Обзор станков для изготовления полимерпесчаной черепицы
В начале 90-х годов прошлого века на европейском строительном рынке появился инновационный материал – полимерпесчаная черепица. Композитная кровля по сравнению с привычной керамикой характеризуется повышенной прочностью и стойкостью к ударам, малым удельным весом, широкой палитрой цветов. Дополнительным плюсом является демократичная цена, объясняемая доступностью сырья. Нужно наладить поступление вторичных отходов, найти помещение, приобрести станки и расположить их в соответствии с технологической схемой.
Технология производства и необходимое оборудование
Сырьем для формовки служат кварцевый песок, предварительно переработанные пластиковые отходы и красители, играющие также роль связки в смеси.
1. Полимерный компонент. Он представляет собой комбинацию агломерата, получаемого в ходе плавления обычного полиэтилена, и твердой части (полистирола, полипропилена, ABS-пластика). Благодаря мягким полиэтиленам будущая кровля не будет бояться морозов и приобретет глянец, а «жесткий» продукт обеспечит термостойкость под воздействием солнечных лучей.
Не нужно тщательно сортировать, мыть и сушить отходы. Достаточно просто запускать 40-50 % мягких и 60-50 % твердых пластмасс – примерно в таком соотношении они поступают на свалки. Желательно сразу отделить тугоплавкие поликарбонаты, фторопласты, резину, мелкий металлический лом, фольгу. Бумага и легкоплавкие включения сгорают при переплавке сырья.
2. Песок (наполнитель) должен быть крупнофракционным (3 мм), сухим, без глинистых и пылевидных частиц. К происхождению и цвету сыпучего материала особые требования не предъявляются.
3. Разнообразные пигменты позволяют получить на выходе полимерную черепицу любого желаемого оттенка. Чтобы кровля не выцвела раньше времени, следует поискать надежную марку краски.
Важно, чтобы производство велось с соблюдением правильных пропорций всех составляющих: полимерный материал – 24 %, песок – 75 %, краситель – 1 %.
Изготовление черепицы происходит поэтапно:
- Сушка песка. Его засыпают в загрузочный бункер, далее он поступает в питатель, который дозированно подает его на транспортер, а далее – в камеру, куда подаются подогретые с помощью горелки газы или воздух. Готовый песок попадает в разгрузочную камеру.
- Измельчение пластмассовых отходов. Чтобы разнокалиберный полимерный компонент стал однородным, его пропускают через дробильный станок.
- Перемешивание. Для этой операции используют экструзионное оборудование, в которое загружают дробленый твердый полимерный продукт, а также полиэтиленовую и полипропиленовую пленку. Внутри машины-экструдера создается высокая температура, при которой составляющие перемешиваются и сплавляются до образования вязкой тестообразной массы. Из нее формируют шары диаметром до 10 см и погружают в воду для остывания. Далее их извлекают из жидкости и выдерживают на воздухе для полного охлаждения и схватывания.
- Повторное измельчение. Остывшие шары вновь пропускают через дробилку.
- Приготовление полимер-песчаной смеси. Это производство является вредным, его следует изолировать от заготовительного участка. В помещении, где будет работать станок, устанавливают мощную вентиляцию для удаления вредных газообразных отходов.
Дробленый полимерный полуфабрикат, сухой песок и пигменты загружают в термосмеситель. Готовая масса, нагретая до 180 о С, выдавливается из камеры при открытии заслонки. Оператор отсекает ножом порцию весом примерно 2 кг –именно столько идет на изготовление одной полимерной черепицы.
После взвешивания лепешка с помощью совка укладывается в форму и отправляется под пресс. Последний этап имеет свои нюансы.
- Чтобы получить глянцевую продукцию, прессовое оборудование настраивают на неравномерное охлаждение прессформы. Ее верхняя половинка имеет температуру 80 о , а нижняя – всего 45 о . Низ должен охлаждаться как можно быстрее, чтобы черепица сформировалась за 30-50 секунд. В таких условиях полимерный состав поднимается вверх и заполняет поры между песчинками на поверхности.
- Чтобы неравномерно охлажденные изделия не «повело», их укладывают на стол и придавливают грузом. Если не выдержать это условие, кровля будет неровной.
- Производство матовой разновидности требует равномерного быстрого охлаждения верхней и нижней форм.
