбудители и
инфицированные биологические жидкости, которые могут являться источником инфекции при контакте с отходами здравоохранения.
Заболевание
Возбудители
Инфицированные
биологические
жидкости
1
2
3
Респираторные
инфекционные
заболевания
Глазные
инфекционные
заболевания
Урогенитальные
инфекции
Кожные инфекции
Mycobacter tubercul.,
вирус крови,
Strept.pneumoniae
Herpesvirus
Neisseria gonorrhoeae
Streptococcus spp.
Мокрота, слюна, секрет
респираторного тракта
Секрет слезных,
глазных желез
Урогенетальный секрет
Гной
Сибирская язва
Bacillus anthracis
Секрет кожных и
сальных желез, гной
Менингиты
Neisseria meningitidis
Спиномозговая
жидкость
Human
СПИД (ВИЧ инфекция) immunodeficitncy virus
(HIV)
Кровь, сперма и т.д.
Геморрагическая
лихорадка
Junin, Lhassa, Ebola and
Marburg virus
Продукты и
компоненты крови,
секрет желез
Септицемия
Staphylococcus spp.
Кровь
Бактериоемия
Коагулазонегативные
стафилококки,
Staphylococcus aureus,
Кровь
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Enterobacter,
Enterococcus
Продолжение таблицы 1.4
Заболевание
Гепатит А
Гепатиты В и С
Возбудители
Инфицированные
биологические
жидкости
Вирус гепатита А
Испражнения
Вирусы гепатитов В и С
Кровь, выделения
сальных и потовых
желез, сперма
Так в июне 1994 г. Центр по контролю за заболеваниями США признал
39 случаев заражения ВИЧ-инфекцией в качестве случаев, связанных с
профессиональной деятельностью. Эти случаи имели следующие пути
передачи инфекции:
— 32 случая при повреждениях от инъекционных игл;
— 1 случай от пореза острым лезвием;
— 1 случай от пореза стеклянной ампулой;
— 1 случай от контакта с неострым инфицированным предметом;
— 4 случая при контакте с пораженной микозом поверхностью кожи.
В июне 1996 г. общее количество случаев заражения ВИЧ-инфекцией
признанных связанными с профессиональной деятельностью увеличилось до
52. Во всех случаях пострадавшими были сестры, врачи и ассистенты
лабораторий.
В настоящее время в соответствии с «Инструкцией по сбору, хранению и
сдаче лома медицинских изделий однократного применения из пластических
масс» МЗ СССР от 24.09.1989 в Санкт-Петербурге и некоторых других городах
организован сбор одноразовых шприцов и пластиковых систем с целью их
использования в качестве вторичного сырья. В условиях отсутствия
санитарных правил по обращению с отходами здравоохранения и условий
термического обеззараживания отходов классов Б и В, такой сбор лучше, чем
удаление использованных одноразовых шприцов в потоке твердых бытовых
отходов на городские свалки. Однако, существует опасность инфицирования
работников, занятых выполнением операции ручной разборки одноразовых
шприцов как в учреждениях здравоохранения, так и на предприятиях
осуществляющих переработку шприцов и насадок на пипеточные дозаторы.
Сбор и обработка других острых колющих и режущих предметов также
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сопряжен с возможным риском физического увечья и заражения инфекциями с
гемоконтактным путем передачи.
Риск физического поражения связан с повреждениями кожных покровов
и слизистых острыми предметами. Нарушение целостности кожного покрова
или слизистых имеет значение не столько само по себе (как травма), сколько в
связи с возможным инфицированием организма через рану, царапину, прокол.
Это касается возможного заражения парентеральными гепатитами, ВИЧинфекцией, сифилисом и рядом других болезней.
По наблюдениям, в 79 % случаев риск заражения определяется
повреждающим воздействием инъекционных игл, в 20 % порезами, в 1 %
иными повреждающими механизмами.
В 2003 году при участии экспертов Европейского регионального бюро
Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в Российской Федерации была
проведена оценка безопасности инъекций при иммунизации среди населения в
8-ми субъектах Российской Федерации.
По итогам были даны рекомендации экспертов ВОЗ о необходимости
проведения анализа существующей практики сбора и утилизации отходов,
образующихся при проведении иммунизации, и внедрения безопасных методов
работы по трем основным направлениям:
— манипуляции со шприцами и иглами после проведения инъекций;
— сбор и хранение использованного инъекционного инструментария;
— способы утилизации инъекционного Материала.
Неправильное обращение с Медицинскими отходами подвергает
работников здравоохранения, тех, кто убирает эти отходы и население риску
заражения и травм. Они могут также наносить ущерб окружающей среде.
Помимо этого, такие отходы создают возможность для сбора разового
медицинского оборудования (особенно шприцев) для перепродажи и
повторного использования без стерилизации, что увеличивает риск заражений.
По данным Всемирной организации здравоохранения ежегодно во всем
мире в результате небезопасной практики инъекций регистрируется от 8 до 16
Миллионов случаев инфицирования вирусом гепатита В, от 2,3 до 4,7
миллионов случаев инфицирования вирусом гепатита С и от 80000 до 160000
случаев инфицирования ВИЧ. Среди небезопасных видов практики особую
озабоченность вызывает повторное использование шприцев и игл без
стерилизации, связанную с инъекцией передачу патогенов с кровью можно
предотвратить, разработав стратегию обеспечения безопасности инъекций, для
чего необходимо разностороннее и полное изучение существующей системы
сбора и утилизации медицинских отходов, возникающих при иммунизации в
России.
В Федеральную службу по надзору в сфере защиты прав потребителей и
благополучия человека информация по вопросам, касающимся безопасности
при иммунизации в лечебно-профилактических учреждениях (ЛПУ), поступила
из 89 субъектов Российской Федерации.
Анализ существующей практики сбора и утилизации медицинских
отходов проведен по 65 415 медицинским учреждениям, в том числе по 8992
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
амбулаторно-поликлиническим
учреждениям,
44462
больничным
учреждениям, расположенным в сельской Местности (центральным районным,
районным, участковым больницам, фельдшерско-акушерским пунктам), 2245
учреждениям охраны материнства и детства, 9506 здравпунктам ВУЗов,
медико-санитарным частям (МСЧ) предприятий и 210 коммерческим центрам
вакцинации.
Необходимо отметить, что в практике отечественного здравоохранения
по-прежнему остается много ручных манипуляций со шприцами и иглами
после проведения инъекций, не везде решены проблемы безопасного хранения
использованного инъекционного материала, применяются устаревшие методы
сбора и утилизации медицинских отходов, что увеличивает риск заражения
гемоконтактными инфекциями для медицинского персонала и населения и
наносит вред окружающей среде.
Так, ручные манипуляции по разборке шприцев и изъятию игл
практикуются в 95,6 % проверенных медицинских учреждений, и лишь в 891
(1,4 %) ЛПУ для изъятия игл используются отсекатели, которые позволяют
существенно снизить риск получения травм медицинскими работниками.
Несколько чаще иглоотсекатели применяются в коммерческих центрах
вакцинации (7,1 %) и амбулаторно-поликлинических учреждениях (2,6 %).
Лучше всего отсекателями обеспечены проверенные лечебно-профилактические учреждения Орловской и Челябинской областей (от 10 до 30 %).
Не проводят разборку шприцев после использования в среднем 3,2 %
ЛПУ, в том числе 3,9 % амбулаторно-поликлинических учреждений, 3,0 %
сельских больничных учреждений, 4,4 % учреждений охраны материнства и
детства, 3,0 % здравпунктов ВУЗов, МСЧ предприятий и 3,8 % коммерческих
центров вакцинации, Условия обеззараживания, сбора, транспортирования,
утилизации и захоронения отходов в указанных ЛПУ требуют дополнительного
изучения.
Дезинфекция в местах первичного сбора отходов - шприцев и игл проводится в 98,0-98,9 % проверенных Медицинских учреждений, преимущественно химическим способом.
Не проводят дезинфекцию в 149 (0,2 %) ЛПУ, в связи с чем при сборе и
транспортировке отходов существует риск инфицирования как медицинского
персонала, так и населения.
Для сбора и хранения использованных шприцев и игл в подавляющем
большинстве медицинских учреждений применяется приспособленная тара, в
ряде случаев не отвечающая требованиям СанПиН 2.1.7.728- 99 “Правила
сбора, хранения и удаления отходов лечебно-профилактических учреждений” и
не обеспечивающая безопасность Медперсонала при обращении с острыми
отходами.
По представленным из субъектов Российской Федерации данным мягкая
упаковка для сбора игл используется в Хабаровском крае в 510 (71,3 %)
медицинских учреждениях, в Саратовской области - в 370 (21,1 %) ЛПУ, в
Псковской и Московской областях соответственно в 101 (15 %) и в 154 (9,1 %)
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЛПУ, что недопустимо, так как создает реальную угрозу травматизма для лиц,
участвующих в сборе, транспортировании и утилизации отходов.
Всего по стране мягкую упаковку для сбора и временного хранения игл
используют в 2014 медицинских учреждениях (3,1 %).
Также недопустимо применение для сбора игл пластиковых бутылок,
которые не являются достаточно прочными, чтобы обеспечить полную
безопасность от травм. Несмотря на это, в целом по стране количество лечебнопрофилактических учреждений, где используются пластиковые бутылки для
сбора, хранения и транспортировки игл, значительное - 40046 (61,2 %).
Специальная одноразовая твердая упаковка (пластиковые контейнеры)
для сбора игл, корпусов и поршней шприцев имеется всего в 4,7-5,7 %
медицинских учреждений. Лучше всего обеспечены такой тарой лечебнопрофилактические учреждения Республики Татарстан, Дагестан, Мордовия,
Бурятия, что является положительным опытом для остальных территорий.
В среднем только в трети сельских больничных учреждений (35,7 %),
здравпунктов и МСЧ (27,3 %), а также в половине амбулаторнополиклинических (50,8 %) и учреждений охраны материнства и детства
(516 %), упорядочено хранение отходов при иммунизации - выделены
помещения для сбора и временного хранения контейнеров с отходами. В
коммерческих центрах вакцинации выделение специальных помещений
предусмотрено в 68,1 %.
Практически все коммерческие центры вакцинации (96,7 %) и
большинство амбулаторно-поликлинических учреждений (75 %), учреждений
охраны материнства и детства (67,3 %) и здравпунктов (67,5 %) заключают
договора на вывоз отходов со специализированными организациями, и только
около 20 % указанных ЛПУ, за исключением коммерческих, утилизирует
отходы после иммунизации самостоятельно. Сельские больничные учреждения
практикуют заключение договоров и самостоятельную утилизацию в равных
долях - соответственно 43,3% и 40,2%.
Выбор способов утилизации, применяемых в перечисленных
медицинских учреждениях, обусловлен влиянием ряда факторов: спецификой
территории (город-село), удаленностью от перерабатывающего предприятия,
объемом медицинских отходов, экономическими затратами на их утилизацию,
в том числе транспортными расходами и др.
Наиболее часто в перечисленных ЛПУ применяют не требующие
больших финансовых затрат методы - сброс шприцев (15,9 %) и игл (37,3 %) в
мусоросборники вместе с техническими и бытовыми отходами (ТБО), а также,
особенно в сельской местности, термическую утилизацию (сжигание)
открытым способом (17,3-19,6% ЛПУ). Существенным недостатком этих
методов является сохранение риска причинения случайных травм от укола
иглой, а последнего способа утилизации, не отвечающего требованиям СанПиН
2.1.7.728-99 “Правила сбора, хранения и удаления отходов лечебнопрофилактических учреждений”, - задымление и выброс в окружающую среду
токсичных загрязнителей.
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Термическая утилизация в специальных установках, малогабаритных
комплексах шприцев и игл, а также использование установок, основанных на
химической дезинфекции с последующим измельчением, встречается гораздо
реже: соответственно в 1,5 % и 0,5 % ЛПУ. Другие методы, в том числе вывоз
шприцев и игл для последующей утилизации в печах промышленного типа или
переработки термопластическими компаниями используют соответственно
27,9 % и 13,9 % медицинских учреждений. Главная проблема при реализации
данной системы удаления отходов заключается в относительно высоких
затратах.
Мировая практика решения проблемы обеспечения безопасности при
иммунизации предлагает новые подходы: использование неразборных
самоблокирующихся шприцев, повторное применение которых технически
невозможно, и герметичных одноразовых непрокалываемых контейнеров для
их сбора и транспортирования к месту утилизации; применение
иглоотсекателей с интегрированными одноразовыми контейнерами для сбора
игл; отказ от химического способа дезинфекции, применение метода
автоклавирования преимущественно централизованная система утилизации и
переработки отходов. Такая система сбора и утилизации медицинских отходов
при иммунизации успешно прошла апробацию в пилотном проекте в Украине в
2003-2004 годах и рекомендована к внедрению на ее территории, однако
требует серьезных финансовых вложений для своей реализации.
Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и
благополучия человека информирует, что для иммунизации населения в рамках
приоритетного национального проекта ФГУП НПО “Микроген” закуплено 52
млн. штук самоблокирующихся (СР) шприцев производства компании Бектон
Дикинсон (ВО), Испания, которые будут поставлены в субъекты Российской
Федерации в мае 2006 года.
Благодаря особым характеристикам, исключающим возможность
повторного использования, самоблокирующиеся шприцы рекомендованы
Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) для обеспечения
безопасности при рутинной иммунизации, а также при проведении массовых
кампаний.
В Российской Федерации СР-шприцы до настоящего времени имели
ограниченный опыт применения, что было связано с отсутствием нормативнометодических документов, регламентирующих надлежащую практику сбора и
обезвреживания медицинских отходов, возникающих при иммунизации, а
также отсутствием в лечебно-профилактических учреждениях (ЛПУ) России
расходных материалов и оборудования, необходимых для использования СРшприцев.
Как показал анализ существующей в Российской Федерации системы
сбора и обезвреживания медицинских отходов, образующихся при
иммунизации в ЛПУ, применяющиеся методики сбора и уничтожения отходов
не обеспечивают полной безопасности медицинских работников и населения,
риск заражения гемоконтактными инфекциями существует, в связи с чем
внедрение СР-шприцев обоснованно.
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Поскольку применяемый в настоящее время в практике российского
здравоохранения химический способ обеззараживания неприемлем для СРшприцев в связи с их конструктивными особенностями, возникла потребность
пересмотреть систему сбора и обезвреживания отходов.
Федеральной службой разработаны методические рекомендации
“Порядок использования, сбора, хранения, транспортировки, уничтожения,
утилизации
(переработки)
самоблокирующихся
(саморазрушающихся)
шприцев и игл инъекционных одноразового применения”, утвержденные
11.11.2005 заместителем руководителя Федеральной службы.
В указанном документе определен порядок использования, сбора,
обеззараживания, временного хранения, транспортирования и утилизации
(уничтожения) СР-шприцев.
В мировой практике наиболее простым, безопасным и предпочтительным
методом обезвреживания (уничтожения) СР-шприцев считается сбор их вместе
с иглами в специальные непрокалываемые, водоустойчивые, так называемые
“безопасные контейнеры” сразу же после использования без предварительного
обеззараживания с последующим сжиганием контейнеров вместе с их
содержимым при высоких температурах.
Этот метод сбора СР-шприцев может применяться как непосредственно в
лечебно-профилактических учреждениях, так и в других учреждениях, где
проводятся профилактические прививки (детские образовательные учреждения,
фельдшерско-акушерские пункты и т.п.).
Другим способом обезвреживания СР-шприцев рекомендован сбор их в
пакеты, устойчивые к воздействию высоких температур, с предварительным
отделением иглы от шприца с помощью иглоотсекателей (деструкторов) для
последующего обеззараживания разделенных частей шприца методом
автоклавирования и транспортирования полученных отходов на уничтожение
или на полигон ТБО.
Этот метод может быть использован при наличии в лечебнопрофилактическом учреждении специально выделенного для этих целей
парового стерилизатора (автоклава), обеспечивающего режим обеззараживания
медицинских отходов при температуре 1210С. и времени дезинфекционной
выдержки 30 мин. Автоклав следует установить в отдельном помещении рядом
с местом образования первичных медицинских отходов.
Для применения этого метода необходимы также иглоотсекатели или
деструкторы игл и специальные термоустойчивые пакеты, разрешенные для
сбора медицинских отходов, с индикаторами, контролирующими качество
обеззараживания при автоклавировании.
В связи с высокой опасностью травматического поражения от
попадающих в отходы инъекционных игл может быть рекомендован сбор игл и
других колющих и острых предметов в специальные жесткие контейнеры или
подручные средства (типа пластиковых банок из-под дезинфектантов,
жестяных банок из-под напитков), которые после заполнения, естественно,
обеззараживаются растворами дезинфектантов, а затем заклеиваются скотчем.
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Риск токсического поражения возникает на всех стадиях движения
отходов реагентов (в особенности лабораторных), лекарственных препаратов и
ртутных термометров, а также при выбросе в атмосферу отходящих газов
сжигания отходов, которые содержат тяжелые металлы, пары соляной кислоты
и диоксид серы, и на конечной стадии захоронения шлака образующегося после
сжигания отходов.
Внутри лечебно-профилактических учреждений риск токсического
поражения возникает при выполнении операций по химической дезинфекции
отходов и при контакте с удаляемыми токсичными отходами. Класс опасности
химического
вещества
определяется
классификатором
токсичных
промышленных отходов” МЗ СССР, 13.05.87, № 4286-87 (в настоящее время
подготовлен и находится на утверждении в МЭ РФ новый документ) и
“Временными методическими рекомендациями по оформлению проекта
нормативов предельного размещения отходов для предприятия” (СП6, 1995).
Химические
реактивы,
используемые
в
лечебно-профилактических
учреждениях, относятся, как правило, к веществам 3 и 4 классов опасности.
Лекарственные средства, в основном, — к 3 классу (хотя отдельные
представители являются веществами более опасных классов). Антибиотики и
психотропные препараты являются веществами 1 и 2 класса. Цитостатические
средства, ртуть, фиксажные растворы являются соединениями 1 класса
опасности.
Риск радиоактивного поражения вследствие контакта с радиоактивными
отходами минимизируется выполнением требований «Санитарные правила
обращения с радиоактивными отходами», Санитарный норматив 3938-85 и
«Нормы радиационной безопасности», НРБ-99, СП 2.6.1.758-99, Минздрав
России, 1999 г.
Экологический риск загрязнения окружающей среды от поступающих из
лечебно-профилактических учреждений отходов связан с возможностью
загрязнения воздушной и водной среды или почвы. Этот риск проявляется
после удаления отходов из лечебно-профилактических учреждений.
Он будет тем меньше, чем полнее будут обеспечены меры профилактики
четырех предыдущих видов риска и чем благоприятнее для окружающей среды
выбранные технологии переработки отходов и захоронения остатков этой
переработки (или самих отходов).
1.5 Меры профилактики и снижения риска
Меры профилактики при работе с отходами здравоохранения, а также с
предметами, загрязненными кровью и биологическими жидкостями
заключаются в сознательной дисциплине персонала, его обучении и
информации, правильной организации труда, соблюдении техники
безопасности, соблюдении правил личной гигиены.
Персонал, занятый в сфере обращения с объектами, загрязненными
кровью или другими биологическими жидкостями, должен работать в
спецодежде и сменной обуви, в которых нельзя выходить за пределы рабочего
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
помещения. Домашнюю одежду и спецодежду необходимо размещать в разных
шкафах, которые периодически обеззараживаются. Персоналу запрещается
прием пищи и курение в производственных помещениях.
Все манипуляции, при которых может произойти загрязнение рук кровью
или биологическими жидкостями, следует проводить в резиновых перчатках.
Во время работы все повреждения на руках должны быть закрыты
резиновыми перчатками, напальчником или лейкопластырем.
Разборку, мойку, ополаскивание многоразовой тары для сбора отходов
нужно проводить в резиновых перчатках и прорезиненных фартуках и после
предварительной дезинфекции тары.
При угрозе разбрызгивания крови, сыворотки или других биологических
жидкостей следует работать в четырехслойных масках и защитных очках.
После манипуляций с отходами проводится тщательное двукратное мытье рук в
теплой проточной воде с мылом. Полотенца должны быть индивидуальными,
сменяемыми ежедневно. При обработке рук следует избегать частого
применения дезинфектантов, вызывающих раздражения кожи и дерматиты, что
облегчает проникновение возбудителя в организм.
В случае загрязнения кровью поверхности рабочих столов, загрязненные
места немедленно следует обработать 3 % раствором хлорамина.
Все рабочие места должны быть обеспечены дезрастворами и аптечкой, в
которую входят 70 % спирт, йод, перевязочный материал, навеска марганцовокислого калия и соответствующего количества дистиллированной воды для
его разведения 1:10000. Необходимо предусмотреть также и неприкосновенный
запас дезсредств.
Приготовление рабочих растворов дезинфицирующих средств должно
осуществляться в вытяжном шкафу или в хорошо проветриваемых
помещениях, имеющих естественную или принудительную вентиляцию. При
отсутствии этих условий работу необходимо проводить в средствах
индивидуальной защиты:
—очки;
—респиратор типа РГТГ – 67;
— перчатки.
Дезинфекция помещений проводится в отсутствие людей.
Емкости с дезинфицирующим препаратом при хранении и в процессе
использования должны быть закрыты и открываются только по необходимости
(погружение изделий, ручная обработка, выемка изделий). При работе с
дезинфицирующим препаратом следует избегать его попадания в глаза и на
незащищенную кожу дезинфицирующие средства и рабочие растворы
необходимо хранить отдельно от лекарственных средств, в местах с
ограничением доступа для посторонних лиц. Лица с повышенной
чувствительностью к химическим веществам к работе с дезинфицирующими
средствами не допускаются.
При возникновении опасности инфекционного или токсического
поражения при работе с отходами здравоохранения рекомендуются ниже
перечисленные меры первой помощи.
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В случае загрязнения рук кровью следует немедленно обработать их
тампоном, смоченным дезинфицирующим раствором (0,1 % раствор дезоксона,
3 % раствор перекиси водорода, 1 % раствор хлорамина, 70 % спиртом и др.),
вымыть их двукратно теплой проточной водой с мылом и вытереть насухо
индивидуальным полотенцем или салфеткой однократного применения.
При попадании брызг крови на слизистую глаз, ее следует промыть 1-2 %
водным раствором борной кислоты, слизистую носа обработать 1-2 %
раствором проторгола, раствором марганцовокислого калия в разведении
1:10000, слизистую полости рта ополоснуть 70 % спиртом.
При повреждении кожи (порез, укол) выдавить кровь из места
повреждения, кожу обработать 70 % спиртом, затем йодом. За пострадавшим
устанавливают наблюдение в течение 12 месяцев после несчастного случая.
1.6 Общие рекомендации по разработке схемы обращения с отходами
лечебно-профилактических учреждений
Комплекс рекомендаций, касающийся специфических аспектов
обращения с отходами здравоохранения, и подлежащий рассмотрению при
разработке схем их удаления из лечебно-профилактических учреждений и
обезвреживания приводиться ниже:
— обращение с отходами учреждения здравоохранения требует
системного подхода и предусматривает сбор, упаковку, хранение,
транспортировку, переработку и удаление отходов посредством таких методов,
которые на всех этапах сводят к минимуму опасность для здоровья персонала,
населения и для окружающей среды;
— весь персонал лечебно-профилактических учреждений должен знать
потенциально опасные последствия неправильного обращения с отходами.
Профессиональная подготовка персонала, а, особенно, занимающегося
удалением отходов, является важным компонентом программ подготовки
кадров здравоохранения;
— законодательство и нормативно-методическая база, касающиеся
обращения с отходами учреждений здравоохранения, ограничиваются только
основными принципами процесса. Решение проблемы в конкретном лечебнопрофилактическом учреждении остается за персоналом учреждения. Именно
персонал, в руках которого оказался предмет, не подлежащий дальнейшему
употреблению, обладает всей, имеющейся на данный момент, информацией,
необходимой для отнесения этого предмета к тому или иному классу отходов
лечебно-профилактических учреждений. В соответствии с Российским
законодательством приветствуется разработка региональных нормативов и
регламентов, не противоречащих национальным стандартам. Следует поощрять
сотрудничество учреждений здравоохранения, находящихся в одной местности,
в целях снижения затрат, связанных с удалением отходов;
— все лечебно-профилактические учреждения должны иметь подробные
планы удаления отходов, которые учитывают конкретную ситуацию в данном
учреждении. Обезвреживание и ликвидацию отходов целесообразно
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
осуществлять на централизованной установке, избегая использования местных
устройств. При планировании строительства или реконструкции учреждений
здравоохранения необходимо всесторонне учитывать проблему удаления
отходов и предусматривать возможности для расширения системы удаления в
будущем;
— использование соответствующих упаковок и маркировок для
раздельного сбора «опасных» отходов (патологоанатомических, инфекциионных, вредных химических, радиоактивных) от других видов отходов имеет
первостепенное значение для уменьшения аспектов риска на последующих
стадиях обращения с этими отходами. для сбора и упаковки отходов лечебнопрофилактических учреждений следует применять мешки и контейнеры
определенного цвета, причем на упаковках с опасными (рискованными)
(категория опасности класса Б) и чрезвычайно опасными (категория опасности
класса В) отходами должны быть специальные ярлыки с соответствующей
символикой. Колющие и режущие (острые) предметы отходов классов Б и В
должны собираться в жесткие специальные контейнеры или подручные
средства (типа пластиковых банок из-под дезинфектантов, жестяных банок изпод напитков), которые после заполнения обеззараживаются растворами
дезинфектантов, а затем заклеиваются скотчем;
— один из основных принципов обращения с отходами заключается в
максимально возможном уменьшении количества образующихся отходов в
местах их возникновения. Однако, этот принцип не может широко применяться
для отходов классов Б и В, т.к. его применение может привести к снижению
качества медицинского обслуживания пациентов, что недопустимо.
Применение принципа повторного и вторичного использования отходов
классов Б и В возможно только при наличии специального согласования органа
государственного санитарно-эпидемиологического надзора. Уменьшение
количества отходов в местах их возникновения приобретает особую значимость
в отношении отходов классов А и Г. Эти отходы можно подвергать повторному
использованию и использованию в качестве вторичного сырья с целью
уменьшения количества материала, поступающего в поток отходов. При этом
необходимо уделять достаточно внимания охране окружающей среды
радиоактивные отходы, образующиеся в учреждениях здравоохранения,
обладают, как правило, низкой активностью и коротким периодом полураспада.
Такие отходы могут храниться до тех пор, пока их радиоактивность не
снизится до уровня, при котором они больше не считаются радиоактивными.
После этого отходы следует удалять в соответствии с другими их свойствами,
например, как химические, инфекционные или общие. Радиоактивные отходы с
длительным периодом полураспада хранятся и эвакуируются в соответствии со
специальными инструкциями;
— необходимо собирать и распространять информацию о гигиенической
эффективности, производительности и других характеристиках различных
методов переработки и удаления отходов учреждений здравоохранения.
Следует всемерно поддерживать научные исследования в этой области, а также
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
публикацию статей, обзоров, нормативно-методических материалов, включая
переводные, а также руководств и монографий/2/.
1.7 Обзор существующего оборудования для переработки отходов
1.7.1 Установки для химической дезинфекции отходов
Установка СТЕРИМЕД израильской компании М.С.М. Энвайронментал
Технолоджис Лтд. Данный тип установки представляет собой малогабаритное
устройство, размером не превышающее стиральную машину (длина 1 27см,
ширина 122 см, высота 70 см), размещаемое в помещении около 6 м2, время
размещения установки около 2 часов, стоимость на 50-70% ниже установок по
физическому обеззараживанию отходов. Принцип работы: мешок с отходами
загружается в камеру, где затем измельчается и заливается раствором
дезинфектанта “Стеримед”, который обладает активностью даже в отношении
споровых микроорганизмов и грибов (видимо, относится к группе
четвертичньих аммонийных соединений), полный цикл составляет около 15
минут, объем загружаемых отходов - до 75 литров. В результате образуются
безопасные, в эпидемическом плане, отходы, уменьшенные в объеме на 75%,
неидентифицируемые и компактно упакованные. данная установка
эксплуатируется в клиниках 14 штатов США, Израиле и других странах. По
своим габаритам и стоимости может размещаться в малых клиниках и в
отдельных подразделениях лечебных учреждений, характеризующихся
образованием большого числа пластиковых отходов (отделения гемодиализа,
переливания крови) и отходов, загрязненных биологическими жидкостями.
Установка БРАВО ГОСГГИТАЛ (Италия) работает по технологии
капсулирования в полиэтиленовые капсулы.
Таблица 1.5 — Параметры установки БРАВО ГОСПИТАЛ
Параметры
1
Размеры утилизатора:
длина, мм
ширина, мм
высота, мм
Вес утилизатора, кг
Размеры фильтра:
длина, мм
ширина, мм
Технические показатели
2
1500
800
1500
56
800
350
1100
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
высота, мм
Вес фильтра ,кг
Размеры блока электрического
управления:
длина, мм
ширина, мм
высота, мм
Вес блока электрического управления, кг
40
120
800
800
2200
210
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы 1.5
Производительность, кг/ч
