Звонкое слово «экструдер» бросалось в глаза и заставляло пытливые умы начать разбираться, что это такое, для чего служит и какие технологические и экономические выгоды приносит в использовании. В этой статьи мы расскажем пытливым умам об экструдерах и их видах, об экструзии как технологическом процессе, расскажем о том, чем наши экструдеры (для пластика) лучше, чем другие. И, разумеется, рассмотрим вопрос заработка на всех этих машинах. Также поставим ограничение: мы рассказываем об экструзии полимеров, и не касаемся любых других видов экструзии.
Теория экструзии пластиков и полимеров
Экструзия – это процесс продавливания расплавленной массы (пластика) через формующую головку (фильеру) с заданными параметрами дюзов (отверстий) для получения различной продукции:
- пленки, пластикового полотна, вспененного полистирола;
- объектов фиксированного профиля с точно заданным поперечным сечением (профиль ПВХ);
- пластиковых труб, шланги, трубочек, полимерных нитей;
- полимерных гранул и др. продукции.
В качестве сырья для производства в большинстве случаев используются гранулы, реже – разнообразные пасты, пластиковый лом, порошок. Экструзия полимеров бывает следующих видов:
- холодное синее формование, при котором на материал оказывается только механическое воздействие;
- тёплая экструзия, заключающаяся в механических преобразованиях, которые сопровождаются тепловой обработкой;
- горячая формовка – скоростной процесс, предполагающий использование высоких температур и давления.
Преимущества экструзионной технологии:
- возможность сформировать очень качественную внешнюю поверхность (отделку) поверхности и дает возможность легко регулировать толщину изделия;
- дает свободу формы в процессе проектирования изделий;
- возможность создания очень сложных поперечных сечений;
- предоставляет возможность работать с хрупкими материалами, так как сырье в процессе переработки сталкивается только со сжимающими и сдвиговыми напряжениями.
Надо отметить, что на сегодняшний день нет иной технологической альтернативы, чем экструзионный способ получения формованных и выдувных полимеров. На сегодня это самый простой и самый дешевый способ производства, а следовательно и самый экономически оправданный.
Для создания конечного изделия из полимера необходимо несколько единиц оборудования: собственно сам экструдер с устройством загрузки. Как правило, используется шнековый (червячный) экструдер. Также существуют и модели дисковых экструдеров, но нас они не интересуют в данном обзоре. Далее необходимо иметь голову с различными видами формующей щели. Различают:
- плоскощелевые головки
- кольцевые (трубные, рукавные),
- профильные.
По форме профиля головки различаются предназначенные для изделий:
- открытого типа, как то пластиковые листы, плоские пленки, уголки, швеллера
- закрытого типа (рукава, трубы, шланги, трубчатые уплотнители
- смешанного типа
- специальные головки (сложные профили, гибридные или армированные изделия).
Чтобы экструзионная линия была комплектной, после головки используются разнообразные единицы оборудования, которые будут специфичными для каждого вида готовой продукции. Это вытяжные (тянущие) устройства самых разных решений, резки и фальцевания, намотки, приборы охлаждения, калибровочные и приемные столы.
Разберемся в том, какие популярные виды экструдеров встречаются и как используются. Сразу оговоримся, что все эти механизмы представляют собой профессиональное оборудование, требуют специализированных навыков для работы с ним. А для производства особо сложных изделий требуется и серьезное профессиональное образование.
Ручной сварочный экструдер
Этот прибор стоит первый в нашем списке. Он, можно сказать, самый простой и требует небольших усилий для овладения работы с ним. Назначение и применение: сваривание труб, трубопроводов, систем аэрации, пластиковых септиков, любых полимерных пленочных и листовых изделий, заделывание / герметизация швов в любых пластиковых емкостях. Простые ручные экструдеры плавят проволоку перед подачей на сварку. Более сложные дорогие машинки работают по принципу настоящего экструдера: то есть гранулированной сырье превращаются в расплав (посредством шнекового или плунжерного привода), который и подается в рабочую зону. Типы сварочных поверхностей, которые поддаются ручным экструдерам: внешние, трехплоскостные и внутренние углы под 90 град., стыковые швы (V, X, нахлест F типов). Цена такого класса оборудования умеренная: от 50 тысяч рублей до нескольких сотен тысяч. В рекламе обещается заработок 200 тысяч рублей в месяц при использовании профессионального аппарата. Но это максимум при полной ежедневной загрузке.
