Тенденции в процессе экструзии — влияние на экономичность и качество окон

3 069

Сегодня экструзионная технология считается стандартной в производстве оконных профилей и по существу за последние годы не претерпела почти никаких изменений, кроме повышения выпускной способности. Многие называют ее "черным ящиком" и тем самым средством для достижения цели. Однако появление претензий к качеству и различия в затратах на производство свидетельствуют о том, что именно процессу экструзии и интегрированным процессам до и после экструзии необходимо уделять намного больше внимания, чтобы выстоять в условиях конкуренции.

Дипл. инженер Свен Вольф,
Компания Theysohn Extrusionstechik

Экономичность и качество
Если даже в настоящее время страны бывшего Востока находятся в определенном смысле в стадии прорыва, и оконные профили, а соответственно и изготовленные из них окна представляются идеальным продуктом для улучшения качества жизни, необходимо кроме близкой перспективы (прибыль, рынок) учитывать также долгосрочную. Инвестиции в бывшую в эксплуатации (и поэтому старую) технику — машины, установки и оборудование — возможно, это “выиграшный” сценарий в начале бизнеса, но он таит в себе опасность провала.
В сущности хорошо организованное производство с современными машинами и установками является гарантией эффективности затрат, высокого качества и не только краткосрочной прибыли, но и конкурентоспособности на длительную перспективу. Естественно, что (первоначальные) инвестиции представляют собой серьезное препятствие, но если хорошо посчитать производственные затраты, то получится совсем иная картина:
100% производственных затрат = 80% затраты на материалы
10% расходы на содержание персонала
4% инвестиционные затраты (амортизация)
2% техническое обслуживание / текущий ремонт
2% электроэнергия и эксплуатационные расходы
2% затраты на качество (рекламации и т.д.)
Остановимся на некоторых тенденциях в экструзионной технологии и их влиянии на прямые и непрямые затраты (на качество).

Приготовление ПВХ
Расходы на материалы составляют около 80 % затрат на производство продукта. Потому очень важно кроме тщательного подбора производителей сырья выяснить стоимость приготовления из этого сырья экструзионного материала, причем в каждом случае необходимо оптимизировать качество и затраты. Обычно можно рассчитывать на то, что при выполнении соответствующих требований инвестиция в высококачественную установку для приготовления ПВХ, работающую в полуавтоматическом режиме, несмотря на довольно высокие инвестиционные затраты, будет возвращена примерно за 0,75 года. Еще одна возможность экономии открывается с помощью внедрения автоматических систем взвешивания (лучшее использование и загрузка). На конечном этапе человеческий фактор сводится к минимуму и используется исключительно для контроля и технического обслуживания систем.

Влияние различных степеней подготовки на инвестиции, затраты и качество сухих смесей ПВХ

Что касается последующего экструзионного процесса, то следует учитывать, что подготовительный процесс существенно влияет на качество экструдата. Плохая и/или недостаточная подготовка приводит к проблемам качества, например:
— колебания момента вращения — избыток веса,
— термическая неоднородность — избыток веса,
— плохое качество сварки
— проблема подъема и втягивания — пользование машиной, распределение нагрузки
— дефекты профиля — усадочные раковины, впадины, неравномерный цвет и т. д.

Упрощенный анализ стандартной экструзии
Экструзионная установка работает аналогично насосу и лишь условно пригодна для процессов смешивания.
В установке энергия подается на пылеобразную сухую смесь ПВХ, чтобы произвести термально гомогенный расплав.
Горячий расплав пропускается под давлением, созданным в экструдере, через формирующую фильеру и потом охлаждается с помощью калибраторов, вакуума и воды.

Современная одноструйная экструзия; основной профиль 4,07 м/мин.

Виды экструзионных установок:
Конические экструдеры.
Как правило используются там, где выпуск составляет не более 180 кг/ч и отличаются большой гибкостью применения. (Стеклянные планки и маленькие неосновные профили).
Параллельные экструдеры.
Предназначены для больших объемов выпуска. Как правило оптимизированы для определенного диапазона (основные профили с одинаковым весом на метр длины.)

Двухструйная экструзия 2 х 2,5 м/мин.

Специальные формы экструзии:
— Двухструйная экструзия. Струя расплава разделяется из фильеры с помощью распределителя на два потока и впоследствии производится два одинаковых профиля.
— Ко-экструзия. Полное или частичное покрытие профиля дополнительным слоем из того же (PVC) или другого пластика (РММА, ASA) для достижения технических и/или экономических преимуществ.
— Пост-коэкструзия. Нанесение уплотнителя на уже остывшие профили. В основном используется резиноподобный материал (ПВХ, ТРЕ и др.).
— Пенная экструзия. Экструдер используется в качестве химического реактора, при этом добавляется вспенивающее вещество, которое после выхода из фильеры вспенивает ПВХ. В основном применяется для изготовления плинтусов (планок), обшивочных профилей и подоконников.

Двухструйная пост-коэкструзионная установка для стеклянных планок

Термически гомогенные расплавы — гарантия качества
Каждый производитель экструдеров исходит из того, что расплав, вытекающий из экструзионной установки, является термически гомогенным. Для достижения термической гомогенности существуют такие возможности:

Оптимальная червячная геометрия (с интегрированными ингредиентами в конце). — Мягкая пластификация с оптимальным распределением температуры внутри заполненных лабиринтов (ходов).