Потребляемая мощность, кВт
Продолжительность цикла обработки, мин
Система управления
Расход на 1 кг отходов
Воды, литры
Электроэнергии, кВт∙ч
Бактерицида, кг
50
30
25
автоматическая
5—7
0,55
0,01
Принцип действия установки основан на предварительном измельчении
отходов с последующим применением комбинированного метода обработки
отходов: термическом (температура минус 155 0С, время воздействия
составляет 10 минут, что не укладывается в требования российских
регламентов температурных уровней процесса стерилизации) и химическом
воздействии раствора гипохлорита натрия с 10 % активным хлором в течение
20 минут. Особенностью метода является введение в состав отходов на этапе их
обработки дополнительно 12 кг полиэтилена для увеличения процесса трения с
целью создания более гранулированного по своей структуре продукта, в
результате образуются зерна диаметром 2-3 мм без признаков наличия влаги. В
процессе обработки образуются отходы, уменьшенные в объеме в 5 раз.
1.7.2 Установки для дезинфекции или стерилизации с применением
высокой температуры, пара и вакуума.
Установка фирмы ГАБЛЕР (Германия) выпускается в трех модификациях.
Таблица 1.6 - Технические параметры модификаций установки ГАБЛЕР
Технические показатели
Параметры
модификаций
1
Производительность, кг/ч
Объем приемного бункера, м3
Мощность устройства для помола,
кВт
2
GDA-130S GDA-170S GDA-200S
130
170
200
1,3
1,5
1,5
7,5
11
GDA-130S GDA-170S
Мощность масленого
подогревателя, кВт
Мощность генератора пара, кВт
11
GDA-200S
24
24
24
18
18
18
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Мощность вентилятора для фильтра
1,1
воздуха, кВт
42
1,1
1,1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы 1.6
Объем воздуха, м3/час
Подсоединение воды
Общая электрическая нагрузка,
кВт
Параметры электроснабжения
длина, мм
ширина, мм
высота, мм
Вес установки, кг
600
1
2 ’’/ 6 атм
600
1
2 ’’/6 атм
600
1
’’
2 / 6 атм
52
55
55
400 В,
50 Гц
5500
1700
3400
5500
400 В,
50 Гц
5500
1920
3400
6200
400 В,
50Гц
5500
1920
3400
6600
В период с октября 1991 г. по февраль 1992 г. установка прошла
испытания в лаборатории гигиены и здравоохранения Университета города
Нанси (Франция). Во время испытаний проверена дезинфекционная
эффективность установки и эффективность фильтрации воздуха. Установка
внесена в список оборудования, рекомендуемого ВОЗ для дезинфекции
опасных (рискованных) отходов здравоохранения.
В период с декабря 1991 по октябрь 1996 более 20 установок продано в
Германии, Испании, Франции и Австрии. В 1997 году установка выпуска 1992
года была продемонстрирована в работе в г. Эрфурте (Германия). Установка в
Эрфурте расположена на открытом воздухе.
Установка ГАБЛЕР имеет температуру обработки отходов минус 1020 C,
что позволяет ее использовать только в целях дезинфекции отходов в
соответствии с требованиями российского законодательства. Кроме того, в
установке не предусмотрено автоматическое обеззараживание приемного
бункера и измельчающего устройства.
Мобильная установка КЕГ представляет собой автоклав цилиндрической
формы, объемом 13 м3, оборудованный гидроподъемниками (для автоматических загрузки, выгрузки и перемешивания отходов), размещенный горизонтально на двухколесном прицепе. Снабжение установки паром и подключение
линии вакуумного трубопровода осуществляется от располагаемой стационарно станции контейнерного типа. Загрузка автоклава осуществляется как по пути
следования установки, так и при доставке к установке отходов другим
транспортом. Установка разработана в 1982 г. для дезинфекции опасных
(рискованных) отходов с целью их дальнейшей переработки в потоке бытовых
отходов в соответствии с нормативными актами действующими в Германии.
До 1997 года было выпущено 5 мобильных установок, 2 стационарного
типа и одна мобильная установка с обработкой отходов микроволновым
излучением.
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1.7 - Технические параметры мобильной установки КЕГ
Параметры мобильного автоклава
1
Прицеп с автоклавом:
- высота, мм
- ширина, мм
- длина, мм
Ширина с учетом выносных опор, мм
Полная длина в мобильном варианте, мм
Требуемая площадь для парковки, м2
Радиус разворота, м
Вес трейлера, тонн
Производительность в контейнерах емкостью 1,1 м3
Разовая загрузка в тоннах
Расход электроэнергии на одну загрузку, кВт∙ч
Расход пара на одну загрузку, тонн
Продолжительность цикла обработки, мин
Конструкция автоклава, двойные стенки толщиной, мм
Допустимое давление пара, Па
Давление пара при стерилизации влажных отходов, Па
Длительность обработки влажных отходов, мин
Давление пара при дезинфекции сухих отходов, Па
Длительность обработки влажных отходов, мин
Остаточное давление в режиме вакуумной откачки, Па
Параметры тягача: мощность, кВт / вес, т
Параметры станции обеспечения работы автоклава
Размеры контейнера:
- высота, мм
- ширина, мм
- длина, мм
Высота с воздушными конденсаторами, мм
Площадь для размещения оборудования, м2
Потребляемая мощность, кВт
Технические
показатели
2
3700
2500
8500
4500
15000
18 ∙3,5 = 63
25
12
12 — 15
1,5
40
0,5
90
15
6
4∙1,01325∙105Па
20
1,46
15
0,1
177 / 5,7
2820
2490
12190
5600
15 ∙ 3 45
50
Основной режим работы автоклава КЕГ — дезинфекция. Внешний вид
отходов после обработки изменяется незначительно. Объем отходов
уменьшается в два раза. В Германии отходы после обработки в автоклаве КЕГ
выгружаются из автоклава в приемные бункера заводов по сжиганию бытовых
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
отходов. Установка прошла все необходимые испытания и включена в список
оборудования рекомендуемого ВОЗ для переработки отходов здравоохранения.
В связи с отсутствием в России развитой индустрии сжигания отходов
(бытовых и токсичных) приобретение или создание установок аналогичных
установке КЕГ не целесообразно.
Установка ЛАЙТОШ выпускается французско-венгерской фирмой в трех
модификациях.
Таблица 1.8 - Технические параметры установки ЛАЙТОШ
Параметры
Модификации
Производительность , кг/ч
длительность цикла обработки, мин
Объем приемного бункера, м3
Объем нижней камеры,м3
Давление пара питания, Па
Рабочее давление пара, Па
Потребление пара, кг на цикл обработки
Давление сжатого воздуха, Па
Параметры электроснабжения
Общая электрическая нагрузка, кВт
Потребляемая электрическая
мощность, кВт∙ч/цикл
Подсоединение воды
Потребление воды, литры на цикл
обработки
Технические показатели
модификаций
ТSD 2000
ТSD 1000
ТSD 300
120 - 200
50 - 105
20 - 40
60
40 - 60
35 - 45
2,5
1,2
0,35
0,6
0,3
0,11
7
7
7
3,8
3,8
3,8
40
20
15
6
6
6
380 В,
380 В,
380 В,
50 Гц
50 Гц
50 Гц
35
20
17
11
1
2 ’’/ 6 атм
4
1
2 ’’/ 6 атм
3
1
2 ’’/ 6 атм
440
220
100
Размеры:
- длина, мм
- ширина, мм
- высота, мм
3000
3000
5500
2250
2500
5500
1800
2100
3000
Вес установки (кг)
3200
2500
2000
После загрузки отходов в верхний приемный бункер происходит их
подогрев (паром) до температуры 50 0С. По достижении этой температуры
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
включается устройство для помола и устройство для перемешивания отходов.
Время размола отходов обычно не превышает 10 минут. Размолотые отходы
поступают в нижнюю камеру, и в установку подается пар давлением 3,8 Па, что
соответствует температуре 130 0С. Время стерилизации 10 минут. По
окончании обработки отходов температура в нижней камере снижается до
80 0С за счет разбрызгивания холодной воды на внешнюю стенку внутренней
нижней камеры. Управление всем процессом обработки отходов
осуществляется автоматически.
Установка оборудована предохранительным клапаном для сброса пара
при превышении давления пара величины 4,5 Па и фильтрами для
биологической очистки сбрасываемого пара. Установка прошла в соответствии
с требованиями к оценке антимикробиологической активности совета по
общественной гигиене Франции, включена в список оборудования
рекомендуемого ВОЗ для переработки отходов здравоохранения. Всего
выпущено более 10 установок. Модель ТSD 300 используется в одной из
больниц Будапешта для обработки отходов этой больницы.
В установке ЛАЙТОШ осуществляется обработка отходов паром (3,8 Па) при
температуре 130 0С в течение 10 минут, что не соответствует требованиям к
условиям стерилизации по времени экспозиции.
1.7.3 Оборудование для централизованного сжигания отходов
Компания НОЕЛЬ (Германия) представила подробное техническое
предложение установки для пиролитического сжигания медицинских отходов с
дожигом отходящих газов в термическом реакторе и их последующей очисткой
мокрым известняковым способом. Эта разработка была выполнена в 1993 году
по заказу Китая.
Печь этой установки сконструирована в стальной трубе диаметром около
1,8 метра. Внутренняя поверхность первичной камеры сжигания отходов
облицована шамотным кирпичом с каналами для подаваемого в камеру
воздуха. Воздух при прохождении по каналам нагревается, охлаждая при этом
шамотную облицовку. Часть подогретого воздуха смешивается с топливом
(мазут, дизельное топливо или газ) и смесь подается в первичную камеру через
сопла, расположенные в днище камеры. Сопла расположены таким образом,
что они не мешают удалению золы из первичной камеры, которое
осуществляется автоматически. В первичной камере достигается температура
1000 0С. длина первичной камеры 1 метр.
Термический реактор дожига отходящих газов сконструирован в виде
продолжения первичной камеры. Его длина зависит от желаемой температуры
дожига газов. При температуре дожига 850 0С длина термического реактора
З метра, и при температуре дожига 1200 0С его длина 3,85 метра. Он состоит из
трех зон: смесительной зоны подачи вторичного воздуха, зоны поджига с
регулируемой горелкой, зоны полного сгорания с регулируемой подачей
третичного воздуха.
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Из термического реактора отходящие газы направляются в котелтеплообменник, затем в распылительную сушилку и, далее, на тканевый
фильтр, рассчитанный на работу при температурах до 260 0С. После фильтра
газы поступают в скруббер мокрой очистки.
Проектная производительность установки от 8 до 10 тонн отходов в сутки.
Предлагаемый режим работы от 8 до 10 часов в сутки. Предлагаемый вариант
размещения оборудования две линии сжигания. В комплект двух линий входит
все необходимое оборудование, включая склад известняка и оборудование для
подготовки известнякового молока.
Компания ДАНВЭЙСТ (Дания) с в 1995 — 1996 годах выполняла проект
по организации обращения с отходами здравоохранения в Литве. Общий объем
опасных (рискованных) отходов в Литве был определен во время выполнения
этого проекта в 2000 тонн/год. В качестве технологии переработки этих
отходов компания ДАНВЭЙСТ предложила разместить в Литве сжигающее
устройство, которое по техническим показателям (температурам сжигания и
дожига отходящих газов и технологии их очистки) очень близко к
вышеописанной установке. Разница только в конструкции сжигающего
устройства. Предложенное сжигающее устройство изготовлено в виде
стального короба.
Печи Ванюкова. Эта технология разработана АО “Алгон”,
Московским институтом стали и сплавов и АО Москва. В основу
технологии положено использование металлургической плавильной печи
Ванюкова. Этот агрегат давно и успешно применяется в цветной металлургии.
Печь имеет простую конструкцию. Подвижные части и механизмы
отсутствуют.
Для обеспечения длительного срока службы печи между плановыми
ремонтами применяется водяное или испарительное охлаждение элементов
конструкции. Нижняя часть печи выложена огнеупорным кирпичом. Печь
имеет загрузочное устройство с толкателем и крышкой для подачи плохо
сыпучих отходов. для подачи угля и флюсов имеется специальное загрузочное
отверстие. Камера печи имеет два ряда фурм. Первый ряд, расположенный
ниже уровня шлаковой ванны, служит для подачи в печь под давлением
воздуха или воздушно-кислородной смеси. Это позволяет осуществить
барботаж (перемешивание) ванны, что улучшает условия сгорания отходов,
повышает производительность печи. Верхний ряд фурм находится выше уровня
расплава. В эти фурмы подается кислород и над ванной производится
дожигание отходящих газов. Это позволяет в 2-3 раза сократить объем
дымовых газов, однако не решен вопрос очистки воздуха от ультра дисперсных
частиц оксидов в основном железа.
Шлак, периодически сливаемый из печи через специальное отверстие,
пригоден для производства строительных материалов. Химический состав
шлака можно регулировать в широких пределах, получая композиции,
пригодные для производства каменного литья, щебня, наполнителей бетонов,
минерального волокна, цемента. Металл, собирающийся на дне печи и
периодически сливаемый, идет на переработку в качестве вторичного сырья.
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Температура:
— шлакового расплава от 1400 до 1500 0С;
— металла от 1350 до 1450 0С.
Благодаря таким высоким температурам дымовые газы не содержат
органических соединений, в частности, в них отсутствуют диоксины и фураны.
При продувке шлаковой ванны содержащиеся в отходах щелочные и
щелочноземельные металлы переходят в парогазовую фазу, что способствует
связыванию хлора, фтора и оксидов серы в безопасные соединения,
улавливаемые газоочисткой в виде твердых частиц пыли.
Для повышения экономичности установки ее сооружают в комплекте с
теплообменником. Применение теплообменного аппарата позволяет получить,
в зависимости от потребности и производительности печи, горячую воду или
пар, в промышленных объемах.
Основные недостатки этой технологии связаны с особенностями
эксплуатации печи и необходимостью ее приспособления к новой нетипичной
технологии.
Электроплавильный агрегат разработан АО “ВНИВЭТО”. Он широко
применяется в металлургической промышленности для электро-дуговой плавки
металлов. Для переработки опасных (рискованных) отходов предлагается
подавать их в сушильную камеру, в которой осушка отходов осуществляется за
счет обработки их горячими отходящими газами. После сушки отходы
попадают в жидкую шлаковую ванну электропечи.
За основу конструкции принята стандартная трехэлектродная
электропечь, представляющая собой металлический кожух футерованный
огнеупорным кирпичом. Через свод в печь вводятся три угольных или
графитизированных электродов. Шлаковая ванна формируется за счет добавок
и минеральной части отходов. Плавление происходит за счет тепла
электрической дуги, возникающей между электродами после подачи на них
напряжения. Температура расплава в электропечи находится в пределах от 1400
до 1500 0с, как и в печи Ванюкова. Для интенсификации процесса используется
продувка воздухом или Воздушно-кислородной смесью, которая подается ниже
уровня шлаковой ванны. В верхней части печи осуществляется дожиг
отходящих газов. После выхода из печи дымовые газы проходят через
теплообменник и установку газоочистки. Затем, через дымовую трубу
выбрасываются в атмосферу.
В представленном АО предложении отсутствовала схема очистки
отходящих газов. Между тем, при таких высоких температурах, а в условиях
электрического разряда они еще выше, идет интенсивное образование окислов
азота из кислорода и азота воздуха. Очистка отходящих газов от окислов азота
с применением самых передовых технологий имеет эффективность не выше
60 %.
Комбинация вращающейся и электродуговой печей для сжигания
опасных (рискованных) отходов была предложена ОАО По утверждению
авторов эту технологию следует считать «безотходной». Первым этапом
обработки отходов по этой технологии является их осушка во вращающейся
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
барабанной печи при температуре 400 0С, которая достигается путем
использования тепла отходящих газов.
Высушенные отходы подаются из сушильного барабана в барабан
сжигания через промежуточную камеру. В эту камеру сжигания подается
горячий воздух (400 0С) Через эту же камеру предусмотрен отвод продуктов
горения из барабана сжигания в камеру дожига окиси углерода.
Твердый минеральный остаток из барабана сжигания попадает в плавильную
дуговую электропечь, где при температуре 1400 — 1500 0С он расплавляется,
образуя шлак и металл. Расплав подогревается электрическим током,
пропускаемым через него с помощью трех графитизированных электродов. для
корректировки состава шлака и образующихся в подсводовом пространстве
печи дымовых газов через отверстие в своде печи подается известняк. для
интенсификации процесса высокотемпературной переработки в печь под слой
шлака подается воздух, подогретый до 400 0С в теплообменнике. Выпущенный
из печи металл разливается в чушки и продается как вторичное сырье, шлак
гранулируется и используется для производства пирозита (аналог керамзита)
или для других целей.
Представленная в предложении ОАО технология очистки отходящих
газов была признана специалистами не соответствующей научно- техническим
требованиям к промышленным технологиям.
Предложенные для сжигания опасных (рискованных) отходов два
металлургических агрегата и комбинированный агрегат ОАО не являются
оборудованием, разработанным для сжигания отходов. Поэтому их
эксплуатация будет осложнена проблемой поддержания расплава. Если
упустить расплав, то печной агрегат выйдет из строя на довольно длительный
срок. По этой причине использование печи Ванюкова, электроплавильной печи
и комбинированного агрегата ОАО для сжигания опасных (рискованных)
отходов не может быть рекомендовано.
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2 Обоснование выбора полимерного материала
Синтетические полимеры широко используются в различных отраслях
современной медицины. Это позволяет значительно повысить эффективность и
расширить возможности современной медицины как в области диагностики и
лечения заболеваний, так и в области стационарного и амбулаторного
обслуживания пациентов.
Массовое применение синтетических полимеров в медицине связано с их
уникальным комплексом физико-химических и физико-механических
характеристик, возможностью их модификации в широких пределах,
сравнительной доступностью сырья, возможностью переработки на
высокопроизводственном оборудовании.
По функциональным свойствам изделия из полимерных материалов
успешно конкурируют с аналогичными образцами из традиционных
материалов - металлов, стекла, каучука, значительно превосходя их по
экономическим показателям. В некоторых случаях синтетические полимеры
являются незаменимыми материалами, например, для изготовления эластичных
прозрачных трубок для систем переливания крови, для шприцев, насадок на
пипеточные дозаторы и т.д.
Основными характеристиками, играющими основную роль в оценке
возможности применения полимеров для изделий медицинской техники
являются:
—наличие необходимого комплекса физических, химических и
механических свойств;
— высокая чистота и однородность материала;
— возможность переработки в изделия без разложения и выделения
низкомолекурных продуктов;
— отсутствие раздражающего токсического, канцерогенного воздействия
на живые организмы;
— способность выдерживать стерилизационную обработку различными
методами и средствами.
Вследствие своих специфических характеристик полимеры во многих
случаях больше подходят для медицинских применений, чем традиционные
материалы. Отечественная медицинская промышленность в настоящее время
выпускает значительное количество изделий из полимерных материалов.
2.1 Нормирование требований к материалу
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Первым и важнейшим этапом процедуры выбора материала является
определение эксплуатационных требований к изделию. Особое внимание при
этом обращают на наиболее критические факторы. К этим факторам относятся
такие факторы, как безопасность для здоровья, контакт с пищевыми
продуктами,
лекарствами,
температура
эксплуатации
(минимальная,
максимальная) и продолжительность ее воздействия (кратковременно,
долговременно), агрессивное воздействие внешней среды (влага, излучения,
химические вещества), требования к точности, прозрачности.
На практике задача формирования требований к изделию нередко
упирается в проблему отсутствия надежной информации о температуре
механических нагрузках, действующих на изделие. Необходимо учитывать, что
завышенные требования по температуре эксплуатации от 10 до 200 С могут
привести к значительному удорожанию изделия.
На основании требований к изделию определяется перечень требований к
характеристикам материала, измеренных стандартными методами (именно эти
характеристики приводятся в справочной литературе, фирменных проспектах и
базах данных). Часто такая задача является очень сложной, и причин тут
несколько.
Во-первых, свойства полимерных материалов сильно зависят от условий
испытаний. Например, на прочность большое влияние оказывает скорость
деформирования, на ударную вязкость образца с надрезом - геометрия надреза
и т.д.
Во-вторых, максимально допустимые напряжения в изделиях из
термопластов могут быть на порядок меньше стандартных значений прочности
(таблица 2.1), что затрудняет оценки. В-третьих, на эксплуатационные свойства
литьевого изделия, может оказывать большое влияние конструкция изделия и
пресс-формы. Например, реальные механические свойства изделия при
использовании полимера, содержащего стекловолокно или углеволокно,
зависят от ориентации волокна в полимерной матрице. Ориентация волокна
определяется в первую очередь конструкцией изделия и местом впуска. При
наличии линии спая на таком изделии, прочность области спая может быть в 3
раза меньше прочности материала, определенной на стандартном образце.
Таблица 2.1 - Максимально допустимые напряжения для
термопластичных материалов МРа
Тип
материала
Полистирол
Полипропилен
Поливинил-
Прочность
Допустимые напряжения
при
КратковреПеременное Переменное
распри
менном
воздействие
контактное
тяже- изгибе воздействии
при изгибе
воздействие
нии
растяжения
40
80
20
8
4,5
35
60
17
12
3
50
100
15
12,5
3,5
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
хлорид
Полиамид 6
60
80
30
17
Полиамид 610
50
70
25
15
Поликарбонат
70
85
35
10
Полиметилме60
100
30
125
такрилат
2.2 Классификация материалов и их признаки
4
5
5
3,5
2.2.1 Акрилнитрил-бутадиен-стирол
Признаки - легко воспламеняющийся, горит желтым пламенем с искрами
и копотью, типичный сладковатый стироловый запах, годен для металлизации
гальваническим методом; имеется и специальный материал, прозрачный как
стекло.
Температура расплава……………………….. от 220 до 250 °С;
Температура формы ………………………….от 40 до 80 °С;
Усадка………………………………………… от 0,4 до 0,7 %.
Повторная переработка - можно примешивать до 30 % вторичного
гранулята, если материал прежде не был поврежден термически.
2.2.2 Композиция акрилнитрил-бутадиен-стирол/поликарбонат
Признаки - легко воспламеняющийся; горит желтым пламенем с искрами
и копотью; типичный сладковатый стироловый запах.
Структура - аморфная.
Химические свойства - устойчив к гидролизу только ограниченно, не
устойчив к кетонам, эфиру, хлорированным углеводородам.
Физические свойства - устойчив к ударным нагрузкам, светостойкий,
годен для гальванизации, высокая прочность на разрыв, безопасен для
здоровья.
Температура расплава………………………. от 260 до 270 °С;
Температура формы…………………………. от 70 до 90 °С.
Усадка - близкая к изотропной (во всех направлениях одинаковая) усадка
от 0,5 до 0,7 %; при упрочнении стекловолокном от 0,2 до 0,4 %.
Повторная переработка - можно добавлять до 20 % регенерата, если он не
был поврежден термически и предварительно хорошо осушен, эффективнее
применять регенерат для таких изделий, к которым поставлены низкие
требования по уровню прочности.
2.2.3 Полиамид 6
Признаки - воспламеняющийся; продолжает гореть и после удаления
источника возгорания; капает пузырьками и образует нити; голубое пламя с
желтым окаймлением, пахнет горелым рогом.
Структура - частично кристаллическая.
Химические свойства - устойчив к растительным маслам, бензину,
бензолу, щелочным растворам, растворителям, хлорированным углеводородам,
эфиру и кетонам не устойчив к соляной кислоте, серной кислоте и перекиси
водорода.
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Физические свойства - в равновесной влажности от 2 до 3 % очень
вязкий; в сухом состоянии хрупкий; твердый; жесткий; износостойкий; хорошо
скользящий; хорошо окрашивается; не вызывают опасений в отношении
здоровья; с клеящей способностью.
Температура расплава……………………… от 240 до 250 °С;
Температура формы………………………… от 60 до 100 °С;
Усадка………………………………………... от 0,7 до 2,0 %; с 30 %;
содержанием стекловолокна для
упрочнения материала………………………. от 0,3 до 0,8 %.
Повторная переработка - возможна добавка 10 % вторичного гранулята.
2.2.4 Полиамид 66
Признаки - воспламеняющийся, продолжает гореть и после удаления
источника возгорания; капает пузырьками и образует нити; голубое пламя с
желтым окаймлением, пахнет горелым рогом.
Структура - частично кристаллическая.
Химические свойства - устойчив к растительным маслам, бензину,
бензолу, щелочным растворам, растворителям, хлорированным углеводородам,
эфиру и кетонам не устойчив к соляной кислоте, серной кислоте и перекиси
водорода.
Физические свойства - в равновесной влажности от 2 до З % очень
вязкий; в сухом состоянии хрупкий; твердый; жесткий; износостойкий; хорошо
скользящий; хорошо окрашивается; не вызывают опасений в отношении
здоровья; с клеящей способностью.
Температура расплава………………………….. от 270 до 290 °С;
Температура формы……………………………. от 60 до 100 °С;
Усадка…………………………………………… от 0,7 до 2,0 %;
содержанием 30 % стекловолокна для упрочнения материала ... от 0,4 до 0,7 %.
Повторная переработка - возможна добавка 10 % вторичного гранулята.
2.2.5 Полиэтиленбутадиен-терефталат
Признаки - воспламеняется с трудом, гаснет вне источника огня,
светящееся пламя жёлто-оранжевого цвета, коптящее, запах сладковатый,
ароматический.
Структура - частично кристаллическая.
Химические свойства - стойкий против масел, жиров, спиртов, эфира,
бензина, слабых кислот, слабых щелочей. Нестойкий против бензола, щелочей,
сильных кислот, сильных щелочей, кетонов.
Физические свойства - высокая термостойкость, высокая жёсткость и
твёрдость, ограниченное водопоглощение, хорошая устойчивость против
растрескивания, отличные антифрикционные свойства и износостойкость,
хорошее выдерживание заданных размеров, материал безопасен для здоровья.
Температура расплава………………………… от 250 до 260 °С;
Температура формы…………………………… от 60 до 80 °С;
Усадка………………………………………….. от 1,4 до 2,0 %; при 30 %ном содержании стекловолокна ……………………..от 0,4 до 0,6%;
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Повторная переработка - для типов материала с добавками огнезащитных.
средств; при отсутствии термических повреждений возможна 10 % повторная
утилизация; для типов материала без добавления огнезащитных средств
возможно 20 % - ное повторное использование.
2.2.6 Твердый поливинилхлорид
Признаки - трудно воспламеняющийся; самогасящийся; горит с зеленым
окаймлением, образованием копоти и небольшим искреннем; пахнет соляной
кислотой.
Структура - аморфная.
Химические свойства - устойчив к кислотам, щелочным растворам,
растительным маслам, жирам и бензину; не устойчив к бензолу, кетонам, эфиру
и средствам для выведения пятен.
Физические свойства - жесткий; твердый; от прозрачного до непрозрачного; хорошо сваривается и склеивается; при определенных настройках не
вызывает сомнений с точки зрения физиологии.
Температура расплава………………………. от 210 до 220 °С;
Температура формы………………………… от 30 до 60 °С;
Усадка ………………………………………...от 0,5 до 0,7 %.
Повторная переработка - если материал термически не поврежден, его
можно применять снова.
2.2.7 Поликарбонат
Признаки - трудно воспламеняющийся; гаснет вне пламени, горит
желтым пламенем с искрами и копотью; обугливается; образование пузырьков;
нет типичного запаха.
Структура - аморфная.
Химические свойства - устойчив к растительным маслам, бензину,
разбавленным кислотам и спирту; не устойчив к сильным кислотам, щелочным
растворам и бензолу.
Физические свойства - твердый; жесткий; высокая теплостойкость;
прозрачный как стекло; безупречен с физиологической точки зрения; хорошо
окрашивается; малое влагопоглощение; устойчив к атмосферным влияниям.
Температура расплава………………………от 280 до 310 °С.
Температура формы ………………………..от 80 до 110 °С.
Усадка………………………………………. от 0,6 до 0,8 %;
при упрочнении стекловолокном.... ……………...от 0,2 до 0,4 %.
Повторная переработка - можно примешивать до 20 % вторичного
гранулята; теплостойкость остается и при высокой доле размолотого материала,
но механические свойства ниже.
2.2.8 Полиоксифенилен
Признаки - воспламеняется с трудом, пламя гаснет после удаления
источника воспламенения, при горении не образуется капель, пламя
светящееся, коптящее, с едким запахом, не прозрачен.
Структура - аморфная.
Химические свойства - стойкий против кислот, щелочей, алкоголя, жиров
и масел. Нестойкий против бензола, хлорированных углеводородов.
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Физические свойства - твёрдый, жёсткий, хорошие антифрикционные
характеристики и прочность на истирание, высокая устойчивость формы при
нагреве, низкое водопоглощение, высокая прочность против царапанья,
безопасен для здоровья.
Температура расплава…………………………. от 270 до 290 °С;
Температура формы…………………………… от 80 до 110 °С;
Усадка………………………………………….. от 0,8 до 1,5 %.
Повторная переработка - при отсутствии термических повреждений
материал можно обрабатывать повторно, в качестве регенерированного
продукта.
2.2.9 Полипропилен
Признаки - легко воспламеняющийся капает и продолжает гореть; горит
светлым пламенем с голубой сердцевиной; резкий дегтевой запах парафина.
Структура - частично кристаллическая.
Химические свойства - устойчив к кислотам, щелочным и соляным
растворам, спирту, бензину, фруктовым сокам, растительным маслам и молоку;
не устойчив к хлорированным углеводородам; избегать контакта с медью;
низкая склонность к образованию трещин из-за остаточных напряжений.
Физические свойства - твердый; очень ломкий; хорошие диэлектрические
свойства; не вызывающий сомнений в отношении здоровья; не герметичен
против запахов; более твердый и термостойкий, чем ПЭ, однако менее устойчив
при низких температурах (исключение: специальные хладостойкие типы);
особенно хорошо подходит для шарниров.
Температура расплава…………………………… от 200 до 280 °С;
Температура формы……………………………… от 20 до 70 °С;
Усадка……………………………………………. от 1,2 до 2,5 %;
окончательная усадка достигается только через 24 часа (большая
дополнительная усадка).
Повторная переработка - до 100 % размолотого материала.
2.2.10 Полистирол
Признаки - легко воспламеняющийся горит желтым ярким светом и
очень сильно коптит; типичный сладковатый запах стирола.
Структура - аморфная.
Химические свойства - устойчив к кислотам, щелочным растворам,
спиртам, жирам, растительным маслам; не устойчив к бензину, бензолу и
