土曜日、2月26 2011 17:53

プラスチック工業

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第 3 版、労働安全衛生百科事典からの適応

プラスチック産業は 1 つの主要部門に分けられ、その相互関係を図 XNUMX に示します。最初の部門は、中間体からポリマーと成形材料を製造する原材料供給業者で構成されています。 投下資本に関しては、これは通常、XNUMX つのセクターの中で最大です。 第 XNUMX の部門は、押出成形や射出成形などのさまざまなプロセスを使用して原材料を販売可能な製品に変換する加工業者で構成されています。 その他のセクターには、加工業者に機器を供給する機械メーカーや、業界内で使用する特別な添加剤のサプライヤーが含まれます。

図 1. プラスチック加工における生産シーケンス

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ポリマー製造

プラスチック材料は、熱を加えることで繰り返し軟化できる熱可塑性材料と、加熱して成形すると化学変化を起こし、その後熱を加えても元に戻すことができない熱硬化性材料の 20 つの異なるカテゴリに大きく分類されます。 大きく異なる特性を持つ数百の個々のポリマーを作ることができますが、世界の総生産量の約 90% を占めるのはわずか XNUMX 種類です。 熱可塑性樹脂は最大のグループであり、その生産は熱硬化性樹脂よりも高い速度で増加しています。 生産量の点で最も重要な熱可塑性樹脂は、高密度および低密度のポリエチレンとポリプロピレン (ポリオレフィン)、ポリ塩化ビニル (PVC)、およびポリスチレンです。

重要な熱硬化性樹脂は、フェノール - ホルムアルデヒドと尿素 - ホルムアルデヒドであり、樹脂と成形粉末の両方の形をしています。 エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタンも重要です。 少量の「エンジニアリング プラスチック」、たとえばポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネートなどは、重要な用途での使用において高い価値があります。

第二次世界大戦後の世界におけるプラスチック産業の大幅な拡大は、それに供給される基本的な原材料の範囲の拡大によって大きく促進されました。 原材料の入手可能性と価格は、急速に発展する業界にとって非常に重要です。 従来の原材料では、大量のプラスチック材料の経済的な商業生産を促進するのに十分なコストで十分な量の化学中間体を提供できませんでした。成長を可能にしたのは石油化学産業の発展でした。 原料としての石油は豊富に入手でき、輸送や取り扱いも容易で、1970 年代の石油危機までは比較的安価でした。 したがって、世界中のプラスチック産業は、主に石油分解と天然ガスから得られる中間体の使用に結び付けられています。 バイオマスや石炭などの特殊な原料は、プラスチック産業への供給に大きな影響を与えていません。

図 2 のフロー チャートは、重要な熱硬化性および熱可塑性材料の出発点として、原油および天然ガス原料の多様性を示しています。 原油蒸留の最初のプロセスに続いて、ナフサ原料は分解または改質され、有用な中間体が得られます。 したがって、クラッキング プロセスによって生成されるエチレンは、ポリエチレンの製造や、PVC の基礎となるモノマーである塩化ビニルを提供する別のプロセスでの利用にすぐに使用できます。 クラッキングプロセス中にも発生するプロピレンは、ポリメチルメタクリレートに必要なアセトンの製造にクメンルートまたはイソプロピルアルコールルートのいずれかを介して使用されます。 また、ポリエステルおよびポリエーテル樹脂用のプロピレンオキシドの製造にも使用され、再びポリプロピレンに直接重合することができます. ブテンは可塑剤の製造に使用され、1,3-ブタジエンは合成ゴムの製造に直接利用されます。 ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素は、現在、石炭コークス化プロセスから得られる代わりに、石油蒸留操作の派生物から広く生産されています。 フローチャートが示すように、これらは重要なプラスチック材料や可塑剤などの補助製品の製造における中間体です。 芳香族炭化水素は、合成繊維産業で必要とされる多くのポリマーの出発点でもあります。 百科事典。

図 2. 原材料からプラスチックへの生産

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全体または一部がプラスチックでできた完成品の最終生産には、多くの大きく異なるプロセスが関与しています。 純粋に化学的なプロセスもあれば、純粋に機械的な混合手順を含むプロセスもあれば、特に図の下端に近いプロセスでは、特殊な機械を広範囲に使用する必要があります。 この機械のいくつかは、ゴム、ガラス、製紙、繊維産業で使用されるものに似ています。 残りはプラスチック業界に固有のものです。