Обзор популярных моделей станков
Изготовление полимерпесчаной черепицы по силам мелким предпринимателям. В этом случае есть смысл купить доступные по цене компактные агрегаты (можно б/у) и разместить их в приспособленном помещении. Оборудование выбирают по следующим критериям:
- Сушилка. С этой целью в основном применяют барабанные установки разной производительности. При вращении камеры песок пересыпается и быстрее просушивается (процесс ускоряется, если изнутри на барабане имеются лопасти для перемешивания сыпучего продукта).
- Измельчитель полимерных отходов. Желательно купить дробилку, которая способна перемолоть любое пластиковое сырье: банки, канистры, пленку, тазики.
- Экструдер. Его выбирают в зависимости от прогнозируемого выпуска продукции. Максимальная производительность достигает 1000 кг/час.
- Пресс для формовки. Станок должен обладать усилием примерно 100 т. Если планируется изготовление не только полимерпесчаной черепицы, но и тротуарной плитки, бордюров, желательно выбрать стол с регулируемыми размерами.
Иногда в целях снижения затрат приобретается б/у оснастка, но на ней лучше не экономить. Лишь качественные прессформы, изготовленные из легированных сталей с последующей термообработкой, способны отработать 5 млн формовочных циклов и обеспечить выпуск кондиционных изделий.
В качестве примера приведем несколько моделей машин для операций, входящих в технологический цикл.
1. Сушильная установка барабанного типа СБП.
Ее применяют для любых сыпучих материалов, работает она на природном газе или дизтопливе. На раме жестко закреплен электропривод, передающий вращение на бандажи барабана. В момент разгрузки песок нагрет до +80 о , поэтому можно дополнительно приобрести охладитель.
Оборудование серии СБП характеризуется широким диапазоном рабочих характеристик:
- габариты – от 3000х950 до 13500х2200 мм;
- емкость барабана – от 2,12 до 51,3 м3;
- мощность горелки – от 100 до 16000 кВт;
- производительность – от 1,25 до 50 т/ч;
- мощность электропривода – 5-15 кВт.
2. Роторная дробилка ИПР (измельчитель полимеров).
Станок собран из таких узлов: станины, ротора, корпуса, загрузочного бункера, электропривода. На станине закреплены корпус и электродвигатель с ременной передачей. В корпусной части на подшипниковых опорах вращается режущее устройство (ротор) с ножами, присоединенными к боковым дискам. Отходы закладывают в загрузочную горловину вручную или автоматически. Размеры готовой фракции зависят от габаритов ячеек сетки, закрепленной внизу измельчителя.
Дробилка отличается жесткой конструкцией, отсутствием пыли, минимальным уровнем шума и высоким КПД. Станок имеет следующие технические данные:
- диаметр ротора – 250-500 мм;
- частота вращения ротора – 450-1100 об/мин;
- мощность двигателя – 7,5-45 кВт;
- вес – 500-2700 кг.
3. Экструдер ЭГ-300.
Служит для плавления разнофракционного мягкого и твердого пластика. Станок состоит из металлического корпуса с загрузочным бункером, электропривода (двигателя и редуктора), ленточных электронагревателей, регулятора температуры, окна выгрузки.
- производительность – не менее 300 кг/час;
- источник питания – 3-фазная сеть переменного тока напряжением 380 В;
- мощность электродвигателя – 2,2 кВт;
- общая потребляемая мощность – 11,2 кВт;
- габариты – 3600х1200х400 мм.
4. Термошнековая машина АПН.
Агрегат плавильно-нагревательный работает по принципу непрерывного действия. Служит для перемешивания дробленых полимеров с песчаным наполнителем и красителем, а также приготовления горячей массы для подачи в пресс. Количество рабочей смеси в нем поддерживают на одном уровне, добавляя по мере выгрузки следующие порции. Чтобы полимерпесчаная черепица получилась качественной, песчинки должны полностью покрыться полимерной оболочкой.
АПН состоит из рамы, корпуса-трубы, бункера, заслонки, шнека, привода (двигателя, цепной муфты и редуктора), нагревателей, заслонки, ограждения, двух датчиков контроля температуры. Корпус изолирован теплоизоляционным материалом, габариты – 520х3200х1230 мм.
5. Формовочный пресс гидравлический ПАШ-1.
Станок для прессования полимерпесчаной черепицы создает усилие до 100 т. Оборудование оснащено шестеренным гидронасосом НШ-10, трехфазным электродвигателем мощностью 5,5 кВт, габариты – 1000х500х2000 мм.