Червячная геометрия с оптимизированным адаптером потока

Оптимальный теплообмен (нагревание / охлаждение) на цилиндре. — Оптимальная подача и отвод тепловой энергии, прежде всего в области метринговой зоны (последняя зона в экструдере), для достижения перегрева расплава ПВХ. Независимо от применяемой рецептуры и объема выпуска.

Верхушка шнека с функцией смешивания и оптимизированным внутренним охлаждением

Современный способ регулировки температуры на цилиндре с эллиптической метринговой зоной и частотной масляной регулировкой

Оптимальный теплообмен на червячном механизме. — Благодаря большей поверхности контакта между червячным механизмом/винтом и пластификатом неизбежно возникает возможность лучше влиять на температуру плавки, а тем самым и на качество, чем с помощью цилиндра (активное и пассивное регулирование температуры на червячном механизме/винте)

Экономия материала благодаря улучшению гомогенности температуры

Влияние негомогенности температуры на качество производимых окон имеет разнообразные проявления:

неравномерная сварка — прочность углов;

замороженные натяжки — деформация или перекручивание профилей, увеличение натяжек в окне и их влияние на плотность и нагрузку на стекло;

искривление профилей — плотность окон, плохая подгонка профилей;

искривление оконных профилей — дефекты дизайна, неравномерность цвета;

прочность профилей — разная степень противоударности (тест шариком на ударную твердость), выполнение норм.
Но это влияние может сказаться непосредственно на стоимости материала:

волнистость внутри профиля — лишний вес, поскольку должна быть выдержана минимальная толщина стенки.

Точность как один из способов экономии на стоимости материалов
Точность приводной техники может дорого стоить, но в перспективе сэкономит предприятию значительно более высокую сумму расходов на материалы. Следует учитывать, что использование высокоточных приводных пакетов АС предпочтительнее, чем применение пакетов DC.

Экономия на материалах и электроэнергии с современными приводными пакетами АС

Необходимо учитывать такие факторы:

самые современные независимые от нагрузки приводные пакеты АС имеют точность ± 0,1% (DC ± 1%) и поэтому могут намного стабильнее поддерживать количество оборотов винта (червячного механизма)

Привод с двойным червячным механизмом с предупреждением неравномерности кручения винтов экструзионной машины

Базирующееся на Windows управление экструзионной машины с 15”-дюймовым экраном, реагирующим на прикосновение

никаких изменений объема выпуска и тем самым сокращение лишнего веса

никакого технического обслуживания, значительное сокращение потребления электроэнергии за счет более высокой эффективности

предпочтительнее медленно работающие двигатели без дополнительного вентилятора, чем быстро работающие использование современных приводов целесообразно

меньше потерь мощности за счет более высокого уровня эффективности

равномерная нагрузка на оба червячных механизма; предотвращение неравномерности кручения и пульсаций на выпуске, а также обеспечение температурной гомогенности

оптимальное охлаждение приводов с помощью двух согласованно работающих систем (для области высоких оборотов привода и для работающих на низких оборотах ответвлений)

Уплотнение масляных блоков и его исполнение

Современные технологии управления помогают обеспечить не только качество, но и — благодаря усовершенствованной точности регулировки и оптимальному удобству работы — производительность машины.

Гибкость работы помогает экономить затраты
В области разработки новых материалов тоже наблюдается быстрый прогресс. Использование все более дешевых компонентов приводит к оптимизации рецептуры и тем самым к оптимизации затрат на материалы. Это касается не только применения большего количества наполнителей и в связи с этим неизбежности подбора соответствующих вспомогательных средств переработки, но и характеристик ПВХ самых разных производителей. С точки зрения улучшения качества возникают более высокие требования к экструзионной технике в целом и к экструдерам в частности. Сегодня область их применения уже не ограничивается экструзией ПВХ, те же экструзионные машины используются также для производства искусственных материалов РММА и ASA. Важным критерием улучшения гибкости работы экструдеров является применение активных элементов управления процессом, в частности применение внешнего способа поддержания температуры червячных механизмов (винтов).

Расширение окна с помощью активного регулирования температуры винтов

Внешние проточные каналы для поддержания температуры червячных механизмов

Перспективы и итоги
Инвестиционные затраты являются, естественно, самым трудным барьером на начальном этапе производства оконных профилей. Но если рассматривать производство оконных профилей в целом, то они составляют только небольшую долю текущих затрат.
С помощью современных машин и установок удается достичь быстрого возврата инвестиций. Хотя для производителей окон — именно на “растущем рынке” — очень большое значение имеет качество (упрощенное проникновение на рынок), но они также очень чувствительны к цене и готовы к переменам. Имея современные машины и высококачественного поставщика этих машин в качестве партнера, производитель окон не только оснащен в лучшем виде, но и хорошо подготовлен к борьбе с конкурентами.

Полностью укомплектованный завод по производству оконных профилей

Найдите все свои архитектурные решения через OKNA.ua: Нажмите здесь чтобы зарегистрироваться. Вы производитель и хотите наладить контакт с клиентами? Кликните сюда.

Автор

Журнал ОКНА. ДВЕРИ. ВИТРАЖИ

+380 44 501 XX XX +380 44 501 8736

+380 44 501 XX XX +380 67 467 1426

Издатель

Журнал ОКНА. ДВЕРИ. ВИТРАЖИ