Пултрузия – непрерывная технология производства стеклопластиковых профилей

Обзор пултрузионной машины

Пултрузия - непрерывная технология производства стеклопластиковых профилей

Компания Европласт является официальным дилером компании SVS HYDRAULICS на территории России и Стран СНГ. На эксклюзивных правах, по ценам завода изготовителя, мы поставляем пултрузионное оборудование. За 10 лет работы мы накопили опыт реализации крупных проектов на территории Российской Федерации.

Компания SVS HYDRAULICS, основанная в 2000г., специализируется на производстве различного промышленного оборудования, в том числе пултрузионных машин, гидравлических устройств , грузоподъемного оборудования, намоточных линий и др. Компания обладает международными сертификатами ISO 9001, CE.

SVS HYDRAULICS занимается постоянным совершенствованием своего оборудования, учитывая современные требования и задачи покупателя.

В 2013 году компания SVS HYDRAULICS получила награду “За высокие достижения в создании инновационной продукции” India SME ExcellenceAwards 2013 среди предприятий композитной отрасли.

Линейка пултрузионного оборудования. Краткое описание

Представляем линейку пултрузионных машин, с различным усилием вытяжки тянущего устройства и максимально возможными габаритами получаемого изделия.

Модель

Страна изготовитель

Усилие вытяжки тянущего устройства

Максимально возможные габариты профиля

Стенд для стекловолокна

НАГРЕВ

Установочная мощность

Стенд для стекловолокна

Секция пропитки 

Секция полимеризации

Приемный стол

SVS– 6 TSVS– 12 TSVS– 15 TSVS– 20 T
 Индия  Индия Индия  Индия
6 тонн  12 тонн  15 тонн  20 тонн
 600х150 мм  650х280 мм 750х250 мм 900х300 мм.
на 150 стандартных бобин на 150 стандартных бобин на 300 стандартных бобин на 300 стандартных бобин
3 зоны нагрева по 0,5  кВт 4 зоны нагрева по 1 кВт 6 зон нагрева по 0,75 кВт 9 зон нагрева по 1 кВт
8 кВт 10 кВт 15 кВт 30 кВт
 2000х1000х2500 мм  2500х1000х3000 мм  2500х1000х3000 мм  2500х1000х3000 мм
 750х1200 мм. 750х1200 мм 750х1200 мм  1000х1500 мм
 1700х1000 мм 1700х1000 мм  1700х1000 мм  2000х1000 мм 
 6000х600х1100 мм 6000х600х1100 мм 6000х600х1100 мм  6000х600х1100 мм 

Теперь же рассмотрим линейку оборудования на примере линии SVS-12T. Весной этого года наши специалисты учавствовали в тестовом запуске на площадке завода изготовителя в Индии. Тестовый запуск проводился в рамках исполнения контракта на поставку оборудования в Россию. Далее вы можете видеть схему производственной линии. (к плану статьи)

Комплектация, внешний вид

Оборудование весит около 8 тонн и поставляется в 40 футовом морском контейнере. SVS-12T может поставляться в различной комплектации и с дополнительными опциями, и без них. Рассматриваемая нами машина имела максимальную комплектацию. В табличке вы можете видеть различия в комплектации. 

Компоненты линии

Стенд для стекловолокна (шпулярник)

Секция пропитки

Устройство принудительного внесения связующего

Секция  полимеризации

Секция  тянущего устройства

Секция резки

Модуль управления

Устройство резки стеклоткани

Устройство пылеудаления

Грузоподъемный механизм штабелирования фильеры

Набор по уходу за фильерой

Дополнительные нагреватели

Блоки охлаждения

Корпуса вытяжного устройства для коммуникации с производственной вентиляцией

Максимальная комплектацияБазовая комплектация
++
++
+
++
++
++
++
++
++
+
+
+
+
+

Также в комплекте идет:

  • Инструкция по монтажу (на русском языке)
  • Инструкция по эксплуатации (на русском языке)
  • Технический паспорт
  • Установочная схема
  • Электрическая и пневматическая схема
  • ЗИП

Пултрузионная машина имеет простой дизайн, нацеленный на повышение функциональности и максимального контроля в процессе производства.

Панель управления находятся в легкодоступном месте, что позволяет непринуждённо контролировать процесс производства изделий. Оборудование доставляется в морском контейнере, в жесткой упаковке.

