"Вторая жизнь" экструзионного оборудования.

Экструдер двухшнековый

    С начала 1990-х гг. в страны Восточной Европы хлынул поток экструзионного оборудования. На первых порах это были дешевые машины из Тайваня, Китая, Турции. Машины быстро изнашивались, и их каждые полгода приходилось ремонтировать или чуть ли не каждый год заменять. Об их восстановлении никогда не шла речь. Очень скоро такая ситуация стала невозможной для ведения дела и компании начали приобретать высококачественное европейское и североамериканское оборудование. Несмотря на более высокую цену, оно было способно бесперебойно, десятилетиями, производить продукцию хорошего, стабильного качества и с высокой производительностью. Однако в настоящее время, во второй декаде нового столетия, наработка некоторых машин составляет по десятку и более лет и у этого оборудования возраст стал брать свое: некоторые машины все еще способны выдавать продукцию приемлемого качества, но теперь они требуют значительно большего внимания и заботы.

 

Безусловно, приобретение нового оборудования является кардинальным с технической точки зрения решением указанной в преамбуле проблемы, но из-за возрастающей конкуренции и, как следствие, снижения прибыльности не каждое предприятие может позволить себе это дорогостоящее «удовольствие». В большинстве случаев это и не нужно – оборудование можно отремонтировать и доукомплектовать, и оно еще может послужить. Устаревшее, но качественное оборудование имеет шансы на «вторую молодость», и за потемневшей краской иногда скрываются еще не использованные ресурсы...

 

Как провести обновление оборудования без существенных затрат? Известно, что в процессе эксплуатации оборудования происходит его как физическое, так и моральное старение. Признаки физического старения – это понижение производительности, увеличение частоты ремонтов, снижение качества продукции, увеличение расхода электроэнергии, воздуха, воды на единицу продукции и пр. Несмотря на то что в процессе продолжительной эксплуатации изнашиваются многие узлы, основные причины скрываются, как правило, в одной или нескольких проблемных деталях, компонентах, узлах или системах.

 

Причины снижения производительности:

 
1. Износ шнеков, при котором производительность падает из-за снижения выхода расплава, его перегрева , ухудшения равномерности подачи расплава, снижения его  качества при работе на повышенных оборотах шнека.
 
2. Износ материального цилиндра экструдера. Здесь производительность снижается по тем же самым причинам, что и при износе шнеков. При использовании цилиндра с внутренним биметаллическим покрытием его износ заметно ослабляется. Биметаллические цилиндры допускают их восстановление.
 
3. Засорение зоны загрузки экструдера, при котором производительность снижается из-за перегрева этой зоны, что влечет за собой снижение качества расплава, особенно при повышенных оборотах шнека.
4. Понижение эффективности охлаждения пленки при ее формировании. В выдувных машинах это связано зачастую с засорением или повреждением путей подачи воздуха в кольцо охлаждения и системы внутреннего охлаждения, иногда со снижением эффективности систем охлаждения воздуха в чиллере или теплообменниках, с потерями тепла в воздуховодах. В поливных машинах засорение или накипь внутри охлаждающих валов существенно снижает эффективность теплоотвода.
 
5. Разбалансировка и разъюстировка валов пленкопротяжной системы. Разгон машины до больших скоростей приводит к образованию складок и неровностей наматываемой пленки.
 
6. Проблемы с рециклингом – возвратом отрезанной кромки пленок в экструзионный процесс. Как правило, износ внутренней поверхности труб и бункеров способствует затору и ограничению проходимости возвращаемого материала.
 
7. Загрязнение в бункерах подачи материала и загрузочной зоне экструдера.
 
8. Ограничение функциональности дополнительного оборудования (коронатора, печатной станции, перфоратора и пр.).
 

Причины снижения продуктивности оборудования:

 
1. Износ и некачественное обслуживание механических узлов, пневматики, гидравлики, электрических компонентов и логических контроллеров, что приводит к учащению простоев.
 
2. Износ шнеков и цилиндров, истирание или откалывание покрытия рабочих поверхностей экструзионной головки, контактирующих с расплавом, – все это требует частых остановок линии для чистки. По этой же причине увеличивается время перехода с одного материала на другой.
 

