Полимерные трубы. Оборудование для производства труб

Линии для производства пластиковых труб

Сегодня подавляющее большинство застройщиков отказалось от установки в новостройках (как многоэтажных, так и частных домах) металлических труб, поскольку их установка является чрезвычайно дорогой и трудозатратной, а сами трубы – ненадежными. То же касается и замены отслуживших свое металлических труб – их повсеместно вытесняют полипропиленовые, пластиковые, полиэтиленовые, либо ПВХ-трубы, являющиеся сегодня наиболее оптимальной заменой труб металлических.

Больше 15 лет занимается поставкой компаниям, находящимся как в России, так и в странах ближнего и дальнего зарубежья. Количество партнеров, доверяющих нам поставки оборудования, с каждым годом многократно увеличивается, а полученный за время работы опыт позволяет качественно консультировать всех предпринимателей, решивших наладить (либо расширить) выпуск трубной продукции.

Оборудование для производства труб: общая информация

Преимущества полимерных труб, выпускаемых на поставляемом нами оборудовании, трудно переоценить:

— весят такие трубы намного меньше;
— их монтаж в несколько раз проще;
— для установки полимерных труб не требуются особые условия;
— на полимерные трубы не влияет коррозия;
— период эксплуатации – не меньше 50-ти лет;
— значительная экономия;
— гидравлическое сопротивление таких труб на порядок меньше;
— структура и биологические особенности полимеров не дают образовываться на стенках таких труб отложениям, что является существенной проблемой металлических труб.

Ниже мы рассмотрим линии по производству полипропиленовых труб, а также пластиковых и полиэтиленовых труб, труб ПВХ, поскольку процессы производства всех четырех видов изделий различаются минимально. Перечислим и необходимое оборудование для производства труб, а также особенности изготовления.

В целом, изготовление труб из полипропилена является достаточно простым процессом, и не требует большого количества трудозатрат. Так, с момента доставки (полипропиленовых, полиэтиленовых, труб ПВХ) на предприятие, до полноценного производства готовых изделий на полную расчетную мощность, как правило, не требуется больше месяца(с учетом времени, необходимого на подготовку и обучение персонала).

Однако, для изготовления труб обязательно наличие специализированного оборудования –линии, настроенной на выпуск конкретного вида труб. Как правило, оборудование для производства труб (экструзионные ) изготавливают исходя из поставленных требований. Особое внимание необходимо обратить на качество исходного материала для изготовления труб, наличие соответствующей маркировки, заданный диапазон труб, которые будут производиться на данном оборудовании, толщину стенок труб, производительность, энергоэффективность, и т.д.

Оборудование для производства труб: основные составляющие

Основополагающим элементом линии для производства любого вида труб является экструдер – именно при помощи экструдера осуществляется производство труб, остальные элементы таких линий можно отнести к вспомогательным. Процесс экструзии начинается с подачи пластика (в гранулированном, либо порошкообразном виде) в питающий бункер экструдера. Далее материал поступает в цилиндр экструдера, который изготавливается из высокопрочных азотированных сталей, и представляет шнековое устройство винтообразной формы. По периметру цилиндра располагается большое количество разнообразнейших датчиков, при помощи которых осуществляется поддержание требуемых показателей температуры и давления. Внутри цилиндра происходит расплавление материала, а его пластификация достигается благодаря высокому давлению, после чего осуществляется подача расплава материала в фильеру (экструзионную головку) требуемой формы, на выходе из которой происходит окончательное затвердевание материала, ставшего готовым изделием.

Помимо вышеперечисленных элементов, экструдер обязательно имеет электрический двигатель и автоматические устройства контроля, благодаря которым с пульта управления оператором осуществляется непосредственное управление всей линией изготовления труб. Зависимо от конкретных условий производства, в линии по производству пластиковых труб дополнительно могут быть включено различное дополнительное оборудование. К такому оборудованию относятся загрузочные элементы, которые без участия человека осуществляют подачу материала в питающий бункер; автоматический сменщик фильер и трубных головок, и т.д.