プラスチック加工

プラスチック加工産業は、バルク高分子材料を完成品に変換します。

原材料

プラスチック産業の加工部門は、生産用の原材料を次の形式で受け取ります。

  • 処理のために機械に直接供給される、ペレット、顆粒、または粉末の形の完全に配合されたポリマー材料
  • 機械への供給に適したものにする前に、添加剤と配合する必要がある、顆粒または粉末の形態の未配合ポリマー。
  • 業界でさらに加工される高分子シート、ロッド、チューブ、ホイル材料
  • 懸濁液またはエマルジョン(一般にラテックスとして知られている)の形で完全に重合することができるその他の材料、または重合することができる液体または固体、または反応性原料と最終ポリマーとの間の中間状態にある物質。 これらのいくつかは液体であり、一部は酸性度 (pH) が制御された水または有機溶媒中で部分的に重合した物質の真の溶液です。

 

調合

ポリマーからコンパウンドを製造するには、ポリマーと添加剤を混合する必要があります。 この目的のために使用される機械は多種多様ですが、粉体を扱う場合はボール ミルまたは高速プロペラ ミキサーが最も一般的であり、プラスチック塊を混合する場合は、オープン ロールまたはバンバリー型ミキサーなどの混練機が使用されます。 、または押出機自体が通常使用されます。

業界で必要とされる添加剤は数が多く、化学的な種類も多岐にわたります。 約 20 のクラスのうち、最も重要なものは次のとおりです。

  • 可塑剤 - 一般に低揮発性のエステル
  • 酸化防止剤 - 加工中の熱分解から保護するための有機化学物質
  • 安定剤 - 熱分解および放射エネルギーによる劣化から保護するための無機および有機化学物質
  • 潤滑剤
  • フィラー - 特殊な特性を付与したり、組成を安価にするための安価な物質
  • 着色剤 - 化合物を着色するための無機物または有機物
  • 発泡剤 - プラスチックフォームを生成するためにガスを放出するガスまたは化学物質。

 

変換プロセス

すべての変換プロセスは、高分子材料の「塑性」現象を必要とし、XNUMX つのタイプに分類されます。 第一に、ポリマーが熱によって塑性状態になり、機械的収縮が与えられ、固化および冷却時に保持される形状になるもの。 第二に、部分的に重合している可能性のある重合性材料が、熱または触媒の作用によって、または両方が一緒に作用することによって完全に重合し、機械的拘束下で、完全に重合して低温のときに保持される形態をもたらすもの。 . プラスチック技術は、これらの特性を利用して、人間の労力を最小限に抑え、物理的特性の一貫性を最大限に高めて製品を製造するために開発されました。 以下のプロセスが一般的に使用されます。

圧縮成形

これは、プレスで保持された金型内で、顆粒または粉末の形をとることができるプラスチック材料を加熱することから成ります。 材料が「プラスチック」になると、圧力によって金型の形状に合わせられます。 プラスチックが加熱により硬化するタイプの場合、プレスを開けて短時間加熱した後、成形品を取り出します。 プラスチックが加熱しても硬化しない場合は、プレスを開く前に冷却する必要があります。 圧縮成形で作られた製品には、ボトルのキャップ、瓶の蓋、電気プラグとソケット、便座、トレイ、ファンシー グッズが含まれます。 圧縮成形は、真空成形プロセスでの後続の成形用のシートを作成するためにも使用されます。または、既存の金属タンクを溶接またはライニングすることによってタンクおよび大型コンテナに組み込むためにも使用されます。

トランスファー成形

これは圧縮成形の変形です。 熱硬化性材料は、キャビティ内で加熱された後、プランジャーによって金型に押し込まれます。この金型は、加熱キャビティから物理的に分離され、独立して加熱されます。 小型電気開閉装置のように繊細な金属インサートを最終製品に搭載する必要がある場合、または非常に厚い物体のように、通常の圧縮成形では化学反応の完了が得られない場合は、通常の圧縮成形よりも優先されます。

射出成形

このプロセスでは、プラスチックの顆粒または粉末が、金型とは別のシリンダー (バレルと呼ばれる) 内で加熱されます。 材料は液体になるまで加熱され、ヘリカル スクリューによってバレル内を搬送され、金型に押し込まれ、冷却されて硬化します。 次に、金型を機械的に開き、成形品を取り出します (図 3 を参照)。 このプロセスは、プラスチック業界で最も重要なものの XNUMX つです。 それは広範囲に開発され、非常に低コストでかなり複雑な製品を作ることができるようになりました.