Узлы оборудования дополнительно покрываются защитной смазкой и упаковываются в полиэтилен.

На всех узлах, где необходимо присутствуют шильды с предупреждениями и правилами работы. Оборудование собрано с учетом европейских норм безопасности. 

Штабелёр для ровинга (шпулярник) изготовлен из металлического профиля, окрашенный в фирменный цвет. Конструкция сборно-разборная и проблем с установкой не возникает.

Ванна пропитки – ванна на 40 литров. Материал исполнения нержавеющая сталь. Габариты 750*1200 мм. Нагревательный элемент подогрева ванны – 0,7 кВт. Также ванна пропитки укомплектована втулкой сброса излишков смеси. Предусмотрена штатная панель из нержавеющей стали для возврата излишков смеси в ванну пропитки.

На фотографии продемонстрирован процесс возврата излишков смеси в ванну пропитки. 

В комплект поставки данной линии было включено устройство принудительного внесения связующей в фильеру. Для получения изделий сложной геометрии с помощью устройства принудительного внесения подается связующее под давлением в фильеру.
На фото блок подготовки воздуха с регулятором давления на устройстве принудительной подачи связующего

Стол формообразующий, с комплектом крепежа для фиксации фильер. Габариты – 2000х1000 мм. Комплект нагревателей – 4 зон нагрева по 1 кВт. Комплект блоков охлаждения – 4 шт. Скорость полимеризации в зависимости от геометрии профиля и модификации сырья – от 2 до 60 метров /час. На фотографии видны нагреватели фильеры и датчики температуры.

Далее рассмотрим тянущее устройство. Оно состоит из двух гидравлических захватов длиной хода 900мм. Механизм оснащен защитой от загрязнений, гофрированной защитой и металлическим кожухом. Гидравлический захват оснащен накладками из армированного полиуретана для фиксации изделия. Основной функцией тянущего устройства является захват и протяжка изделия.

За счет давления, создаваемого в гидравлической станции, создается прижимное и тянущее усиление. В рассматриваемой модели это усиление до 12 тонн. В процессе протяжки изделия используется два гидравлических захвата с возможностью работы в двух режимах: последовательной протяжки, одновременной протяжки.

Данная пултрузионная линия работает в режиме последовательной протяжки, благодаря этому увеличивается производительность, за счет непрерывности протяжки. При одновременной (параллельной) протяжке в цикле протяжки существует холостой ход гидравлических захватов в начальную точку.

При этом изделие перестает протягиваться, в то время как при последовательной протяжке процесс идет непрерывно. Также за счет переменной работы тянущих устройств идет значительная экономия электроэнергии.

Основной пульт управления является стандартное PLС, позволяющее:

  • Управлять скоростью протяжки
  • Регулировать длину изделия
  • Программировать получения изделия
  • Визуализировать результаты работы машины

Внутреннее устройство

Внутренняя разводка нагревателей + комплект датчиков температуры

Разъемы подключения нагревателей

Общий вид PLС панели с японским модулем PLC.

Есть два режима работы узла резки:

  • Ручной запуск
  • Автоматический режим

Узел резки оснащается вытяжным устройством продуктов резки.

Пила – диск алмазный ǿ 350 мм.

Захват гидравлический с фиксацией разрезаемого профиля.

Подача пилы резки – пневматический цилиндр.

Накладки на захвате – армированный полиуретан.

Электромотор на резке – 1,5 кВт

Пульт управления секции резки, с возможностью распила по заданному значению. Или по произвольному значению.

Скорость резки – 3500 об/мин

Приемный стол готовой продукции с роликами – (габариты – 6 х 1 метр)

Стандартный набор ЗИП:

  • Полиуретановые подушки
  • Ящик с инструментами
  • Масляный фильтр
  • Комплект термопар
  • Воздушный фильтр
  • Уплотнители воздушные и гидравлические

Устройство воздушного охлаждения гидростанции (Италия) применяется для охлаждения гидравлического масла. За счет воздушного охлаждения нет необходимости в сторонних источниках охлаждения. (к плану статьи)

Функциональность

Данная линия позволяет производить профиль и компоненты для диэлектрических производственных лестниц из стеклопластика, а также других разнообразных профилей для сборных конструкций.