Причины появления дефектов пленки:

 

К характерным дефектам пленок относятся продольные линии, дефекты поверхности, такие как «апельсиновая корка», включения, гели или царапины, плохое распределение цвета и др. Типичные причины их появления следующие:

 
1. Наличие пригаров в экструзионной головке, которые приводят к появлению нерегулярных полос и «апельсиновой корки» на пленке при выходе из головки. Местонахождение полос, как правило, неизменно. Иногда появляются карбонизованные включения.
 
2. Наличие пригаров в экструдере или адаптерах распределителей, что приводит к появлению карбонизованных включений.
 
3. Износ шнеков и цилиндров, который приводит к появлению равномерно распределенных продольных полос (так называемых «port lines») на выходе из головки в количестве, соответствующем спиралям в головке. Иногда указанный износ приводит к появлению нерегулярных мутных полос, меняющих свое местоположение,  как результат ухудшения перемешивания расплава в экструдере.
 
4. Истирание или откалывание покрытия поверхностей головки, адаптеров и прочих поверхностей, контактирующих с расплавом приводит к появлению одной или нескольких полос на пленке при выходе из головки, а также к появлению карбонизованных включений. Местонахождение полос, как правило, неизменно.
 
5. Выход из строя одного или нескольких нагревателей головки. Проявляется в появлении одной или нескольких полос с «апельсиновой коркой». Выход из строя нагревателей в нижней части головки выдувной линии может привести к появлению дефектов типа «port lines».
 
6. Износ зоны загрузки экструдеров, приводящий к ее перегреву и, как следствие, к появлению прозрачных геликов или недорасплавленных гранул.
 
7. Износ уплотнений в многослойной выдувной головке (происходит перетекание расплава из слоя в слой). Как следствие, появляются одиночные полосы с волнистой поверхностью или «апельсиновой коркой».
 
8. Механический износ или повреждение поверхности валов корзины, панелей складывающих рам, поворотных узлов и пр. Приводит к продольным царапинам на пленке, которые не наблюдались ранее на выходе из головки.
 

Причины ухудшения физикомеханических свойств пленки и ее внешнего вида:

 

1. Износ шнеков и цилиндров, который приводит к перегреву расплава, а также к ухудшению его перемешивания, в результате чего происходит ухудшение физикомеханических свойств пленки.
 
2. Снижение эффективности охлаждения пленки при ее формировании.
 
3. Дефекты поверхностей, контактирующих с расплавом, которые повреждают расплав или пленку.
 

Причины увеличения разнотолщинности в продольном направлении:

 
1. Износ шнеков и цилиндров, приводящий к нестабильной подаче расплава. Проявляется в виде периодических колебаний толщины, соизмеримых по частоте с оборотами шнека.
 
2. Износ шнеков и цилиндров, приводящий к перегреву расплава, что отражается на стабильности расплава в зоне формирования пленки на выходе из фильеры.
 
3. Засорение в зоне загрузки экструдера, приводящее к ее недостаточному охлаждению и, как следствие, к нестабильной подаче сырья из-за эффекта дросселирования в шнеке, что проявляется в непериодических колебаниях толщины пленки.
 
4. Проблемы в системе подачи сырья и рецикла. Износ внутренней поверхности соответствующих трубопроводов и бункеров является причиной нестабильной подачи материала.
 
5. Проблемы в системах воздушного охлаждения в выдувных линиях.
 
6. Сбой настройки привода тянущих валов и, как следствие, неравномерная скорость вытяжки пленки.
 
7. Выход из строя подшипников вспомогательных валков. В результате валки вращаются неравномерно, что приводит к продольной деформации пленки, которая особенно заметна при работе с эластичными пленками.
 
8. Износ поверхности поворотных неподвижных валов (в узле разгона неоднородностей в выдувных линиях).
 
9. Сбой в работе системы контроля разнотолщинности.
 

Причины увеличения разнотолщинности пленок в поперечном направлении в выдувных линиях:

 
1. Разъюстировка линии, которая может проявляться в нарушении центровки линии (головка несоосна с калибрирующей корзиной), сдвиге обдувного кольца относительно головки или децентровке дорна и матрицы.
 