Трубный экструдер
Экструдер для производства труб – это уже сложное дорогое оборудование. Конечный продукт – трубы из полиэтилена высокого, низкого и среднего давления, полипропилена, ПВХ, сшитого полиэтилена (PEX), ПЭ с повышенной термостойкостью (PE – RT). Назначение полимерных труб:
- горячее и холодное водоснабжение (диаметр 16 – 160 мм для первых и 20 – 1600 мм для вторых);
- теплоснабжающие трубы (25 – 160 мм диаметра);
- водоотведение (напорными и самотечными трубами с диаметром 110 – 3000 мм);
- газоснабжение (гладкие напорные трубы из PE диаметром 20 – 630 мм);
- кабельные каналы (гладкие гофрированные трубы PE, PP, PVC диаметром 20 – 300 мм).
Состав типичной линии трубного экструдера:
- Экструдер с трубной головкой;
- Соэкструдер;
- Ванна охлаждения;
- Тянущее, отрезное и приемное устройства;
- Намотчик;
- Сушилка с пневмозагрузчиком.
Трубный экструдер для водонапорной продукции характеризуется специальными требованиями к полимерной смеси, связанными прочностными характеристиками трубы. В готовой смеси не должно быть пузырьков газа, которые могут сделать стенки труб неоднородными и непрочными. Для этого в комплект линии должен входить дегазатор. Также можно отметить необходимость получения исключительно однородного и равномерно прогретого до нужной температуры сырья. Для этого необходимо применять двухшнековые установки или установки с барьерными шнеками.
Трубные экструдеры пользуются высоким интересом со стороны производственников, так как полимерные трубы имеют очень хорошие технико-экономические показатели. Это означает низкую стоимость эксплуатации, долгий срок службы, умеренные расходы на установку и последующей деинсталляции труб. Кроме того, отработавшие пластиковые трубы можно утилизировать посредством экструдера – гранулятора. В нашем каталоге трубные экструдеры представлены в этом разделе.
Пленочный экструдер
ООО «Эксимпак-Оборудование» максимально сконцентрирован на продаже, сервисе и технологическом консалтинге выдувных экструдеров для производства пленки. Мы знаем о выдувной экструзии все и даже больше. Через наши руки прошли сотни установок таких машин на производствах наших заказчиков. Компетенции сотрудников нашей компании на самом высоком уровне. Но поговорим и о теории.
Выдувная экструзия – это непрерывный технологический процесс, результатом которого является получение пленки (в том числе состоящей из нескольких слоев) толщиной от 5 – 7 до 150 – 200 микрон. Речь идет о довольно большом спектре получаемых пленок: полиэтилен высокого, среднего и низкого давления, линейный полиэтилен, полипропилен, ПВХ, полиамид и соэкструзия этих слоев.
Первый этап: подготовка в шнеке жидкого расплава с высокой вязкостью через последовательное прохождение нагревательных зон в шнеке. Проходя через несколько (от 3 до 6) зон нагрева сырье превращается в высоко гомогенизированный расплав как по своей температуре, так и по распределению массы различных добавок. Обычно эти зоны называются следующим образом: питания (или транспортировки) твердого материала, плавления (или пластикации) и дозирования (транспортирования) расплава.
Покидая последнюю зону расплава, полимер будучи в вязкотекучем состоянии, поступает в головку через боковой вход, делает разворот на девяносто градусов и попадает непосредственно в формующий канал. Далее сырье обтекает дорн и выходит через кольцевую щель. В центр этой щели (мундштука) подается фильтрованный воздух под давлением (иногда ставится дополнительно система внутреннего охлаждения рукава IBC), который раздувают пленочный рукав до нужного диаметра. Технологии рассчитывают соотношение между степенью раздува рукава и толщиной изготавливаемой пленки. Здесь понятно: чем больше раздув, тем тоньше стенка рукава.
