Как выбрать конфигурацию линии по производству плит XPS

XPS — это экструдированный пенополистирол (eXtruded PolyStyrene). Первое, что нужно определить, — производительность. Какая производительность вам нужна? Например, 500 кг/ч или 1,5 т/ч — при разной производительности линии сильно различаются.

Кроме того, производительность связана с ассортиментом продукции. Скажем, если основная часть вашей продукции — плиты толщиной 20 мм и меньше, я не рекомендовал бы линию производительностью более 300 кг/ч. И наоборот, если вы собираетесь выпускать плиты XPS толщиной более 100 мм, я рекомендовал бы линию производительностью свыше 1 000 кг/ч, поскольку для большей толщины требуется больший градиент давления.

Вернёмся к оборудованию. Сегодня линия XPS, как правило, имеет тандемную экструзионную установку: первичный и вторичный экструдеры, работающие в две ступени. Это либо связка из двух одношнековых экструдеров, либо двухшнековый экструдер плюс одношнековый. Одноступенчатые двухшнековые экструзионные установки устарели около 10 лет назад.

В общем случае линия по производству плит XPS состоит из системы дозирования, экструзионной установки, экструзионной головки и последующего оборудования линии.

Начнём с системы дозирования. Существует три основных типа систем: непрерывное дозирование по потере массы (loss-in-weight), порционное гравиметрическое дозирование и шнековая подача. Они также сильно различаются по цене.

Дозирование по потере массы

На рис. 1 — 7-компонентная система дозирования по потере массы с вакуумной загрузкой. В такой системе каждый компонент дозируется и подаётся непрерывно. Каждый дозатор оснащён собственным тензодатчиком. Система одинаково хорошо работает как с гранулами, так и с порошками. Диапазон подачи каждого компонента может быть очень широким.

Порционное гравиметрическое дозирование

На рис. 2 — 7-компонентная система порционного гравиметрического дозирования. В такой системе каждый компонент взвешивается порционно, затем компоненты перемешиваются и подаются в экструдер. Для всех компонентов используется один общий тензодатчик.

С двухшнековым экструдером можно использовать оба способа — дозирование по потере массы и порционное гравиметрическое, а одношнековый экструдер работает только с порционным, поскольку его смесительная и распределительная способность недостаточна по сравнению с двухшнековым.

Если в сырье есть порошки, например тальк или пигмент, в гравиметрической системе смесь склонна к расслоению; это несколько ухудшает смешение и распределение компонентов, поэтому при гравиметрическом дозировании лучше использовать все компоненты в виде гранул. Порционная гравиметрическая система относительно дешевле системы дозирования по потере массы.

Шнековая подача

На рис. 3 — шнековая система подачи. Она значительно дешевле двух других, но точность, качество смешения и условия труда у неё также заметно хуже.

По сравнению с двумя другими системами шнековая подача требует как минимум одного дополнительного работника на участке загрузки, поскольку компоненты приходится взвешивать вручную и засыпать в предварительный смеситель. Затем готовая смесь подаётся в первичный экструдер шнековым загрузчиком.

Что касается первичного экструдера, лично я настоятельно рекомендую использовать в этом качестве двухшнековый экструдер. У него целый ряд преимуществ: лучшее смешение, гибкая конфигурация шнеков, более низкие затраты на обслуживание и меньший расход добавок (можно сэкономить 20 % антипирена).

Как известно, вспенивающие агенты для XPS прошли путь от ХФУ (CFC) к ГХФУ (HCFC), затем к ГФУ (HFC), а сегодня это CO₂. В ближайшем будущем может появиться что-то новое. И каждое новое поколение вспенивающих агентов требует новой конфигурации шнеков. Как успевать за этим развитием? Ответ — двухшнековый экструдер.

В отличие от одношнекового, наш параллельный двухшнековый экструдер имеет модульную конструкцию. Конфигурацию шнеков можно менять под разные технологические требования и даже под другие применения.

Теперь перейдём к вторичному экструдеру. Его основная задача — охлаждение, поэтому охлаждающая способность и точность регулирования температуры имеют решающее значение: именно они в первую очередь определяют физические свойства плиты.

Для регулирования температуры вторичного экструдера мы используем масляные термостаты, изготовленные по индивидуальному проекту. Все температуры задаются в цифровом виде, что исключает ошибки оператора. Конструкция каналов охлаждения влияет не только на эффективность охлаждения, но и на безопасность материального цилиндра.

Открою ещё один секрет: очень важно и внутреннее охлаждение шнека. На рис. 5 показано вращающееся соединение для внутреннего охлаждения шнека.

Перейдём к статическому смесителю и экструзионной головке. Статический смеситель предназначен для выравнивания радиального перепада температур — от стенки материального цилиндра до сердечника шнека. Его конструкция влияет на качество поверхности готовой продукции.

Конструкция экструзионной головки сильно влияет на качество поверхности и плотность плиты, а значит, и на себестоимость продукции. Размер головки может быть подобран под конкретный формат готовой продукции.

Стандартное последующее оборудование линии включает калибратор, тянущее устройство, кромкофрезерный станок, основной узел поперечной резки, устройство обрезки кромок, укладчик и упаковочное оборудование. Кроме того, применяются дополнительные устройства: маркировочный принтер, устройство нарезки канавок на поверхности, тиснильная машина и т. д.

Наиболее распространённый формат плит XPS — 1200 × 600 мм (Д × Ш), но для некоторых применений нужна ширина 1200 мм или особый формат. Это обязательно следует учитывать.

О выборе комбинации вспенивающих агентов я расскажу в другой статье из серии «Как…». Если вас интересуют подробности о линии по производству плит XPS, свяжитесь с нами уже сегодня.