図 3. オペレーターが射出成形機からポリプロピレン ボウルを取り外しています。

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トランスファー成形と射出成形は原理的には同じですが、使用される機械は大きく異なります。 通常、トランスファー成形は熱硬化性材料に限定され、射出成形は熱可塑性樹脂に限定されます。

押出加工

これは、機械がプラスチックを軟化させ、金型に押し込み、冷却しても保持される形状にするプロセスです。 押出製品は、ほぼあらゆる形状の断面を持つチューブまたはロッドです (図 4 を参照)。 工業用または家庭用のチューブはこの方法で製造されますが、他の製品は補助的なプロセスで製造できます。 例えば、小袋は、チューブを切断して両端をシールすることによって、またバッグは、一端を切断してシールすることによって、薄壁の柔軟なチューブから作ることができます。

押し出しのプロセスには、大きく分けて XNUMX つのタイプがあります。 1つでは、フラットシートが製造される。 このシートは、真空成形などの他のプロセスによって有用な製品に変換できます。

図 4. プラスチックの押し出し: 射出成形機用のペレットを作るために、リボンが細断されます。

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レイ・ウッドコック

5つ目は、押し出されたチューブが形成され、まだ熱いうちにチューブ内に保持された空気の圧力によって大きく膨張するプロセスです。 これにより、非常に薄い壁を備えた直径数フィートのチューブが得られます。 スリットすると、このチューブは包装業界で包装用に広く使用されているフィルムになります。 または、チューブを平らに折りたたんでXNUMX層シートにすることもできます。これを使用して、カットしてシールするだけで簡単なバッグを作ることができます。 図 XNUMX は、押出プロセスにおける適切な局所換気の例を示しています。

図 5. エクストルーダー ヘッドに局所排気フードとウォーター バスを備えたプラスチック押出

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レイ・ウッドコック

カレンダー

このプロセスでは、プラスチックが 6 つ以上の加熱されたローラーに供給され、XNUMX つのローラーの間のニップを通過し、その後冷却されることによってシートに押し込まれます。 このようにしてフィルムよりも厚いシートが作られます。 このようにして作られたシートは、工業用および家庭用の用途に使用され、衣料品やおもちゃなどの膨らませた製品の原料として使用されます (図 XNUMX を参照)。

図 6. カレンダー プロセスのウォームアップ ミルからの高温排出物を捕捉するためのキャノピー フード

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レイ・ウッドコック

ブロー成形

このプロセスは、押出プロセスと熱成形プロセスの組み合わせと見なすことができます。 開いた金型にチューブが下向きに押し出されます。 底に達すると、金型が閉じられ、チューブが空気圧で膨張します。 したがって、プラスチックは金型の側面に押し付けられ、上部と下部が密閉されます。 冷却すると、成形品が金型から取り出されます。 このプロセスは、ボトルが最も重要な中空製品を製造します。

ブロー成形で作られた特定のプラスチック製品の圧縮強度と衝撃強度は、ストレッチブロー成形技術を使用することで大幅に改善できます。 これは、続いて空気圧によって膨張させ、二軸延伸するプリフォームを製造することによって達成されます。 これにより、炭酸飲料に使用されるPVCボトルの破裂圧力強度が大幅に向上しました。

回転成形

このプロセスは、成形品の製造に使用され、回転する中空の型を加熱および冷却して、その型の内面に微細な粉末または液体を重力で分散させることができます。 この方法で製造された製品には、フットボール、人形、およびその他の同様の製品が含まれます。

映画のキャスティング

押し出しプロセスとは別に、高温のポリマーを高度に研磨された金属ドラムに押し出すことによってフィルムを形成するか、ポリマーの溶液を移動ベルトにスプレーすることができます。

特定のプラスチックの重要な用途は、紙のコーティングです。 これでは、溶融プラスチックのフィルムが、プラスチックが紙に付着する条件下で紙に押し出されます。 ボードも同様にコーティングできます。 このようにコーティングされた紙や板紙は包装に広く使用されており、このタイプの板紙は箱の製造に使用されています。