После того как пленки раздули и охладили, раслав полимеризуется и превращается из жидкой фракции в твердую. Отвердевший рукав вытягивается наверх валками, постепенно сжимаясь. В самой верхней точке пленочный рукав окончательно складывается, перегибается через вал и начинает движение вниз к намотчикам. В этом технологическом периоде тоже может происходить множество интересных и нужных процессов: выравнивание кромки пленки, отсечение кромок и деление рукава на два полотна, деление одного рукава на два посредством горячего ножа, эмбоссирование пленки или ее протыкание горячими иглами. В итоге получаем продукт с заданными свойствами, который отправляется потребителю (например, с/х пленка) или на дальнейшую переработку (допустим, на ПЭ пакеты). Вот такое интересное приключение расплава происходит в пленочном выдувном экструдере для того, чтобы получить рукавную пленку.
Здесь еще раз скажем, что мы все знаем об этих машинах, и вы можете рассчитывать на наилучший результат при поставке, налаживании, запуске и обслуживании выдувной экструзионной техники под брендом «Эксимпак–Оборудование». Подробнее с моделями можно ознакомится по этой ссылке.
Плоскощелевой экструдер
На экструдерах этого класса можно произвести широкий ассортимент продукции: от сравнительно простых листов толстого пластика или полого профиля несложной структуры до тончайшей пищевой стретч пленки. Материал, с которым работают плоскощелевые станки: ПВХ, ПЭТ, полистирол (PS), линейный полиэтилен, полипропилен и др. Плоскощелевые экструдеры представлены в соответствующем разделе сайта.
По теории расплава здесь нет разницы с процессами для выдувной машины. Но шнек и цилиндр устроены, как правило, более сложно. Часто используются двухшнековые конструкции (для одного цилиндра) для более быстрого размешивания и проталкивания расплава к головке. Длина шнека рассчитывается от соотношения к диаметру шнека (24 – 30 D). Длина 24D используется для переработки высоковязких полимеров. 20% прибавка в производительности достигается за счет увеличения рабочей длины шнека на 6D.
Производительность плоскощелевых линий может достигать 500 кг/час и более. Поэтому вопрос скорости поступления готового сырья в головку стоит очень остро. Давление расплава на выходе из экструдера должно быть настолько высоким (до 15 МПа), чтобы преодолеть сопротивление обратного течения и максимального заполнения камер всасывания шестеренчатых дозирующих насосов. Нужное давление расплава на выходе зависит от частоты вращения шнека. В целом же выбор шнековых пар зависит от типа и качества загруженного полимера и производительности установки. Соответственно мощность линии формования фиксируется по максимальной пропускной способности экструдера.
Следующий важнейший этап переработки расплава происходит в плоскощелевой головке. Это исключительно сложный и высокотехнологичный узел, непосредственно от которого зависят все окончательные параметры производимого полотна (пленки). Мы посвятим плоскощелевой головке отдельную статью. После того как расплавленное сырье было сформировано в пленку или полотно наступает этап охлаждения материала посредством вала охлаждения большого диаметра или несколькими валами. Такой способ охлаждения имеет следующие положительные черты:
- получение высоко прозрачной пленки;
- избегание опасности склеивания пленок;
- возможность более точного контроля толщины пленок;
- получение пленки без складок, что облегчает намотку;
- дает возможность использования помещений с низким потолком (существенный плюс!);
- возможность нанести пленку на подложки без дополнительного нагрева в едином
технологическом цикле.
Здесь мы закончим описание основных типов экструдеров для пластика. Мы начали с модели, которая стоит (условно) 50 тыс рублей и с помощью которой можно герметизировать швы в пластиковой емкости и дошли до плоскощелевых экструдеров, чья стоимость может достигать нескольких миллионов долларов, но которые позволяют получать стретч пленку высочайшего качества с производительностью 500 – 1000 кг/час. Мы специализируемся на плоскощелевом оборудовании средней ценовой категории следующих типов:
- Экструдер для производства полого профиля.
- Экструдер для производства стрейч-пленки (и дышащей стрейч).
- Экструдер для производства PC/ABS/PMMA (PP / PS / PET) полотна.
- Экструдер для производства ПЭТ полотна.
- Экструдер для производства полипропиленовых листов.
Основной вывод: у нас есть экструдеры для пластика. Мы продаем их два десятка лет. И наши заказчики довольны услугами специалистов ООО «Эксимпак–Оборудование». Что касается заработка на этом оборудовании, то наши менеджеры предоставят вам расчеты технико-экономических показателей каждого из рассмотренных типов машин.