Линии полного цикла
Если планируется производство больших объемов продукции, лучше приобретать комплекс установок, полностью обеспечивающий весь процесс. Его выпускают в России, причем стоимость весьма приемлема.
1. Полимерстрой 18 (Ижевск).
Компания поставляет высококачественные машины из Китая, а также практикует изготовление собственных разработок. К последним относятся экструдеры, плавильно-нагревательное оборудование (до 600 кг/час), прессы с усилием 100-400 т. Измельчать полимерный лом (твердый, мягкий, пленочный) предлагается на дробилках отечественного и китайского производства. Их мощность – не более 300 Вт, получаемая фракция – 5-8 мм.
2. Монолит (Златоуст).
В комплекс входят:
- радиальная дробилка б/у полимеров (толщина пластика до 8 мм) – 100 кг/час;
- экструдер собственной разработки «Мастек» – 500-600 кг/час;
- полуавтоматический пресс – усилие 100 т.
Дополнительно можно приобрести сушилку-просеиватель для песка, агломератор для получения гранул из полиэтилена, принудительный смеситель.
Стоимость оборудования для изготовления черепицы из полимерных отходов.
| Наименование | Цена, рубли |
| Базовый комплект «Полимер-Технология» (Орск) –измельчитель, экструдер, термошнекосмеситель | 772 000 |
| Экструдер Э-100 | 167 000 |
| Дробилка для полимеров РС-300 | 195 600 |
| Сушильный бункер для полимеров до 200 кг | 44 650 |
Источник
Все для производства полимерпесчаной черепицы
Вся невероятность и уникальность этой технологии в том, что сырьё, используемое при производстве полимерпесчаной черепицы бесплатное, валяется под ногами, иногда засоряя нашу среду обитания.
Подготовка сырья
Это полимерные отходы в различных видах: упаковка, пластиковая тара, пришедшие в негодность изделия быта. Всё больше и больше товаров упаковывается в полимеры, растёт ассортимент стройматериалов, изготовленных из пластиков. Недостатка в сырье не предвидится, а наоборот, объёмы полимерных отходов будут только расти, а потребность в строительных материалах только увеличится.
Конечно, существуют эффективные технологии их переработки, позволяющие использовать полимеры повторно. Как правило, требуется тщательная сортировка отходов пластмасс, их отмывка, сушка. Это дорогие и трудоёмкие процессы. Да и качество переработанного сырья низкое, и не позволяет использовать его на 100% взамен исходного.
Предлагаемая технология производства полимерпесчаной черепицы из полимерных отходов не предполагает очистку и глубокую сортировку сырья. Предлагается лишь придерживаться соотношения 40-50/60-50 так называемых мягких (полиэтилены) и жёстких (полипропилены, полистиролы, АБС пластики, ПЭТ и пр.) полимеров. В таком примерно соотношении отходы и находятся на свалках.
НЕ подходят тугоплавкие полимеры (поликарбонаты, фторопласты) и резины. Легкоплавкие, типа ПВХ, могут частично выгорать, но на качество полимерпесчаной черепицы это не влияет. Также выгорают примеси (бумага, пищевые отходы), испаряется влага.
Кроме отходов полимеров в производстве черепицы требуется песок. Он используется как наполнитель и должен быть сухим, просеянным без глинистых и пылевидных включений. Не имеет значения, какого цвета песок и происхождения. Допустимая фракция песка до 3х мм. Может и использоваться другой наполнитель, более доступный в выбранной местности, но прежде промышленного его использования необходимо исследовать его влияние на качество продукции. Таким образом, эта невероятная новая технология получения стройматериалов из бесплатного сырья.
Предварительная переработка сырья
На первом этапе отобранные и отсортированные пластики измельчаются на дробильной машине. Желательно иметь соотношение 50/50 твёрдых и мягких полимеров. Если исходным сырьём служат отходы производства, и они являются полимером определённой марки или группы полимеров, то полимерпесчаная масса, получаемая из такого сырья, может потерять в качестве.
Например: полиэтилены лучше ведут себя при отрицательных температурах и глянец на изделии получить проще, зато «твёрдые» полимеры добавят жёсткости и прочности при нагреве на солнце. Работать с гранулятом или полимером одной марки лучше, удобнее. Получается геометрически ровная и правильная черепица.
