Winner - декинг "премиум класса" по экономичной цене!
Главная страница / Статьи / Некоторые примеры в технологии и оборудовании для производства ДПК

Некоторые примеры в технологии и оборудовании для производства ДПК

В начальный период освоения производства экструзии древеснополимерных композитов использовался традиционный набор технологического оборудования пластиковой промышленности. В настоящее время в технике производства ДПК происходит постепенный переход к оборудованию специально разрабатываемому для производства экструзионных ДПК.

Отметим, что ведущие производители экструзионного оборудования к 2006 г., в большей или меньшей степени, уже адаптировали свои машины к переработке ДПК. Это касается упрочнения деталей, систем дозирования, компаундирования, конструкции главных приводов и системы управления экструдером и фильерами.

В этой главе мы приведем несколько принципиальных примеров техники разработанной специально для экструзии ДПК.

1. Производственный экструзионный комплекс "Woodtruder" для прямой экструзии ДПК.

Родоначальником нового поколения машин, созданных специально для прямой экструзии профилей из ДПК стал производственный комплекс, разработанный фирмой "Davis-Standard"( корпорация "Crompton") . Этот комплекс получил название "Woodtruder" ( буквально "Деревоэкструдер"). Схема комплекса приведена на рис.1.

Схема комплекса Woodtruder

Рис. 1. WoodTruder - комплекс для прямой экструзии ДПК

Производительность комплекса от 240 до 800 кг в час. Комплекс состоит из двух связанных экструдеров: главного экструдера и дополнительного бокового нагнетающего экструдера-питателя. Точное дозирование компонентов осуществляется непрерывным весовым методом.

В этом экструдере предусмотрены две зоны дегазации - первая на стадии уплотнения древесной муки, вторая - на стадии перемешивания и уплотнения компаунда. Это позволяет использовать экструдер при влажности древесины до 8 % , см. рис 2.

Последовательность процесса в экструдере по зонам

Рис. 2. Последовательность процесса в экструдере по зонам

Внешний вид комплекса Woodtruder Рис. 3. Внешний вид комплекса Woodtruder

Преимуществами этого комплекса являются:

  • Рациональная схема транспортировки и смешивания компаунда
  • Высокая гибкость системы. Изменение состава компонентов осуществляется "на лету”
  • Низкая скорость вращения шнека и небольшие усилия
  • Раздельный обогрев древесины и полимера
  • Хорошее перемешивание древесины с полимером. Полимер лучше инкапсулирует частицы древесины
  • Специальное охлаждение шнека, уменьшающее риск воспламенения
  • Возможность сочетания низкой температуры смеси с высоким давлением в фильере
  • Хорошая дегазация. Новая конструкция исключает засорение вентиляционных портов разогрев композита происходит до подхода к вентиляционному порту
  • Снижение затрат на сушку, измельчение и подготовку смеси

На выходе этого экструдера используются стандартные постэкструзионные устройства (калибратор, тянущее устройство и отрезная пила).

Примечание. Один из этих комплексов (мод. WT-94 Woodtruder) успешно прошел всесторонюю проверку в течение нескольких лет в специальном центре древесно-полимерных композитов Университета штата Мэн, США

2. Производственный экструзионный комплекс TPF ® ( ThermoPlastic Fibrous materials ).

Разработчики - немецкие фирмы Hans Weber и ProPolyTec. В данном комплексе реализуется прямой производственный процесс изготовления композитов на основе термопластичных смол и древесины прямой экструзией.

Процент наполнения древесиной 70 - 95 . Рекомендуемый размер древесных частиц до 0,5 мм.

Внешний вид экструзионной установки приведен на рис. 9.5.

Внешний вид экструзионной установки

В системе применяются экструдеры серии DS, изготавливаемые в специальном исполнении (износостойкие поверхности и т.д.) , а так же особые формирующие инструменты , см. рис.6.

Схема формирующего инструмента

Рис.6. Схема формирующего инструмента

В этом процессе отсутствует специальный калибратор. Предварительная фиксация формы и размеров горячего профиля осуществляется в фильере, а охлаждение профиля происходит воздухом на роликовом конвейере, внешний вид которого показан на рис. 7.