Оборудование для производства труб: краткие характеристики

Чтобы на выходе из экструдера получить качественное готовое изделие, полностью соответствующее заявленным требованиям, его поверхности (как внутренние, так и внешние) должны в обязательном порядке быть подвергнуты калибровке, особенно это касается труб. Для выполнения точной калибровки в линии для производства труб предусматривается наличие специализированного прибора — калибратора (чаще всего – вакуумного). Во время калибровки трубную заготовку протягивают сквозь калибратор, после чего она обретает необходимые параметры. Чтобы протягивание заготовки осуществлялось равномерно, устанавливается особое устройство, основным назначением которого является поддержание заданной толщины трубы — такие устройства бывают гусеничного, либо тракового типа.

Откалибровав диаметр заготовки трубы, необходимо произвести корректную порезку заготовки, чтобы готовая труба обладала заданной длиной: для ровности края отрез производят на окончании линии. Отрез выполняет специальное устройство, чаще всего — гильотинного типа или дисковая пила. После отрезания заданной длины, при помощи последнего в линии устройства – штабелера, происходит ее отбрасывание в заданное место. Отметим, что при помощи (полипропиленовых, полиэтиленовых, труб ПВХ), происходит изготовление труб диаметрами 16-1000 мм при производительности (зависимо от исходного материала и конечного диаметра труб) 80 — 1500кг/час.

Спецификация оборудования для производства труб в зависимости от назначения готовых изделий

На сегодняшний день производство полимерных труб для различных целей является очень перспективным: прежде всего этому способствует постоянно растущая популярность таких труб, их надежность и качество. При этом полимерные трубы могут значительно различаться, зависимо от области планируемого применения. Наиболее популярным является разделение полимерных труб (соответственно – и оборудования для их производства) на трубы низкого и высокого давления. Также различают полимерные трубы и по виду материала, используемого для их изготовления: полипропилен, полиэтилен, ПВХ.

Визуально особенности изготовления труб можно определить по цвету и маркировке: исходным материалом для труб серого цвета чаще всего является полипропилен; для черных – полиэтилена; изготовленные из ПВХ трубы чаще всего обладают оранжевым, либо желто-розовым цветом; наличие синих, либо голубых продольных полос говорит о том, что такие трубы предназначаются для водоснабжения (холодного); белые трубы, а также нанесенная на них соответствующая маркировка, указывают на то, что данные трубы предназначаются для горячего водоснабжения; окрашенные в желтое трубы выпускают для газопроводов.

Комплектование линий для производства труб

Кроме основных элементов, о которых мы рассказали выше, комплектуются трубными головками, упаковочным столом, а также вакуумно-водяными ваннами. Наличие вышеперечисленных элементов позволяет в сжатые сроки организовать высококачественное, непрерывное, эффективное производство труб из любых полимерных материалов. Отметим, что в зависимости от направленности линии на выпуск труб из того либо иного материала (пластика, полипропилена, полиэтилена, ПВХ), подбирается конкретный тип, а также производительность экструдера. Например, если вам необходима линия для производства труб из мягкого исходного материала, оптимальным вариантом станет выбор одношнекового экструдера. Если же исходное сырье будет жестким, лучше всего подойдет 2-х шнековый экструдер.

Открытие собственного бизнеса по производству труб

Всем, кто решил начать собственный бизнес по производству труб, либо задумывается о расширении уже существующих мощностей, требуется знать, что на сегодняшний день отечественный рынок по производству металлопластиковых труб находится в средней стадии развития. Это означает, что, несмотря на достаточно большое количество компаний, занимающихся экструзией металлопластиковых труб или пластиковых труб, место для новых производителей пока есть. При этом на рынке РФ по производству ПВХ труб конкуренция стабильно увеличивается: появляются новые компании, а уже присутствующие регулярно расширяют производство. Следует заметить, что экструзионное оборудование, как и большинство элементов оснастки для выпуска ПВХ труб, обладают немалой стоимостью, а сам процесс производства обязательно потребует привлечения квалифицированных специалистов (как минимум – на начальном этапе запуска производства для обучения собственных кадров).