многим растворителям; есть опасность трещин из-за внутренних напряжений.
Физические свойства - твердый; жесткий; хрупкий; очень хорошие
диэлектрические свойства; малое водопоглощение; высокая способность к
сохранению размеров; прозрачный; блестящий; легко окрашивается; нейтрален
к запаху и вкусовым свойствам, не вызывает опасений в отношении здоровья.
Температура расплава…………………………. от 200 до 280 °С;
Температура формы…………………………… от 15 до 50 °С;
Усадка…………………………………………... от 0,3 до 0,6 %.
Повторная переработка - до 100 % размолотого материала.
2.2.11 Полифениленоксид
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Признаки - тяжело воспламеняющийся; гаснет вне пламени; не капает;
коптящее, искрящееся пламя; едкий запах.
Структура - аморфная.
Химические свойства - устойчив к кислотам, щелочным растворам,
спирту, жирам и растительным маслам; не устойчив к бензолу и
хлорированным углеводородам.
Физические свойства - твердый; жесткий; благоприятные свойства
скольжения и устойчивости к истиранию; высокая теплостойкость; низкое
водопоглощение; высокая устойчивость к царапинам; непрозрачен; не вызывает
опасений в отношении здоровья.
Температура расплава………………………….. от 270 до 290 °С;
Температура формы…………………………….. от 80 до 120 °С;
Усадка……………………………………………. от 0,8 до 1,5 %.
Повторная переработка - если материал термически не поврежден, он
может снова перерабатываться как регенерат.
2.2.12 Полиэтилентерефталат
Признаки - трудно воспламеняющийся; гаснет вне пламени, желтооранжевое и коптящее пламя; сладковато-ароматный запах.
Структура - как правило, частично кристаллическая, но можно получить
и аморфньте типы.
Химические свойства - устойчив к растительным маслам, жирам,
спиртам, эфиру, бензину, слабым кислотам и щелочным растворам; не
устойчив к бензолу, щелочам, сильным кислотам и щелочным растворам, а
также кетонам.
Физические свойства - при хорошей вязкости высокая твердость,
жесткость и прочность (несколько более высокая, чем у ПБТ); хорошая
способность выдерживать размер; малое влагопоглощение; малые внутренние
напряжения; хорошая текучесть, не вызывает опасений в отношении здоровья.
Температура расплава…………………………….. от 270 до 280 °С;
Температура формы……………………………… от 120 до 140 °С.
Усадка - очень большая разница, в зависимости от типа пресс-формы,
толщины стенок, температуры пресс-формы и давления выдержки - от 1,2 до
2,0 %, при 30%-ном содержании стекловолокна - от 0,4 до 0,6 %.
Повторная переработка - возможна макс, добавка регенерата до 20 %,
если он не поврежден термически и предварительно хорошо осушен;
возможные при свежем материале прочность на разрыв, на изгиб и ударная
прочность не достигаются.
2.2.13 Сополимер стирол-акрилнитрил
Признаки - легко воспламеняющийся; горит желтым пламенем с искрами
и очень сильно коптит; типичный сладковатый стироловый запах.
Структура - аморфная.
Химические свойства - устойчив к кислотам, щелочным растворам,
насыщенным углеводородам, растительным маслам и жирам; не устойчив К
концентрированным минеральным кислотам, ароматическим и хлорированным
угле- водородам, сложным и простым эфирам и кетонам.
56
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Физические свойства - отличная прозрачность; высокий блеск; высокая
жесткость и твердость; хорошая устойчивость к изменению температуры;
высокая теплостойкость, безопасен в отношении здоровья.
Температура расплава…………………………… от 220 до 250 °С;
Температура формы……………………………… от 40 до 80 °С;
Усадка…………………………………………….. от 0,4 до 0,7 %.
Повторная переработка - до 30 %, если материал при первой переработке
не был поврежден термически; для изделий с высокими требованиями к
качеству поверхности должен применяться только новый материал.
2.2.14 Полиметилметакрилат
Признаки - легко воспламеняющийся; горит искрящимся пламенем с
потрескиванием и немного коптит, даже после удаления источника
воспламенения; типичный фруктово-сладкий запах.
Структура - аморфная.
Химические свойства - устойчив к слабым кислотам и щелочным
растворам, жирам и растительным маслам; не устойчив к сильным кислотам и
щелочам, а также к хлорированным углеводородам; есть угроза трещин из-за
внутренних напряжений.
Физические свойства - твердый; хрупкий; высокая прочность; устойчив к
царапинам; прозрачный как стекло; оптически высококачественный; с высоким
глянцем; очень устойчив к атмосферным явлениям; легко красится; безопасен в
отношении здоровья.
Температура расплава…………………………….. от 220 до 250 °С;
Температура формы………………………………. от 40 до 80 °С;
Усадка……………………………………………… от 0,3 до 0,7 %.
Повторная переработка - возможна, если регенерат хорошо осушен и
окрашен с защитным покрытием; прозрачный регенерат больше не дает оптически хороших изделий.
2.2.15 Полиоксиметилен
Признаки - легко воспламеняющийся; горит голубоватым пламенем,
капает и продолжает гореть; запах формальдегида после затухания.
Структура - частично кристаллическая.
Химические свойства — устойчив к слабым кислотам и щелочным
растворам, бензину, бензолу, растительным маслам и спиртам; не устойчив к
сильным кислотам.
Физические свойства - твердый; жесткий; вязкий; до минус 40 °С не
хрупкий; высокая устойчивость к атмосферным явлениям; высокая
износоустойчивость;
благоприятные
свойства
скольжения;
низкое
влагопоглощение; не вызывает опасений в отношении здоровья.
Температура расплава……………………. от 205 до 215 °С;
Температура формы ………………………от 40 до 120 °С;
Усадка……………………………………... около 2 %;
Окончательная усадка достигается только через 24 часа.
Повторная переработка - для второстепенных целей до 100 %, для
прецизионных изделий возможна добавка до 20 % перемолотого материала/4/.
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.3 Выбор типа материала
Важным этапом процедуры выбора материала на практике является
выбор типа материала в первую очередь на основе перечня наиболее
критических факторов. Требования прозрачности, стойкости к определенным
химическим продуктам резко сужают область потенциальных материалов.
Очень важной характеристикой является температура длительной
эксплуатации материала, несмотря на то, что она определяется лишь оценочно
и зависит от характера и величины эксплуатационной нагрузки. Максимальная
температура длительной эксплуатации обычно намного ниже температуры,
которую выдерживает материал при кратковременном воздействии.
Тип материала часто выбирается по аналогам. На практике этот простой
подход нередко оказывается наиболее эффективным. Исходя из этого, можно
использовать для изготовления контейнеров полипропилен гомополимер.
2.4 Выбор марки материала
Практически для каждого типа материала помимо базовых марок,
существуют марки с улучшенными технологическими и эксплуатационными
свойствами (со смазками, ударопрочные, трудногорючие и т.д.); марки,
содержащие наполнители (стекловолокно, тальк, слюда и др.); марки со
специальными свойствами (электропроводящие и др.).
Выбор марки материала для изделия выполняется на основе комплексной
Технико-экономической оценки, основными критериями которой являются:
—возможность получения качественного изделия на имеющемся
доступном оборудовании;
— производительность процесса;
—минимальная стоимость изделия.
Цена материала не является однозначным критерием. Минимизация
затрат может быть обеспечена, например, при использовании более дорогих, но
более прочных материалов, позволяющих уменьшить толщину стенки (вес)
изделия.
Таким образом, выбор материала напрямую связан с задачей
оптимизации конструкции изделия.
Для
изготовления
контейнеров
предполагается
использовать
полипропилен гомополимер. Согласно ГОСТ 105 89-87 «Полипропилен и
сополимеры полипропилена», полипропилен предназначен для изготовления
литьем под давлением различных изделий конструкционного назначения /5/.
58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Изделия из полипропилена, не испытывающие механические нагрузки,
могут эксплуатироваться без снижения механических свойств в интервале
температур от минус 60 до плюс 100 0С.
2.5 Усадка и точность изделий из пластмасс
Усадка характеризует изменение размеров при формовании изделия и
термообработке. Усадка после формования и охлаждения, У, %, вычисляется
по формуле
У=
( Lф − LИ )
lф
⋅ 100%,
(2.1)
где Lф — размер формы после охлаждения, мм;
LИ — размер изделия после охлаждения, мм.
Дополнительная усадка после термообработки Уд, %, вычисляется
по формуле
УД =
( L − LT )
⋅ 100%,
Lф
(2.2)
где L— размер изделия до термообработки, мм;
LТ— размер изделия после охлаждения, мм;
Lф — размер формы после охлаждения, мм.
Усадка полимерных материалов характеризует уменьшение размеров
отформованного изделия при его охлаждении. Она зависит от технологии
переработки.
Технологическая усадка - это уменьшение размеров изделия по
сравнению с соответствующими размерами полости пресс-формы,
происходящее во время охлаждения извлеченного из формы изделия до
температуры окружающей среды/4/.
Для полипропилена колебания усадки ∆S от 0,8 до 1 ,5 %.
При изготовлении изделий из пластмасс точность изготовления зависит
от многих факторов. Эти факторы можно разбить на следующие группы.
Первая группа - факторы, обусловленные оснасткой:
— погрешность от износа формы ∆2 не зависит от номинального размера,
повышается с увеличением температуры изготовления, на малых размерах
детали сказывается быстрее, чем на больших, влияет на изменение величины
среднего размера;
— погрешность от неточности изготовления формы ∆2 зависит от
номинального размера и класса точности изготовления, может быть
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
систематической и случайной, влияет на изменение величины среднего размера
и рассеивания размеров;
— погрешность от колебания величины коэффициента линейного
расширения материала формы ∆3 изменяется с колебанием температуры метода
изготовления.
Вторая группа - факторы, обусловленные качеством сырья:
— погрешность от колебания гранулометрического состава ∆4 зависит от
степени помола, соотношения наполнителя и смолы и т.д.;
— погрешность от колебания влажности исходного сырья ∆5 —
погрешность от колебания текучести исходного сырья ∆6.
Третья группа - факторы, обусловленные технологическим режимом
изготовления:
— погрешности от колебания параметров предварительного подогрева ∆7;
— погрешности от колебания температурного режима метода
изготовления ∆8;
— погрешности от колебания времени выдержки ∆9;
— погрешность от колебания величины давления ∆10 незначительно
влияет на величину среднего размера;
— погрешность дозировки (колебание навески) ∆11 особенно сильно
влияет на высотные размеры детали, пересекающие плоскость разъема формы,
в меньшей степени на диаметральные размеры;
— погрешность за счет разъема пресс-формы ∆12 зависит от величины
площади сечения пресс-формы, ее перекоса, типа пресс-формы, наполнителя.
Четвертая группа - факторы, обусловленные конструкцией детали:
— погрешность от технологического уклона ∆13 носит систематический
характер, зависит от высоты детали и величины угла уклона, ее доля может
быть весьма значительной в общей погрешности детали (до 50 %), сказывается
лишь на размерах, лежащих перпендикулярно плоскости разъема пресс-формы;
— погрешность от различного удаления детали от литника (при литье) ∆14
влияет на изменение величины среднего размера;
— погрешность от степени сложности детали ∆15 учитывает влияние
толщины стенки, характера расположения элемента в пресс-форме и т.д.
Пятая группа - факторы, обусловленные короблением детали:
— погрешность от деформирования детали при извлечении из прессформы ∆16;
— погрешность отклонения от правильной геометрической формы ∆17.
Шестая группа - факторы, обусловленные точностью размерного
контроля деталей. К ним стоит отнести погрешности собственно размерного
контроля ∆18, зависящие от величины измерительного усилия, контактных
напряжений снятия на опоре и измерительной поверхности и т.д.
Кроме того, на точность изготовления деталей из пластмасс влияет форма
детали и характер расположения определенного размера детали в форме.
На точность размеров, определяющих расстояние между частями
запрессованной арматуры, расположенной в одной части пресс-формы, влияет,
кроме того, колебание величины зазора между арматурой и стержнями,
60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
которые ее поддерживают. Если размер пересекает линию разъема прессформы, то на его величину, кроме точности изготовления пресс-формы, влияет
облой. Толщина облоя зависит в сильной степени от точности веса порции
материала - сырья.
З Обоснование способа переработки полимерного материала
Переработка пластмасс возникла в середине ХIХ в. одновременно с
появлением первых искусственных материалов, прежде всего нитроцеллюлозы.
Первыми методами формования изделий из пластмассы были
прессование и выдавливание (плунжерная экструзия), применявшиеся ранее
для получения изделий из некоторых видов материалов, обладающих высокой
пластичностью (глина, мягкие металлы). Вплоть до начала ХХ в. методы
переработки полимеров в изделия копировали известные способы переработки
традиционных материалов (литье, прессование, штамповка), и лишь к середине
ХХ в. появились новые приемы переработки пластмасс, использующие
специфические особенности свойств полимеров - вакуумформование,
каландрование и др. Сейчас число разнообразных методов и приемов
переработки пластмасс исчисляется многими десятками.
Переработка пластмасс - это совокупность технологических процессов,
обеспечивающих получение изделий - деталей с заданными конфигурацией,
точностью и эксплуатационными свойствами.
В основе процессов переработки пластмасс находятся физические и
физико- химические процессы структурообразования и формования:
— нагревание, плавление, стеклование и охлаждение;
— изменение объема и размеров при воздействии температуры и
давления;
—деформирование,
сопровождающееся
развитием
пластической
(необратимой)
и
высокоэластичной
деформации
и
ориентацией
макромолекулярных цепей;
— релаксационные процессы;
—формирование
надмолекулярной
структуры,
кристаллизация
полимеров (кристализующихся);
— деструкция полимеров.
Эти процессы могут проходить одновременно и взаимосвязано.
Преобладающим будет только один процесс на определенной стадии.
При выборе методов переработки пластмасс можно использовать
следующую их классификацию, основанную на физическом состоянии
материала в момент формования:
— формование из полимеров, находящихся в вязко-текучем состоянии;
— литье под давлением, экструзия, прессование, спекание и др;
— формование из полимеров, находящихся в высоко-эластическом
состоянии, обычно с использованием листов или пленочных заготовок (вакуумформование, пневмоформование, горячая штамповка и др.);
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
— формование из полимеров, находящихся в твердом (кристаллическом
или стеклообразном) состоянии, основанное на способности таких полимеров
проявлять высокоэластичность вынужденную (штамповка при комнатной
температуре, прокатка и др.);
— формование с использованием растворов и дисперсий полимеров
(получение пленок методом полива, формование изделий окунанием формы,
ротационное формование пластизолей и др.).
Наиболее удобным процессом для производства изделий из
термопластичных полимеров является процесс литья под давлением. Несмотря
на то, что стоимость оборудования в этом процессе достаточно высока, его
несомненным достоинством является высокая производительность. В этом
процессе дозированное количество расплавленного термопластичного
полимера впрыскивается под давлением в сравнительно холодную прессформу, где и происходит его затвердевание в виде конечного продукта/6/.
Литье под давлением — метод формования изделий из полимерных
материалов, заключающийся в нагревании материала до вязко-текучего
состояния и передавливании его в закрытую литьевую форму, где материал
приобретает конфигурацию внутренней полости формы и затвердевает/7/. Этим
методом получают изделия массой от нескольких граммов до нескольких
килограммов с толщиной стенок от 1 до 20 мм (чаще от З до 6 мм). для
осуществления литья под давлением применяют плунжерные или шнековые
литьевые машины, на которых устанавливаются литьевые формы различной
конструкции (рисунок 3.1).
Основными технологическими параметрами процессов литья под
давлением являются:
— температура расплава Тр;
— температура формы Тф;
— давление литья РЛ;
— давление в форме Рф;
— время выдержки под давлением t впд;
— время охлаждения в форме t охл .
Литьем под давлением, перерабатываются как термопластичные, так и
термореактивные материалы, но при этом тип материала определяет специфику
физико-химических процессов, сопровождающих нагревание и перевод в
твердое состояние этих видов пластмасс. Технологическая схема процесса
приведена на рисунке 3.2
62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1— подвижная полуформа; 2 — толкатель; З выталкивающая плита; 4 —
ВыталкиВатели; 5 — каналы системы термостатирования формы; 6 —
литниковая втулка; 7— центральный литник; 8— центрирующая втулка; 9—
центрирующая колонка; 10 — неподвижная полуформа; 11 — сопло литьевой
Машины; 12 — разводящий литник; 13 — впускной литник; 14—
формообразующая полость.
Рисунок 3.1 — Литьевая форма
63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 — вагон (полувагон, цистерна); 2 — подвесная кран-балка; З — склад
материала; 4 вакуумная сушилка; 5 литьевая машина; б транспортёр; 7
станок механической обработки; 8 стол упаковки; 9 дробилка; 10
экстру дер; 11 — охлаждающая ванна; 12 гранулятор.
Рисунок 3.2 — Технологическая схема литья под давлением
Литье осуществляется или в режиме интрузии, или в инжекционном
режиме. При интрузионном режиме расплав постепенно подается в форму
вращающимся шнеком до заполнения ее от 70 до 80 %, а затем оставшаяся
часть дозы впрыскивается в форму за счет поступательного движения шнека.
При инжекционном режиме вращение шнека ведется только в период набора
дозы материала и его пластикации в инжекционном цилиндре литьевой
машины, а подача расплава в форму осуществляется только за счет
поступательного движения шнека. Режим интрузии используется при
изготовлении крупногабаритных толстостенных изделий, а инжекционный
процесс получил более широкое распространение. Для литья под давлением
используются
в
основном
гранулированные
термопласты
(реже
порошкообразные) с показателем текучести расплава от 2 до 30 г/10 мин. Перед
литьем под давлением необходимо удалить из материала избыток влаги и
летучих соединений так как их присутствие в расплаве приводит к образованию
пор в готовом изделии и трещин на его поверхности. При переработке
полимеров, имеющих склонности к гидролитической деструкции (полиамиды,
полиэфиры), даже следы влаги приводят к снижению молекулярной массы, а,
следовательно, и эксплуатационных показателей изделий.
64
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4 Расчет оптимальной конструкции контейнера
Процесс литья под давлением является циклическим. Цикл состоит из
следующих стадий:
— загрузка сырья в пластикационный цилиндр литьевой машины и
подготовка расплава (пластикация);
— смыкание формы;
— заполнение формы расплавом;
— выдержка под давлением в форме;
— выдержка без давления в форме;
— раскрытие формы и извлечение изделия.
4.1 Загрузка сырья
Загрузка сырья проводится через загрузочный бункер и окно в цилиндре
литьевой машины. В пластикационном цилиндре проводятся нагрев материала
до перехода в вязкотекучее состояние, уплотнение и гомогенизация расплава.
Под гомогенизацией понимается перемешивание, приводящее к равномерному
распределению температуры по массе, что обеспечивает равномерную
плотность и вязкость расплава. Условия пластикации не должны приводить к
заметной деструкции материала.
Необходимая температура расплава создается за счет двух источников
тепла внешнего обогрева цилиндра и перехода в тепло работы сил трения,
возникающих при деформировании материала вращающимся шнеком.
Температура расплава должна обеспечивать необходимую вязкость для
заполнения формы, но при этом не должна протекать деструкция материала.
Обычно вязкость расплава, необходимая для литья под давлением, достигается,
как правило, при температурах, на несколько градусов превышающих
температуру плавления. Максимально возможной является температура
расплава от 30 до 40 0С ниже, чем температура деструкции. Чем выше вязкость
расплава материала, тем больше разница между температурой деструкции и
предельной температурой расплава, так как процесс пластикации вызывает
дополнительный прогрев.
Примерные данные о температурных интервалах литья под давлением
термопластов приведены в таблице 3.1. Разница между температурой
нагревателей по зонам пластикационного цилиндра обычно составляет от 10 до
20 0С, увеличиваясь от зоны загрузки к соплу. для низковязких материалов
температура сопла устанавливается ниже, чем в зоне дозирования, чтобы
предотвратить вытекание расплава. Поскольку с ростом температуры
снижается термостабильность расплава, то необходимо учитывать, что
продолжительность пребывания материала в пластикационном цилиндре не
должна быть больше времени термостабильности расплава при данной
температуре.
65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 4.1 — Температурные интервалы литья под давлением
термопластов
Теоретический ТемпеТемпература
Практический
ратура
Термосинтервал разложеинтервал
Полимер
плавлен тойкость,
ния при
переработки,
0
ия,
С
0
перералитье,
С
0
С
0
ботки,
С
0
С
Полистирол
100
310
100-3 10
280
170-250
Полипропилен
176
300
176-300
278
200-300
Поливинилхлорид
87
170
87-170
-
170-190
Полиамид 6
255
360
225-360
303
230-290
Полиамид 610
255
360
255-360
315
260-280
Поликарбонат
150
380
150-380
343
270-320
Полиметилмет
акрилат
255
380
255-380
300
260-280
Нагнетаемый шнеком расплав при закрытом сопле накапливается в зоне
дозирования, и за счет развивающегося в материале давления шнек
перемещается назад. Скорость отхода шнека регулируется путем создания в
гидроцилиндре узла впрыска противодавления. Чем больше противодавление,
тем выше плотность расплава и более однородна его температура. Кроме того, с
ростом противодавления увеличивается нагрев материала в зоне дозирования за
счет сдвиговых деформаций. Однако с ростом противодавления уменьшается
пластикационная производительность литьевой машины, т. е. уменьшается
количество материала, переводимого в расплав в единицу времени.
Если пластикационная производительность литьевой машины невелика, то за
счет увеличения времени подготовки новой дозы расплава приходится
увеличивать время пребывания отливки в форме, что снижает производительность оборудования.
4.2 Заполнение формы расплавом
Заполнение формы расплавом (впрыск) начинается после подготовки
необходимой дозы расплава и смыкания формы. Под действием усилия,
66
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
развивающегося в гидроцилиндре узла впрыска, шнек движется вперед и через
сопло и литниковую систему подает расплав в формующую полость.
Создаваемое наконечником шнека давление затрачивается на вязкое
течение расплава и входовые эффекты, обусловленные вязкоупругими
свойствами расплавов полимеров. Поэтому давление в форме существенно
ниже, чем давление, развиваемое шнеком.
Температура расплава, поступающего в форму при впрыске (Трв), выше,
чем температура в сопле (Тспл) из-за диссипации энергии вязкого течения.
Степень перегрева пропорциональна сумме перепадов давлений в каналах
сопла и литниковой системы, обратно пропорциональна теплоемкости (ср) и
плотности расплава (Рр). Температуру расплава Т рв, К, можно вычислить по
формуле
T рв = Tспл +
∑
∆ Рспл +
∑
∆ Рл
С р ⋅ Рр
(4.1)
где Т тр— температура расплава при впрыске, К;
Тспл— температура расплава в сопле, К;
∑ ∆ Рспл - сумма перепадов давлений в каналах сопла, МПа;
∑ ∆ Р л - сумма перепадов давлений в литниковой системе, МПа;
СР— теплоемкость, кДж/(кг град);
Рр — плотность расплава, МПа.
В формующей полости давление снижается по мере удаления от места
впуска расплава. На рисунке 4.1 показано изменение давления на входе в
формующую полость и в точке, максимально удаленной от впуска, в течение
цикла литья. Обе кривые имеют одинаковый характер, однако давление в конце
формующей полости создается только после ее заполнения, поэтому на кривой
2 точка а2 совпадает с точкой b2. Давление, возникающее при течении полимера
в полости формы, расходуется лишь на преодоление сопротивления при его
течении. Разность между давлением в начале формы Р1 и в конце формующей
полости определяет величину потерь давления в форме при ее заполнении.
На начальном участке кривой 1 в период времени t, (участок а1b1)
давление в форме на входе увеличивается по мере поступления расплава в
формующую полость. К моменту b расплав достигает конца формующей
полости, и там также начинается рост давления. Но на участке bс скорость
роста давления существенно выше, так как происходит уплотнение расплава,
продолжающееся до тех пор, пока давление в гидроцилиндре узла впрыска не
достигнет заданного значения Рл, (точка с).
Заполнение формы может характеризоваться двумя режимами:
— режим постоянной скорости течения и увеличивающегося давления на
входе в сопло;
— режим убывающей скорости течения.
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В приложении А приведена зависимость давления на входе в сопло Pспл
(1), давления на входе в форму Рф (2) и объемной скорости течения Q(3) от
времени. Первоначально расплав течет с постоянной объемной скоростью, при
этом давление на входе в сопло и в форму растет, что соответствует первому
режиму.
Рисунок 4.1 - Изменение давления на входе в формующую полость и у ее
дальней стенки в течение цикла литья под давлением термопласта
По достижении в сопле максимального давления Pсплmax определяемого
величиной Рл, объемная скорость течения начинает уменьшаться, так как
увеличивается длина течения при постоянном перепаде давлений, наступает
второй режим — режим постоянного давления на входе в сопло и убывающей
скорости течения. В этом режиме давление на входе в форму постоянно растет
за счет снижения потерь давления в сопле и в литниковой системе, так как
скорость течения в них уменьшается. В режиме Q = const заполнение формы
идет за счет перепада давлений по длине формы. Расплав заполняет свободную
часть формы. Движение расплава термопласта в полости формы
сопровождается охлаждением расплава при соприкосновении со стенкой, так
как температура его выше, чем температура формы. На стенках формы
образуется канал с толщиной стенок 8 мм из высоковязкого неподвижного
материала (рисунок 4.2). Внутри этого канала течет расплав. По мере
заполнения толщина пристенного слоя в ранее заполненной части формы
постоянно возрастает.
68
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1— сопло, 2 литниковая втулка, 3 — форма, 4 — пристенный слой полимера, 5
фронт течения расплава.
Рисунок 4.2 - Схема формирования пристенного слоя при заполнении
формы расплавом
В режиме Р=соnst неподвижный слой имеет большую толщину, чем при
заполнении в режиме Q=const, но в обоих случаях вблизи литника толщина
пристенного слоя мало меняется по мере поступления расплава, так как
температура расплава на входе в форму высокая. Характер движения расплава
по формующей полости связан с конструкцией формы. При литье плоских
изделий с постоянной толщиной через литник, лежащий в плоскости формы,
заполнение идет последовательным движением расплава по уровням,
равноудаленным от литника (рисунок 4.3). Искажение концентрической формы
окружностей на противоположном от впуска конце формующей полости
связано с влиянием стенок на распределение скоростей в потоке.При
заполнении формы поток перемещается последовательным растягиванием
фронтальной пленки и продвижением новых порций вдоль неподвижных слоев
уже застывшего полимера на стенке формы. Скорость частиц в центре (точка К)
потока полимера выше, чем скорость его фронта. Частицы полимера входят в
форму с большей скоростью, чем движется фронт потока. При приближении к
фронту потока скорость частиц, движущихся параллельно общему
направлению течения, постепенно снижается, а при достижении фронта
становится равной его скорости. Частица смещается по линии фронта к стенке
формы; соприкасаясь с ней, затормаживается и некоторое время скользит вдоль
стенки, увлекаемая движением вышележащих слоев. По-видимому, этот эффект
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
и приводит к ориентации пристенного слоя в направлении заполнения формы
расплавом. Продвижение фронта потока по форме сопровождается нарастанием
давления на тех участках формы, которые поток прошел, что приводит к
разглаживанию волн, образовавшихся на поверхности. Если скорость
заполнения формы мала, то поверхностные слои могут охладиться до того, как
волны разгладятся, и на поверхности изделия останутся их следы.
Рисунок 4.3 - Схема перемещения фронта потока при заполнении формы
типа «диск»
Если толщина впуска литникового канала намного меньше толщины
изделия (точечные впуски), то процесс заполнения идет с высокой скоростью, и
расплав полимера поступает в полость формы в виде отдельной непрерывной
струи, которая, хаотически пульсируя, продвигается вперед.
Поверхность струи похожа на поверхность экструдата, выдавливаемого
из капиллярного вискозиметра при высоких скоростях сдвига. Струйное
заполнение формы отражается на качестве поверхности изделия и на его
свойствах - плохая свариваемость струи с последующим потоком расплава
приводит к образованию поверхностных дефектов и непрочных мест в изделии.
Струйный эффект снижается при увеличении температуры расплава или
формы/8/.
Если на пути потока расплава встречается препятствие в виде вставки в
форму, выступа и т. д., то поток расчленяется па отдельные потоки
(Приложение Г). При слиянии образовавшихся потоков возникают стыковые
швы, прочность которых ниже, чем в монолитном изделии. В процессе
заполнения формы температура расплава меняется как по сечению канала, так и
по его длине. Процесс имеет неизотермический характер. Это отражается на
длине затекания расплава в формующую полость как в режиме постоянного
давления на входе в сопло, так и в режиме постоянной скорости течения, если
она невелика. Предельная длина течения расплава в форме при постоянном
давлении на входе в сопло L, м, составляет
70
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
L=
2ω 0 ⋅ Θ
,
B ⋅ H ⋅ (n + 3) ⋅ (n + 4)
(4.2)
где ω 0 — объемная скорость заполнения в начальный момент
времени, м/с;
Θ — определенное время течения расплава, с;
В — ширина канала формы, м;
Н — высота канала формы, м;
n — показатель степени в реологическом уравнении для
формируемого материала.
Значение Θ , с, определяют по формуле
Θ =
H
8a
2
 T − TT