Отрезная пила и охлаждающий конвейер

Рис. 7. Отрезная пила (на дальнем плане) , охлаждающий конвейер (на переднем плане)

Образцы продукции производят хорошее впечатление и обладают высокой прочностью, см таблицу

Прочность на разрыв 30 Мпа, на изгиб - 48 Мпа, что позволяет изготавливать изделия, подвергающиеся серьезным нагрузкам , например - лестничные марши, см. рис 8.

Со-экструзионное покрытие

Рис. 8. Экструзия лестничного марша с выполнением со-экструзионного покрытия.

Такой комплекс способен формовать изделия шириной до 1200 мм. Более подробно с его описанием можно познакомиться в библиотеке по оборудованию.

Аналогичным путем идет и немецкая фирма "Рейфенхаузер" в своей новой системе прямой экструзии Bitruder

Система прямой экструзии Bitruder Система прямой экструзии Bitruder Система прямой экструзии Bitruder

Здесь также использованы охлаждающие устройства совмещенные с фильерой и охлаждающие конвейеры, что позволяет снизить затраты на постэкструзионное оборудование.

Кроме того производственная линия становится компактнее, что дает экономию производственных площадей.

3. Производственный экструзионный комплекс "Conex® Wood Extruder "

Принципиально новые идеи реализованы в конструкции производственного комплекса, созданного для производства экструзионных ДПК специалистами фирмы "Conenor" (Финляндия). Принцип комплекса, получившего название Conex (Конекс), - "все в одном".

Conex измельчает древесину, удаляет влагу, измельчает смолу, обеспечивает введение добавок, разогревает смесь и производит экструзию профиля. Кроме того, он упорядочивает расположение волокон в древесине , что улучшает прочность готового продукта. Внешний вид машины показан на рис. 9. и 10.

Дополнительным достоинством этой системы является малое время производственного процесса, что уменьшает деструкцию ( деградацию) древесины и полимера, присущую традиционным экструдерам, вследствие длительного воздействия высокой температуры. Экструзия производится при температуре на 10 ?C превышающую температуру размягчения полимера под давлением в фильере 60 бар. В процессе могут использоваться отходы бумаги и текстиля. Наполнение древесиной может составлять более 80 %.

Примеры продукции, производимой с использование "Конекса" см на рис 10.

Эксструзия плоской панели и коробчатого профиля

По мнению фирмы-разработчика, идеальным местом для этой машины являются непосредственно лесопильные предприятия, т.е. предприятия где много опилок и др. отходов. Выделяющийся в процессе экструзии водяной пар может быть утилизирован, например, для обогрева помещений.

Еще одной особенностью машины является простота изготовления многослойных изделий. Например, он может использоваться для изготовления деталей с внутренним вспененым слоем для снижения веса и обеспечения лучших теплозащитных свойств профилей.

Принципиальная схема конструкции экструдера Conex приведена на рис. 11.

Схема действия экструдера CONEX

Рис. 11. Схема действия экструдера CONEX®. На большом рисунке экструдер снабжен фильерой для коробчатого профиля; в правом нижнем углу показана фильера для экструзии листов.

Шнек, т.е. ротор представляет собой конус, имеющий с обеих сторон винтовую поверхность. Ротор изнутри и снаружи окружен двумя коническими стаканами , называемыми статорами и приводится в движение при помощи специальной шестерни. Смола, древесина и аддитивы подаются в рабочую полость через специальные каналы в статорах экструдера при помощи специальных питателей, интегрированных с корпусом экструдера. Пар отводится через специальный канал. Статоры имеют встроенные обогреватели. Фильера охлаждается изнутри и снаружи. Схема двухроторного экструдера показана на рис. 12

Схема двухроторного экструдера

Рис. 12.Схема двухроторного экструдера

Каждый ротор работает и управляется отдельно и вырабатывает свой слой материала. То есть обеспечивается возможность изготовления многослойных профилей. Конструкция машины показана на рис. 13

Устройство экструдера Conex CWE 500-2

Рис. 13. Устройство экструдера Conex CWE 500 - 2

"Изюминкой" этой машины является большая площадь и особая форма рабочих поверхностей, что позволяет в коротком цикле обеспечить хорошее измельчение древесины и хорошее смешивание компаунда.

