Линия PLA 900 мм

Когда говорят про линию PLA 900 мм, многие сразу представляют себе просто увеличенную версию стандартного экструдера для листов — мол, поставил бóльший шнек, расширил калибр — и всё готово. Но на практике, особенно с полимолочной кислотой, это одна из самых коварных задач. PLA — материал не из простых: температурный режим узкий, вязкость меняется непредсказуемо, а при ширине в 900 мм проблемы распределения расплава по всей ширине фильеры выходят на первый план. У нас в Qingdao RuiHang Plastic machinery через это прошли не раз, и каждый новый проект — это снова балансировка между теорией и ?полевыми? условиями.

Конструктивные нюансы, которые не увидишь в каталоге

Основа любой широкоформатной линии — экструдер. Для линии PLA 900 мм мы давно отказались от идеи использовать просто модифицированные модели для ПЭТ или ПП. PLA требует особой геометрии шнека — зоны сжатия должны быть более протяжёнными и плавными, чтобы минимизировать сдвиговый нагрев. Иначе материал начинает деградировать прямо в цилиндре, появляются жёлтые полосы, а потом и пузыри в листе. Пришлось разрабатывать свой вариант, с дополнительной зоной дегазации — даже несмотря на то, что PLA считается низко гигроскопичным. Практика показала, что остаточная влага из гранул или даже из атмосферы в цеху может сконденсироваться в зоне подачи и дать те же пузыри.

Фильера — отдельная история. Распределительный коллектор типа ?паук? для ширины 900 мм — это риск возникновения застойных зон. Мы перешли на щелевую конструкцию с модульными губами, которые можно регулировать по всей ширине в процессе работы. Но и тут не без проблем: PLA, особенно с добавками, например, с тальком для жёсткости, начинает менять реологию. Если губы отрегулированы под чистый полимер, то при переходе на композит лист может начать ?плыть? к краям или, наоборот, утолщаться в центре. Приходится на ходу подкручивать, и это требует от оператора не просто следования инструкции, а понимания, как материал ведёт себя в момент выхода из зазора.

Система калибрования и охлаждения — это то, где чаще всего ошибаются при первом запуске. Для PLA категорически не подходит интенсивное водяное охлаждение сразу после выхода из фильеры. Материал застывает слишком быстро, возникают внутренние напряжения, которые потом проявляются при термоформовке — лист просто рвётся. Мы используем трёхзонный калибратор: первая зона — воздушное охлаждение с точным контролем температуры, вторая — мягкий контакт с полированными роликами, третья — окончательное охлаждение. Но даже такая схема требует тонкой настройки скорости протяжки. Слишком медленно — лист провисает и теряет плоскостность, слишком быстро — не успевает стабилизироваться структура.

Из практики монтажа: что идёт не по плану

Один из наших проектов был для предприятия под Москвой. Заказчик хотел производить биоразлагаемую упаковку — листы толщиной 1.2 мм для термоформовки лотков. Поставили линию PLA 900 мм, собрали, запустили. И сразу столкнулись с проблемой стабильности толщины. По краям лист был на 0.15 мм тоньше, чем в центре, причём колебания были несистемными. В теории всё было просчитано: и тепловой расчёт фильеры, и равномерность нагрева. Стали искать причину. Оказалось, проблема была в предварительном подогреве гранул. Силос с сырьём стоял в неотапливаемой части цеха, гранулы подавались в бункер с температурой около +5°C. Этого хватило, чтобы создать неравномерность пластикации в первой зоне цилиндра. Решение было простым до безобразия — установили рубашку с термостатированной водой на бункер-сушилку. Но чтобы до этого дойти, потратили три дня на замеры температур по длине цилиндра и анализ кривых тока двигателя шнека.

Другая частая ошибка — недооценка роли вспомогательного оборудования. Например, система намотки рулона. PLA — материал не очень эластичный, и если намотка идёт с постоянным натяжением, как для ПЭТ, то на внутренних витках большого рулона (до 2 тонн) возникают деформации. Лист потом невозможно ровно раскатать — он сохраняет ?память?. Пришлось интегрировать систему с плавающим давлением прижимного ролика и датчиком контроля окружной скорости. Это, конечно, удорожание, но без него качество конечного продукта было неконкурентным.

