Вся невероятность и уникальность этой технологии в том, что сырьё, используемое при производстве полимерпесчаной черепицы бесплатное, валяется под ногами, иногда засоряя нашу среду обитания.

Подготовка сырья

Это полимерные отходы в различных видах: упаковка, пластиковая тара, пришедшие в негодность изделия быта. Всё больше и больше товаров упаковывается в полимеры, растёт ассортимент стройматериалов, изготовленных из пластиков. Недостатка в сырье не предвидится, а наоборот, объёмы полимерных отходов будут только расти, а потребность в строительных материалах только увеличится.

Конечно, существуют эффективные технологии их переработки, позволяющие использовать полимеры повторно. Как правило, требуется тщательная сортировка отходов пластмасс, их отмывка, сушка. Это дорогие и трудоёмкие процессы. Да и качество переработанного сырья низкое, и не позволяет использовать его на 100% взамен исходного.

Предлагаемая технология производства полимерпесчаной черепицы из полимерных отходов не предполагает очистку и глубокую сортировку сырья. Предлагается лишь придерживаться соотношения 40-50/60-50 так называемых мягких (полиэтилены) и жёстких (полипропилены, полистиролы, АБС пластики, ПЭТ и пр.) полимеров. В таком примерно соотношении отходы и находятся на свалках.

НЕ подходят тугоплавкие полимеры (поликарбонаты, фторопласты) и резины. Легкоплавкие, типа ПВХ, могут частично выгорать, но на качество полимерпесчаной черепицы это не влияет. Также выгорают примеси (бумага, пищевые отходы), испаряется влага.

Кроме отходов полимеров в производстве черепицы требуется песок. Он используется как наполнитель и должен быть сухим, просеянным без глинистых и пылевидных включений. Не имеет значения, какого цвета песок и происхождения. Допустимая фракция песка до 3х мм. Может и использоваться другой наполнитель, более доступный в выбранной местности, но прежде промышленного его использования необходимо исследовать его влияние на качество продукции. Таким образом, эта невероятная новая технология получения стройматериалов из бесплатного сырья.

Предварительная переработка сырья

На первом этапе отобранные и отсортированные пластики измельчаются на дробильной машине. Желательно иметь соотношение 50/50 твёрдых и мягких полимеров. Если исходным сырьём служат отходы производства, и они являются полимером определённой марки или группы полимеров, то полимерпесчаная масса, получаемая из такого сырья, может потерять в качестве.

Например: полиэтилены лучше ведут себя при отрицательных температурах и глянец на изделии получить проще, зато «твёрдые» полимеры добавят жёсткости и прочности при нагреве на солнце. Работать с гранулятом или полимером одной марки лучше, удобнее. Получается геометрически ровная и правильная черепица.

Полимерпесчаная черепица получается тем качественнее, чем равномернее смешаны полимеры и песок. Не нужно предварительно очищать отходы пластиков. Единственным вредителем может быть машинное масло, попадаемое с канистрами. Но его количество, как правило, незначительное, не влияет на качество плитки, а если и проявится пятном на плитке, при повторной переработке пропадает. Остальные примеси выгорают. В дальнейшем стройматериалы из полимерпесчаной смеси устойчивы к маслам и другим хим. продуктам. Следует также избегать попадания металлических включений, фольги.

Подготовка полимерпесчаной массы

После первого измельчения отходы пластиков попадают в экструзионную машину, где под нагревом перемешиваются. Любой химик скажет, что это невозможно и ненаучно - перемешать разнородные полимеры; всё равно, что смешивать керосин с водой. Но такая задача и не ставиться – перемешивать полимеры на молекулярном уровне, достаточно перемешать отходы пластиков, используя свойства вязкости расплавленных полимеров.

В структуре полимерных отходов большое место занимают плёнки полиэтилена и полипропилена. Они без измельчения добавляются в экструзионную машину.