q
⋅ 0
+
+ 0,5 ,
 TT − TФ c p ⋅ (TT − TФ )

(4.3)
где Н - высота канала формы, м;
То - температура расплава, К;
ТT - температура текучести (или плавления), К;
q- теплота плавления материала, кДж/кг;
Тф - температура формы, К;
Ср - удельная теплоемкость материала, кдж/(кг-град);
а - коэффициент температуропроводности материала, м2/с.
Масса материала, поступившая в формующую полость формы с начала
цикла до завершения выдержки под давлением, не меняется после
затвердевания литника. Поэтому плотность и объем готового изделия
определяются средней температурой и давлением в полости формы к моменту
завершения выдержки под давлением. Соотношение между плотностью
(удельным объемом), температурой и давлением для расплава полимера
описывается
уравнением
состояния
расплава
Спенсера—Джилмора,
являющегося видоизмененным уравнением Ван-дер-Ваальса
( P + π ) ⋅ (V П − ω ) =
R⋅T
,
M
(4.4)
где Р - давление, МПа;
π - константа определяемая экспериментально;
V П - удельный объем полимера при Т и Р, м3/кг;
ω - константа определяемая экспериментально;
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
R - универсальная газовая постоянная [R=8,29 кДж/(моль∙К)];
Т - температура, К;
М - молекулярная масса структурного звена полимера, кг/моль.
Экспериментально определенные значения константы со полимеров в
расплаве приведены в таблице 4.2. Уравнение состояния позволяет рассчитать
среднюю температуру расплава в формующей полости в зависимости от
давления в ней в период выдержки под давлением и с учетом этого - время
выдержки под давлением, необходимое для застывания литника.
Таблица 4.2 — Значения постоянных в уравнениях состояний
Наименование материала Давление, МПа
Константа(ω)
ω∙10 -3, м3/кг
Полистирол
180
0,822
Полипропилен
160
0,620
Поливинилхлорид
190
0,850
Полиамид 6
150
0,722
Полиамид 610
71
0,780
Поликарбонат
67
0,6 10
Полиметилметакрилат
210
0,73 4
4.3 Выдержка под давлением
Время выдержки под давлением (включающее в себя и время заполнения
формы) для цилиндрического впускного литника tе, с, можно рассчитать по
формуле
te =
kл ⋅ r2
1,6(TРФ − TФ )
⋅ 2,31 ⋅ 1g
,
5,76 ⋅ a
ТТ − ТФ
где k л — коэффициент учитывающий течение расплава во время
подпитки;
r — размер впускного литника, м2
а - размер впускного литники, м;
Трф — температура расплава в форме, К;
Тф температура формы, К;
72
(4.5)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ТТ— температура текучести (или плавления), К.
Для прямоугольного впускного литника время выдержки под давлением
tе, с, рассчитывается по формуле
te =
kл ⋅ S 2 ⋅ h2
16(T − T Ф )
⋅ 2,31 ⋅ 1g 2 РФ
,
2
2
π ⋅ a ⋅ (S + h )
π ⋅ (TT − TФ )
(4.6)
где k л , — коэффициент учитывающий течение расплава во время
подпитки;
S— размер впускного литника, м2;
h — размер впускного литники, м2
а — размер впускного литники, м;
Трф — температура расплава в форме, К;
Тф — температура формы, К;
Тт— температура текучести (или плавления), К.
Для центрального впускного литника с радиусом большим, чем половина
толщины изделия выдержки под давлением , с, рассчитывается но формуле
te =
σ
π
2
2
⋅a
2,31 ⋅ 1g
4(TРФ − TФ )
,
π ⋅ (Т Т − Т Ф )
(4.7)
где σ — размер впускного литника, м2
а — размер впускного литники, м;
Трф — температура расплава в форме, К;
Тф — температура формы, К;
Тт— температура текучести (или плавления), К.
4.4 Охлаждение без давления
Охлаждение без давления завершает процесс формирования структуры
изделия в форме. На этой стадии скорость охлаждения выше, чем в период
выдержки под давлением. Причем чем длительнее выдержка под давлением,
тем меньше разница в скорости охлаждения на последней стадии. давление в
форме на участке е также падает более интенсивно, так как процесс тепловой
усадки уже не компенсируется новыми порциями расплава, но к моменту
раскрытия формы и извлечения охлажденного изделия в форме сохраняется
сравнительно большое остаточное давление.
Если продолжительность выдержки под давлением сократить до времени
12 меньшего, чем время затвердевания литника t3(Приложение Г, кривая 2), то
произойдет вытекание расплава из формующей полости через незатвердевший
литник. давление резко снижается до такого значения Р2 при котором
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
прекращается истечение полимера из формы (т, К-z), Значение РI зависит от
средней температуры в объеме полимера, достигнутой к моменту отвода сопла
от литника. дальнейшее охлаждение происходит без изменения массы изделия,
и давление изменяется только за счет понижении температуры (кривая 3). При
этом в форме к моменту раскрытия сохраняется меньшее остаточное давление
Р5, чем при длительной выдержке под давлением (t3 и Р4 соответственно). Если
продолжительность выдержки составит t1 меньше t2 меньше t3 , то спад
давления до прекращения истечения расплава из формы составит Р3 меньше Р2,
так как среднеобъемная температура полимера к моменту t, выше. Снижение
давления без изменения массы изделия идет по кривой 5 до значения Р5. В этом
случае после извлечения изделие может покоробиться.
Продолжительность охлаждения изделия в форме связана с толщиной
изделия и его формой, температуропроводностью полимерного расплава,
перепадом температур Тp, и Тф, а также с температурой в центре изделия в
момент его извлечения из формы Ти.
Полная продолжительность охлаждения изделия в форме представляет
собой сумму времени охлаждения пот давлением (т е времени выдержки под
давлением ) и охлаждения без давления и может быть рассчитана с учетом ряда
допущений по формуле
t охл