熱成形

この項目の下には、多くの場合、熱可塑性プラスチックではないプラスチック材料のシートが、一般的にはオーブンで加熱され、周囲でクランプされた後、機械的に作動するラム、または圧縮空気または蒸気によって。 非常に大きな製品の場合、「ゴム状」のホット シートはフォーマー上でトングを使って手で扱います。 このように作られた製品には、外部照明器具、広告および方向標識、バスおよびその他のトイレ用品、コンタクトレンズが含まれます。

真空成形

この一般的な見出しに該当する多くのプロセスがあり、それらはすべて熱成形の側面ですが、プラスチックのシートがキャビティの上の機械で加熱され、そのエッジの周りがクランプされるという共通点があります。しなやかになると、吸引によって空洞に押し込まれ、そこで特定の形になって冷却されます。 その後の操作で、物品はシートから切り離されます。 これらのプロセスは、あらゆる種類の非常に安価な薄壁の容器、ディスプレイおよび広告商品、トレイおよび類似の商品、ファンシー ケーキ、ソフト フルーツ、カット ミートなどの商品を梱包するための緩衝材を製造します。

ラミネート

さまざまな積層プロセスのすべてにおいて、シートの形をした XNUMX つ以上の材料を圧縮して、特殊な特性を持つ強化されたシートまたはパネルを提供します。 極端な例では、フェノール樹脂とアミノ樹脂から作られた装飾用ラミネートが見られ、他の例では、包装に使用される複雑なフィルムが見られます。たとえば、構成にセルロース、ポリエチレン、金属箔が含まれています。

樹脂技術プロセス

これらには、合板の製造、家具の製造、およびポリエステルまたはエポキシ樹脂を含浸させたガラス繊維からの車体やボートの船体などの大きくて精巧な製品の製造が含まれます。 これらすべてのプロセスで、液体樹脂は熱または触媒の作用で固化され、個々の粒子または繊維、または機械的に弱いフィルムまたはシートが結合され、剛性構造の堅牢なパネルが得られます。 これらの樹脂は、はけ塗りや浸漬などのハンドレイアップ技術、またはスプレーで塗布できます。

おみやげやプラスチック ジュエリーなどの小物も、液体樹脂と触媒を混ぜ合わせて型に流し込む鋳造法で作ることができます。

仕上げ工程

この見出しの下には、塗料や接着剤の使用など、多くの産業に共通する多くのプロセスが含まれています。 ただし、プラスチックの溶接に使用される特定の技術がいくつかあります。 これらには、塩素化炭化水素、メチル エチル ケトン (MEK)、トルエンなどの溶剤の使用が含まれます。これらの溶剤は、一般的な製造、広告ディスプレイ スタンド、および同様の作業で硬質プラスチック シートを結合するために使用されます。 無線周波数 (RF) 放射は、機械的圧力と、一般に 10 ~ 100 mHz の範囲の周波数を持つ電磁放射の組み合わせを利用します。 この方法は、財布、ブリーフケース、子供用ベビーカーの製造において、柔軟なプラスチック材料を溶接するために一般的に使用されています (付属のボックスを参照)。 超音波エネルギーは、同様の範囲の作業のために機械的圧力と組み合わせて使用​​ されます.

 


RF誘電ヒーターとシーラー

高周波 (RF) ヒーターおよびシーラーは、多くの産業で、電気および断熱材であり、通常の方法では加熱が難しいプラスチック、ゴム、接着剤などの誘電体材料を加熱、溶融、または硬化するために使用されています。 RF ヒーターは通常、ポリ塩化ビニルのシールに使用されます (例: レインコート、シート カバー、梱包材などのプラスチック製品の製造)。 木工で使用される接着剤の硬化; テキスタイル、紙、皮革、プラスチックのエンボス加工と乾燥。 プラスチック樹脂を含む多くの材料の硬化。

RF ヒーターは、10kW 未満から約 100kW までの出力電力で 1 ~ 100MHz の周波数範囲の RF 放射を使用して熱を生成します。 加熱する材料を圧力下で XNUMX つの電極の間に置き、RF 電力を用途に応じて数秒から約 XNUMX 分間適用します。 RF ヒーターは、特に電極がシールドされていない場合、周囲の環境に高い漂遊 RF 電界および磁界を生成する可能性があります。

人体による RF エネルギーの吸収は、局所的および全身の加熱を引き起こし、健康に悪影響を及ぼす可能性があります。 体温は 1 °C 以上上昇する可能性があり、心拍数や心拍出量の増加などの心血管系への影響を引き起こす可能性があります。 局所的な影響には、眼の白内障、男性の生殖器系における精子数の減少、および発達中の胎児における催奇形性の影響が含まれます。

