Экструзия строительных ПВХ-профилей: машины и оборудование

Чемарева-Пап Е. Экструзия строительных ПВХ-профилей: машины и оборудование // Витрина. 2001. №2. C.28-31

Экструдеры производят машиностроительные фирмы во всем мире, даже в странах, недавно считавшихся ?развивающимися?. Но есть одна страна, где произошла аномально высокая концентрация таких, предприятий ? Австрия. Здесь сосредоточено столько фирм, производящих экструзионное оборудование, что иногда эту страну называют ?экструзионной долиной?, или ?ПВХ-долиной? по аналогии со всемирно известной калифорнийской ?силиконовой долиной?.

Самое интересное, что почти все нынешние австрийские экструзионные фирмы образовались в начале 50-х годов из одной - ?Anger Maschmenbau?, отцами-основателями которой были два талантливых инженера: братья Антон и Вильгельм Ангеры. Основав фирму практически с нуля, в трудной обстановке послевоенного времени, они, менее, чем за десятилетие, превратили ее в успешное предприятие с числом работников более 1500 человек. Из этой фирмы к настоящему времени образовались такие всемирно известные производители экструзионного оборудования, как ?Greiner?, ?Actual?, ?Theysohn?, ?Technoplast?, ?Starhnger?, ?Cmcmnati-Milacron?.

?Actual Maschmenbau?, несмотря на перенесенные недавно финансовые трудности, остается одним из крупнейших австрийских производителей комплектных ПВХ-профильных линий и оборудования для сборки ПВХ-окон и дверей из экструдированных профилей. Партнером фирмы является компания ?Мауег & Со? - производитель различных аксессуаров и фурнитуры для сборки ПВХ-окон. Фирма недавно разработала специальную систему экструзионного инструмента (фильера и калибраторы) - Ecotool, которая позволяет быстро менять фильеру на экструдере в зависимости от нужного ПВХ-профиля (обычно - это тяжелая и длительная процедура), а также включает в себя особые ванны охлаждения ПВХ-профиля с циркулирующей в них водой. В этот холдинг также входит независимая фирма ?Actual Fenster?, экструдирующая ПВХ-оконные и дверные профили собственной системы Actual. Почти все экструдеры и линии фирма продает за пределами Австрии. В СНГ уже существуют и успешно развиваются фирмы, закупившие экструзионное оборудование Actual.

?Theysohn Maschmenbau GmbH? - аналогичная фирма, выпускающая разнообразное экструзионное оборудование: комплектные профильные и трубные экструзионные линии, экструдеры-грануляторы и пр. Экструзионный инструмент для группы производит фирма ?Topf?. В этот же холдинг входит и широко известный производитель оконных и дверных ПВХ-профилей - ?Plus Plan GmbH? с заводами в Германии и Великобритании.

?Gremer GmbH? - мощный специализированный производитель оборудования: коэкструдеров, ламинаторов и профильного экструзионного инструмента. Относительно недавно фирма продала свое профильное производство компании ?Aluplast? (Германия) и сосредоточилась на главном направлении; кроме того, открыт новый технологический научный центр компании ?Greiner? и поглощен бывший конкурент - австрийская фирма ?Bergsmann? (производитель профильного экструзионного оборудования) Этоттехцентр способен тестировать одновременно 8 профильных ПВХ-линий перед доставкой к потребителям.

Турбулентную систему охлаждения экструдируемых ПВХ-профилей в специальных водяных ваннах производит другая австрийская экструзионная фирма - ?Technoplast GmbH?, пожалуй, одна из самых гибких фирм по работе с потребителями (компетентный маркетинг, техобслуживание, конференции, пропаганда и пр.). Компания производит все, что нужно для экструзии строительных ПВХ-профилей и труб (широкий спектр экструдеров с параллельными и коническими шнеками, коэкструдеры под любой профиль, ламинаторы, парк машин для сборки готовых изделий.

?Starhnger GmbH? производит самые разнообразные экструзионные линии для производства любых листовых отделочных материалов, жестких и вспененных, с любой текстурой поверхности и т.п. Оборудование ?Starhnger? применяют также и для профильной ПВХ-экструзии Фирма владеет собственным машиностроительным заводом ?SML? в г. Лензинг и заводом по литью резиновых изделий ?MAPLAN?, где сейчас сооружаются 2 цеха по производству новых экструдеров, а также металлообрабатывающим предприятием в г. Шверин (Германия), откуда поставляет некоторые узлы немецким производителям экструзионного и литьевого оборудования, таким, как ?НРМ?, ?Krauss-Maffei?, ?Battenfeld?. Товарооборот ?Starhnger? составил в прошлом году 157000000 $. Компания имеет отделения и офисы во всем мире.