T0 − TФ  σ 2
⋅
= ln A ⋅
,
TИ − Т Ф  С ⋅ A

(4.8)
где А - коэффициент, определяемый формой изделия;
То - температура расплава в момент съема, К;
Тф - температура формы в момент съема, К;
Ти- температура изделия в момент съема, К;
σ - толщина охлаждаемого изделия, м;
С - коэффициент, определяемый формой изделия.
Время охлаждения может быть определено и графоаналитическим
методом по значению критерия Фурье и средней относительной температуре
Θ . Продолжительность охлаждения без давления определяет уровень
остаточного давления в форме Рост. Если величина Рост превышает прочность
материала в момент съема изделия с температурой Ти, то при раскрытии формы
может произойти деформация (и даже поломка) изделия.
Температура изделия в момент извлечения из формы должна быть не
выше теплостойкости по Мартенсу (Ти меньше или равно Тм) для
кристаллических полимеров, чтобы обеспечивалась достаточная жесткость
изделий при раскрытии формы.
Температура формы в соотношении с температурой расплава (Тр — Тф)
влияет на скорость охлаждения расплава, поступающего в форму. Это
сказывается как на ориентации полимеров в поверхностном слое при
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
заполнении формы, так и на условиях кристаллизации при литье
кристаллизующихся полимеров.
Расчет давления литья Рл, необходимого для заполнения формы и
формования в ней изделия с требуемой плотностью, проводится исхода из
значения давления в форме Рф и суммы потерь давления ∆ PM - в цилиндре
литьевой машины, ∆ Pспл - при течении полимера через сопло, ∆ Рл.с. - при течении
полимера по литниковым каналам и Рф - при заполнении формы полимером.
Расчет давление литья Рл, МПа, проводится по следующей формуле
РЛ =
∑
∆ Р + Рф ,
(4.9)
где ∑ ∆ Р - сумма потерь давления в цилиндре литьевой машины, при
течении полимера через сопло, при течении полимера по литниковым каналам
и при заполнении формы полимером, МПа;
Рф - давление в форме, МПа.
Давление в форме, необходимое для формования изделия с заданной
плотностью, может быть найдено путем совместного решения уравнений
состояния для термопласта, находящегося при комнатной температуре и при
температуре расплава.
Потери давления ∆ РМ , в цилиндре литьевой машины определяются
коэффициентом потерь КП, принимает значения от 1,00 до 1,12; потери
давления в сопле ∆ PМ , литниковых каналах и при заполнении формы могут быть
рассчитаны по следующим формулам.
Потери давления ∆ РМ , МПа, в цилиндре литьевой машины для
цилиндрического канала рассчитываются по формуле
∆ РМ =
2 ⋅ τ ⋅ (l + m ⋅ R )
,
R
(4.10)
где τ - входовый поправочный коэффициент;
l - длина канала, м;
m - напряжение сдвига при Тp, и скорости Сдвига, реализуемой в
канале, МПа.
Потери давления ∆ PM , МПа, в цилиндре литьевой машины для
прямоугольного канала рассчитываются по формуле
∆P=
2 ⋅ τ ⋅ ( l + m ⋅ h ) ⋅ (b + h )
,
h⋅ b
(4.11)
75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где h - глубина прямоугольного канала, м;
b - высота прямоугольного канала, м.
Скорость сдвига γ , м/с, может быть рассчитана для цилиндрического
канала по формуле:
γ =
(3 ⋅ n + l )
Q
⋅
,
n
π ⋅ R3 ⋅ c
(4.12)
где n - показатель степени в уравнении течения раcплава;
Q- объемный расход расплава через канал, м3/с;
с - число параллельных каналов на расчетном участке.
Скорость сдвига для прямоугольного канала γ , м/с, может быть
рассчитана по формуле
γ =
2 ⋅ (2 ⋅ n + l )
Q
⋅
,
n
( h + b) ⋅ h 2 ⋅ c
В том случае, если рассчитанное давление литья
поминальное для используемой машины не более чем на 30
корректировка температуры материала и объемной скорости
расчетное давление литья превышает номинальное больше,
выбирают марку материала с меньшей вязкостью/9/.
(4.13)
Р, превышает
%, проводится
впрыска. Если
чем на 30 %,
4.5 Основные характеристики термопластавтомата
В распоряжении участка по производству контейнеров имеется
термопластавтомат KuASU 1700/400. На этой литьевой машине можно
перерабатывать современными методами технологии пластмасс все известные
выпускаемые термопластичные материалы.
Эксплуатация этой машины возможна в режимах:
— «автомат»;
— «полуавтомат»;
— «ручное управление»;
— «наладка».
Термопластавтомат
действует
по
принципу
непосредственной
пластикации в одну линию. Пластикационный шнек приводится во вращение
электродвигателем, с изменяемым числом полюсов через переключаемый
редуктор нагревом сопротивления, отчасти содержащим нагреватели высокой
мощности и подразделенным на зоны регулирования температуры,
осуществляется обогрев цилиндра пластикации/10/.
Блокировка работающая в зависимости от температуры, предохраняет
пластикационный шнек от разрушения. Давление впрыска, давление выдержки
76
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
и объем впрыска настраивается по величине. Программируемы различные
перемещения сопла.
Механизм смыкания формы работает по прямому гидравлическому
принципу. Усилие смыкания настраивается по величине. Возможна настройка
различной скорости подвижной плиты в зависимости от перемещения.
С целью достижения высокой частоты рабочих циклов расстояния между
плитами для крепления формы можно уменьшать.
Привод машины содержит насосы с регулируемой и нерегулируемой
производительностью.
Установлен
теплообменник для поддержания
постоянной температуры масла в агрегате привода, а также устройство для
контроля температуры масла и уровня масла.
Электрическая система состоит из части высокого напряжения и части
малого напряжения, размещенных в пульте управления машины. В
соответствии со своим назначением распределены управляющие контакты по
конструкции машины. Низковольтная часть по заказу выполняется контактной
или бесконтактной.
Машина оснащена устройствами безопасности труда, обеспечивающими
максимальную защиту, а именно:
— защитные ограждения пространства формы;
— защитные ограждения пространства сопла;
— защитные ограждения производства выпадения изделия.
Основные характеристики термопластавтоматов представлены в таблице 4.3.
Таблица 4.3 - Основные характеристики термопластавтомата KuASU
1700/400
Единицы
KuASU 1700/400
измерения
Наибольший объем отливки
см3
(5 00-800)
Высота пресс-формы
мм
(130-160)
2
давление литья
кг/см
1600
Ход подвижной плиты
мм
500
Усилие смыкания формы
т
400
Усилие раскрытия формы
т
29
Усилие выталкивания
т
29
Ход выталкивателя
мм
125
Радиус мундштука
мм
19
Диаметр литникового отверстия
мм
3,6
Наименование
4.6 Устройство контейнера
Разрабатываемый нами контейнер включает в себя:
— контейнер для сбора и утилизации одноразовых насадок на
пипеточные дозаторы;
77
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
— крышка ёмкости;
Контейнер содержит полости для безопасного сбора использованных
одноразовых насадок на пипеточные дозаторы.
5 Технология изготовления контейнера
5.1 Подготовка материала для литья
Первый этап - проверка материала на соответствие с требованиями ГОСТ
10589-87/5/. Полипропилен гомополимер должен соответствовать требованиям
и нормам, приведенным в таблице 5.1.
Таблица 5.1 - Требования и нормы к полипропилену
Наименование показателя
Норма
Внешний вид
Неокрашенные
Массовая доля гранул размером от 2 до 5 мм по длине и
ширине, %
95, не менее
Массовая доля воды, %
0,2, не менее
Температура плавления, оС
215, не менее
Число вязкости, см3/г
от 130 до 190
Изгибающее напряжение при заданной величине прогиба,
МПа
44,1, не менее
Ударная вязкость по Шарли, кДж/м2
5, не менее
Электрическая прочность, кВ/мм
20, не менее
Этот материал принимают партиями. Партией считается количество
однородного по качеству материала одной марки, полученного за один
технологический цикл и сопровождаемого одним документом о качестве.
Масса партии должна быть не менее 500 кг.
В документе о качестве должны быть представлены следующие данные:
— наименование предприятия-изготовителя или его товарный знак;
— наименование продукта;
— номер партии;
— массу нетто;
78
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
— количество единиц упаковки в партии;
— результаты испытаний;
— дату изготовления;
— обозначение ГОСТ 1 0589-87/5/.
Для контроля качества отбирают 10 % единиц упаковки от партии
случайным образом, но не менее трех единиц. При объеме партии менее чем
три единицы пробы отбирают от каждой единицы упаковки.
При получении неудовлетворительных результатов испытаний хотя бы по
одному из показателей по нему проводят повторные испытания на удвоенной
выборке, взятой от этой же партии.
Результаты повторных испытаний распространяются на всю партию.
Определение внешнего вида полипропилена проводят путем сравнения 100 г
продукта, выделенного из средней пробы, с контрольным образцом в виде
гранул, утвержденным в установленном порядке.
Массовую долю гранул размером от 2 до 5 мм определяют следующим
образом.
Около 100,0 г средней пробы полипропилена взвешивают на весах
общего назначения по ГОСТ 24104-80 второго класса точности с наибольшим
пределом взвешивания 200 г или другие, имеющие идентичные метрологические характеристики, и помещают на листе миллиметровой бумаги/11/.
Последовательно определяют произвольное количество гранул,
распределяют однослойно и путем визуального осмотра в течении 5 минут
выбирают гранулы размером не менее 2 и свыше 5 мм. Оставшиеся гранулы
взвешивают на весах того же класса точности.
Массовую долю гранул Х, % размером от 2 до 5 мм, вычисляют по
формуле
X =
m1
⋅ 100%,
m2
(5.1)
где m1 - масса оставшихся гранул, г;
m2 - масса пробы, взятой для определения, г.
5.2 Определение массовой доли воды
Перед переработкой полипропилена в изделия в нем определяют
массовую долю воды.
Массовую долю воды определяют по ГОСТ 25055-87 методом сушки/12/.
5.2.1 Средства анализа
Шкаф сушильный любого типа, обеспечивающий температуру нагрева
(1 25+5)°С.
Эксикатор по ГОСТ 25336-82 с осушающим агентом/13/.
Весы общего назначения по ГОСТ 24 104-80 второго класса точности с
наибольшим пределом взвешивания 200 г или другие, имеющие идентичные
метрологические характеристики/ 11 /.
Стаканчик СН 45/13 по ГОСТ 25336-82/12/.
79
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Кальций
хлористый
плавленый
по
нормативно-технической
документации или кальций хлористый технический по ГОСТ 450-77,
предварительно прокаленный/14/.
5.2.2 Проведение испытания
Около 2,000-3,000 г полипропилена взвешивают, поместив в стаканчик
для взвешивания, предварительно высушенный при температуре (125+5) °С в
течение 30 минут. Стаканчик с испытуемой пробой помещают в сушильный
шкаф и сушат при температуре (1 25+5) °С в течение 4 часов, приоткрыв
крышку.
Закрытый стаканчик охлаждают в эксикаторе с прокаленным хлористым
кальцием по нормативно-технической документации или другим осушителем и
взвешивают.
5.2.3 Обработка результатов
Массовую долю воды Х1, %, вычисляют по формуле
X1 =
( m3 − m 4 )
⋅ 100%
m
(5.2)
где m - масса навески полипропилена, г;
m3 - масса стаканчика с полипропиленом до высушивания, г;
m4- масса стаканчика с полипропиленом после высушивания, г.
За результат испытаний принимают среднее арифметическое двух
определений, допустимое расхождение между которыми не должно превышать
0,05 %.
В случае разногласий массовую долю воды определяют по
ГОСТ 2505-81/15/.
5.3 Сушка материала
Гранулированные пластические массы гигроскопичны. При наличии в
них повышенной влажности этот материал подсушивают в термостатах или
вакуумсушильных камерах при температуре от 60 до 100 °С.
Температуру и время подсушивания устанавливают опытным путем.
Для полипропилена рекомендуются следующие режимы сушки:
— выдержка в течении 14 часов при температуре от 80 до 85 °С в вакуумсушильном шкафу при остаточном давлении от 400 до 450 мм рт. ст. и
выдержка в течении 8 часов без вакуума при этой же температуре;
— выдержка от 4 до б часов при температуре от 80 до 85 °С в вакууме
при остаточном давлении от 30 до 50 мм рт. ст.;
— выдержка при температуре от 80 до 100 °С от 30 до 40 часов (слой
материала не более 20 мм).
5.3.1 Подготовка полимеров к переработке
Основной задачей в этом случае является обеспечение требуемой
влажности путем сушки или увлажнения, таблетирования, предварительного
подогрева.
80
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обычно влажность полимера после сушки должна быть ниже
рекомендуемой
перед
загрузкой
в
нагревательный
цилиндр
перерабатывающего оборудования или пресс-форму. Сушку полимера следует
заканчивать непосредственно перед переработкой. А, в случае хранения
высушенного материала, необходимо хранить такой материал в герметичной
таре, а время хранения должно быть минимальное.
Полимеры с низкой гигроскопичностью обычно не сушат. Если такие
материалы содержат летучие вещества, то их короткое время подсушивают и
подогревают для увеличения производительности при формовании изделий.
Если влажность понижена, то ее повышают путем выдерживания топкого
слоя материала на воздухе; иногда с целью ускорения увлажнения материал
опрыскивают водой, спиртом, ацетоном или другими жидкостями.
5.4 Особенности формования кристаллизующихся полимеров
При формовании изделия, расплав полимера кристаллизуется в
результате теплопередачи его тепла более холодным стенкам пресс-формы.
Скорость охлаждения в разных слоях различна:
—в слоях, касающихся пресс-формы - наибольшая;
—в средних СЛОЯХ - наименьшая.
Скорость охлаждения и напряжение сдвига существенно влияют на
структурообразование. Выделяют две предельных скорости охлаждения V’пр и
и два предельных напряжения сдвига τпр. и τ”пр, которые условно
разграничивают зависимость размеров и структурных образований на три
участка. При охлаждении с высокими скоростями, больше V’пр, кристаллизация
материала сопровождается только образованием зачатков кристаллитов и
ламелярных образований; при охлаждении с низкими скоростями, ниже V’пр, в
полимере формируются развитые сферолиты; при охлаждении с
промежуточной скоростью, в пределах - V’пр – V’’пр, формируются
промежуточные структурные образования, пропорционально скорости
охлаждения. Охлаждение расплава полимера при низких напряжениях сдвига,
меньше τпр практически не сдаем деформированных сферолитов, они
симметричны; при деформировании с высокими напряжениями сдвига, выше
τ”пр, формируются сноповидные или стержневые образования (вытянутые в
направлении течения); при промежуточных напряжениях сдвига в процессе
формования ( τ’пр - τ”пр) получают ориентированные сферолиты, степень
ориентации зависит от напряжения сдвига.
Формирование слоевой структуры проявляется из-за интенсивного
охлаждения и больших сдвиговых напряжений. Поэтому структура деталей
сложная. В поперечном сечении детали выделяют три структурные области,
формируемые в три основных периода процесса литья под давлением.
Первая структурная область - поверхностная оболочка, образуется в
период заполнения пресс-формы; вторая область - средний слой, формируется в
период нарастания давления и выдержки под давлением; третья область 81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
центральный слой, образуется в период спада давления. Поверхностная
оболочка может состоять из трех слоев:
- первый слой (наружный) состоит из кристаллитов или ломелярных
образований, она образуется при быстром охлаждении расплава и ориентации
расплава при значительных напряжениях сдвига. Слои материала в потоке
поворачиваются и растягиваются - ориентируются; а при соприкосновении со
стенками пресс-формы достигнутая ориентация фиксируется;
- средний слой (зона неразвитых сферолитов, которые либо слабо
деформированы) ориентированы, либо не деформированы, так как эти слои
охлаждаются со средними скоростями (интервал V’пр – V’’пр), причем
сферолитные образования, проходящие с низкими напряжениями сдвига
получают недеформированными, а при напряжениях сдвига τ’пр больше τ
больше τ”пр получают несимметричные - ориентированные сферолиты;
центральный слой возникает при заполнении пресс-формы с высокими
напряжениями сдвига τпр., более τ здесь получают сноповидные сферолиты ориентированное состояние.
Средняя зона может состоять из двух слоев с различными размерами
сферолитов; в наружном слое этой зоны, охлаждающемся со скоростью больше
V’пр возникают неразвитые сферолиты, внутренние слои охлаждаются с
меньшими скоростями, меньшими V’пр, и поэтому в ней возникают развитые
сферолитные образования ( в это время, в период подпитки, низкие скорости
течения и низкие напряжения сдвига). В случае литья материала в подогретую
форм) образуется одна зона, а скорость охлаждения в различных слоях зоны
ниже предельной V’пр.
Центральная зона может состоять также из двух зон. Эта зона образуется
при охлаждении с низкими скоростями охлаждения и почти без сдвиговых
напряжений, поэтому она состоит из развитых неориентированных сферолитов.
Образование двух слоев определяют условия формования:
— наружный слой - без микропор;
— внутренний с микропорами.
При охлаждении под давлением микропоры не возникают, при частичном
охлаждении под давлением в не затвердевшем до снятия давления материале в
результате усадки возникают микропоры.
Механические свойства изделий из кристаллизующихся полимеров
связаны со слоевой структурой. Зоны центральная и средняя по механическим
свойствам мало отличаются. Поверхностная зона оказывает решающее
значение на свойства изделия и ее учитывают в расчетах на работоспособность
в зависимости от структуры.
5.5 Влияние технологических параметров на слоевую структуру
изделий
Эти параметры влияют на структуру, размеры слоев и зон изделий из
кристаллизирующихся полимеров и их свойства. Требуемую структуру с
82
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
заданными размерами зон и слоев в зависимости от условий эксплуатации
изделия можно получить путем выбора технологических параметров.
Толщина поверхностной зоны зависит от температуры материала Т0 и
пресс-формы Тф и времени ее заполнения. Увеличение Т0 и Тф уменьшает
толщину этой зоны, а увеличение времени заполнения увеличивает ее. Толщина
средней зоны также будет меньше при повышении Т0 и Тф и времени выпуска;
повышение давления Р и времени выдержки увеличивают толщину средней
зоны. Толщина Центральной зоны увеличивается с увеличением То и Тф и
практически не зависит от заполнения, давление оказывает незначительное
влияние на нее.
5.5.1 Температурно-временная область переработки полимеров
Эту область необходимо выбирать с таким расчетом, чтобы процесс
переработки был стабильным, и изделия получали со стабильными
показателями качества. Эти показатели получают при назначении температуры
и времени переработки в таких пределах, когда возможно полное исключение
колебания вязкости полимера из-за термоокислительной и гидролитической
деструкции.
Температурно-временную область переработки полимера определяют по
зависимости термостабильности от температуры (или начала деструкции
материала при выдержке); в этом случае строят температурно-временную
область
переработки
полимера
без
протекания
деструкции
(термоокислительной или гидролитической). В технологической практике
возможно отклонение температуры от 10 до 15 К, поэтому фактически задают
температуру переработки ниже от 10 до 15 К. Время действия температуры в
литьевом оборудовании с, определяют по формуле
tT =
tЦ ⋅ m
m0
,
(5.3)
где tЦ - - время цикла (специально рассчитываемся), с;
m - - масса материала в нагревательном цилиндре, г;
m0 - масса материала одной детали, г.
Здесь возникает возможность характеризовать перерабатываемость
полимера интервалом температур (между максимальной и минимальной). С
учетом всех технологических условий для надежной переработки период
термостабильности полимера в этом температурном интервале должен быть не
менее 15 мин. При этом условии наибольшую температуру задают при периоде
термостабильности 15 мин.
Полимер хорошо перерабатывается при интервале температур (Тмах - Тмин),
если значение ΔТ больше 50 К. Удовлетворительно, если ΔТ находится в
пределах от 30 до 50 К. И трудно при ΔТ больше 30 К.
Для обеспечения качества изделий при переработке не термостабильных
полимеров (ΔТ больше 30 К) необходимо использование марочного ассортимента полимеров по вязкости. позволяющего строго регламентировать
83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
температурный режим формования. При переработке в узлах машины и
инструмента не должно быть застойных зон, а после остановки оборудования
должны тщательно очистить все узлы от оставшегося материала, так как в
местах длительного температурного воздействия возможна деструкция
материала/16/.
5.6 Способы механической обработки
Общие сведения. Механическую обработку деталей из пластмасс
применяют с целью:
— изготовления более точных деталей;
— удаления литников, облоя, грата, пленки в отверстиях и т.п.;
— изготовления деталей в условиях единичного и мелкосерийного
производства.
Механообработка пластмасс по сравнению с обработкой резанием
металлов имеет специфические особенности из-за ее низкой теплопроводности,
вязкости, абразивных свойств, которые определяют характерные требования,
предъявляемые к конструкции и геометрии режущего инструмента, к
конструкции н оснастке станков/17/.
При механообработке пластмасс различают следующие способы:
а) разделительную штамповку;
б) обработку пластмасс резанием.
Разделительную штамповку применяют для изготовления деталей ИЗ
листовых материалов. При этом выполняют следующие операции:
— вырубку;
— пробивку;
— отрезку;
— разрезку;
— обрезку;
— зачистку.
Наиболее распространены операции вырубки, пробивки, разрезки,
зачистки.
Обработку пластмасс резанием применяют для отделки (удаления
литников, облоя, пленки и др.) после горячего формообразования деталей и как
самостоятельный способ изготовления деталей из поделочных пластмасс. При
этом выполняют следующие операции:
— разрезку;
— точение;
— фрезерование;
— сверление;
— нарезание резьбы;
— шлифование;
— полирование.
84
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5.6.1 Особенности механической обработки
В данном проекте предусматривается механическая обработка пластмасс
резанием.
Особенности обработки металлов резанием полностью относятся и к
обработке пластмасс. Однако особенность строения и состава накладывают
дополнительные особенности.
Относительно низкая плотность, невысокая прочность и твердость
пластмасс обусловливают малое сопротивление пластмасс сжатию и срезу при
Обработке резанием, и усилия резания оказываются значительно меньшими,
чем при обработке металлов. Поэтому появляется возможность применять для
обработки пластмасс высокие режимы резания.
При резании термопластов в большинстве случаев образуется
Непрерывная сливная стружка. При резании пластмасс возникают
сравнительно высокие температуры (до 500 оС) на трущихся поверхностях
инструмента, а на деталях возникают прожоги. Это объясняется тем, что
теплопроводность пластмасс в несколько раз меньше, чем у металлов.
После механообработки в поверхностных слоях детали возникают
остаточные напряжения, которые, складываясь с монтажными напряжениями
(например, при затяжке болтов, винтов), часто приводят к появлению мелких
поверхностных трещин.
Для уменьшения остаточных напряжений при обработке реактопластов
применяют различные технологические приемы:
— сжатие материала в зоне сверления;
— попутное фрезерование;
— многооперационное сверление с минимальным припуском на
последнем переходе;
— умеренный нагрев.
5.6.2 Отделка изделий и обработка резанием
Зачистка - это отделочная операция, применяемая для удаления облоя
(грата) и литников после горячего формования детали. Различают слесарную,
дробеструйную зачистку и другие способы. Слесарная зачистка выполняется в
условиях мелкосерийного производства или когда другими способами
невозможно обработать деталь. Она выполняется с помощью инструментов:
— напильника;
— скальпеля;
— надфиля;
— кусачек и др.
Деталь закрепляют на поворотных тисках.
Дробеструйная обработка применяется для удаления грата толщиной до
0,2 мм путем обдувки деталей дробью из неабразивных материалов (кусочки
капроновой лески). Скорость обдувки от 3000 до 4200 м/мин.
Галтовка применяется для массового удаления грата после горячего
формования и полирования изделий небольшого размера. Галтовку выполняют
в горизонтальных или наклонных барабанах, которые заполняют изделиями и
вспомогательными материалами и приводят во вращение. Вспомогательными
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
материалами являются стальные шарики, шпильки, дробь или шары из
плавленой окиси алюминия. Грат снимается в результате ударов и трения и
удаляется из барабанов через сетчатые стенки или дно. Шлифование или
полирование в галтовочных барабанах выполняют с помощью кусочков пемзы,
восковых шаров или деревянных блоков, пролитанных полировальной пастой
Продолжительность галтовки от 0,5 до 1,5 часа.
Разрезку применяют для раскроя листовых материалов. для разрезки
термопластов рекомендуют использовать абразивные крути, облицованные по
боковым сторонам рифленой металлической пленкой, которая уменьшает
трение круга о стенки пропила и хорошо рассеивает тепло в окружающую
среду.
Точение термопластов выполняют при глубине резания от 0,5 до 4 мм,
подаче от 0,02 до 0,5 мм/об, скорости от 50 до 1000 м/мин в зависимости от
марки и вида обработки (черновое, чистовое).
Сверление производят при подаче от 0,05 до 0,6 мм/об и скорости от 10
до 80 м/мин в зависимости от марки материала.
Фрезерование термопластов производят при глубине резания от 1 до 10
мм, подаче от 0,03 до 0,30 мм/зуб, скорости от 100 до 1000 м/мин в зависимости
от марки материала и вида обработки (черновая, чистовая).
Нарезание резьбы на всех пластмассах может быть выполнено в
соответствии с обрабатываемостью резанием; наибольшая трудность возникает
при нарезании резьбы на волокнистых и слоистых пластмассах из-за их
расслоения (срыва ниток, скалывания и др.). Наиболее надежным и
высокопроизводительным является шлифование резьбы абразивным кругом,
заправленным на угол профиля резьбы. Например, для стеклопластов
используют круги КЗ6СМ1со скоростью вращения от 20 до 25 м/с, скорость
вращения детали от 15 до 20 м/мин.
Шлифование выполняют карборундовыми кругами средней твердости на
керамической или бакелитовой связке с размером зерен от 0,8 до 0,5 мм для
черновой и от 0,25 до 0,16 мм для чистовой обработки. Часто применяют и
шлифовальную шкурку с той же зернистостью.
Полирование применяют для получения после механообработки
поверхности высокого качества. Полирование производят мягкими кругам и
толщиной до 120 мм. Круги представляют собой пакет, составленный Из
муслиновых дисков различного диаметра от 350 до 450 и от 150 до 200 мм;
применяют и фетровые круги. При обработке часть диска покрывают
абразивной пастой — окисью хрома, другая часть остается свободной от часть
и служит для протирки изделий.
Точение, сверление, фрезерование и др. выполняют на быстроходных
станках, применяемых в металле - и деревообработке. В условиях массового
производства изготовляют специальные станки, оснащенные зажимными
приспособлениями и устройствами для улавливания и отсоса стружки и пыли.
Инструменты - резцы, сверла, фрезы изготовляют из различных
инструментальных
сталей,
особенно
эффективно
использование
твердосплавных и алмазных инструментов.
86
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Качество механообработки обеспечивается при работе остро-заточенным
инструментом. для повышения качества обработки применяют алмазные
инструменты. достигаемая точность обработки термопластов определяется
способом обработки:
наружное и внутреннее шлифование, двукратное
развертывание 6 и 7 квалитеты;
— однократное развертывание, чистовое точение - 7 и 8 квалитеты;
— сверление, чистовое точение и фрезерование - 9 и 10 квалитеты;
— черновое точение - 11 квалитет;
— черновое фрезерование - 12 и 13 квалитеты.
Шероховатость поверхности зависит В Основном от обрабатываемого
материала, при точении термопластов - Rа равен от 2,5 до 0,63 мкм; при
фрезеровании термопластов Rа, равен от 5 до 0,63 мкм.
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6 Экономическое обоснование работы
6.1 Общая себестоимость работы
Полная себестоимость Сполнр.,
производство конечного продукта
складывается из всех затрат на
Сполн =Сосн.мат+ Сз.п, + Сз.р + Ссн+ Снр+ Сэ+ Св,
(6.1)
где Сосн мат - затраты на основные материалы, р.;
Сз.п.- заработная плата прессовщика, р.;
Сз.р - заработная плата разработчика, р.;
Ссн - затраты на социальные нужды, р.;
Снр- накладные расходы, р.;
Сэ - затраты на электроэнергию, р.;
Св - затраты на водоснабжение, р..
6.1.1 Расчет затрат на основные материалы
Таблица 6.1 — Исходные данные для расчета затрат на материалы
Программа запуска
Оптовая цена материала, р./кг
Масса изделия, г
10000
26
200
Программа запуска Nзап, шт., рассчитывается по формуле
N зап =
N вып ⋅ 100
,
100 − П брака
(6.2)
где Пбрака — процент потерь деталей, составляет от 2 до 3 %, с учетом
таблицы 6.1 получаем
Nзап =
10000 ⋅ 100
= 10256 шт.,
100 − 2,5
Потребность в основных материалах Ром, кг, на заданный объем
производства ведется по формуле
88
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ром = Нм ∙ Nзап,
(6.3)
где Нм - норма расхода основного материала на производство единицы
продукции, кг/шт.
Ром =0,2∙10256=2051,2 кГ
Объем затрат на основные материалы Сом, р., (за вычетом стоимости
отходов) рассчитывается по формуле:
Cом = Ром ∙ Ц,
(6.4)
где Ц - цена основных материалов, р./кг.
Цена основных материалов Ц, р./кг, рассчитывается по форму
Ц=Цопт ∙ (1+Ктз),
(6.5)
где Цопт -оптовая цена материала, р./кг;
Ктз — Коэффициент транспортно-заготовительных работ,
принимается от 0,05 до 0,08.
Ц =26 (1+0,07) = 27,82 р.
Таким образом, подставив значения в формулу (5.6), получим:
С ом = 2051,2∙27,82=57064,4 р.
6.1.2 Расчёт заработной платы прессовщика
Заработная плата прессовщика Сз.п, р., определяется двумя
составляющими:
С з.п = сз осн + С з доп,
(6.6)
89
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где Сз осн - основная заработная плата прессовщика, р.;
Сз доп - дополнительная заработная плата прессовщика, р.
Основная заработная плата разработчика Сз осн руб., рассчитывается по
формуле
К пр  
К 