間接的な危険には、ヒーターの金属部分との直接接触による RF やけどが含まれます。 手のしびれ; 手根管症候群や末梢神経系への影響を含む神経学的影響。

コントロール

RF ヒーターによる危険を軽減するために使用できる XNUMX つの基本的な制御方法は、作業方法とシールドです。 もちろん、シールドが望ましいですが、適切な保守手順やその他の作業慣行によっても被ばくを減らすことができます。 オペレーターがさらされる時間を制限する、管理上の制御も使用されています。

シールド、インターロック、キャビネット パネル、留め具を適切に再取り付けしないと、過剰な RF 漏れが発生する可能性があるため、適切なメンテナンスまたは修理手順が重要です。 さらに、メンテナンス担当者を保護するために、ヒーターへの電力を切断し、ロックアウトまたはタグアウトする必要があります。

オペレーターの手と上半身を RF ヒーターからできるだけ遠ざけることで、オペレーターの曝露レベルを下げることができます。 一部の自動ヒーターの操作パネルは、シャトル トレイ、ターン テーブル、またはコンベヤー ベルトを使用してヒーターに供給することにより、ヒーター電極から離れた位置に配置されます。

RF レベルを測定することにより、操作者と非操作者の両方の被ばくを減らすことができます。 ヒーターからの距離が長くなるにつれて RF レベルが低下するため、各ヒーターの周囲に「RF 危険領域」を特定することができます。 RF ヒーターの操作中は、これらの危険エリアに立ち入らないように作業員に警告することができます。 可能であれば、非導電性の物理的障壁を使用して、人々を安全な距離に保つ必要があります。

理想的には、RF ヒーターは、R​​F 放射を封じ込めるために RF アプリケーターの周りにボックス シールドを備えている必要があります。 シールドとすべての接合部は、壁を流れる内部電流に対して高い伝導性を備えている必要があります。 シールドの開口部はできるだけ少なくする必要があり、動作に実用的な範囲でできるだけ小さくする必要があります。 開口部は、オペレーターから離れた方向に向ける必要があります。 シールド内の電流は、キャビネット内に独立した導体を配置して大電流を伝導することで最小限に抑えることができます。 ヒーターは、電源ラインと同じパイプにアース線を入れて、適切にアースする必要があります。 ヒーターには、高電圧や高 RF 放射への暴露を防ぐための適切なインターロックが必要です。

このシールドを、メーカーが RF ヒーターの新しい設計に組み込むことは、はるかに簡単です。 後付けはもっと大変です。 ボックスエンクロージャーは効果的です。 適切な接地も、多くの場合、RF エミッションの削減に効果的です。 RF エミッションが実際に低減されていることを確認するために、後で RF 測定を慎重に行う必要があります。 ヒーターを金属製のスクリーンで囲まれた部屋に入れると、オペレーターもその部屋にいる場合、実際にはばく露が増加する可能性がありますが、部屋の外でのばく露は減少します。

出典:印刷中のICNIRP。


 

危険とその防止

ポリマー製造

ポリマー産業の特別な危険性は、石油化学産業の危険性と密接に関連しており、使用される物質に大きく依存しています。 個々の原材料の健康被害は、本書の別の場所に記載されています。 百科事典。 火災および爆発の危険性は、重要な一般的危険です。 多くのポリマー/樹脂プロセスでは、使用される主要原材料の性質により、火災や爆発のリスクがあります。 適切な安全対策が講じられていない場合、反応中に、一般に部分的に密閉された建物内で、引火点を超える温度で可燃性ガスまたは液体が漏れる危険性があります。 関連する圧力が非常に高い場合は、大気への適切な通気を確保する必要があります。 予想外に速い発熱反応による圧力の過度の蓄積が発生する可能性があり、一部の添加剤の取り扱いや一部の触媒の調製により、爆発や火災の危険性が高まる可能性があります。 産業界はこれらの問題に取り組み、特にフェノール樹脂の製造に関して、プラントの設計工学と安全な操作手順に関する詳細なガイダンス ノートを作成しました。

プラスチック加工

プラスチック加工業界では、使用される機械による怪我の危険、プラスチックとその粉末の可燃性による火災の危険、および業界で使用される多くの化学物質による健康上の危険があります。