Полученную полимерпесчанную массу с консистенцией дрожжевого теста оператор рукавицей снимает на выходе из экструзионного узла линии, и, сваляв руками шар (агломерат до 100 мм.), бросает в воду для охлаждения. Вынутый из воды, не совсем остывший, но уже затвердевший агломерат быстро сохнет, остывая.

Случается, что происходит перегрев полимерной массы, и она вытекает из экструзионки на пол, пока оператор не выключит нагрев. Остывшая такая масса, затем пригодна для использования. Весь остывший агломерат подвергается повторному измельчению в щепу с размером фракции до 1-10 мм. Таким образом, получается готовое сырьё для полимерно-песчаной смеси.

Получение полимерпесчаной массы и формовка черепицы

Этот этап производства плитки завершающий. Некоторые отделяют его от заготовительного участка, располагают в отдельном помещении. Кроме эстетических соображений (заготовка полимерной усреднённой смеси сопровождается выделением газов, и требует обеспечения вытяжки), имеются ещё и практические выгоды: проще осуществлять контроль и учёт. А в случаях работы в исправительных учреждениях, просто необходим из-за режимности предприятия.

Смешивание песка, полимеров и красителей происходит в термосмесительном агрегате (Агрегат Плавильно-Нагревательный). Важно поддерживать массу смеси в АПН постоянной, добавляя по мере расхода готовой массы новые порции. Измельчённая полимерпесчаная масса смешивается с песком и красителями в разных пропорциях в зависимости от выпускаемой продукции. Для, например, черепицы это соотношение: 24/75/1, а для тротуарной плитки может быть 5/94/1.

Соотношение песка и полимеров влияет и на производительность – та масса, которая имеет в составе больше песка и нагреваться будет дольше.

Это свойство следует учитывать при расчёте себестоимости и учёте продукции.

Важно получить качественную смесь – частицы песка должны полностью обволакиваться полимерами, без пробелов. Это достигается уникальной конструкцией вала, рассчитанной «Полимер технологией» г. Орска. Точнее не рассчитанной, а вымученной опытными конструкциями и научными исследованиями. В результате лопасти на валу расположены так, что при вращении вала скорость продвижения массы разная в 3х зонах нагрева, что обеспечивает полный расплав полимера и качественное смешивание с наполнителем.

Кстати, в этом узле мы видим некоторые недостатки конструкции, изменение которых ведёт к повышению производительности всей линии.

Таким образом, полученная полимерно-песчанная масса с температурой на выходе около 170-190 градусов и консистенцией тугого пельменного теста выдавливается из машины после открытия заслонки. Оператор отрезает ножом необходимое количество, взвешивает на весах, и получив нужное (около 2-х кг.), обычным совком укладывает в форму.

Форма, установленная на прессе с подвижной нижней плитой, охлаждается по-разному.

Верхняя часть имеет температуру около 80 градусов, а нижняя 45, или охлаждается как можно сильнее, для быстрейшего формования черепицы (30-50 сек).

Это сделано для создания глянца на наружной стороне полимерно-песчаной черепицы, полимер как бы выдавливается вверх, заполняя поры между наполнителем.

В этом ещё один секрет технологии. Хотя такое неравномерное охлаждение может привести к изгибу черепицы, для чего она укладывается на стол охлаждения и прижимается грузом до окончательной формовки.

Для получения матовой поверхности полимерно-песчаной черепицы достаточно охладить верхнюю форму также сильно, как и нижнюю. Это применяется для производства полимерно-песчаной брусчатки. Краситель может и не добавляться, и изделие получается серым по цвету, как бетон.

Оборудование для производства полимерпесчаной черепицы.

Типичное оборудование для производства полимерпесчаной черепицы состоит:

1. Дробилка отходов

2. Экструзионная установка

3. Термосмесительная установка (АПН – агрегат плавильно-нагревательный)

4. Пресс

5. Дополнительное оборудование (дробилка брака, сушилка песка)

1). Дробилка отходов.