Описание технологии

Под трубами понимают изделия кольцевого сечения закрытого профиля цилиндрические или гофрированные диаметром от 5 до 1500 мм. Тонкостенные изделия этого типа с толщиной стенки 1-1,5 мм при диаметре до 25 мм принято называть шлангами. Трубки диаметром менее 5 мм со стенками толщиной менее 0,5 мм называют капиллярами. Название «труба» является обобщающим.

Как правило, трубы изготовляют из высоковязких сортов полимеров. Для их производства применяют полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности (ПЭ-80, ПЭ-100), жесткий и пластифицированный поливинилхлорид, АБС-пластик, полипропилен, ударопрочный полистирол.

В зависимости от свойств используемых полимеров пластмассовые трубы могут обладать не только низкой плотностью, щелоче-, кислотостойкостью, но и термостойкостью до 120-150 0 С, высокими электроизоляционными свойствами, бензо- и маслостойкостью, не ржавеют в процессе использования. Кроме того пропускная способность пластиковых труб больше, чем металлических, вследствие незначительных потерь на преодоление трения жидкости о полимерную поверхность.

Также использование полимерных труб обычно дает ощутимый экономический эффект: затраты на транспортировку и монтаж сокращаются по сравнению со стальными трубами в несколько раз, значительный срок службы (около 50 лет), отсутствие расходов в период эксплуатации. В результате монтаж, выполненный из труб и фитингов из полипропилена, даст удешевление на 15–20% по сравнению с трубопроводом, выполненным из стальных оцинкованных труб.

Ещё одно важное достоинство пластмассовых труб - технологичность их соединения в трубопроводные системы.

Технология и оборудование для производства труб

Процесс производства труб из пластика технологически достаточно прост, относительно нетрудоемок, энергетически малозатратен и экологически безвреден, а минимальная площадь, необходимая для установки и эксплуатации одной комплектной линии для производства труб, составляет порядка 100 м 2 .

Все стадии технологического процесса производства труб неразрывны и выполняются на одной линии непрерывного действия.

Рис. 1. Линия для производства полимерных труб.

Гранулированный полимерный материал пневмозагрузчиком подается в бункер экструдера, где нагревается, пластицируется и в виде расплава под давлением подается в прямоточную формующую головку, из которой отформованная труба поступает в калибратор и далее в охлаждающую ванну. Для отвода трубы служит тянущее устройство, захватывающие элементы которого соответствуют профилю изделия. Толщина стенки трубы и правильность ее геометрической формы контролируются бесконтактным измерительным устройством. Для нанесения надписей тиснением или печатью служит счетно-маркирующее устройство. Трубы диаметром более 50 мм нарезаются на отрезки заданной длины дисковой или гильотинной пилой, перемещающейся вдоль трубы со скоростью ее отвода, и укладываются манипулятором в штабеля. Трубы диаметром менее 50 мм наматываются в бухты тянуще-намоточным устройством.

Экструдеры. Используются главным образом одночервячные прессы с длиной червяка (25-30)D. Применение длинных червяков способствует уменьшению пульсации расплава и повышению качества изделий. При производстве тонкостенных изделий используют экструдеры с осевым перемещением червяков, позволяющим регулировать зазор между концом червяка и головкой. В современных агрегатах, служащих для производства труб диаметром более 1000 мм с толщиной стенки более 25 мм, используют высокопроизводительные двухчервячные экструдеры.

Рис. 2. Одношнековый экструдер.

Формование профиля трубы. Формование осуществляется за счет течения расплава полимера через кольцевую щель головки. Для этого обычно используют прямоточные, угловые и Z-образные формующие головки.