Стеклопластик отличается не только отличными диэлектрическими свойствами, но и при этом обладает следующими достоинствами:

  • легкий вес (стеклопластиковые диэлектрические лестницы значительно легче деревянных),
  • высокая прочность (ступени способны выдерживать нагрузку до 140 кг.),
  • хорошая упругость,
  • коррозийная стойкость,
  • водостойкость,
  • не поддерживает горение,
  • долгий срок службы.
  • не требует окраски

Благодаря вышеперечисленному уникальному набору свойств, диэлектрические стеклопластиковые лестницы или стремянки – отличные и безопасные помощники при проведении ответственных работ по монтажу электрооборудования, по прокладке электрических кабелей и проводов, а также по обслуживанию и ремонту электросетей, распределительных устройств, телекоммуникаций и разных электроустановок и оборудования.
При этом профессиональные лестницы из стеклопластика могут применяться и на производстве, так как они отличаются устойчивостью к агрессивному воздействию внешней среды и к коррозии, а также не впитывают влагу.

Сборные конструкции из стеклопластика

На сегодняшний день доступен целый ряд высокотехнологичных конструктивных решений из стеклопластика:

  • Лестницы (ступени из стеклопластикового решетчатого настила, стойки, опоры, поручни и швеллера из стеклопластиковых деталей) – такие лестничные конструкции отличаются легким весом, удобством в транспортировке и монтаже;
  • Сходни – в отличие от однотипных металлоконструкций, пешеходные зоны со стеклопластиковыми сходнями обладают более высокими эксплуатационными возможностями, и при этом не нуждаются в особом уходе (стеклопластиковые сходни обладают сроком службы в 20 и более лет);
  • Система поручней – композитные поручни отличаются эстетичностью, удобством и эргономичностью, могут эксплуатироваться при высокой влажности, при значительных перепадах температур, а также при воздействии агрессивных сред (благодаря низкой теплопроводности они дают при прикосновении ощущение «тепла»).

Помимо вышеперечисленных стеклопластиковых конструкций, также возможно изготовление следующих сборных конструкций из стеклопластика: ограждения (в т.ч.

леерные ограждения), шумозащитные экраны, площадки обслуживания, навесные лестницы с горизонтальным креплением, каркасы, пешеходные мосты и переходы.

Все конструкции, произведенные из стеклопластика, будут отличаться устойчивостью к коррозии, стойкостью к ультрафиолету, легким монтажом, долгим сроком службы и отсутствием эксплуатационных затрат! (к плану статьи)

Пултрузия

Пултрузия - непрерывная технология производства стеклопластиковых профилей

Пултрузия (pultrusion) – непрерывный процесс изготовления длинномерных профильных изделий путем протягивания композиции матричного полимера с непрерывными волокнами через формообразующее и консолидирующее устройство (пултрузионную головку). В отличие от экструзии, где основным рабочим воздействием служит давление, при пултрузии таковым является тянущее усилие.[1]

При изготовлении изделий методом пултрузии выделяют два (основных) элемента, формирующих композицию:

Помимо указанных компонентов, при изготовлении изделий методом пултрузии, допускается использование модифицирующих добавок, цель которых заключается в придании изделиям специфических свойств, повышения физико-механических свойств и увеличения эстетической привлекательности получаемых изделий.

Пултрузионная технология применяется для получения изделий, обладающих высокой удельной прочностью и жесткостью. Технология производства обладает высокой степенью гибкости (в отношении применяемых материалов, структуры, конструкции изделий), наукоёмкости и относится к категории инновационных.

Технология пултрузии весьма успешно используется для производства ответственных изделий авиационной и ракетно-космической техники, строительных материалов и изделий для нужд автомобильной индустрии и машиностроения. Кроме того, изделия, получаемые методом пултрузии, применяются и в сельском хозяйстве.

История возникновения и развития пултрузии, как технологического метода

Как и многие другие инновационные решения, и передовые технологии, пултрузия зародилась в сфере военной промышленности. Новый метод получения композиционных материалов был впервые использован в авиационной промышленности для нужд ВВС США.

История пултрузии в гражданском секторе началась в пятидесятом году прошлого века. Первый патент на технологию пултрузии, автором которого стал В. Брандт Голдсуорти, был выдан в 1951 году в Соединенных Штатах Америки.

Сперва технологию пултрузии рассматривали как метод получения простых сплошных профилей, армированных однонаправленным волокном.

Уже в 1954 году В. Брандт Голдсуорти подготовил и опубликовал свою научно-исследовательскую статью под названием «Непрерывная экструзия материалов, армированных пластиков», где изложил свое первые наработки в этом вопросе и описал ключевые моменты получения композиционных материалов, основанных на использовании полиэфирных смол и получаемых при помощи протягивания.