けが

怪我の主な分野は、プラスチック産業のプラスチック加工部門です。 プラスチック変換プロセスの大部分は、ほぼ完全に機械の使用に依存しています。 その結果、主な危険は、通常の操作中だけでなく、機械の清掃、設定、および保守中にも、そのような機械の使用に関連するものです。

圧縮、トランスファー、射出、およびブロー成形機はすべて、XNUMX 平方センチメートルあたり数トンのロック力を持つプレスプラテンを備えています。 切断や圧挫を防ぐために、適切な保護具を取り付ける必要があります。 これは通常、危険な部分を囲み、可動ガードを機械の制御装置と連動させることによって達成されます。 インターロッキングガードは、ガードが開いた状態でガードエリア内で危険な動きを許可してはならず、機械の操作中にガードが開いた場合、危険な部分を休止させるか、危険な動きを逆転させる必要があります。

成形機のプラテンなどの機械で負傷する重大なリスクがあり、危険な領域に定期的にアクセスする場合は、より高い水準のインターロックが必要です。 これは、電源を遮断し、ガードが開いているときの危険な動きを防ぐために、ガードにある第 XNUMX の独立したインターロック装置によって実現できます。

プラスチック シートを含むプロセスでは、ローラー間またはローラーと処理中のシートとの間の走行中のトラップが一般的な機械の危険要因として見られます。 これらは、押出工場やカレンダーのテンション ローラーや引き取り装置で発生します。 適切に配置されたトリップ装置を使用することで安全を確保できます。このトリップ装置は、ローラーを直ちに停止させるか、危険な動きを逆転させます。

プラスチック加工機の多くは高温で稼働しており、体の一部が高温の金属やプラスチックに接触すると、重度の火傷を負う可能性があります。 実用的な場合、温度が 50 ℃ を超える場合は、そのような部品を保護する必要があります。 さらに、射出成形機や押出機で発生する詰まりは、激しく解放される可能性があります。 凍結したプラスチックのプラグを取り除こうとするときは、安全な作業システムに従う必要があります。これには、適切な手袋と顔面保護具の使用が含まれます。

現在、ほとんどの最新の機械機能は、プログラムされた電子制御またはコンピュータ システムによって制御されており、機械的な離陸装置を制御したり、ロボットとリンクしたりすることもあります。 新しい機械では、オペレーターが危険な領域に近づく必要が少なくなり、それに応じて機械の安全性が向上するはずです。 しかし、セッターやエンジニアがこれらの部分にアプローチする必要性が高まっています。 したがって、この種の作業を実行する前に、特に機械の安全装置による完全な保護を達成できない場合は、適切なロックアウト/タグアウト プログラムを設定することが不可欠です。 さらに、適切なバックアップまたは緊急システムは、プログラムされた制御が何らかの理由で失敗した場合、たとえば電源が失われた場合に対処できるように設計および考案する必要があります。

ワークショップでは、それぞれの作業スペースが十分に確保された状態で、機械を適切に配置することが重要です。 これにより、高い水準の清潔さと整理整頓が維持されます。 機械自体も適切に保守し、安全装置を定期的にチェックする必要があります。

適切なハウスキーピングは不可欠であり、床を清潔に保つことに特に注意を払う必要があります。 定期的な清掃を行わないと、機械油やこぼれたプラスチック粒子によって床がひどく汚染されます。 床面より上のエリアへの安全なアクセス手段を含む作業方法も考慮し、提供する必要があります。

原材料と完成品の保管にも十分なスペースを確保する必要があります。 これらのエリアは明確に指定する必要があります。

プラスチックは優れた電気絶縁体であるため、シートやフィルムが移動する機械に静電気が蓄積する可能性があります。 これらの電荷は、重大な事故を引き起こしたり、発火源となる可能性が十分に高い可能性があります。 静電気除去装置を使用してこれらの電荷を減らし、金属部品を適切にアースまたは接地する必要があります。

廃プラスチック材料は、造粒機を使用して再処理し、新しい原料と混合することがますます増えています。 造粒機は、排出口と供給口からローターに到達する可能性を防ぐために、完全に密閉する必要があります。 大型機械の供給口の設計は、全身が侵入しないようにする必要があります。 ローターは高速で作動するため、カバーは停止するまで取り外さないでください。 インターロッキング ガードが取り付けられている場合は、完全に停止するまでブレードとの接触を防止する必要があります。