Рис. 3. Прямоточная кольцевая головка для изготовления труб и шлангов:
1 - штуцер для подвода сжатого воздуха; 2 - корпус; 3 - регулировочные винты; 4 - крепежное устройство; 5 - трос для удержания скользящих пробок в калибрующем устройстве; 6 - трубная заготовка; 7 - канал для поступления в трубу сжатого воздуха; 8 - матрица; 9 - дорнодержатель; 10 - дорн.

Наибольшее применение находят прямоточные головки (рис. 2). Корпус головки состоит из двух частей, между которыми закреплена радиальная решетка дорнодержателя. В переднюю часть корпуса вставляется формующее кольцо (мундштук), которое крепится к корпусу фланцем. На входе в головку вставляются решетка и пакет фильтрующих сеток. На решетке дорнодержателя закреплены рассекатель и дорн. Решетка дорнодержателя имеет штуцер для подвода сжатого воздуха внутрь трубы. Расплав полимера из цилиндра экетрудера проходит через пакет фильтрующих сеток, решетку, а затем течет в кольцевом зазоре между патрубком и рассекателем дорна и входит в отверстия решетки дорнодержателя, где ребрами разделяется на несколько параллельных потоков. Чтобы не было застойных зон, ребра решетки дорнодержателя делают обтекаемой формы.

После решетки дорнодержателя расплав вновь поступает в кольцевой канал, образованный второй частью корпуса и дорном. Окончательные размеры расплав принимает в формующем канале, при этом для обеспечения равной толщины трубы по периметру формующее кольцо (мундштук) может перемещаться винтами в радиальных направлениях относительно дорна.

Длина формующего канала обычно принимается кратной глубине канала h и должна быть равна l/h =15 - 30.

Рис. 4. Формующая головка для изготовления труб большого диаметра.

Конструкции формующих головок должны удовлетворять следующим общим требованиям:
1) равномерное течение расплава по периметру головки;
2) отсутствие линий спаев;
3) плавный переход от одного участка канала к другому;
4) равномерное нагревание расплава по периметру;
5) отсутствие застойных зон;
6) форма канала выбирается из условия эксплуатации и области применения труб.

Кроме конструктивных факторов на качество изготовляемых труб влияют технологические параметры - температура, скорость течения и скорости вытяжки расплава. При течении происходит ориентация молекул полимера, которая зависит от вязкости расплава и скорости течения. При увеличении температуры расплава ориентация и время релаксации уменьшаются, поэтому усадка труб в осевом направлении снижается.

Скорость течения расплава в головке влияет в основном на анизотропию свойств трубы. При увеличении скорости может появится шероховатость поверхности, т.к. происходит периодический срыв расплава с поверхности формующего канала.

При формовании профиля трубы расплав из головки отводится с помощью тянущего устройства. Если расплав отводится со скоростью большей, чем скорость выхода расплава, происходит уменьшение толщины стенки трубы и повышается осевая ориентация трубы.

Калибрование труб. Для придания профилю экструдата заданных размеров и исключения его деформации в охлаждающем устройстве трубы калибруют, т.е. предварительно охлаждают с обеспечением расплаву определенной конфигурации и размеров. Как правило, трубы калибруют по их наружному диаметру, поскольку это важно для стыкования и соединения при дальнейшем использовании. Тонкостенные шланги и капилляры калибруют также и по внутреннему размеру.

Для придания калибруемому изделию требуемой формы с последующим ее сохранением процесс должен начинаться при температуре, близкой к температуре плавления термопласта Т 1 ≤ Т пл а заканчиваться, когда расплав затвердевает, то есть при температуре ниже температуры размягчения Т 2 Калибрование можно проводить с использованием сжатого воздуха или вакуума.

При калибровании по наружному диаметру с использованием сжатого воздуха трубчатая заготовка расплава выдавливается из головки и поступает внутрь металлической гильзы калибратора. При подаче сжатого воздуха внутрь трубы происходит частичное раздувание ее по диаметру, вследствие чего труба на выходе из головки плотно прилегает к охлаждаемым стенкам калибрующей гильзы. Чтобы не произошло разрушения (раздувания) экструдата, насадка в данном случае крепится вплотную к головке, а в рубашку калибрующей насадки подается охлаждающая жидкость. Для исключения прилипания расплава, гильза насадки охлаждается до температуры, которая всегда должна быть ниже температуры стеклования или плавления. При этом на поверхности трубы образуется слой твердого полимера, который после выхода из насадки должен выдерживать внутреннее давление воздуха, а также силы трения, возникающие в насадке.