 ⋅  1 + пр  ,
⋅ З р мес ⋅  1 +
25
100  
100 

Тр
Сз осн =
(6.7)
где Тр- длительность изготовления, дней;
Зр мес - месячная заработная плата прессовщика, р.;
Кпр- процент премии;
Кр - районный коэффициент.
Таблица 6.2 — Продолжительность выпуска 10000 контейнеров
Наименование
Штучное время изготовления, мин/шт.
Часовая норма изготовления, шт.
Дневная норма изготовления, шт.
Требуемое количество дней для изготовления, дни
Длительность
5
12
96
110
Таблица 6.3 — Данные для расчета заработной платы прессовщика
Месячная заработная плата
прессовщика, р.
2500
Районный коэффициент, %
Процент премии, %
дополнительная заработная плата, %
15
10
10
С з осн =
110
10  
15 

⋅ 2500 ⋅  1 +
 ⋅ 1+
 = 13915 р.
25
100  
100 

Дополнительная заработная плата Сз доп, р., определяется
Сз доп =
К з доп
100
⋅С
з осн ,
где Кз доп - процент дополнительной заработной платы.
Сздоп =
90
10
⋅ 13915=1391,5р.
100
(6.8)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таким образом, подставив значения в формулу (5.6) получим
Сз.п= 13915 + 1391,5 = 15306,5 р.
6.1.3 Расчёт заработной платы разработчика
Заработная плата разработчика Сз.р, р., определяется двумя
составляющими
Сз.р =Сз осн+Сз доп,
(6.9)
где Сз осн - основная заработная плата разработчика, р.;
Сз доп - дополнительная заработная плата разработчика, р..
Основная заработная плата разработчика, Сз осн, руб., рассчитывается по
формуле
Сз осн =
К пр  
К 

 ⋅  1 + р  ,
⋅ З р мес ⋅  1 +
25
100  
100 

Тр
(6.10)
где Тр - длительность изготовления, дней;
Зр мес - месячная заработная плата прессовщика, р.;
Кпр - процент премии;
Кр - районный коэффициент.
Таблица 6.4 — Данные для расчета заработной платы разработчика
Месячная заработная плата
прессовщика, р.
Районный коэффициент, %
Процент премии, %
дополнительная заработная плата, %
1500
15
10
10
С учетом того что для разработки необходимы 100 дней, получаем:
Сз осн =
100
10  
15 

⋅ 1500 ⋅  1 +
 ⋅  1+
 = 7590 р.
25
100  
100 

91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Дополнительная заработная плата Сз доп, р., определяется
Сз доп =
К з доп
100
⋅ С з доп ,
(6.11)
где Кз доп - процент дополнительной заработной платы.
10
⋅ 7590= 759 р.
С здоп = 100
Таким образом, подставив значения в формулу (5.9) получим
Сз =7590+759=8349 р.
6.1.4 Расчет отчислений на социальные нужды
Отчисления на социальные нужды Ссн, р., (в пенсионный фонд, в фонд
социального страхования, в фонд медицинского страхования, на социальное
страхование от несчастных случаев на производстве и профессиональных
заболеваний) определяются по формуле
Ссн =
К сн
⋅ Сз ,
100
(6.12)
где Ксн - норматив отчислений на социальные нужды.
С учетом того что норматив отчислений на социальные нужды равен 26,2
%, получаем по заработной плате прессовщика
Ссн.п =
26,2
⋅ 15306,5 = 4010,3 р.
100
По заработной плате разработчика
Ссн.р =
92
26,2
⋅ 8349 = 2187,4 р.
100
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таким образом, суммируя полученные значения получаем общие
отчисления на социальные нужды
Ссн = 4010,3 + 2187,4 = 6197 р.
6.1.5 Расчет затрат на накладные расходы
Затраты на накладные расходы Снр, р., рассчитываются по формуле
Снр =
К нр
100
⋅ Сз ,
(6.13)
где Кнр норматив накладных расходов.
С учетом того что норматив накладных расходов составляет 30 %,
подставляя значения в формулу (5.19) получаем по заработной плате
прессовщика
С нр.п =
30
⋅ 15306,5 = 4591,95 р.
100
По заработной плате разработчика:
Снр.р
30
⋅ 8349 = 2504,7 р.
100
Таким образом, суммируя полученные значения получаем общие затраты
на накладные расходы:
Снр = 4591,95 + 2504,7 = 7096,65 р.
6.1.6 Расчет затрат на электроэнергию
Затраты на электроэнергию Сэ, р., определяем по формуле
(
)
C нр = S k ⋅ ∑ W ⋅ K p ⋅ Фп ,
(6.14)
где Sk- стоимость 1 кВт-ч электроэнергии, р;
W- мощность оборудования, кВт;
Кз — коэффициент загрузки оборудования;
Фп — полезный фонд времени, ч.
93
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 6.5 — данные для расчета затрат на электроэнергию
Потребляемая мощность оборудования,
кВт/ч
Полезный фонд времени, ч
Стоимость 1 кВт∙ч электроэнергии,
р./мес.
Коэффициент загрузки оборудования,
40
154
1,65
0,17
Сэ= 1,65 ⋅ 40 ⋅ 0,17 ⋅ 154 = 1727,88 р.
6.1.7 Расчет затрат на водоснабжение
Затраты на водоснабжение Св, р., рассчитываются по формуле:
Св = S л ⋅ Qв ,
где Sл - цена воды, р./м3
Qв - расход воды, м3.
Qв = Q ⋅ K зам ,
(6.15)
(6.16)
где Q - емкость ванны, м3;
К зам - периодичность замены воды.
Исходя из того что емкость ванны составляет 100 м3, а вода заменяется 12
раз, получаем:
Qв = 100 ⋅ 12 = 1200 л(1,2м3)
С в = 1,2 ⋅ 12 = 14,4 р.
94
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6.2 Смета затрат
Согласно формуле (5.1) получаем общую смету затрат на осуществление
проекта, результаты сведем в таблицу 5.6
Таблица 6.6 — Смета затрат
Статья затрат
Затраты на основные материалы
Заработная плата прессовщика
Заработная плата разработчика
Отчисления на социальные нужды
Накладные расходы
Затраты на электроэнергию
Затраты на водоснабжение
Итого
Сумма, р.
57064,4
15306,5
8349
6197
7096,65
1727,88
14,4
95755,83
Таким образом, произведя расчеты затрат (материалы, энергия,
водоснабжение заработная плата), отчислений и накладных расходов, мы
выяснили, что производство контейнеров в объёме 10000 штук потребует 110
дней времени и 95755,83 рублей материальных затрат, данные затраты окупятся
предприятию за достаточно короткий срок, ввиду широкого спроса на
предлагаемую продукцию.
95
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7 Безопасность труда
7.1 Анализ опасных и вредных факторов воздействующих на
работников цеха по переработке пластмасс
На работников цеха по переработке пластмасс могут воздействовать
опасные и вредные производственные факторы.
Опасные и вредные производственные факторы подразделяются на
четыре группы:
— физические;
— химические;
— биологические;
— психофизиологические.
К опасным физическим факторам относятся:
— движущиеся машины и механизмы;
— различные подъемно-транспортные устройства;
— незащищенные подвижные элементы производственного оборудования (приводные и передаточные механизмы, вращающиеся и перемещающиеся
приспособления и др.);
— электрический ток;
— повышенная температура поверхностей оборудования и обрабатываемых материалов и т.д.
Вредными для здоровья физическими факторами являются:
— повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;
— высокие влажность и скорость движения воздуха;
— повышенный уровень шума;
— повышенный уровень вибрации;
— повышенный уровень ультразвука;
— повышенный уровень различных излучений - тепловых, ионизирующих, электромагнитных, инфракрасных;
— запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны;
— недостаточная освещенность рабочих мест, проходов и проездов;
— повышенная яркость света и пульсация светового потока.
В группу химических факторов входят многочисленные пары и газы окись углерода, окислы азота, и др., токсичные пыли, образующиеся, например,
при обработке резанием некоторых пластмасс с вредными наполнителями.
К психофизиологическим опасным и вредным производственным
факторам относятся физические перегрузки (статические и динамические) и
нервнопсихические перегрузки (умственное перенапряжение, перенапряжение
анализаторов слуха, зрения и др.).
Уровни воздействия на работающих вредных производственных
факторов нормированы предельно-допустимыми уровнями, значения которых
указаны в соответствующих стандартах системы стандартов безопасности
труда и санитарно-гигиенических правилах.
96
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Следствием действия вредных веществ на организм могут быть
анатомические повреждения, постоянные или временные расстройства и
комбинированные последствия. Многие сильно действующие вредные
вещества вызывают в организме расстройство нормальной физиологической
деятельности без заметных анатомических повреждений, воздействий на работу
нервной и сердечнососудистой систем, на общий обмен веществ и т.п.
В цехе по переработке пластмасс вредные вещества попадают в организм
через органы дыхания и через кожный покров. Наиболее вероятно
проникновение в организм веществ в виде газа, пара и пыли через органы
дыхания (около 95 % всех отравлений).
Пыль является наиболее распространенным неблагоприятным фактором
производственной среды. Многочисленные технологические процессы в цехе
сопровождаются образованием и выделением пыли. Например, при размоле,
когда используется дробильная машина, или при смешивании.
Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе
рабочей зоны установлены ГОСТ 12.1.005-8 8ССБТ/ 19/.
В данном проекте материалом для изготовления контейнеров выбран
полипропилен гомополимер (РНР). данный материал при температуре до
300 °С не токсичен и не оказывает вредного воздействия на организм человека.
При
температуре выше 300 °С на воздухе полипропилен РНР разлагается с
выделением окиси углерода, аммиака, углекислого газа. ПДК этих веществ
представлены в таблице 7.1
Таблица 7.1 - Предельно допустимые концентрации веществ
Название вещества
Аммиак
Окись углерода
ПДК в мг/м2
20
20
Микроклимат производственных помещений определяется сочетанием
температуры, влажности, подвижности воздуха, температуры окружающих
поверхностей и их тепловым излучением. Параметры микроклимата
определяют теплообмен организма человека и оказывают существенное
влияние на функциональное состояние различных систем организма,
самочувствие, работоспособность и здоровье.
Тепловое излучение (инфракрасное излучение) представляет собой
невидимое электромагнитное излучение с длиной волны от 0,76 до 540 мм,
обладающее
волновыми,
квантовыми
свойствами.
Интенсивность
2
теплоизлучения измеряется в Вт/м . Инфракрасные лучи, проходя через воздух,
его не нагревают но, поглотившись твердыми телами, лучистая энергия
переходит в тепловую, вызывая их нагревание. Источником инфракрасного
излучения в цехе является любое нагретое тело, в том числе пластикационный
шнек и прессформа.
97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Параметры микроклимата производственных помещений зависят от
теплофизических особенностей технологического процесса. Климата, сезона
года, условий отопления и вентиляции. Рациональные метерологические
условия представлены в таблице 7.2
Таблица 7.2 — Санитарные нормы
Сезон года
Температура, 0С
Влажность, %
Теплый
Холодный
21-24
-21(-24)
40-60
40-60
Скорость
движения
воздуха, м/с
0,1-0,3
0,1-0,3
Метеорологические условия для рабочей зоны производственных
помещений регламентируются ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ и санитарными
нормами микроклимата производственных помещений /19/.
Источником шума в цехе по переработке пластмасс являются удары при
литье изделия, сборочной работе, вытяжка, рабочие процессы в соседних цехах.
В настоящее время допустимые уровни звукового давления
регламентируются следующими документами:
а) ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ /20/;
б) СНиП П-12-83, ПДУ80 дБ /21/.
Шум высокой и средней интенсивности в первую очередь поражает
центральную нервную систему, а затем органы слуха. Шум является причиной
быстрой утомляемости и снижения работоспособности. Сильный шум нередко
вызывает у людей головные боли, головокружение, чувство страха,
беспричинную раздражительность, неустойчивое эмоциональное состояние.
Под действием шума происходит ряд изменений в организме человека,
выражающихся в нарушениях функционального состояния нервной системы.
Шум приводит к снижению концентрации внимания, ослабляет память
работающих, тем самым, создаёт условия для возникновения травм и снижает
производительность труда. Основной причиной поражения электрическим
током является несоблюдение правил техники безопасности и прикосновение к
токоведущим частям. В цехе по переработке пластмасс к оборудованию
подведено напряжение 380 В, переменного тока, с частотой 50 Гц. Наиболее
опасным считается переменный ток частотой в 50 Гц, силой начиная от 0,1 А
или 100 мА и напряжением свыше 250 В.
Однако опасными и смертельными могут оказаться и значительно
меньшие величины тока.
В цехе рабочие могут получить травму из-за соприкосновения с
нагретыми поверхностями оборудования для переработки пластмасс (ОПП),
такими как пресс-форма, пластикационный шнек, в виде термического ожога.
Во избежание механических травм в процессе эксплуатации и при
транспортировании кромки станин и наружных выступающих частей ОНП
98
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
должны иметь радиус закругления не менее 10 мм для крупногабаритных
деталей и З мм для других выступающих частей.
Для стропления оборудования и его крупногабаритных деталей должны
предусматриваться специальные отверстия, приливы и резьбовые отверстия под
рем-болты, которые размещаются с учетом места нахождения центра тяжести
станины или узла.
Бункера машин должны снабжаться специальными приспособлениями
(ворошители, вибраторы и т.п.), исключающими возможность зависания
материала. Бункер должен иметь смотровое окно (для контроля уровня его
заполнения) и крышку - во избежание несчастных случаев. Загрузка бункера
должна (по возможности) осуществляться пневмотранспортом.
ОПП должно иметь устройства, исключающие перемещение его
подвижных рабочих органов за пределы установленных границ, а также его
внезапные перегрузки (повышение давления в системах энергоносителей, силы
электрического тока, выход других контролируемых параметров за
установленные пределы) и связанные с этим аварийные ситуации.
7.2 Мероприятия по улучшению условий труда
Для создания безопасных условий труда, санитарными нормами в
рабочей зоне производственных помещений предусмотрены рациональные
метеорологические условия.
Одним из основных методов нормализации воздуха в цехе по переработке
пластмасс является вентиляция.
Технические решения при проектировании вентиляции принимаются с
учетом требований ГОСТ 12.1 .005-88ССБТ/19/.
В профилактике вредного влияния высоких температур инфракрасного
излучения предлагается - замена старых и внедрение новых Технологических
процессов и оборудования автоматизация и механизация процессов,
дистанционное управление.
Эффективными средствами снижения тепловыделений являются:
—
покрытие нагревающихся поверхностей теплоизоляционными
материалами (стекловата, асбестовая мастика, асботермит и др.);
— герметизация оборудования;
— применение отражательных, теплопоглотительных и теплоотводящих
экранов;
— устройство вентиляционных систем;
— использование индивидуальных средств защиты.
Встроенные в корпус машины посты и пульты управления должны
располагаться на расстоянии от 1,0 до 1,2 м от рабочего места или
непосредственно у главной части оборудования. Органы управления должны
располагаться ни пультах в порядке выполнения ручных операций и таким
образом, чтобы
исключалось случайное прикосновение с ними
обслуживающего персонала. Возможность самопроизвольного действия
99
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
органов управления должна быть устранена с помощью надежных
фиксирующих устройств.
Механизмы узлов включения и выключения должны действовать
безотказно и обеспечивать остановку подвижных органов машины в заданных
положениях.
Переключатель режимов работы и способов управления ОПП должен
устанавливаться в закрываемом шкафу.
На панели пульта управления ОПП должны быть изображены символы
органов управления по гост 12.4040-78 ССБТ, стойкие к истиранию, коррозии и
воздействию масел.
Для оказания первой медицинской помощи пострадавшим от несчастных
случаев рабочим в специальном месте хранится аптечка.
Борьба с шумом должна вестись по следующим направлениям:
— снижение шума в источнике его возникновения;
— снижение шума на пути его распространения;
— использование рациональных конструктивно планировочных и
архитектурных решений.
Для борьбы с вредным влиянием шума используются индивидуальные
средства защиты, К ним относят, например, беруши (ватные шарики) и
наушники по ГОСТ 12.1.029-80 ССБТ /22/.
Безопасность работ с электрической установкой обеспечивается
защитным заземлением, занулением, защитным отключением, изоляцией
токоведущих частей.
К числу защитных средств относятся также ограждения и
предохранительные средства. они служат для предупреждения случайного
прикосновения к находящимся под напряжением неизолированным частям
электротехнических установок, расположенных ниже 2,5 м от уровня пола.
Пожарная безопасность обеспечивается периодическим прохождением
инструктажа, а также предусматривается техническое оснащение. На случай
пожара цех по переработке пластмасс оснащён огнетушителями химическими
пенными ОХП -10, углекислотными УМ - IМ.
Испытания и эксплуатация литьевой машины должны производиться при
строгом соблюдении правил пожарной безопасности в соответствии с
ГОСТ 12.1 .004-9IССБТ/23/.
Цех по переработке пластмасс должен соответствовать общим
требованиям безопасности труда, стандартам системы безопасности труда.
для выполнения технологических операций в цехе по переработке пластмасс
следует
применять
средства
индивидуальной
защиты
согласно
ГОСТ 12.4.0 1 1-89ССБТ, а для ремонтных и аварийных работ - изолирующие
костюмы.
Для работы в цехе по переработке пластмасс допускаются лица не
моложе 18 лет. Обслуживание литьевой машины должны производить лица,
специально подготовленные для этих работ, прошедшие медицинское
обследование, производственное обучение, аттестацию квалификационной
100
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
комиссии, ознакомленные с настоящим руководством, прошедшие инструктаж
по безопасному обслуживанию машины.
Все лица, вновь поступающие в цех по переработке пластмасс и на
участки должны проходить предварительный медицинский осмотр, а затем и
периодические осмотры, согласно порядку, установленному Минздравом.
7.3 Расчет заземления электроустановок
Для заземления электроустановок различных назначений и напряжений в
большинстве случаев делают одно общее заземление, обеспечивающее
наименьшее сопротивление.
При наличии заземления вследствие отекания тока на землю напряжение
прикосновение уменьшается и, следовательно, ток, проходящий через человека,
оказывается меньше чем в незаземлённой установке.
Чтобы напряжение на заземлённом корпусе оборудования было
минимальным, ограничивают сопротивление заземления.
В установках 380/220 В оно должно быть не более 40 Ом. В качестве
заземлителей применяют стальные трубы диаметром 50 мм и длиной 2 м.
Определяем удельное сопротивление грунта ρ , Ом ∙м, по формуле
ρ = Rизм ⋅ Ψ ,
(7.1)
где Rизм - — измеренное удельное сопротивление, Ом ∙м;
Ψ - коэффициент сезонности.
Коэффициент сезонности учитывает возможные повышения грунта в
течение года против измеренного Rизм. Значение Rизм получают измерением
средней влажности, когда измерению предшествовало выпадение небольшого
количества дождей. Для глины Rизм составляет 40 Ом м.
ρ = 40 ⋅ 1,8 = 72 Ом ⋅ м
Определяем сопротивление тока единичных заземлений.
Сопротивление одной трубы Rтр, Ом, находим по формуле
Rтр =
ρ
4⋅ t +
 2⋅ l 1
⋅  ln
+ ⋅ ln
2⋅ π ⋅ l 
d
2
4⋅ t −
l
,
l
(7.2)
где d - диаметр трубы, м;
l - длина трубы, м;
t - расстояние от поверхности земли до середины трубы, м.
Rтр =
72
2⋅ 2 1
4 ⋅ 1.5 + 2
⋅ ln
+ ⋅ ln
= 26,79 Ом
2 ⋅ 3,14 ⋅ 2
0.05 2
4 ⋅ 1.5 − 2
101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Определяем количество требуемых труб n, шт., по формуле
Rтр
n=
Rg ⋅ η
,
(7.3)
c
где R - необходимое сопротивление заземления по норме, Ом, согласно
ПУЭ Rg≤ 4;
ŋc - коэффициент использования труб.
26,79
n = 4 ⋅ 0,85 = 7,8шт.
Таким образом, заземляющий очаг должен состоять из 8 труб. Длина
полосы, соединяющей трубы Ln, м, определяется по формуле:
Ln = 1,05 ⋅ α ⋅ n,
(7.4)
где α — расстояние между трубами, м.
Ln = 1,05 ⋅ 2 ⋅ 8 = 16,8 м
Рассчитаем сопротивление заземляющей полосы соединяющей трубы по
следующей формуле
RП −
2
ρ
2 ⋅ π ⋅ LП
⋅
LП
2⋅ b⋅ t
(7.5)
где b - ширина полосы, м, принимаем b=0,04
RП =
72
282,24
⋅
= 16,1Ом
2 ⋅ 3,14 ⋅ 16,8 2 ⋅ 0,04 ⋅ 1,5
Рассчитаем общее сопротивление заземляющего устройства
R=
102
Rтр ⋅ R П
Rтр ⋅ η
полосы
+ RП ⋅ η
тр
⋅n
.
(7.6)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где ŋполосы - коэффициент использования заземляющей полосы, ŋтр =0,7З;
ŋтр - коэффициент использования заземляющих труб, ŋтр =0,67.
R=
26,79 ⋅ 160
= 5,007
26,79 ⋅ 0,73 + 160 ⋅ 0,67 ⋅ 8
Следовательно, наше заземляющее устройство удовлетворяет условию
R≤Rg при том, что Rg =4 Ом.
Полосовую сталь принимаем толщиной 6 мм и сечением 48 мм.
Заземляющий очаг должен состоять из 8 труб диаметром 50 мм и длиной 2 м,
которые забивают в ряд на расстоянии 2 м друг от друга. Все соединения
заземляющих устройств должны быть выполнены только сваркой.
7.4 Определение категории тяжести труда
Условия
труда,
как
совокупность
санитарно-гигиенических,
психофизиологических элементов производственной среды оказывают
непосредственное воздействие на здоровье и работоспособность человека.
Наряду с производственными процессами и работами, характеризующимися
относительным комфортом, есть еще и такие, где человеку приходится
работать в неблагоприятных условиях.
Чтобы устранить производственные вредности или разработать
мероприятия позволяющие предотвратить снижение работоспособности,
возникновение профессиональных заболеваний, и случаев производственного
травматизма, нужно объективно оценить влияние условий труда на человека.
Наиболее полно характеризует это влияние категория тяжести работы,
которая отражает совокупное воздействие всех элементов, составляющих
условия
труда,
на
работоспособность
человека,
его
здоровье,
жизнедеятельность.
Понятие тяжести труда одинаково применимо как к умственному, так и к
физическому труду. Другими словами, под тяжестью работы подразумевается
функциональное напряжение организма работающих, возникшее под влиянием
как физической, так и психической (нервно-эмоциональной) нагрузки и
внешних производственных условий.
Степень тяжести труда характеризуется реакциями и изменениями в
организме человека под воздействием производственной среды. При
благоприятных условиях труда функциональные возможности организма
улучшаются, что способствует повышению работоспособности, и влияние
утомления на работоспособность будет незначительным. Напротив, при
неблагоприятных условиях повышенное производственное утомление приводит
к снижению работоспособности, а также повышает возможность
производственного травматизма.
103
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Под
воздействием
различных
производственных
вредностей
непосредственно в процессе труда формируется одно из трех качественно
определенных функциональных состояний организма:
— нормальное;
— пограничное (между нормой и патологией);
— патологическое.
Характерные признаки каждого из трех функциональных состояний
служат физиологической шкалой при определении тяжести работ.
Разработанная НИИ труда классификация выделяет 6 категорий тяжести
работ в зависимости от степени воздействия условий труда на человека.
Методика оценки тяжести труда устанавливает зависимость между
условиями труда и интегральной реакцией организма человека.
При оценке учитываются санитарно-гигиенические и психофизиологиические производственные элементы условий труда. Первые включают:
— температуру, влажность и скорость движения воздуха на рабочем
месте;
— наличие токсичных веществ, пыли;
— наличие вибрации, шума, ультразвука;
— наличие излучения, электромагнитных полей;
— наличие ионизирующего излучения;
— биологические факторы.
Ко вторым относятся:
— физическая, динамическая и статическая нагрузка;
— рабочая поза и перемещения в пространстве;
— точность зрительных работ;
— число заданных объектов наблюдения;
— темп работы, монотонность работы;
— объем получаемой и перерабатываемой информации;
— режим труда и отдыха;
— нервно-эмоциональная и интеллектуальная нагрузка.
При оценке тяжести труда учитываются те элементы условий труда,
которые реально воздействуют на работника на конкретном рабочем месте. При
этом каждый элемент критериев получает количественную оценку в баллах от 1
до 6. При одновременном воздействии ряда факторов интегральная оценка
тяжести труда в баллах определяется по формуле
∑ Xi