Полимерпесчаная черепица получается тем качественнее, чем равномернее смешаны полимеры и песок. Не нужно предварительно очищать отходы пластиков. Единственным вредителем может быть машинное масло, попадаемое с канистрами. Но его количество, как правило, незначительное, не влияет на качество плитки, а если и проявится пятном на плитке, при повторной переработке пропадает. Остальные примеси выгорают. В дальнейшем стройматериалы из полимерпесчаной смеси устойчивы к маслам и другим хим. продуктам. Следует также избегать попадания металлических включений, фольги.
Подготовка полимерпесчаной массы
После первого измельчения отходы пластиков попадают в экструзионную машину, где под нагревом перемешиваются. Любой химик скажет, что это невозможно и ненаучно — перемешать разнородные полимеры; всё равно, что смешивать керосин с водой. Но такая задача и не ставиться – перемешивать полимеры на молекулярном уровне, достаточно перемешать отходы пластиков, используя свойства вязкости расплавленных полимеров.
В структуре полимерных отходов большое место занимают плёнки полиэтилена и полипропилена. Они без измельчения добавляются в экструзионную машину.
Полученную полимерпесчанную массу с консистенцией дрожжевого теста оператор рукавицей снимает на выходе из экструзионного узла линии, и, сваляв руками шар (агломерат до 100 мм.), бросает в воду для охлаждения. Вынутый из воды, не совсем остывший, но уже затвердевший агломерат быстро сохнет, остывая.
Случается, что происходит перегрев полимерной массы, и она вытекает из экструзионки на пол, пока оператор не выключит нагрев. Остывшая такая масса, затем пригодна для использования. Весь остывший агломерат подвергается повторному измельчению в щепу с размером фракции до 1-10 мм. Таким образом, получается готовое сырьё для полимерно-песчаной смеси.
Получение полимерпесчаной массы и формовка черепицы
Этот этап производства плитки завершающий. Некоторые отделяют его от заготовительного участка, располагают в отдельном помещении. Кроме эстетических соображений (заготовка полимерной усреднённой смеси сопровождается выделением газов, и требует обеспечения вытяжки), имеются ещё и практические выгоды: проще осуществлять контроль и учёт. А в случаях работы в исправительных учреждениях, просто необходим из-за режимности предприятия.
Смешивание песка, полимеров и красителей происходит в термосмесительном агрегате (Агрегат Плавильно-Нагревательный). Важно поддерживать массу смеси в АПН постоянной, добавляя по мере расхода готовой массы новые порции. Измельчённая полимерпесчаная масса смешивается с песком и красителями в разных пропорциях в зависимости от выпускаемой продукции. Для, например, черепицы это соотношение: 24/75/1, а для тротуарной плитки может быть 5/94/1.
Соотношение песка и полимеров влияет и на производительность – та масса, которая имеет в составе больше песка и нагреваться будет дольше.
Это свойство следует учитывать при расчёте себестоимости и учёте продукции.
Важно получить качественную смесь – частицы песка должны полностью обволакиваться полимерами, без пробелов. Это достигается уникальной конструкцией вала, рассчитанной «Полимер технологией» г. Орска. Точнее не рассчитанной, а вымученной опытными конструкциями и научными исследованиями. В результате лопасти на валу расположены так, что при вращении вала скорость продвижения массы разная в 3х зонах нагрева, что обеспечивает полный расплав полимера и качественное смешивание с наполнителем.
Кстати, в этом узле мы видим некоторые недостатки конструкции, изменение которых ведёт к повышению производительности всей линии.
Таким образом, полученная полимерно-песчанная масса с температурой на выходе около 170-190 градусов и консистенцией тугого пельменного теста выдавливается из машины после открытия заслонки. Оператор отрезает ножом необходимое количество, взвешивает на весах, и получив нужное (около 2-х кг.), обычным совком укладывает в форму.
Форма, установленная на прессе с подвижной нижней плитой, охлаждается по-разному.
Верхняя часть имеет температуру около 80 градусов, а нижняя 45, или охлаждается как можно сильнее, для быстрейшего формования черепицы (30-50 сек).
Это сделано для создания глянца на наружной стороне полимерно-песчаной черепицы, полимер как бы выдавливается вверх, заполняя поры между наполнителем.
В этом ещё один секрет технологии. Хотя такое неравномерное охлаждение может привести к изгибу черепицы, для чего она укладывается на стол охлаждения и прижимается грузом до окончательной формовки.