Давление калибрования выбирается в зависимости от диаметра трубы, толщины ее стенки, а также от свойств полимеров и температуры расплава. Обычно его подбирают экспериментально при запуске установки. При этом следует учитывать, что при низком давлении ухудшается внешний вид труб (образуется поверхностная рябь), а при чрезмерно большом снижается прочность из-за возрастания коэффициента трения и появления микротрещин.

Для создания внутри трубы давления конец её закрывают пробкой или несколько раз перегибают под углом 180 0 . Применение пробки ухудшает качество внутренней поверхности трубы и увеличивает силу ее трения при калибровке.

Раздувание сжатым воздухом позволяет создавать внутри трубы высокое давление. Этот способ калибровки используют при производстве труб диаметром более 100 мм и толщиной стенки более 5 мм.

При калибровании вакуумом необходимо обеспечить герметичность между зкструдатом и гильзой на входе, поэтому диаметр формующего мундштука делают несколько больше, чем диаметр гильзы. Необходимые размеры труба приобретает в результате прижатия экструдата к стенкам гильзы под действием разности давления атмосферного воздуха и вакуума. Поскольку невозможно создать большую разность давлений (∆P не превышает 0,05 МПа), этот метод неприменим при калибровании толстостенных труб.

Рис. 5. Вакуумный калибратор.

При калибровании пластинами трубчатая заготовка раздувается сжатым воздухом, подаваемым внутрь трубы, или за счет создания вакуума в калибрующей камере. В этом случае набор калибрующих пластин помещают в герметичную камеру, в которой создают вакуум. В этой же камере устанавливают форсунки для разбрызгивания воды или полностью заливают ее водой. Уровень воды поддерживается с помощью сливных трубок. Расстояние между пластинами на входе делают небольшим, чтобы под действием вакуума не произошло раздувание расплава. По мере отвода трубы температура расплава понижается и расстояние между пластинами возрастает. Калибрование охлаждаемыми пластинами ускоряет процесс охлаждения и уменьшает трение.

При калибровке по внутреннему диаметру калибратор крепится непосредственно к дорну головки. По трубке, проходящей через дорн, в него подается охлаждающая вода. Труба, протягиваемая по калибратору, охлаждается и разглаживается. Используя этот метод, можно получать изделия с толщиной стенки до 0,2 мм и с сечением любой формы, соответствующей конфигурации формующей щели головки.

При калибровании изделий следует избегать быстрого охлаждения, чтобы свести к минимуму остаточные напряжения и неравномерность усадки, нередко являющиеся причиной образования микротрещин. Необходимо согласовывать толщину стенки изделия, скорость ее отвода от головки, длину калибрующей втулки и теплофизические свойства перерабатываемого полимерного материала (теплопроводность,температуропроводность).

Для более равномерного охлаждения трубы внутрь нее также через дорн впрыскивается водяной туман. В этом случае тепло отводится не только через калибрующую втулку, но и внутрь изделия.

Эксплуатационный нагрев калиброванных труб выше Т р может сопровождаться самопроизвольным изменением их диаметра из-за высокоэластической деформации.

Охлаждение труб проводится орошением их водой или пропусканием через водяную ванну. Основное требование к этой операции - равномерное и быстрое охлаждение расплава.

В ваннах обеспечивается интенсивное перемешивание жидкости, для чего устанавливают барботажные трубки, разбрызгивающие форсунки или создают спиральный поток воды вокруг трубы. Интенсивное перемешивание необходимо также для удаления пузырьков воздуха, оседающих на поверхности трубы и нарушающих теплообмен. Иначе поверхность становится дефектной (с оспинами). Температура охлаждающей воды обычно выбирается в зависимости от полимера, а также с учетом требований, предъявляемых к трубам. Трубы хорошего качества получаются, если температура расплава на внутренней поверхности после выхода из ванны понижается до температуры плавления или текучести. Поэтому необходимо обеспечивать определенную скорость отвода трубы тянущим устройством. Длина ванны и кратность обмена воды определяются с учетом толщины стенки изделия.