6 − X max 
i
=
1

Ut =  X max +
⋅
 ⋅ 10,
n− 1
6


(7.7)
где Ut - интегральный показатель категории тяжести в баллах;
Хmax -элемент условий труда на рабочем месте, имеющий наибольший
балл;
104
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- сумма количественной оценки в баллах значимых элементов
условий труда, без Хmax.
i= 1
n - количество элементов условий труда;
10 - число, введенное для удобства расчета.
В соответствии с величиной интегрального показателя условиям труда
(работе), присваивается та или иная категория тяжести.
Категория тяжести указывает на степень неблагоприятного воздействия
данной работы на организм человека, и, следовательно, на степень его
работоспособности. Исходя из категории тяжести, дают экономические
рекомендации по дифференциации оплаты по условиям труда, размерам
предоставляемых компенсаций за неблагоприятные условия труда. Категории
оценки условий труда работников цеха по переработке пластмасс приведены в
таблице 7.3.
n
∑
Xi
Таблица 7.3 Категории оценки условий труда на рабочих местах
По санитарно- гигиеническим факторам
1
Фактор
Температура воздуха в
помещении в теплый период
года от 29 до 32 °С
Температура воздуха в
помещении в холодный
период года от 20 до 22 оС
2
Оценка
4
Относительная влажность
воздуха от 55 до 65 %
скорость движения воздуха в
теплый период года от 0,2 до
0,3 м/с
2
скорость движения воздуха в
холодный период года от 0,2
до 0,3 м/с
Токсичные вещества
(кратность превышения ПДК)
от 0,8 до 1,0
Промышленная пыль
(кратность превышения ПДК)
от 0,8 до 1,0
2
1
2
2
2
По психофизиологическим
факторам
3
4
Фактор
Оценка
Величина физической
2
нагрузки за смену от
42000 до 83000 кгс∙м
Величина
2
региональная
пояс) за смену
42000 кгс∙м
Рабочая поза, рабочее
2
место 2
Длительность
1
сосредоточенного
наблюдения (процент
от рабочего времени за
смену) до 25
Число важных
1
объектов наблюдения
до 5
Количество движений
1
в час до 250
Количество движений
в час до 75
1
105
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы 7.3
Вибрация уровень
колебательной скорости
(кратность превышения ПДК)от 1,075
до 1,17
Шум, уровень звука от 86 до 90 дБ
3
Размер объекта различения более
5 мм
1
3
Точность зрительных работ
грубая
1
Освещенность от 0,8 до 1,2 выше
нормы по СНиП
2
Разряд зрительных работ по
СНиП 8
1
Число приемов (элементов и
операций) от 6 до 10
2
По формуле определяем интегральную оценку тяжести труда
23 + 16 6 − 4 