Фирма ?Cmcmnati-Milacron? придерживается другой стратегии: все работы осуществляются на главном производстве фирмы в Вене, чтобы гарантировать высочайшее качество Товарооборот по экструзионному оборудованию в 1997 г. составил 80000000 $. Такой оборот обеспечивают всего 380 человек. ?СМ? производит одношнековые экструдеры (Proton), двухшнековые экструдеры с параллельными шнеками (Argos), самое разнообразное оборудование под любой экструдируемый профиль, но конек ?СМ? - двухшнековые экструдеры с коническими шнеками (Titan), в производстве которых им нет равных в Европе по уровню инноваций, технических решений, что, в конечном счете, ведет к увеличению производительности экструдера при снижении энергозатрат и к удешевлению конечного продукта - строительного ПВХ-профиля. Качество поверхности при грамотной работе оператора остается очень высоким за счет применения в экструдерах ?Titan? ряда новшеств.

К настоящему моменту ?Cincinnati Milacron? продал по всему миру уже более 5000 экструдеров и линий. Американское отделение фирмы называется просто ?Milacron? и тоже производит в США широкий спектр профильного экструзионного оборудования и инструмента

Но и параллельные шнеки в экструдерах Argos фирма не оставляет без внимания (такие экструдеры несколько дешевле, и фирма не хочет упускать даже небогатого потребителя, желающего, тем не менее, за свои небольшие деньги экструдировать строительные ПВХ-профили отличного качества). Для этого в коробке передач экструдера Argos применили и запатентовали новшества: увеличенное межосевое расстояние шнеков, новые конструкции упорных подшипников шнеков и четырехступенчатый привод для снижения давления и увеличения вращающего момента шнеков, что благотворно сказывается на качестве экструдируемого профиля и увеличении производительности экструдера.

На переработке разнообразных пластиковых отходов, на самом деле являющихся ценным сырьем (пленки, РЕТ-бутылки, упаковки и контейнеры, обрезки ПВХ-профилей и труб и т.д.) специализируется фирма ?Erema? - крупнейший австрийский производитель машин для переработки пластиковых отходов. Эти машины представляют собой совмещенный агрегат из гранулятора-мельницы для резки и разрушения пластиковых отходов любой формы и твердости до гранул задаваемого размера, системы очистки от мусора и непластиковых включений, системы подачи, мойки, сушки и экструдера, из фильеры которого выходит то, что желает потребитель: профиль, лист, гранулы для дальнейшей переработки.

Прогресс в данной отрасли машиностроения наглядно продемонстрировала, например, прошедшая недавно международная выставка полимерного машиностроения ?Kunststoff? в Дюссельдорфе (Германия). Значительную часть стендов выставки занимали двухшнековые экструдеры, на которых производится большинство ПВХ-профилей для строительства.

Упомянутая выше фирма ?Cmcmnati-Milacron? решила эту проблему, разработав новую конструкцию четырехступенчатой коробки передач привода рабочих шнеков, при которой высокая производительность достигается при сравнительно низких оборотах шнеков(26 об./мин.) для экструдера Argos-ЭЗ. В итоге этого усовершенствования экструдер с параллельными шнеками Argos-93 приобрел производительность для ПВХ-профилей - 380 кг в час, для труб - 600 кг в час. К тому же, коэффициент L/D (отношение длины шнека к его диаметру), равный 26, обеспечивает оптимальное время нахождения ПВХ-компаунда в рабочем цилиндре, хорошую гомогенизацию расплава и теплопередачу во внешнюю среду вследствие увеличения площади поверхности теплообмена между металлическими стенками цилиндра и расплавом ПВХ.