Несколько лет спустя Голдсуорти, совместно со своим партнером Фрэдом Лэндграфом основали компанию Glastrusions Inc., на долгие годы ставшую лидером и монополистом рынка.

Знаковым для истории развития метода пултрузии стал 1969 год, когда М. Гейлорд опубликовал свой фундаментальный труд «Теория и практика усиления пластмассы». В данной работе, впервые был представлен наиболее полный (для своего времени) перечень полиэфиров и методов получения композиционных материалов способом пултрузии.

Следующий, 1970-й год, принято считать годом, кода пултрузия выделилась в отдельный и самостоятельный сегмент бизнеса и науки, фактически образовав самостоятельный индустриальный сектор. К этому оду на мировом рынке уже сформировались порядка десяти компаний, четко ориентированных на пултрузию, как способ производства и сегмент потребления специализированных материалов.

До 80-го года развитие технологии носило преимущественно революционный характер.

В результате новых научно-исследовательских и практических изысканий  пултрузия превратилась в метод производства практически неограниченного ассортимента сплошных и полых профильных изделий.

Кроме того появилась возможность получения изделий, свойства которых удовлетворяют широкому диапазону технологических и конструкционных требований.

Развитие пултрузии, как метода получения композиционных материалов, позволило вывести целую серию индустриальных направлений на качественно новый уровень.

При этом появление новых материалов несло в себе не только явные плюсы, но и ряд существенных минусов.

Так, например, ключевой элемент композиционного материала – термореактивная смола, обладает рядом существенных недостатков. Вот основные их них:

  • Вредна в использовании;
  • Не подлежит вторичной переработке;
  • Является весьма дорогостоящей.

Все эти факторы приводят к ухудшению условий труда работников, ухудшают экологическую обстановку, а также затрудняют проникновение композиционных технологий во многие ключевые отрасли.

Согласно журналу Reinforced Plastics[2], пултрузионная технология освоена только в ряде технологически развитых стран. В качестве матричного вещества применяются в основном термореактивные эпоксидные, полиэфирные или винилэфирные смолы.

В последние годы широко проводятся исследования на предмет использования в качестве матрицы термопластичных полимеров. На начальных стадиях учёные столкнулись с рядом проблем, таких как большая сложность в получении качественной пропитки армирующего слоя из-за высокой вязкости расплавов большинства термопластичных полимеров.

Бесспорно, достигнут некоторый успех в получении качественных изделий, но только лишь при использовании первичных, а не вторичных, низковязких расплавов термопластичных полимеров. Это привело к тому, что изделия на основе термопластичных полимеров имеют высокую стоимость.

На сегодняшний день технология пултрузии освоена лишь в ограниченном числе технологически развитых государств. Реальными результатами в этом вопросе обладают такие страны, как США, Германия и Великобритания. Определенными успехами в этом вопросе обладают Россия, Беларусь и Китай.

Классический технологический процесс пултрузии

Классический метод пултрузии предполагает использование армирующего элемента (как правило – стеклоровинг) и полимерной матрицы (как правило –  термореактивных смол). Термореактивые смолы, как известно, обладают высокой текучестью (низкой вязкостью), что и определило условия технологического процесса.

В общем виде, классический метод поучения изделий методом пултрузии (с использованием термореактивных смол) можно изобразить в следующем виде:

  1. Ровинг;
  2. Пропиточный ролик;
  3. Ванна со связующим;
  4. Ровинг, пропитанный связующим;
  5. Формующее;
  6. Калибрующее устройства;
  7. Тянущее устройство;
  8. Отрезное устройство;
  9. Готовое изделие.

На практике существует довольно большое количество вариантов построения технологической линии и осуществления технологического процесса получения изделий методом пултрузии.

Подавляющее большинство линий сформировано по горизонтальному принципу, хотя (в значительно меньших объемах) могут применяться и верикально-ориентированные линии.

Последние применяются с целью минимизации влияния земного притяжения на деформацию получаемых изделий.

Следует отметить, что в последние годы были разработаны и появились на рынке специальные марки смол, предназначенные для производства продукции именно методом пултрузии.

Данные инновации позволили в значительной степени повысить производительность оборудования (линий пултрузии) достигнув скорости в 4-6 погонных метров изделия в минуту (изначально этот показатель едва превышал отметку в 1 метр за минуту).