2. Засорение или повреждение в обдувном кольце или в системе внутреннего охлаждения пленочного рукава.
 
3. Выход из строя нагревательных элементов головки; как след- ствие – неравномерная температура по окружности головки.
 
4. Механические повреждения в головке, проявляющиеся в узкой тонкой или толстой полосе или нескольких полосах на поверхности пленки.
 
5. Загрязнения в экструзионной головке. На загрязнение дорна и матрицы указывают множественные острые пики на поперечной профилограмме толщины пленки, а также наличие очень узкой полосы на пленочном рукаве.
 
6. Загрязнение вакуумной камеры.
 
7. Износ шнека и цилиндра, приводящий к неоднородности расплава о сечению его потока. Диагностируется повышенным градиентом температуры по сечению расплава в адаптерах (больше 10 °С при норме 3–5 °С).
 
8. Неисправная работа системы автоматического контроля разнотолщинности.
 
9. Сквозняки в производственном помещении.
 

Причины увеличения разнотолщинности пленок в поперечном направлении в плоскощелевых поливных линиях:

 
1. Разъюстировка линии, что может привести к несоосности экструзионной головки с поливным барабаном и (или) к не параллельности воздушного ножа или вакуумной камеры поливному барабану и, как следствие, к увеличению разнотолщинности пленки.
 
2. Выход из строя нагревателей головки.
 
3. Износ шнека и цилиндра, приводящий к неоднородности расплава по сечению его потока. Диагностируется повышенным градиентом температуры по сечению расплава в адаптерах (более 10 градусов С при норме 3–5 градусов С).
 
4. Загрязнение фильеры. Причинами частого загрязнения могут быть как некачественное сырье, так и износ шнека или цилиндра.
 
5. Неравномерность охлаждения поливного барабана.
 
6. Загрязнение воздушного ножа.
 

Причины ухудшения качества намотки:

 

Типичными дефектами рулона и  собственно намотанной пленки являются нарушение геометрии рулона, его неодинаковая твердость, наличие складок, морщинистость и не плоскостность пленки, наличие бракованной пленки при смене рулона в начале и в конце намотки и т. д. Основные причины их появления следующие:

 

1. Ненадлежащая регулировка усилия натяжения.
 
2. Повреждение или износ тянущих и вспомогательных валов.
 
3. Нарушение юстировки валов.
 
4. Проблемы с продольной резкой или с резкой безотходными ножами.

 

Причины необычных шумов, сильной вибрации и прочих аудио- и визуальных отклонений:

 
1. Износ муфты мотор редуктора в экструдере.
 
2. Дефекты двигателей приводных систем.
 
3. Износ вращающихся частей, подшипников на тянущих валах, на намоточных устройствах и пр.

 

В отличие от «физических» симптомов старения моральное устаревание оборудования проявляется в неспособности переработки современных полимерных материалов, таких как линейный полиэтилен низкой плотности, металлоценовые полиэтилены, полиэфиры, полипропилены и т.д. Возникают проблемы с переработкой специальных пленок (жестких, липких или, напротив, скользких), с переработкой очень тонких пленок (толщиной менее 20–25 мкм) или очень толстых пленок (200–250 мкм и более). Ограничивает возможности оборудования его неспособность, например, производить рулоны большого размера (современный рынок может требовать рулоны диаметром более 1000–1200 мм).

 

Заметной тенденцией в последние несколько лет является то, что сами производители оборудования все более и более активно участвуют в модернизации устаревших линий. Производители оборудования с их знаниями и опытом специалистов способны провести профессиональную оценку устаревшего оборудования и дать ему вторую жизнь. Такая оценка может помочь быстрее определить проблемы, избежать неоправданной замены деталей, обучить персонал и дать рекомендации руководителям производства. Результатом будет новая жизнь оборудования при минимальных затратах.

 

 

Источник: Ф. И. Губерман, к. т. н., Macro Engineering and Technology Inc. (Канада)

Рейтинг@Mail.ru яндекс.ћетрика