вакуум экструдер

Когда говорят про вакуумный экструдер, многие сразу думают про дегазацию — мол, откачал воздух из расплава, и все дела. Но на практике это лишь верхушка айсберга. Если подходить к вопросу так упрощенно, можно наделать ошибок, которые потом дорого обойдутся. Сам через это проходил, когда лет десять назад настраивал линию для ПЭТ-листов. Вакуум-система там работала, вроде бы, исправно, показания на датчике были в норме, а вот мелкие пузырьки в готовом листе все равно проскакивали. Оказалось, дело не только в глубине вакуума, но и в его стабильности по всей длине зоны дегазации, в конструкции самого цилиндра, и даже в том, как подготовлено сырье. Вот об этих нюансах, которые редко пишут в брошюрах, и хочется порассуждать.

Где вакуум — критичен, а где можно сэкономить?

Не для всех материалов и процессов нужна мощная вакуумная система. Скажем, при экструзии простых полиэтиленовых пленок часто обходятся без нее или ставят простейшие эжекторные системы. А вот когда работаешь с гигроскопичными материалами вроде того же ПЭТ, переработанным гранулятом с остаточной влагой или с композитами, где есть риск выделения летучих — тут без полноценного вакуумного блока никуда. У нас на заводе был случай с линией для АБС-профиля: заказчик изначально сэкономил, поставив маломощный вакуумный насос. В сухую погоду все было нормально, но как только влажность в цехе поднималась, на поверхности профиля появлялись кратеры и серебристые полосы — классические признаки плохой дегазации. Пришлось переделывать, менять насос на более производительный и дорабатывать зону дегазации на цилиндре. Вышло дороже, чем если бы сразу сделали правильно.

Еще один момент — это проектирование самой вакуумной зоны на цилиндре экструдера. Частая ошибка — сделать ее слишком короткой или с неправильной геометрией каналов. Расплав под вакуумом вспенивается, его вязкость меняется. Если зона не рассчитана на это, может возникнуть обратный поток или просто неэффективный отвод газов. В оборудовании, которое мы проектируем в Qingdao RuiHang Plastic machinery, на это обращаешь особое внимание. Опыт монтажа более 300 линий в разных странах показал, что универсального решения нет — под каждый тип продукта (лист, труба, профиль) и материал параметры вакуумного узла нужно просчитывать и иногда подбирать экспериментально.

Поэтому, когда к нам приходят с запросом просто ?купить вакуумный экструдер?, первый вопрос всегда: ?А для чего??. Потому что вакуум экструдер для производства медицинских трубок из ПВХ и вакуум экструдер для грануляции поликарбоната — это, по сути, разные машины, хотя принцип один. В первом случае важна чистота и полное удаление пластификаторов, во втором — интенсивная дегазация для получения высококачественного гранулята без пор.

Неочевидные узлы, которые ломают всю систему

Все смотрят на насос — его мощность, конечное давление. Но часто проблема кроется в обвязке. Ресиверы, трубопроводы, влагоотделители, запорная арматура. Если где-то есть негерметичность, которую не видно глазом, или диаметр труб занижен, насос будет работать на износ, не достигая нужного вакуума. Сам сталкивался с ситуацией, когда на новой линии вакуум ?плавал?. Проверили все соединения мыльным раствором — вроде течей нет. Оказалось, проблема в шаровом кране на отводе конденсата: он был не для вакуумных применений, и через его уплотнение медленно подсасывался воздух. Мелочь, а остановила пусконаладку на два дня.

Еще один критичный элемент — вакуумный затвор, та самая зона между цилиндром и бункером. Его задача — не дать материалу просыпаться вниз и в то же время не пускать воздух из бункера в зону вакуума. Конструкции бывают разные — роторные, тарельчатые. Их износ напрямую влияет на эффективность всей системы. На наших экструдерах мы используем затворы собственной разработки с износостойкими вставками, но даже их нужно вовремя обслуживать. На одном из предприятий в Юго-Восточной Азии забыли про этот узел в регламенте ТО. Через два года непрерывной работы гранулят начал просачиваться, вакуум упал, качество продукта резко снизилось. Пришлось экстренно останавливать линию.

И, конечно, фильтры. Воздух, который откачивается из экструдера, несет с собой пары пластификаторов, влагу, мелкие частицы полимера. Если это все попадает прямо в насос, он очень быстро выйдет из строя. Обязательна многоступенчатая система фильтрации, причем фильтры нужно регулярно чистить или менять. Это банально, но по опыту посещений многих производств, именно на этом часто экономят, а потом удивляются, почему насосы горят один за другим.

Из практики: случай с переработанным полипропиленом

Хороший пример важности правильно настроенного вакуума — это работа с вторичным сырьем. Был у нас проект для завода в России, который занимался производством толстостенных листов из переработанного полипропилена. Сырье было разное — от дробленки бамперов до отходов литьевого производства, с разной степенью загрязнения и влажности. Стандартный вакуум экструдер здесь не справлялся: пузыри, неоднородность расплава.

Пришлось глубоко модифицировать линию. Во-первых, мы установили не одну, а две вакуумные зоны на цилиндре экструдера — первая для грубого удаления воздуха и влаги сразу после зоны плавления, вторая, более глубокая, для тонкой дегазации перед фильерой. Во-вторых, поставили более мощную систему предварительной сушки и дозирования сырья, чтобы минимизировать переменные факторы. И в-третьих, что самое важное, интегрировали систему контроля вакуума не по одному датчику, а по нескольким точкам, с обратной связью на скорость шнека и температуру в зонах.

Результат получился, но путь был нелегким. Первые пуски показали, что при резком изменении фракции сырья (с мелкой дробленки на крупную) вакуумная система не успевала адаптироваться, возникали скачки давления в цилиндре. Пришлось дорабатывать алгоритм управления, вводить плавные переходы. Сейчас эта линия, спроектированная и собранная нами в Циндао, успешно работает, выпуская конкурентоспособный продукт. Этот опыт мы потом использовали в нескольких других проектах по переработке сложных вторичных материалов.

Мысли о будущем: интеграция и ?умный? вакуум

Сейчас тренд — это не просто отдельный вакуумный насос, а полностью интегрированная в систему управления экструдером подсистема. Чтобы данные с вакуумметров, датчиков температуры в зоне дегазации и даже с анализатора летучих веществ (если такой стоит на выходе) сводились воедино. И чтобы линия сама могла немного подстроить параметры — скажем, увеличить глубину вакуума, если датчик фиксирует рост влажности сырья, или предупредить оператора о скором загрязнении фильтра.

В наших новых разработках мы к этому движемся. Понятно, что до полностью безлюдного цеха еще далеко, но сделать так, чтобы вакуумная система была не ?черным ящиком?, а понятным и предсказуемым инструментом, — это реальная задача. Особенно для таких сложных применений, как экструзия оптических листов или изделий для пищевой промышленности, где любой дефект от газов — это брак.

В итоге, возвращаясь к началу. Вакуум экструдер — это не опция, а сложный технологический узел, от которого зависит не только качество, но и сама возможность переработки многих материалов. Его нельзя выбрать по каталогу ?на глазок?. Нужно понимать физику процесса, знать особенности сырья и четко ставить задачи перед производителем оборудования. Как это делаем мы в Qingdao RuiHang Plastic machinery, проектируя каждую линию не под типовой проект, а под конкретный продукт в конкретных условиях. Потому что пятнадцать лет в этой сфере научили главному: в экструзии мелочей не бывает. Особенно когда речь идет о вакууме.