Метод пултрузии с использованием термопластичных полимеров в качестве матрицы

Одним из существенных недостатков пултрузии, использующей в качестве связующего полиэфирные, эпоксидные и винилэфирные смолы, является высокая стоимость получаемых изделий.

Кроме того, получаемые «классическим» методом пултрузии изделия не подлежат вторичной переработке и тем самым наносят вред экологии планеты.

Учитывая эти предпосылки, высокую степень актуальности получил метод пултрузии, ориентированный на применение термопластичных полимеров.

Данный вариант пултрузии предусматривает получение профильных изделий различного поперечного сечения – сплошного и замкнутого, прямоугольного, квадратного, круглого и кольцевого, – армированных высокопрочными волокнами.

Такие профили характеризуются высокими показателями удельной прочности и жесткости, малой удельной массой и соответственно низкой стоимостью, отнесенными к единице полезной нагрузки, а потому высокой конкурентоспособностью.

Важными аргументами в пользу армированных термопластов являются экологическая чистота производства изделий и, в отличие от композитов на основе термореактивных смол, практически неограниченные возможности их рециклинга после выработки ресурса.  По этим причинам в последние десятилетия объемы промышленно производства и применения таких материалов в высокоразвитых странах возрастают на 8–10% в год.

Тем не менее, данный вариант пултрузии (на сегодняшний день) уступает «классическому» методу в производительности получаемых изделий ввиду высокой вязкости расплавов термопластичных полимеров. Сами изделия, изготовленные с использованием термопластичных полимеров, уступают аналогам (базирующихся на смолах) в разнообразии и прочности.

Оборудование для пултрузии и технологический процесс (в общем виде) выглядит следующим образом:
  1. Шпулярник, на котором устанавливаются бобины с ровингом;
  2. Ровинг;
  3. Экструдер;
  4. Пропиточная голова;
  5. Стренги (ровинг пропитанный полимером);
  6. Профилирующее устройство;
  7. Тянущее устройство;
  8. Отрезное устройство.

Производительность подобных линий (на сегодняшний день) уступает по производительности пултрузионному оборудованию, предполагающему использование термореактивных смол в качестве матрицы.

Продукция и изделия, получаемые методом пултрузии

Широкий ассортимент получаемых изделий обеспечивается высокой гибкостью технологии и мобильностью производства. Изделия, получаемые по технологии пултрузии, широко используются в таких отраслях, как:

  1. Сельское хозяйство и Химическая промышленность в части производства химически устойчивых к агрессивным средам щелевых полов с повышенными прочностными характеристиками, используемыми при строительстве животноводческих комплексов, химических производств и так далее;
  2. Строительная индустрия в части производства композитной арматуры, профилей, конструкций, элементов для окон ПВХ и многое другое;
  3. Аэрокосмическая индустрия в части изготовления элементов конструкции летательных аппаратов;
  4. Спортивно-туристическая индустрия в части изготовления инвентаря с повышенными прочностными характеристиками: лыжи, лыжные палки, весла плавсредств, удилища, конструкции палаток и навесов, а также много другое;
  5. Электроэнергетика в части изготовления диэлектрических конструкций, стеклопластиковых стержней применяемых в полимерных изоляторах и в качестве несущих конструкций элементов сигнализационных заграждений, стеклопластиковых профилей применяемых в производстве трансформаторов и электромоторов;
  6. Промышленное производство, потребляющее гранулы ДЛМ (длинноволокнистый литьевой материал) в качестве сырья и материалов для последующего изготовления конструкций и изделий с повышенными прочностными и химическими характеристиками методом литья под давлением.
  7. Прочие отрасли и производства, использующие механизмы, конструкции и материалы, соответствующие высоким требованиям химической, диэлектрической и прочностной устойчивости.

Чтобы получить дополнительную информацию и (или) узнать последние новости по данной теме посетите тематическую закладку: Пултрузия. Кроме того вы можете воспользоваться поиском по сайту (форма размещена в верхней части страницы).

Список литературы: [1] Ставров В.П. Формообразование изделий из композиционных материалов. Минск: БГТУ, 2006. – 482 с. [2] Reinforced Plastics: International Buyer`s Guede/12th Edition, 2008/2009
А.Л. Наркевич, кандидат технических наук; О.И. Карпович, кандидат технических наук, доцент.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.