火災および爆発の危険

すべてのポリマーが燃焼をサポートするわけではありませんが、プラスチックは可燃性物質です。 細かく分割された粉末の形で、多くは空気中で爆発的な濃度を形成する可能性があります. これが危険な場合は、安全な場所に低圧 (約 0.05 バール) で通気する十分なリリーフ パネルを使用して、できれば密閉システムで粉体を管理する必要があります。 空気中に浮遊して二次爆発を引き起こす可能性のある作業室での蓄積を防ぐには、細心の注意を払って清潔にすることが不可欠です。

ポリマーは、通常の加工温度を大きく上回らない温度で、熱分解および熱分解を受ける可能性があります。 これらの状況下では、押出機のバレル内に十分な圧力が発生し、たとえば、溶融プラスチックやプラスチックの固いプラグが排出され、最初の閉塞が発生する可能性があります。

可燃性液体は、塗料、接着剤、洗浄剤、溶剤溶接など、この業界で一般的に使用されています。 ガラス繊維 (ポリエステル) 樹脂も可燃性のスチレン蒸気を発生させます。 このような液体の在庫は、作業室で最小限に減らし、使用しないときは安全な場所に保管する必要があります。 保管場所には、戸外の安全な場所または耐火性の保管場所を含める必要があります。

ガラス強化プラスチック (GRP) 樹脂の製造に使用される過酸化物は、加熱すると爆発するため、可燃性液体やその他の可燃性物質とは別に保管し、極端な温度にさらさないでください。

健康被害

プラスチックの加工に関連する健康被害の可能性は数多くあります。 生のプラスチックが単独で使用されることはめったになく、さまざまな配合で使用される添加物に関して適切な予防措置を講じる必要があります。 使用される添加物には、PVC の鉛石鹸、および特定の有機染料とカドミウム染料が含まれます。

通常、GRP製品の製造に使用されるフェノールホルムアルデヒド樹脂(架橋前)、ウレタン、不飽和ポリエステル樹脂などの「反応性化学物質」からの液体および粉末からの皮膚炎の重大なリスクがあります. 適切な保護服を着用する必要があります。

熱間加工中のポリマーの熱劣化により、ガスが発生する可能性があります。 エンジニアリング制御により、問題を最小限に抑えることができます。 ただし、押出機バレルのパージなどの悪条件下で熱分解生成物を吸入しないように、特に注意する必要があります。 良好な LEV の条件が必要な場合があります。 たとえば、PVC とポリテトラフルオロエチレン (PTFE) の過熱により、オペレータが塩酸ガスに圧倒され、「ポリマー ヒューム フィーバー」に悩まされるなどの問題が発生しています。 付属のボックスには、プラスチックの化学分解生成物の詳細が記載されています。


 

表 1. プラスチックの分解による揮発性生成物 (参照成分)*

*許可を得て、BIA 1997 から転載。

多くの産業部門では、プラスチックは熱応力にさらされています。 温度は、プラスチック加工における比較的低い値 (例: 150 ~ 250 ºC) から極端な場合 (例: 塗装された板金またはプラスチックでコーティングされたパイプが溶接される場合) までの範囲です。 このような場合に常に発生する問題は、作業エリアで揮発性熱分解生成物の毒性濃度が発生するかどうかです。

この質問に答えるには、最初に放出された物質を決定する必要があり、次に濃度を測定する必要があります。 1984 番目のステップは原則として実行可能ですが、通常、現場で関連する熱分解生成物を特定することはできません。 そのため、Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit (BIA) は、この問題を何年も調査しており、多くの実験室試験の過程で、プラスチックの揮発性分解生成物を特定しました。 個々のタイプのプラスチックのテスト結果が公開されています (Lichtenstein and Quellmalz 1986, 1986a, 1986b, XNUMXc)。

以下は、これまでの結果を簡単にまとめたものです。 この表は、関連する作業領域で有害物質の濃度を測定する作業に直面しているすべての人を支援することを目的としています。個々のプラスチックについてリストされている分解生成物は、「参照成分」として役立つ場合があります。 しかし、熱分解は物質の非常に複雑な混合物を生成する可能性があり、それらの組成は多くの要因に依存することを覚えておく必要があります。

したがって、この表は、参照成分としてリストされている熱分解生成物が関係する場合に完全であると主張するものではありません (すべて実験室での実験で決定されます)。 潜在的な健康リスクを伴うその他の物質の発生を排除することはできません。 発生するすべての物質を完全に記録することは事実上不可能です。

プラスチック

略語

揮発性物質

ポリオキシメチレン

POM

ホルムアルデヒド

ベースのエポキシ樹脂
ビスフェノールA

 

フェノール

クロロプレンゴム

CR

クロロプレン(2-クロロブタ-1,3-ジエン)、
塩化水素

ポリスチレン

PS

スチレン

アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン-
共重合体

ABS

スチレン、1,3-ブタジエン、アクリロニトリル

スチレン-アクリロニトリル共重合体

SAN

アクリロニトリル、スチレン

ポリカーボネート

PC

フェノール

ポリ塩化ビニル

PVC

塩化水素、可塑剤
(しばしばフタル酸エステルなど
フタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチルとして)

ポリアミド6

AP 6

e-カプロラクタム

ポリアミド66

AP 66

シクロペンタノン、
ヘキサメチレンジアミン

ポリエチレン

HDPE、LDPE

不飽和脂肪族炭化水素、
脂肪族アルデヒド

ポリテトラフルオロエチレン

PTFE

パーフルオロ不飽和
炭化水素(例、テトラフルオロエチレン、
ヘキサフルオロプロペン、オクタフルオロブテン)

ポリメチルメタクリレート

PMMA

メチルメタクリレート

ポリウレタン

PUR

種類によって大きく異なります
分解生成物
(例えば、CFCs1 発泡剤として、
エーテルおよびグリコールエーテル、
ジイソシアネート、シアン化水素、
2 芳香族アミン、塩素化
炎としてのリン酸エステル
保護剤)

ポリプロピレン

PP

不飽和および飽和脂肪族
炭化水素

ポリブチル エンテレフタレート
(ポリエステル)

PBTP

1,3-ブタジエン、ベンゼン

ポリアクリロニトリル

PAN

アクリロニトリル、シアン化水素2

酢酸セルロース

CA

酢酸

ノーバート・リキテンスタイン

1 使用を中止しています。
2 使用した分析技術 (GC/MS) では検出できませんでしたが、文献から知られています。

 


 

また、特定の熱硬化性樹脂からの有毒な蒸気を吸入する危険性もあります。 ポリウレタン樹脂に使用されるイソシアネートを吸入すると、化学性肺炎や重度の喘息を引き起こす可能性があり、感作された場合は別の作業に移す必要があります。 ホルムアルデヒド樹脂にも同様の問題があります。 どちらの例でも、高水準の LEV が必要です。 GRP 製品の製造では、かなりの量のスチレン蒸気が発生するため、この作業は作業室の全体的な換気が良好な状態で行う必要があります。

多くの産業に共通する特定の危険性もあります。 これらには、希釈または前述の目的のための溶媒の使用が含まれます。 塩素化炭化水素は一般に洗浄と接着に使用され、適切な排気換気がないと、人は麻酔に苦しむ可能性があります.

焼却によるプラスチックの廃棄処分は、慎重に管理された条件下で行う必要があります。 たとえば、PTFE とウレタンは、煙が安全な場所に排出される場所に配置する必要があります。

造粒機の使用中は一般に非常に高い騒音レベルが発生するため、オペレーターや近くで作業している人の聴覚障害につながる可能性があります。 この危険は、この機器を他の作業エリアから分離することで制限できます。 できれば、ノイズ レベルを発生源で低減する必要があります。 これは、造粒機を消音材でコーティングし、供給口にバッフルを取り付けることで成功裏に達成されました。 また、超音波エネルギーの通常の伴奏として超音波溶着機から生成される可聴音によって生じる聴覚への危険もあります。 適切な筐体は、受信ノイズ レベルを低減するように設計することができ、機械的危険を防ぐためにインターロックすることができます。 最低限の基準として、騒音レベルの高い場所で作業する人は、適切な聴覚保護具を着用し、聴力検査やトレーニングを含む適切な聴覚保護プログラムを用意する必要があります。

火傷も危険です。 プラスチックの製造および加工用の添加剤や触媒の中には、空気や水と接触すると反応性が高くなり、化学火傷を起こしやすいものがあります。 溶融した熱可塑性樹脂が取り扱われたり輸送されたりするところはどこでも、高温の材料が飛び散り、結果として火傷や火傷を負う危険性があります。 これらの火傷の重症度は、熱いワックスのような熱い熱可塑性物質が皮膚に付着する傾向によって増加する可能性があります.

有機過酸化物は刺激性があり、目に入ると失明することがあります。 適切な目の保護具を着用する必要があります。

 

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