По этому же пути идет и производитель экструзионного оборудования ?Krauss-Maffei? (Германия). Его новые линии по производству профилей на основе модернизированных двухшнековых параллельных экструдеров имеют производительность, большую на 40% и по сравнению с предыдущими моделями. При L/D = 26 и диаметрах шнеков 75, 90, 114, 130 и 160 мм в этих экструдерах оптимальным образом происходит гомогенизация расплава ПВХ, теплообмен, а также уменьшена скорость сдвига расплава, что наилучшим образом сказывается на качестве ПВХ-профилей. К тому же, в них применен новый электромотор постоянного тока с крутящим моментом, увеличенным на 50% по сравнению с предыдущими моделями. Все коробки передач снабжены двойными зубчатыми трансмиссиями с плавающими зубчатыми шестернями, которые смягчают резкие перепады продольной нагрузки на валы, что не позволяет резко меняться режиму переработки ПВХ-компаунда в экструдере. Поперечные кольцевые электромуфты передают вращающий момент от мотора к валам рабочих шнеков и снижают уровень шума. Повышенный вращающий момент позволяет шнекам свободно перерабатывать ПВХ-компаунд даже при полном питающем бункере. В этом случае уменьшения количества материала в питающей воронке при запуске можно достигнуть как с помощью дозирующей системы с электронным управлением, так и регулируя питающий шнек вручную.

?Универсальность? - любимый лозунг еще одного производителя экструзионной техники для ПВХ-профилей - итальянского концерна ?L. Вап-dera?. В последний год он разработал новую серию экструдеров с повышенным значением вращающего момента для производства профилей, достигающих веса 1450 грамм/линейный метр. Для маленьких и легких профилей линия настраивается очень легко. Трехступенчатая планетарная коробка передач передает вращающее усилие на вал каждого шнека через кольцеобразное зубчатое колесо. Большие продольные усилия воспринимают роликовые подшипники, совмещенные с опорами на картере коробки. Новая геометрия шнеков экструдера увеличивает производительность линии без увеличения скорости вращения шнеков. Повышение скорости экструдирования ПВХ-профилей возможно благодаря применению мощных электромоторов, отношению L/D = 20 и крутящему моменту на каждый шнек не менее 25000 Нм. Интересный подход к решению этой проблемы демонстрирует фирма ?Welex? (США). Тяжелые профили (к ним относятся и оконные ПВХ-профили) производятся со все более возрастающей производительностью при помощи дополнительной установки специального шестеренчатого насоса перед экструзионной фильерой. Этот узел улучшает характеристики расплава ПВХ, обеспечивает одинаковый градиент скорости в любой точке сечения профиля и устраняет спиральную составляющую скорости частицы расплава ПВХ при выходе из рабочего цилиндра, что в конечном итоге приводит к повышенному качеству поверхности

Фирма ?Welex? также применяет в некоторых моделях своих экструдеров особые статические миксеры, для устранения так называемого явления ?памяти? вязкопластичной деформации расплава ПВХ при выходе из рабочего цилиндра. Это явление может значительно ухудшить качество поверхности строительных ПВХ-профилей, что представляет порой неразрешимую проблему для фирм-новичков в экструзии строительных ПВХ-профилей (особенно это относится к восточноевропейским и отечественным (СНГ) фирмам).

Фирма ?Davis-Standard? (США) продемонстрировала в действии профильную экструзионную линию на основе серийно выпускаемого двухшнекового экструдера ?Gemini 94? с параллельными шнеками для производства оконных ПВХ-профилей с производительностью 5 м/мин. тяжелого оконного профиля. Этот экструдер оснащается воздушной, масляной или водяной системами охлаждения усовершенствованного цилиндра, что благотворно сказывается на качестве поверхности оконного ПВХ-профиля. Кроме того, нарезка зубьев приводных шестерен этого экструдера производится по новым лекалам, что позволяет валам воспринимать большую продольную нагрузку и повышенный крутящий момент, не увеличивая размер опорных подшипников.

На стыке XX и XXI веков появились новые системы контроля процесса производства ПВХ-профилей,которые улучшают производительность экструзии и качество продукции.

Новый тип лазерного сканера для контроля качества экструдируемых строительных ПВХ-профилей предлагает фирма ?Scantron? (Англия). Эта система позволяет почти вдвое увеличить производительность профильных экструзионных линий без ухудшения качества профиля. Сечение ПВХ-профиля, выходящего из экструзионной фильеры, постоянно сканируется лазерным лучом. В соответствии с требуемым заданием или обнаруженными дефектами регулируются главные операционные характеристики линии (скорость вращения рабочих шнеков, скорость вытягивания профилей, температурное регулирование процесса) посредством встроенного микропроцессора.

Упомянутая выше фирма ?Krauss-Maffei? усовершенствовала систему своих микропроцессоров, встроенных на экструзионных линиях. Теперь, кроме увеличения скорости обработки дан