Материал и его капризы: больше, чем просто температура

Работая с PLA, нельзя думать только о линии. Нужно думать о партии сырья. Мы убедились, что даже у одного и того же производителя гранул могут быть колебания молекулярной массы. А это напрямую влияет на текучесть. На одной из линий в Турции мы столкнулись с тем, что при штатных настройках (температура цилиндра 185-200°C) новая партия материала давала резкий скачок давления на фильере. Пришлось экстренно снижать температуру в последней зоне до 175°C, чтобы избежать выброса. Это, в свою очередь, потребовало корректировки скорости шнека. Всё это — ручная работа, которую не заложишь в автоматический рецепт. Поэтому теперь мы всегда рекомендуем заказчикам проводить пробную переработку каждой крупной партии сырья и сохранять профили настроек.

Ещё один момент — использование вторичного PLA или подмес регранулята. Технически, это возможно и даже поощряется с точки зрения экономики. Но своя линия PLA 900 мм должна быть к этому готова. Регранулят часто имеет более широкий разброс по вязкости и содержит микропримеси. Это требует установки более тонких фильтров на расплаве (мы ставим сменные сетки до 250 меш) и, что важнее, более точной системы дозирования, если подмес идёт на стадии подачи. Механический дозатор с шестерёнчатым насосом здесь предпочтительнее гравитационного.

Опыт Qingdao RuiHang: не просто продажа, а сопровождение процесса

За 15 лет мы смонтировали более 300 линий по всему миру, и те из них, что работают с биополимерами, стали для нас особым направлением. Штаб-квартира в Циндао — это не только производство, но и испытательный центр. Прежде чем предложить клиенту конфигурацию линии PLA 900 мм, мы часто просим прислать образец его сырья. Проводим тестовые прогоны на нашем демонстрационном стенде, смотрим на поведение материала, подбираем предварительные настройки. Это не гарантия 100% успеха на месте у клиента, но это снимает 80% стартовых проблем.

Например, для проекта в Казахстане, где линия должна была работать в широком диапазоне толщин (от 0.8 до 3 мм), мы заранее отработали рецепты перехода. Выяснилось, что при переходе на более толстый лист необходимо не просто увеличить скорость вытягивания, но и изменить температурный профиль калибратора, иначе лист начинает коробиться. Эти нюансы мы затем передали инженерам заказчика в виде не жёсткой инструкции, а скорее, методички с вариантами действий в зависимости от наблюдаемых дефектов.

Успешная эксплуатация в более чем 50 странах — это не про количество проданных машин. Это про то, что мы научились адаптировать оборудование под местные условия: под качество электросетей (скачки напряжения убивают точность ТЭНов), под климат (высокая влажность в Юго-Восточной Азии требует дополнительной защиты электрошкафов), под уровень подготовки персонала. Иногда лучше сделать систему управления проще, но с дублированием ключевых органов регулировки в ручном режиме, чем предлагать полностью автоматизированную линию, которую при первом же сбое не смогут запустить.

Вместо заключения: мысль вслух о развитии

Сейчас многие говорят о тренде на увеличение ширины до 1200 мм и даже больше. Но гонка за шириной, на мой взгляд, вторична. Гораздо важнее для линии PLA 900 мм — это повышение её гибкости. Возможность быстро, за несколько часов, перенастроиться с PLA на, скажем, PHA или на композит с древесной мукой. Это требует пересмотра конструкции зоны подачи (чтобы не было заторов с сыпучими добавками), внедрения более быстродействующих систем регулировки зазора фильеры. Над этим мы и работаем в новых модификациях. Потому что в конечном счёте, заказчику нужно не просто широкое полотно, а стабильное, качественное и рентабельное производство, способное реагировать на меняющийся рынок. И оборудование должно быть ему в этом партнёром, а не источником постоянных головных болей.