Используемая в линии «Полимер технологии» дробилка может быть заменена на любую другую, использоваемую в производстве полимеров и изделий из них. Дробит отходы на фракцию до 30 мм. и агломерат до 10 мм. Установлен двигатель 7.5 кВт, 3000 об/мин. Требуется частая заточка ножей. Производительность высокая, достаточная для обеспечения полимерным сырьём 3х линий.

Габаритные размеры: 1000х1100х1200 (ШхДхВ) Вес 420 кг.

2). Экструзионная установка

Отличается от традиционных тем, что объём зоны нагрева и пластикации полимеров меняется изменением наружного диаметра рабочего цилиндра. Обосновано простотой изготовления, да и задачей, которая ставится – перемешать пластики нагревом.

Недостатком конструкции является частые заторы массы в месте изменения диаметра рабочего цилиндра, что приводит к перегреву массы, задержке в загрузке полимеров. В качестве нагревательных элементов использованы ТЭНы, которые легко меняются при выходе из строя. Вал центруется полимерной массой на выходе, имеет низкую частоту вращения. Конструктивным недостатком является не установленный упорный подшипник, ведь на вал действует и линейная нагрузка тоже. Производительность завышена, и достаточна для обеспечения работы 2х прессов и термосмесительных установок.

Габаритные размеры: 520х3300х1230 (ШхДхВ) Вес 580 кг.

3). Термосмесительная установка (АПН – агрегат плавильно-нагревательный)

Уникальный узел во всей линии. Для достижения качественной смеси полимера и песка, загруженная масса проходит с разной скоростью и разными режимами нагрева по трубе. Установлен вал с лопастями, расположенными особым способом, причём часто менялось их расположение для достижения качественного смешивания полимерпесчаной смеси. На вал приходится большая нагрузка, в том числе и линейная, а упорный подшипник не установлен. Быстро изнашиваются лопасти шнека.

Установлены два прибора контроля температуры в двух зонах контроля нагрева массы.Работает непрерывно, обеспечивает работу одного пресса.

Габаритные размеры: 520х3200х1230 (ШхДхВ) Вес 800 кг.

4). Пресс

Небольшой гидравлический пресс с подвижной нижней плитой. 4 гидроцилинра диам. 125 мм., ход 300 мм. Рабочее давление 10 Мпа. На нижней плите установлена матрица с охлаждением и выталкивателями. Причём температуры матрицы и пуансона различны, что достигается двумя разными контурами охлаждения.

Пресс комплектуется гидростанцией, баками для охлаждения охлаждающей жидкости. Производительность линии зависит в том числе и от производительности пресса, скорости охлаждения и формования изделия. Комплектующие, используемые при изготовлении пресса, доступны, при необходимости их замены.
Габаритные размеры: 2600х1500х1780 (ШхДхВ) Вес 1300 кг.

5). Дополнительное оборудование

Разные изготовители предлагают разное дополнительное оборудование. Так или иначе, всё, что предлагается, может быть использовано при производстве полимерной черепицы, разница лишь в том, как часто оно используется и сколько стоит. А вот стол сушильный и грузы пригодятся всем, хотя и в базовый комплект они не входят. Далее описаны дополнительные агрегаты, предлагаемые производителями:

  Дробилка брака

Заявленная технология является безотходной, а случающейся брак предполагается дробить этой машиной для повторной загрузки в АПН. Продукция достаточно хрупкая, чтобы без особого труда разбить её молотком на части. Может и удобнее включить дробилку, и размолотить плитку усилием нажатием кнопки.

  Сушилка песка

В последнее время стали предлагать сушилки песка. Изготовлены они на базе АПН. Работать без сухого и просеянного песка трудно.

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка песчаной черепицы можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок полимерпесчаной черепицы в России».

Автор:

Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков
Тел.: (495) 918-13-12, (495) 911-58-70
E-mail: mail@akpr.ru
WWW: www.akpr.ru

Об авторе:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях - проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.
• Маркетинговые исследования
• Технико-экономическое обоснование
• Бизнес-планирование