Ut =  4 +
⋅
⋅ 10 = 50.8
13 − 1
6 

Интегральная оценка тяжести труда составила 50,8 баллов, что
соответствует четвертой категории тяжести труда.
7.5 Возможные чрезвычайные ситуации
Опасными объектами в г. Оренбурге и области являются:
— Ириклинское водохранилище; При нарушении плотины до села
Озерное создается зона катастрофического затопления. до города Орска волна
дойдет за б часов, до города Оренбурга волна дойдет за 36 часов, что вызовет
большое наводнение. Прогнозируемая волна воды 11,7 м;
— г. Орск - химически опасный город;
— Оренбургский газоперерабатывающий завод (ОГПЗ) - опасен в
пожарном, взрывном, химическом отношениях. ОГПЗ - генератор сильно
действующего ядовитого вещества (СДЯВ) - сернистого ангидрита, при
погрузке серы образуется пыль, оседает и при наличии влаги
самовоспламеняется, сера горит без пламени (тлеет). Сернистый ангидрит
хорошо растворяется в воде: в одном объеме воды растворяется 40 объемов газа
- образуется сернистая кислота (кислотные дожди).
—на территории области более 4000 скважин нефтегазодобычи,
попутный сильнодействующий ядовитый газ - сероводород. По территории
области проложены 28 ниток трубопроводов транспортировки газа, нефти,
нефтепродуктов;
— хлораторные очистные сооружения городской станции аэрации воды:
а) Овчиный городок — 60 т хлора, хранятся в емкостях по 1,1 т;
106
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
б) Уральский водозабор (ул. Парковская) - 2,6 т;
в) Уральский ОТКРЫТЫЙ водозабор (ул. Набережная) - 2,6 т;
г) Новосакмарский водозабор (ул. Волгоградская) - 2 т;
д) Соболева гора - 2 т хлора;
— по станции Оренбург проходят 7-8 ГППОВЫХ поездов в сутки с
СДЯВ;
— Оренбургский мясной комбинат - аммиак 40 т, 14 тыс. т серной
кислоты;
— Оренбургский хладокомбинат - аммиак 40 т в холодильных
установках:
— Оренбургская фабрика пуховых платков - 2 т муравьиной кислоты;
— Оренбургский комбинат шелковых тканей (ул. 9-го Января) - 2,5 т
аммиака;
— база производственно-технической коллекции (гора Сулак) - 300 т
соляной кислоты.
Чрезвычайные ситуации, которые могут возникнуть на территории
Оренбургской области, следующие:
— техногенного характера:
а) транспортные аварии, кроме катастроф в туннелях и на мостах;
б) аварии на трубопроводах с фракциями легче воздуха или тяжелее
воздуха (стелятся по земле, заполняют подвалы, низины, искра - взрыв);
в) аварии на трубопроводах с ядовитыми газами;
г) аварии на бытовых трубопроводах;
д) пожары;
е) аварии с СдЯВ (выброс);
ж) внезапное обрушение зданий;
з) аварии на электросетях, в коммунальных системах;
и) аварии на очистных сооружениях;
к) гидравлические аварии (прорыв плотин, построенных из местных
материалов);
— природного характера:
а) геологические (оползни, пыльные бури);
б) метеорологические (бури, смерчи, шквалы, сильный дождь с градом);
в) гидравлические (наводнение);
г) природные пожары;
д) инфекционные болезни животных, растений;
— экологического характера:
а) катастрофическое проседание поверхности земли из-за выработки
недр;
б) загрязнение тяжелыми металлами;
в) превышение вредных примесей в атмосфере;
г) подтопление земной поверхности грунтовыми водами. В зимнее время
могут быть заносы.
107
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7.6 Молниезащита цеха
Молния - это особый вид прохождения электрического тока через
огромные воздушные промежутки, источник которого - атмосферный заряд,
накопленный грозовым облаком.
Различают три типа воздействия тока молнии:
— прямой удар;
— вторичное воздействие заряда молнии;
— занос высоких потенциалов (напряжения) в здание.
При прямом разряде молнии в здание может произойти его механическое
или термическое разрушение. Последнее проявляется в виде плавления или
даже испарения материалов конструкции. Вторичное воздействия разряда
молнии заключается в наведении в замкнутых токопроводящих контурах
(трубопроводах, электропроводках и др.), расположенных внутри зданий,
электрических токов.
Эти токи могут вызывать искрение или нагрев металлических
конструкций, что может стать причиной возникновения пожара или взрыва в
помещениях, где используются горючие или взрывоопасные вещества. К
аналогичным последствиям может привести и занос высоких потенциалов
(напряжения).
Для защиты от действия молнии устанавливают молниеотводы
(громоотводы). Это заземленные металлические конструкции, которые
воспринимают удар молнии и отводят ее ток в землю. Различают стержневые и
тросовые молниеотводы. Их защитное действие основано на свойстве молний
поражать наиболее высокие и хорошо заземленные металлические
конструкции.
Молниеотводы характеризуются зоной защиты, которая определяется как
часть пространства, защищенного от удара молнии с определенной степенью
надежности. В зависимости от степени надежности зоны защиты могут быть
двух типов - А и Б. Тип зоны защиты выбирают в зависимости от ожидаемого
количества поражений молнией зданий и сооружений в год (и). Если величина
1 больше единицы, то принимают зону защиты типа А (степень надежности
защиты в этом случае составляет 99,5 %). При 1/ менее единицы принимают
зону защиты типа Б (степень надежности этой защиты - 95 % и выше).
Для Оренбургской области продолжительность гроз в году находится в
пределах от 20 до 40 часов в год. Принимаем число гроз равное 40.
Рассчитываем ожидаемое количество поражений 1 молнией в год здания,
необорудованного молниезащитой по формуле:
N = ( S + 6 ⋅ R ) ⋅ ( L + 6 ⋅ R ) ⋅ n ⋅ 10 − 6
где S — ширина здания, м;
R - наибольшая высота здания, м;
L- длина здания, м;
n — среднегодовое число ударов молнии в 1 км2, при грозовой
деятельности от 20 до 40 ч/год n =3.
108
(7.8)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
N = (10 + 6 ⋅ 5) ⋅ (15 + 6 ⋅ 5) ⋅ 3 ⋅ 10 − 6 = 0,54
Получаем, что N менее единицы. Значит, принимаем зону защиты типа .Б
Зона защиты для данного, стержневого отдельностоящего на крыше здания,
молниеотвода представляет собой конус высотой h0 с радиусом основания на
земле r0. Обычно высота молниеотвода не превышает 150 м.
Рассчитаем высоту молниеотвода h, м, по формуле
h=
( rx + 1,63 ⋅ hx )
1,5
(7.9)
где h — высота молниеотвода, м;
rx - радиус зоны защиты на уровне высоты объекта, м, 50 м;
hx - высота защищаемого объекта, м, hx=5 м.
h=
(50 + 1,63 ⋅ 5 +
= 38,76 м
1,5
Получаем, что высота молниеотвода составляет приблизительно 39 м.
Высота конуса защиты ho, м, определяется по формуле
ho = 0,92 ⋅ h,
ho =0,92∙38,76=35,7м
(7.10)
Радиус основания на земле r0, м, определяется по формуле
r0 = 1,15 ⋅ h,
(7.11)
ro = 1,15 ⋅ 38,76 = 44,6 м
Таким образом, получаем, что для молниезащиты здания цеха
необходимо установить молниеотводы высотой 39 м.
109
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8 Охрана окружающей среды
8.1 Влияние технологии утилизации и переработки пластмасс на
человека
8.1.1 Общие положения
В данной работе для изготовления контейнеров для сбора и утилизации
насадок на пипеточный дозатор предложено использовать материал
полипропилен гомополимер/5/.
Этот материал предназначается для изготовления литьем под давлением
различных изделий конструкционного и электроизоляционного назначения.
Изделия полипропилена гомополемера могут эксплуатироваться без
снижения механических свойств в интервале температур с минус 60 оС до плюс
70 оС. для изделий, в процессе эксплуатации не испытывающих механических
нагрузок, верхний температурный предел может быть повышен до плюс 100 оС.
Полипропилен гомополимер стоек к действию химических веществ,
углеводородов, органических растворителей, масел и щелочей при высоких
температурах. Полипропилен гомополимер стоек к солнечной радиации.
8.1.2 Требования безопасности
Полипропилен (гомополимер) при температуре до 300 оС нетоксичен и не
оказывает вредного влияния на организм человека.
В процессе переработки полипропилена литьем под давлением при
температуре от 240 до 260 оС разложения и выделения вредных веществ не
происходит.
При температуре выше 300 оС на воздухе полипропилен разлагается с
выделением окиси углерода, аммиака, углекислого газа. Предельно допустимая
концентрация этих вредных веществ представлена в таблице.
согласно ГОСТ 10589-87 нет никакой опасности при изготовлении контейнеров
из полипропилена гомополимера. Температура плавления полипропилена для
литья под давлением составляет от 240 до 260 оС /5/. В таблице 8.1 приведена
предельно допустимая концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны.
Таблица 8.1 - Предельно допустимая концентрация вредных веществ в
воздухе рабочей зоны
Веществ ПДК, мг/м Класс опасности
Аммиак 20
4
Углерод 20
4
Агрегатное состояние
Пар и (или) газ
Пар и (или) газ
8.1.3 Утилизация и переработка пластмасс (СанПиН 2.1.7.728-99 /1/)
С появлением человека на Земле, появились и отходы его
жизнедеятельности. И если на заре развития человечества эти отходы не влияли
на экологию, то на данный момент они представляют тотальную угрозу.
Способы решения проблем удаления, переработки и обезвреживания
отходов предопределяют системный подход, включая:
— раздельный сбор отходов;
110
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
— утилизацию вторичных ресурсов и складирование отходов на
инженерно обустроенных полигонах;
— контрольную сортировку и биомеханическую переработку отходов с
максимальной утилизацией вторичных ресурсов;
— термическое разложение (сжигание) балласта отходов.
Но на сегодняшний день наиболее распространенным способом
обезвреживание отходов в нашей стране остается их захоронение на полигонах
или не обустроенных свалках. Эксплуатация свалок, не имеющих
элементарных природоохранных сооружений, (гидрозащитных экранов, систем
бора и контроля фильтрата и т. д.) с социальной точки зрения противопоказана,
с природоохранной - опасна. Полигонный метод обезвреживания отходов
технологически не сложен, однако требует больших земельных площадей,
значительных капиталовложений, эксплуатационных и транспортных затрат. В
связи с этим одним из эффективных способов обращения с отходами является
создание сортировочно-полигонных комплексов (СПК) и биомеханических
заводов (БМЗ).
Особого внимания заслуживает проблема утилизации полимерных
бытовых отходов, так как этот материал в большинстве своем не подвержен
саморазложению, а при сжигании выделяет крайне ядовитые вещества.
Полимеры составляют порядка 10 % с прогрессирующим ростом до 20 % от
общей массы отходов страны.
Достоинства и недостатки существующих способов утилизации
переработки отходов представлены в таблице 8.2, таблице 8.3, таблице 8.4,
таблице 8.5.
Таблица 8.2 - Достоинства и недостатки складирования отходов
Достоинства
1
Недостатки
2
Затраты на борьбу с последствиями губительного
Не требует постоянных и
влияния свалок, т.е. на охрану природы,
крупных капиталовложении здравоохранение, во много раз превышают
расходы на строительство заводов по переработке
отходов.
Места складирования
Под всё разрастающиеся свалки, уходят
отходов могут не
новые огромные территории. Количеств свалок
обновляться десятилетиями. непрерывно увеличивается.
Разлагающиеся на свалках отходы проникают в
Позволяют единовременно
почву, тем самым, заражая её. Ядовитые
избавиться от большого
испарения загрязняют воздух. Попадающие
количества отходов.
отходы
111
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы 8.2
Результаты разрушительного
влияния на природу не видны
сразу.
Влияют на состояние воды, вредят флоре и
фауне этих водоёмов. Все эти по следствия
негативно влияют на здоровье человека.
Последствия разрушительного влияния свалок
на природу могут оказаться необратимыми в
будущем.
Таблица 8.3 - Достоинства и недостатки захоронения отходов
Достоинства
Позволяет забыть о проблеме
утилизации отходов.
Создаётся видимость - если
закопать отходы, то они
исчезнут.
Недостатки
Находящиеся в почве отходы отравляют её,
попадая через подземные воды
в водоёмы, представляют огромную опасность
для человека и животных.
Подземные свалки не заметны, на первый
взгляд, но на поверхности земли над ними
почва отравлена и разрыхлена, она не пригодна
Не требуются новые огромные
ни для строительства, ни для земледелия, ни
территории.
для выпаса скота. Более того, с поверхности
почв над свалками часто испаряются едкие
токсичные вещества.
Не требует постоянных и
крупных капиталовложений.
112
Затраты на борьбу с последствиями
губительного влияния захоронений отходов,
т.е. на охрану природы, здравоохранение, во
много раз превышаю расходы на строительство
заводов по переработке отходов.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 8.4 - Достоинства и недостатки сливания отходов в водоемы
Достоинства
Недостатки
Затраты на очистку воды, фильтрацию; ущерб
Не требует крупных
рыболовецкой промышленности, водному
единовременных
транспорту во много раз превысят расходы на
капиталовложений.
строительство заводов по переработке и
утилизации отходов.
По поверхности воды, по дну водоёмов
продукты разложения отходов
Слитые отходы распространяются распространяются на огромные рас- стояния,
по поверхности воды, быстро
отравляя акваторию, делая её непригодной для
оседают на дно, растворяются,
жизни рыб, для использования в
создавая видимость чистоты,
промышленности. Растворенные в воде едкие, а
порой и токсичные отходы крайне опасны для
животных и человека.
При блокировке мест слива
Блокировка мест слива отходов внушает людям
отходов. ядовитые вещества
спокойствие, притупляет бдительность, это
распространяются не сразу и не приводит к тому, что распространению
заметно,
ядовитых веществ никто не препятствует.
Таблица 8.5 - Достоинства и недостатки сжигания отходов
Достоинства
Позволяет единовременно
избавиться от большого
количества мусора.
Удобно в больших городах и на
крупных предприятиях, так как
позволяет избавляться от
отходов по мере их
поступления.
Недостатки
Ядовитые газы, выбрасываемые в атмосферу с
дымом, провоцируют тяжелые заболевания у
людей, способствуют образованию озоновых
дыр.
Из-за постоянных выбросов дыма в атмосферу
над городами и предприятиями образуются
плотные дымовые завесы. После сжигания
отходов остаётся ядовитый пепел, который
тоже приходиться утилизировать одним из
выше перечисленных способов.
Развитие промышленности, в частности производства пластмасс несет в
себе потенциальную опасность, так как период распада пластмассы
практически отсутствует и возможен только под влиянием внешних факторов
(сжигание, воздействие ультрафиолета и т.д.).
Человечество потратило очень много времени, прежде чем разработать и
освоить технологии производства пластмасс, которые существуют в настоящий
момент. В данном проекте предусматривается изготовление контейнера
113
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
одноразового использования, в которую, после использования, должны быть
упакованы насадки на пипеточный дозатор, т.е. подготовлены для утилизации.
Указанные выше сравнительные таблицы убедительно показывают, что
все существующие сейчас и широко используемые в нашей стране способы
утилизации имеют огромное количество недостатков. Единственным,
относительно экологически чистым, способом борьбы с отходами на
сегодняшний день, является переработка отходов.
В первую очередь, необходимо внедрять станции по вторичной
переработке отходов, этот процесс бесконечен, а значит, наиболее выгоден.
Конечно, необходимо создавать заводы по переработке вокруг больших
городов, если не сделать это своевременно, то скоро вся наша планета
превратится в свалку. Путём многоступенчатой переработки мусора можно
получать многие виды пластмасс, которые вновь могут быть использованы и
переработаны. Этот процесс тоже повторяем, а порой и бесконечен,
следовательно, выгоден.
Более того, переработка отходов позволяет сэкономить природные
ресурсы и огромные средства.
8.1.4 Технологический процесс переработки вторичных пластмасс
Для того чтобы переработать вторичные пластмассы в изделия, над ними
совершают ряд производственных операций. Выбор и последовательность
производственных
операций
определяется
технологическими
и
экономическими факторами:
— природа полимера;
— тип изделия, которое необходимо получить (пленка, волокна, отливки
и т. д.);
— количество изделий.
Технологический процесс производства любого вида полимерных
пленочных материалов состоит из последовательных взаимосвязанных
операций подготовительного и основного производств.
Операции подготовительного производства включают:
— подготовку сырья к производству;
— подготовку материалов к производству;
— дозирование компонентов;
— смешивание компонентов (подготовительный цикл).
Подготовительные
операции
проводят
с
целью
снижения
производственных затрат при обеспечении планируемого качества продукции,
максимальной механизации, автоматизации и интенсификации производства
при полном использовании всех полезных свойств основных и
вспомогательных компонентов рецепта.
Операции основного производства включают:
— калибрование (формование) композиций;
— термообработку смесей и полуфабриката;
— охлаждение смесей и полуфабриката;
— отделку материалов (основной цикл).
114
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Операции калибрования (формования) композиций проводят с целью
придания формы и обеспечения контролируемых показателей физикохимических свойств продукции, отвечающих требованиям стандартов.
Процесс переработки вторичных полимеров включает семь операций.
Подготовительные операции являются необходимой стадией всех
технологических процессов при переработке вторичных пластмасс, оказывая
существенное, а зачастую и решающее влияние на качество готовой продукции.
Целью подготовительных операций является приведение исходных
компонентов (сырья и материалов) в состояние, удобное для проведения
последующих основных технологических операций.
К подготовительным операциям относятся:
— приемка исходных материалов;
— растаривание;
— сушка;
— дозирование;
—дробление и т.д.
Смысл этих операций состоит в подготовке ингредиентов к
транспортированию по технологической линии и в точной их дозировке при
создании композиции.
Параллельно с подготовительными операциями осуществляются
контроль качества сырья, а также приведение всех материалов и сырья в
состояние, отвечающее принятым технологическим регламентам. Такой
контроль называют входным. Он должен производиться по основным
показателям, особенно при изготовлении ответственных изделий, независимо
от маркировки сырья предприятием-изготовителем.
Отходы пластмасс планируется получать от медицинских учреждений,
предприятий, коммунальных служб, торговых точек и т.д. и направлять на
склад сырья.
Транспортируют материалы в мешках, цистернах, бочках, ящиках, в
специальной упаковке.
При поступлении в производство вторичных пластмасс они проходят
обработку, которая включает в себя пять степеней:
— первая ступень предназначена для отмывки;
— вторая - для промывки;
— третья - для удаления воды;
— четвёртая и пятая - для сушки.
Моющее устройство должно быть снабжено ингредиентами для удаления
примесей и прочих загрязнений.
Сушка является одним из основных технологических процессов в
производстве полимерных материалов. Ее назначение удаление из материалов
примесей и воды.
Выбор оптимального режима сушки определяется конкретными
условиями данного производства, его требованиями к высушиваемому
материалу. Поэтому перед выбором способа сушки нужно знать:
— вид испаряемой жидкости;
115
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
— максимально допустимую температуру нагревания материала;
— толщину материала;
— термочувствительность материала во влажном и сухом состоянии;
— максимальные величины усадки;
— гигиенические свойства;
— ориентировочные данные по пористости и удельной поверхности:
— предполагаемую длительность процесса, связанную с условиями
производства, и т.д.
После сушки очищенные пластмассы поступают на размол. для этого
предполагается использовать дробильную машину ИПР- 150 (производство
ОАО «Кузполимермаш, г. Кузнецк Пензенской области). Машина представлена
на рисунке 8.1
Рисунок 8.1 - дробильная машина ИПР-150
После дробления крошка вторичной пластмассы смешивается с
первичными пластмассами в соответствии с рецептурой. для этого планируется
использовать смеситель СБ - 174 (производство ОАО “Стройиндустрия” г.
Москва) далее полученный состав направляют для формирования изделий из
пластмасс. Под формованием понимают совокупность технологических
операций получения из исходного сырья или полуфабриката конечного изделия
с заданными формой, размерами и свойствами.
Одновременно с формованием происходит формирование внутренней
структуры материала, включающее ряд химических и физико-химических превращений которые завершаются на последующих стадиях под действием
высоких или низких температур.
116
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Формование должно придать изделию, получаемому из вязкого раствора,
дисперсии или расплава, не только требуемые формы и размеры, но и
стабильность.
В планируемом производстве для этих целей планируется также
использовать метод литья под давлением.
Метод литья под давлением является логичным развитием процесса
литьевого (трансферного) прессования, а также процессов термоформования,
так- как он предусматривает нагревание полимера до расплавления и его
впрыск непосредственно в охлажденную форму.
Таким образом, нет никакой опасности при изготовлении контейнеров из
полипропилена гомополимера. Производство контейнеров является безотходным, т.к. использованный контейнер подлежит вторичной перерабо-тке.
Также при вторичной переработке, при соблюдении всех указаний,
требуется минимальная обработка материала.
8.1.5 Безотходное производство
В общем случае все технологические процессы можно рассматривать с
точки зрения их экологического соответствия. Относительно экологичными
можно считать такие технологические процессы и производства, воздействия
которых на окружающую среду в рамках определенных количественных
соотношений не нарушает нормального функционирования природных
экологических систем.
Согласно определению, принятому на семинаре Европейской
экономической комиссии ООН по малоотходной технологии, безотходная
технология - это такой способ производства продукции (процесс, предприятие,
территориально—производственный комплекс), при котором наиболее
рационально и комплексно используются сырьё и энергия в цикле <сырьевые
ресурсы - производство - потребление - вторичные сырьевые ресурсы» таким
.образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают её
нормального функционирования.
Создание малоотходных ресурсосберегающих технологий выдвигает ряд
общих требований, направленных на качественное изменение производства:
— комплексная переработка сырья с использованием всех его
компонентов;
—цикличность и замкнутость материальных потоков при минимизации
производственных отходов;
— уменьшение разделения технологического процесса на отдельные
операции, сокращение числа промежуточных стадий перехода от сырья к
конечному продукту;
— сокращение удельного потребления природных ресурсов и энергии,
максимальная замена первичных ресурсов вторичными, рециркуляция
побочных продуктов и отходов в основной процесс, регенерация избыточной
энергии.
Ресурсосберегающие и малоотходные технологии способствуют
оздоровлению окружающей среды. Но многие действующие предприятия не
могут быть быстро переведены на малоотходные схемы производства.
117
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Существующие на них технологии высокоотходны, поэтому остается
актуальной задача о создании эффективных систем улавливания, утилизации и
переработки газообразных, жидких и твердых отходов.
Отходы производства и потребления следует рассматривать каквторичные материальные ресурсы, которые можно повторно использовать.
Использование вторичных материальных ресурсов одно из главных
направлений повышения эффективности производства является одновременно
важнейшим условием уменьшения промышленного загрязнения окружающей
среды.
Отходы промышленного производства весьма разнообразны. Их можно
разбить на две группы - основные и побочные. К основным относятся отходы
материалов, используемых непосредственно для изготовления деталей, машин
и приборов: металлические и металлосодержащие отходы (стружка, окалина,
шламы, шлак), твердые органические отходы (дерево, пластмасса, резина).
Побочные отходы образуются в ходе технологических процессов, они могут
быть твердыми, жидкими и газообразными. Кроме того, многие
технологические
процессы сопровождаются выделениями тепла, то есть энергетическими
затратами.
8.1.6 Шумовое загрязнение
Шум относится к вредным факторам производства: как: и звук, возникает
при механических колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах.
Шумом являются различные звуки, мешающие нормальной деятельности
человека и вызывающие неприятные ощущения. Звук представляет собой
колебательное движение упругой среды, воспринимаемое человеческим
органом слуха. Повышение звукового давления негативно влияет на орган
слуха; для измерения громкости (в децибелах, Дб) используется двушкальный
шумомер.
Длительное и интенсивное шумовое воздействие приводит к появлению
головных болей, головокружению, повышенной раздражительности и
снижению слуха. Вредное влияние шума происходит постепенно, акустические
раздражения, воздействуя на нервную систему, изменяют силу,
уравновешенность и подвижность нервных процессов. Шум провоцирует
развитие
сердечно-сосудистых
заболеваний,
нарушает
деятельность
эндокринной системы, желудка и кишечника. Комплекс изменений,
возникающих организме под влиянием шума, в последнее время
рассматривается медиками как “шумовая болезнь”.
Особую опасность представляет инфразвук. Источники инфразвука вращающиеся маховики, стены помещений при воздействии на них мощных
.звуковых волн от работающих устройств, вытяжньие вентиляционные системы
(воздуховоды). Инфразвук потенциально опасен для здоровья, он снижает
чувствительность, вестибулярную устойчивость, вызывает чувство тревоги,
приводит к появлению боли в ушах и позвоночнике.
В настоящее время допустимые уровни звукового давления
регламентируются следующими документами:
118
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а)ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ/20/;
б) СНиП П-12-83, ПдУ80 дБ /21/;
в) ГОСТ 12.1.029-80 /22/.
Выводы
Выбранный материал полностью подходит для нашего производства
(соответствует требованиям ГОСТ и СанПин) и отвечает всем требованиям для
изделий данного типа. При переработке материла «полипропилен
гомополимер» выбранным нами способом (литьё под давлением) при заданных
температурах (от 240 до 260°С) никакого разложения и выделения вредных
веществ не происходит, и, следовательно, работник цеха не подвергается
вредному воздействию.
Был выбран наиболее экологически чистый и действенный способ борьбы
с отходами на сегодняшний день - вторичная переработка отходов.
Разработанный нами контейнер по всем своим показателям не приносит вреда
человека и не несёт опасности для окружающей среды. После использования
контейнер с отходами можно рассматривать как вторичные материальные
ресурсы, которые можно повторно использовать.
119
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Заключение
Таким образом, представленный проект утилизации одноразовых насадок
на пипеточные дозаторы является одним из частных путей решения проблемы
переработки отработанного расходного материала, применяемого в
медицинской практике. Разработанная технология утилизации наиболее
оптимальна для выбранного нами материала - полипропилен (гомополимер),
выбранным способом — литье под давлением, по ряду характеристик:
— возможность повторной переработки — до 100 % размолотого
материала;
— температура плавления полипропилена для литья под давлением
составляет от 240 до 260 оС, при данной температуре плавления не требуется
предварительная дезинфекция отработанного материала;
— полипропилен (гомополимер) при температуре до 300 °С нетоксичен и
не оказывает вредного влияния на организм человека;
— разработанный проект может быть реализован на базе УНГГК ГОУ
ОГУ;
— общие затраты на реализацию проекта в объеме 10000 контейнеров,
составят 95755,83 рублей, затраты окупятся предприятию за достаточно
короткий срок, ввиду широкого спроса на данную продукцию.
Следовательно, представленный проект в достаточной мере соответствует
требованиям предъявляемым к разработке технологий утилизации
отработанного расходного материала, применяемого в медицинской практике.
120
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Список использованных источников
1 СапПиН 2.1.7.728-99. Правила сбора, хранения и удаления отходов лечебнопрофилактических учреждений. Введ. 22.0 1. 99. - М.: Изд-во стандартов, 1999.26 с.
2 Петров, А.Д. Организация обращения с отходами лечебно-профилактических
учреждений / А.Д. Петров — Санкт-Петербург: Кафедра Мед. Экологии, 2005.150 с.
3 Зильбер, А.П. Респираторная медицина/ А.П. Зильбер - Петрозаводск: Изд-во
ПТУ, 1996.- 488 с.
4 Справочник по пластическим массам./ под ред. М.И. Гарбара, М.С.Акутина. М.: Химия, 1967.-462 с.
5 ГОСТ 10589-87. Полипропилен и сополимеры полипропилена. Технические
условия. - Введ.01.07.88.-М: Изд-во стандартов, 1987.-130 с.
6 Мирзоев, Р.Г. Основы конструирования и расчета деталей из пластмасс и
технологической оснастки для их изготовления / Р.Г. Мирзоев, И.Д. Кугушев,
В.А. Брагинский - Ленинград: Машиностроение, 1972.-415 с.
7 Бернхардт, Э. Переработка термопластичных материалов/ Э. Бернхардт - М.:
Государственное научно-техническое издательство химической литературы,
1962.-747 с.
8 Чудновский, А.Р. Изготовление и обработка деталей из пластмасс / А.Р.
Чудновский, Н.Я. Кестельман, Л.С. Ахмечет - М.: Машиностроение, 1967.-99 с.
9 Бокин, М.Н. Расчет и конструирование деталей из пластмасс / М.Н. Бочкин М.: Машиностроение, 1966.-176 с.
10 Веселов, В.А. Оборудование для переработки пластических масс в изделия
В.А. Веселов - М.: Машиностроение, 1961.- 212с.
11 ГОСТ 24104-01. Весы лабораторные. - Введ. 01.07.8 1 .-М.: Изд-во
стандартов, 1980.-25 с.
12ГОСТ
25055-87.
Полиамиды.
Манометрический
метод
определения воды. - Введ. 01.01.88.-М.: Изд-во стандартов, 1987.-12 с.
13 ГОСТ 25336-82. Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы,
основные параметры и размеры. - Введ. 01.01.83.- М. :Изд-во стандартов. 982.106 с.
121
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
14 ГОСТ 450-77. Кальций хлористый технический. Технические условия. Введ. 01.01.78.-М.: Изд-во стандартов, 1977.- З0 с.
15 ГОСТ 25055-81. Полиамиды. Манометрический метод определения воды. Введ. 01.01.80.-М.: Изд-во стандартов, 1981.- 11 с.
16 Практикум по технологии переработки пластических масс./ под ред. В.М.
Виноградова, Г.С. Головкина. - М.: Химия, 1973.- 238 с.
17 Гиберов, З.Г. Механическое оборудование заводов пластических масс / З.Г.
Гиберов - М.: Машиностроение, 1977.-336 с.
18 Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в З-х т. -Т.1
Гос- изд. 5-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. – 728 с.
19 ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху
рабочей зоны. ССБТ. - Введ. 01.01.89.-М.: Изд-во стандартов, 1988.-7 с.
20 ГОСТ 12.1.003-83. Опасные и вредные производственные факторы
Классификация. ССБТ. - Введ. 01.01.84.-М.: Изд-во стандартов, 1983.-3 с.21
СанНип П-12-83. Нормы проектирования. Эацщта от шума. - Введ.01.01. 84.
-М.: Изд-во стандартов, 1983 .-43 с.
22ГОСТ
12.1.029-80.
Средства
и
методы
защиты
от
шума
Классификация.ССБТ. - Введ. 01.07.81 .-М: Изд-во стандартов, 1980.-199 с.
23 ГОСТ 12.1.004—91. Пожарная безопасность. Общие требования. Введ.01.01.92.-М.: Изд-во стандартов, 1991.-77 с.
24 ГОСТ 12.4.011-89. Средства защиты работающих. Общие требования и
классификация. - Введ. 01.07.90.-М.: Изд-во стандартов, 1989.-10 с.
25 Бортников, В.Г. Основы технологии переработки пластических масс / В.Г.
Бортников - СПб.: Химия, I983.-304 с.
26 Брацыхин, Е.А. Технология пластических масс / Е.А. Брацыхин - М.:
Химия, 1974.- 326 с.
27 Бэр, Э. Основы конструирования изделий из пластмасс/ Э. Бэр - М.: Химия,
1970.-172 с.
28 Веселов, В.А. Оборудование для переработки пластических масс визделие /
В.А. Веселов - М.: Химия, 1961.-213 с.
29 Гурова, Т.Л. Технический анализ и контроль производства пластмасс. - М.:
«Высшая школа», 1973.-256 с.
30 Николаев, А.Ф. Технология пластических масс/ А.Ф. Николаев - М.: Химия,
1977.- 356 с.
31 Бабин, М.Б.Методические указания к курсовой работе по организации и
планированию производства/ М.Б. Бабин, В.Ф. Сотов - Оренбург: ОГУ, 1987.49с.
32 интернет-сайт www.polimer.net
33 интернет -сайт www.рtl.by.ru
34 интерент-сайт www.soros.karelina.ru
35 интерент-сайт www. polimer.tst.ru
36 Методические указания « О порядке уничтожения непригодных к
использованию вакцин и анатоксинов» МУ 3.3.2.1761-03 от 05.10.2003г.
37 Федеральный закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии
населения» № 52-ФЗ от 30 марта 1999 г.
122
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
38 Федеральный закон «Об иммунопрофилактике инфекционных болезней»
№ 157 – ФЗ от 17 сентября 1998 г.
39. Основы законодательства Российской Федерации «Об охране здоровья
граждан» № 5487-1 от 2 июля 1993 г.
40 СП 3.3.2.1120-02. «Санитарно-эпидемиологическое требования к условиям
транспортирования, хранению и отпуску гражданам медицинских
иммунобиологических препаратов, используемых для иммунопрофилактики,
аптечными учреждениями и учреждениями здравоохранения».
41 СанПиН 2.1.3.1375-03. «Гигиенические требования к размещению,
устройству, оборудованию и эксплуатации больниц, родильных домов и других
лечебных стационаров».
42 СП 3.1./3.2. 1379-03. «Общие требования по профилактике инфекционных и
паразитарных болезней».
43 СП 1.2.1285-03. «Безопасность работы с микроорганизмами I-II групп
патогенности (опасности)».
44 СП 1.731-99. «Безопасность работы с микроорганизмами III и IV групп
патогенности и гельминтами».
45 ОСТ 42-21-2-85. «Стерилизация и дезинфекция изделий медицинского
назначения. Методы, средства и режимы».
46 Методические указания «По дезинфекции, предстерилизационной очистке
и стерилизации изделий медицинского назначения».
47 Методические рекомендации
«По порядку использования, сбора,
хранения, транспортирования, уничтожения, утилизации и переработки
самоблокирующихся (саморазрушающихся) СР - шприцов и игл инъекционных
одноразового применения».
123
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа