Профильная линия

Профильная линия – это оборудование, предназначенное для получения профильных изделий различного сечение из полимерных композиционных материалов. В состав профильной линии входят различные машины и узлы, обеспечивающие выполнение всех этапов производства в одном месте. Длина линии может составлять 18-60м. Все агрегаты соединены между собой, каждый из них рассчитан на выполнение одного производственного этапа. Работа оператора, обслуживающего профильную линию, сводится к контролю над процессом, его корректировке и управлению оборудованием.

Фото заимствовано с сайта ok-stanok.ru

Виды профильной продукции

На профильной линии производятся следующие типы продукции:

- профильные трубы;

- оконный профиль и дверной профиль, подоконники;

- облицовочные панели, листы, плиты.

При классификации профильной погонажной продукции используются следующие критерии:

- Назначение (конструкционное, декоративно-отделочное, специальное).

- Геометрия (трубообразная, камерная, пустотелая, сплошная, с наполнением).

- Толщина стенок (равнотолщинные, разнотолщинные, толстостенные, тонкостенные изделия).

- Симметричность (симметричные, осесимметричные, ассиметричные изделия).

В рамках статьи рассмотрим трубный профиль и профилированные плоские погонажные изделия (подоконники, панели, оконный профиль). Технология их производства схожа, отличие в используемом формообразующем элементе и последующей схеме формования.

ПВХ-профиль

Профиль ПВХ является основой пластиковых окон, повсеместно используемых в строительстве. Он определяет эксплуатационные характеристики всей оконной конструкции, включая герметичность, сохранность геометрических размеров и конфигурации, уровень шумоизоляции.

Профиль устойчив к окислению и воздействию влаги, обладает низкой теплопроводностью, широкой вариативностью размеров и форм. Возможно производство как прямолинейного, так и изогнутого (арочного) профиля.

Профильные трубы

Широкому распространению пластиковых труб в строительстве способствуют их физико-механические свойства: длительный срок службы, устойчивость к коррозионным процессам и органическим и неорганическим отложениям, сохранность герметичности и геометрических размеров, небольшой вес (в 5-7 раз легче металла), устойчивость к перепадам температур, сильному нагреву и охлаждению. Трубы производят из поливинилхлорида (ПВХ), полипропилена (ПП), полиэтилена высокой плотности (ПЭВП).

Профильные трубы могут иметь круглое, квадратное, прямоугольное сечение. Длина изделия соответствует стандартным или индивидуальным размерам.

Сырье

От качества сырья зависит внешний вид, физико-механические свойства готовых изделий, производственные потери на предприятии. Потому к выбору поставщика сырья следует отнестись с максимальной ответственностью. Важно учесть, что при смене типа сырья может потребоваться полная переналадка оборудования.

К основным типам сырья можно отнести:

- поливинилхлорид (ПВХ);

- ударопрочный полистирол (УПС);

- акрилонитрилбутадиенстирол (АБС);

- полиэтилен низкого давления (ПНД);

- полипропилен (ПП);

- поликарбонат (ПК);

- полиметилметакрилат (ПММА).

Фото заимствовано с сайта granula.pro

Сырье для производства труб закупается в виде гранул. Если используется вторичное сырье, его необходимо предварительно гранулировать. Не во всех типах продукции допускается использование вторички. Однако ее применение в составе композита позволяет снизить себестоимость изделия с минимальным изменением физических свойств или их полном соответствии эталонным характеристикам. Объем вторичного сырья в составе композита не должен превышать 30%.

Вторичное сырье получают методом рециклинга из полигонного пластика, производственного брака, складских отходов. На первом этапе осуществляется сортировка отходов и отделение нежелательных включений. Самыми чистыми являются производственные отходы, полученные в результате отбраковки партии или при пуско-наладке оборудования. Складские отходы имеют среднюю степень загрязнения и требуют более эффективной сортировки. Наиболее загрязненный вид отходов – полигонный пластик. В массе могут встречаться не только бытовые загрязнения, но также битумные, масляные и химические примеси, металлические, стеклянные, деревянные, тканевые, бумажные включения.

Удаление нежелательных включений осуществляется вручную, при помощи металлосепараторов на сортировочных столах или конвейерных лентах. После удаления инородных включений масса пластика отправляется в дробилку для измельчения до требуемой фракции. Отдельная часть пластика (бутылки, канистры) может предварительно пропускаться через отделитель этикеток. В мягком пластике этикетка вместе с клеевым слоем отделяется в ваннах флотации при многократной мойке.

Фото заимствовано с сайта p-z-o.com

Измельченный пластик перемещают на этап мойки, где в ваннах флотации и фрикционном отжиме осуществляется многократное очищение в водной среде с добавлением (если это необходимо) активных моющих средств. Полностью очищенный измельченный пластик отжимают и просушивают в сушилках до остаточного содержания влаги не более 30%. Тип сушилки зависит от гигроскопичных свойств полимера. Окончательная досушка может производиться сразу, если полимерная масса на следующем этапе отправляется в гранулятор с целью придания товарного вида и уменьшения объемной массы сырья. При промежуточном складском хранении досушка осуществляется непосредственно перед обработкой дробленки или пушонки в грануляторах. Готовый материал растаривается и может сразу использоваться в новом технологическом цикле для производства профильных изделий.

Фото заимствовано с сайта ok-stanok.ru

Высоким спросом при производстве профильной трубной продукции пользуется полиэтилен низкого давления, как самый бюджетный материал. Сополимеры полипропилена имеют чуть более высокую стоимость и также активно применяются производителями. Полиэтилен и полипропилен также выгодно отличаются от других видов пластика самым продолжительным сроком годности, что способствует их популярности. Для оконного профиля применяется поливинилхлорид.

Состав профильной линии

Производственная линия для профильных изделий состоит из следующих видов оборудования:

- загрузочный бункер;

- экструдер;

- система подачи и перенаправления сырья;

- смеситель;

- охлаждающие ванны;

- вакуумный формовочный аппарат;

- транспортировочная лента;

- тянущее устройство;

- узел нарезки;

- накопитель или намотчик.

Средняя производительность одной линии производства профильной трубы зависит от диаметра изделия. Трубы диаметром 20 и 25 мм выпускают в объеме 80 кг/ч. Для изделий диаметром 32, 40 и 50 мм средняя производительность составляет 100 кг/ч. Самые крупные трубы диаметром 63, 75, 110 мм можно изготавливать в количестве 130 кг/ч.

Бункер для сырья

Для подачи сырья в загрузочную зону экструдера используется бункер-питатель. Это емкость с дозатором для количественного определения компонентов исходного сырья. В упрощенном варианте загрузочный бункер может использоваться без дозатора. В этом случае необходимо обеспечить предварительное взвешивание компонентов перед загрузкой в экструдер.

Фото заимствовано с сайта ok-stanok.ru

Бункер изготовлен из конструкционной стали, устойчивой к износу и воздействию химически активных полимеров. Форма может быть круглой, овальной, квадратной, прямоугольной. Независимо от формы бункер сконструирован по принципу воронки, сужающейся в нижней части Конусообразная, призмообразная).

Экструдер для пластиковых труб

Основное оборудование для производства профильных изделий – экструдер. В составе линии по производству профильной трубы или плоских профильных изделий используются шнековые, бесшнековые и комбинированные экструдеры.

Фото заимствовано с сайта ok-stanok.ru

В общем случае станок оснащается вертикальным редуктором с упорным подшипником, электродвигателем, пультом управления, цилиндром для пластикации материала с формующей фильеров заданного сечения. При смене фильеры возможна переналадка станка на выпуск иной продукции.

Шнековый экструдер

Рабочим органом шнекового экструдера является шнек с винтовой нарезкой. Он работает по принципу мясорубки, перемешивает и расплавляет материал при вращении, одновременно перемещая его к зоне формования. Конструкция может включать один или несколько шнеков. При наличии двух и более шнеков говорят об их сонаправленной или противонаправленной работе (вращение в одном или в противоположных направлениях).

Шнековые экструдеры нашли применение в сфере производства большинства видов профильной продукции по всему миру. Оптимально использовать экструдер с диаметром шнека не менее 45 мм. С его помощью можно получить профильное изделие с толщиной стенки от 0,2 мм до 5 мм и площадью поперечного сечения от 50 мм2 до 600 мм2. При выборе экструдера можно ориентироваться на рекомендации, приведенные в таблице ниже.

Площадь поперечного сечения, мм2	Толщина стенки, мм	Тип экструдера (диаметр шнека/длина шнека, L/D)	Производительность линии, кг/час
50-660	0,2-5	45/20-28	20-30
100-1100	0,5-5	60/25-28	30-45
200-2000	1-5	90/25-28	45-60

Бесшнековый экструдер

Рабочим органом бесшнекового экструдера является диск. Отсюда вытекает второе название станка – дисковый экструдер. Сырье перемещается в цилиндре пластикации под влияние дисков. Основная область применения – производство профильных труб из композиционного (смешанного) гранулированного материала. При использовании композита обеспечивается высокая степень смешивания, однако, наблюдается пониженное давление в зоне фильеры, что сказывается на точности геометрических форм изделия и его итоговой прочности. На современных производственных предприятиях дисковые станки используются довольно редко.

Комбинированный экструдер

В комбинированном типе экструдеров шнек совмещен с диском. Второе название оборудования – червячно-дисковый экструдер. Он обеспечивает высокую степень перемешивания за счет использования дисков. При этом шнек создает высокое давление в зоне впрыска (фильерная зона).

Оборудование комбинированного типа используется при работе с полимерами, обладающими низкой вязкостью и эластичностью. Данный тип устройств оптимален при производстве труб, но отличается более сложной конструкцией, что значительно увеличивает стоимость машины.

Фильера

Главный формующий элемент – фильера, установленная в цилиндре экструдера. На пути к фильере материал тщательно перемешивается и расплавляется. В конце пути на выходе из формующей головки он достигает максимальной текучести и гомогенности. При продавливании через матрицу формируется сечение будущего изделия.

Фильера имеет несколько зон терморегулирования. Благодаря этому достигается максимальная равнотолщинность стенок изделия. При производстве изделий профильных с сердечником актуально применение соэкструзионной головки.

Ванны охлаждения

Важную роль в процессе производства профильных изделий играет правильно подобранное оборудование на стадии охлаждения. Этот этап выполняется в нескольких последовательно установленных охлаждающих ваннах. Перемещаясь от одного этапа к другому, труба или профильное изделие с плоским сечением постепенно отдает тепло и лишается остаточных напряжений. Если выполнить шоковое охлаждение, качество готового изделия существенно снизится, может возникнуть коробление по длине.

Охлаждающие ванны могут быть водяными и вакуум-водяными. Емкость ванны выполняется из нержавеющей стали. В зависимости от типа ванны, она может оснащаться водяным и вакуумным насосами. Длина ванны в стандартном исполнении 4м.

Вакуумный формовочный аппарат, калибратор

В большинстве случаев технология производства профильных изделий из экструдируемого профиля предполагает предварительное производство заготовки (экструдата) и ее последующее формование в вакуумно-формовочном станке.

Вакуумный формовщик применяется для придания формы изделию под действием вакуума. При этом вакуум обеспечивает прижатие заготовки к поверхности калибратора, за счет чего формируется геометрия будущего изделия.

Тянущее устройство

Для перемещения профильного изделия по пути от фильеры к охлаждающим ваннам и далее к намотчику/накопителю используется тянущее устройство. Он представляет собой раму (длина рамы соответствует длине производственной линии профильных труб и плоских изделий) с подвижными и неподвижными траверсами. Для контроля объема выпускаемой продукции тянущее устройство оснащается счетчиком метража и отрезным устройством.

Узел нарезки

Выпуск погонажных изделий осуществляется в непрерывном режиме. Для продажи требуется нарезка труб и профилей на заданные отрезки. С этой целью используется отрезное устройство, в основе которого вращающиеся ролики или диски. Также для резки может использоваться планетарная пила, гильотинный резак.