Для получения матовой поверхности полимерно-песчаной черепицы достаточно охладить верхнюю форму также сильно, как и нижнюю. Это применяется для производства полимерно-песчаной брусчатки. Краситель может и не добавляться, и изделие получается серым по цвету, как бетон.
Оборудование для производства полимерпесчаной черепицы.
Типичное оборудование для производства полимерпесчаной черепицы состоит:
1. Дробилка отходов
2. Экструзионная установка
3. Термосмесительная установка (АПН – агрегат плавильно-нагревательный)
5. Дополнительное оборудование (дробилка брака, сушилка песка)
1). Дробилка отходов.
Используемая в линии «Полимер технологии» дробилка может быть заменена на любую другую, использоваемую в производстве полимеров и изделий из них. Дробит отходы на фракцию до 30 мм. и агломерат до 10 мм. Установлен двигатель 7.5 кВт, 3000 об/мин. Требуется частая заточка ножей. Производительность высокая, достаточная для обеспечения полимерным сырьём 3х линий.
Габаритные размеры: 1000х1100х1200 (ШхДхВ) Вес 420 кг.
2). Экструзионная установка
Отличается от традиционных тем, что объём зоны нагрева и пластикации полимеров меняется изменением наружного диаметра рабочего цилиндра. Обосновано простотой изготовления, да и задачей, которая ставится – перемешать пластики нагревом.
Недостатком конструкции является частые заторы массы в месте изменения диаметра рабочего цилиндра, что приводит к перегреву массы, задержке в загрузке полимеров. В качестве нагревательных элементов использованы ТЭНы, которые легко меняются при выходе из строя. Вал центруется полимерной массой на выходе, имеет низкую частоту вращения. Конструктивным недостатком является не установленный упорный подшипник, ведь на вал действует и линейная нагрузка тоже. Производительность завышена, и достаточна для обеспечения работы 2х прессов и термосмесительных установок.
Габаритные размеры: 520х3300х1230 (ШхДхВ) Вес 580 кг.
3). Термосмесительная установка (АПН – агрегат плавильно-нагревательный)
Уникальный узел во всей линии. Для достижения качественной смеси полимера и песка, загруженная масса проходит с разной скоростью и разными режимами нагрева по трубе. Установлен вал с лопастями, расположенными особым способом, причём часто менялось их расположение для достижения качественного смешивания полимерпесчаной смеси. На вал приходится большая нагрузка, в том числе и линейная, а упорный подшипник не установлен. Быстро изнашиваются лопасти шнека.
Установлены два прибора контроля температуры в двух зонах контроля нагрева массы.Работает непрерывно, обеспечивает работу одного пресса.
Габаритные размеры: 520х3200х1230 (ШхДхВ) Вес 800 кг.
4). Пресс
Небольшой гидравлический пресс с подвижной нижней плитой. 4 гидроцилинра диам. 125 мм., ход 300 мм. Рабочее давление 10 Мпа. На нижней плите установлена матрица с охлаждением и выталкивателями. Причём температуры матрицы и пуансона различны, что достигается двумя разными контурами охлаждения.
Пресс комплектуется гидростанцией, баками для охлаждения охлаждающей жидкости. Производительность линии зависит в том числе и от производительности пресса, скорости охлаждения и формования изделия. Комплектующие, используемые при изготовлении пресса, доступны, при необходимости их замены.
Габаритные размеры: 2600х1500х1780 (ШхДхВ) Вес 1300 кг.
5). Дополнительное оборудование
Разные изготовители предлагают разное дополнительное оборудование. Так или иначе, всё, что предлагается, может быть использовано при производстве полимерной черепицы, разница лишь в том, как часто оно используется и сколько стоит. А вот стол сушильный и грузы пригодятся всем, хотя и в базовый комплект они не входят. Далее описаны дополнительные агрегаты, предлагаемые производителями:
Дробилка брака
Заявленная технология является безотходной, а случающейся брак предполагается дробить этой машиной для повторной загрузки в АПН. Продукция достаточно хрупкая, чтобы без особого труда разбить её молотком на части. Может и удобнее включить дробилку, и размолотить плитку усилием нажатием кнопки.
Сушилка песка
В последнее время стали предлагать сушилки песка. Изготовлены они на базе АПН. Работать без сухого и просеянного песка трудно.
C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка песчаной черепицы можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок полимерпесчаной черепицы в России».
Об авторе:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях — проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.
• Маркетинговые исследования
• Технико-экономическое обоснование
• Бизнес-планирование
Источник