Фирма выпускает 1-, 2-, и 3-роторные экструдеры мод. 150/300/380 и 500, обозначаемые по диаметру задней части ротора (в мм), для продуктов имеющих до 6 слоев , с производительностью от 0,25 кг/час до 750 кг/час в зависимости от типа экструдера и применяемых материалов.

Подкупающим фактором в технологии Конекс является сравнительно небольшие удельные капвложения. Однако, поскольку оборудование является новым, пока нам не известна долговечность машины и стоимость сменных изнашиваюшихся узлов, т.е. затраты эксплуатационно-ремонтные. Здесь необходимо провести тщательные переговоры с поставщиком.

4. Тандемная экструзионная установка, Китай

Оригинальное решение в экструзии ДПКТ реализовала китайская компания. Ее экструзионная линия для прямой экструзии представляет собой агрегат состоящий из двух экструдеров, каждый из которых имеет независимый электропривод, но общую станину и систему управления.

Первый двухшнековый конический экструдер осуществляет компаундирование древесно-полимерной смеси, а второй (одношнековый цилиндрический) - выдавливание изделия через фильеру. При этом компаунд поступает во второй экструдер в горячем виде, что позволяет значительно снизить расход энергии по сравнению с традиционной двухстадийной экструзией. Данная схема реализована компанией в большом семействе машин различной производительности и назначения для производства профилей, панелей и листовых материалов из ДПКТ.

На фотографии показана экструзионная линия SWMSY-2 для производства декинга, сайдинга и т.п. изделий.

Линия для прямой экструзии профилей

Линия для прямой экструзии профилей мод. SWMSY-2. Вид спереди.

Загрузка экструдера осуществляется при помощи двух питающих устройств. Через первый питатель подается заранее приготовленная смесь древесной муки с аддитивами, через второй - подается полимерная смола, см. фото.

Загрузка компонентов в экструзионную линию

Загрузка компонентов в экструзионную линию SWMSY-2.

Общий вид линии сзади, см. фото

Вид на экструзионную линию сзади

Вид на экструзионную линию сзади.

Расположение первого и второго цилиндров показано на следующем фото.

Расположение цилиндров

В красном кожухе под загрузочным устойством - цилиндр первого экструдера, справа от пульта управления просматривается второй цилиндр.

Рассмотренные примеры, показывают, что основными направлениями совершенствования техники и технологии изготовления экструзионных ДПК являются:

  • развитие технологии прямой экструзии,
  • совмещение нескольких выполняемых операций в одной машине,
  • снижение удельной материалоемкости оборудования,
  • повышение качества продукции и расширения возможностей технологии (производство многослойных профилей, вспененных изделий, крупногабаритных изделий и т.д.)

Рассмотренные примеры новых технических решений в экструзии ДПК позволяют сформулировать некоторые признаки, отличающие современное оборудование для переработки ДПК:

  • износостойкость рабочих органов машин,
  • наличие точной системы дозирования компонентов,
  • малую критичность системы к исходной влажности древесины,
  • высокие смесительные качества экструдера,
  • точное и непрерывное управление параметрами технологического процесса по зонам ( температура, давление и др.) и производственной линией в целом.

Более подробную информацию и другие примеры новой техники можно найти непосредственно на сайтах изготовителей оборудования, см. соответствующие каталоги в приложениях к настоящей книге.

Примечание. Развитие техники прямой экструзии не отменяет целесообразности использования во многих случаях и двухстадийных процессов c предварительным получением гранулята. При выборе технологического процесса следует учитывать ассортимент выпускаемой продукции, масштабы производства и многие другие факторы.

Автор статьи: Абушенко Александр Викторович