Тянущее устройство предназначено для отвода изделия от формующей головки и перемещения его через охлаждающую ванну. Наиболее широко применяются устройства гусеничного типа. В зависимости от диаметра трубы, толщины ее стенки, конфигурации поперечного сечения тянущие элементы могут представлять собой бесконечный ремень с эластичными накладками или роликовые цепи с траками, повторяющими контур изделия. Количество таких «гусениц» может составлять 2, 3, 4 или 6, также в зависимости от размеров трубы. Тянущее устройство должно комплектоваться приводом с плавной регулировкой и прибором для оценки линейной скорости отводимого изделия. Последнее особенно важно, поскольку, во-первых, позволяет компенсировать разбухание экструдата, а во-вторых, от отношения скорости отвода изделия к скорости выдавливания экструдата зависит так называемая степень вытяжки трубы иее свойства в продольном и поперечном направлениях.

Если расплав отводится со скоростью большей, чем скорость выхода расплава, происходит уменьшение толщины стенки трубы и повышается осевая ориентация трубы. Прочность в продольном направлении увеличивается, а в поперечном снижается. Соответственно, с усадкой всё происходит наоборот: поперечная растет, в то время как в осевом направлении усадка существенно понижается.

Резка труб осуществляется пилами различной конструкции (циркульной, ленточной). В процессе резки пила перемещается вместе с трубой и после завершения цикла возвращается в исходное положение.

Рис. 6. Отрезное устройство.

Штабелер сбрасывает готовые трубы заданной длины по мере их поступления с отрезного устройства на специальный стеллаж для их дальнейшей сортировки или упаковки оператором.

При производстве безнапорных труб из полиэтилена или ПП-труб малого диаметра вместо штабелера может использоваться автоматический намотчик, который, имея регулируемый по диаметру намоточный барабан, электропривод и систему счетчика метража, позволяет получать на выходе готовые бухты.

Производство гофрированных труб.

Гофрированные трубы применяют для прокладки канализационных и дренажных магистралей. За счет гофрированной (профилированной) поверхности труба имеет небольшую толщину стенки, обладая достаточно высокой прочностью к смятию, т.е. имеет поперечную жесткость и вместе с тем продольную гибкость. При прокладке под землей она выдерживает давление грунта, имея при этом незначительную массу (малый вес) одного погонного метра трубы и достаточно легко укладывается в траншеи.

Гофрированные трубы могут быть однослойными или многослойными, когда для уменьшения гидравлического сопротивления гофрированная часть изнутри имеет гладкий слой полимера, рис. 7.При этом у трубы сохраняется гибкость. В некоторых случаях для обеспечения более высокой жесткости и теплопроводности, на наружную поверхность гофров наносят третий слой полимера.

Рис. 7. Гофрированная труба.

Установка для производства гофрированных изделий состоит из экструдера с прямоточной трубной головкой с удлиненным дорном и необогреваемым мундштуком (рис. 8).

Рис. 8. Схема процесса гофрирования труб.
1 - дорн; 2 - мундштук; 3 - полуформа; 4 - трос; 5 - пробка; 6 - изделие.

Экструдер должен выполняться на рельсах, для компенсации теплового расширения при изменении температуры цилиндра. В непосредственной близости от головки располагается гофратор, устроенный подобно двухцепному отводящему устройству, на каждом траке которого закреплена полуформа с каналом для охлаждающей воды. На рабочем участке полуформы сомкнуты. Тонкостенная трубная заготовка поступает в зону сомкнутых полуформ гофратора, под давлением сжатого воздуха прижимается к охлажденным поверхностям и затвердевает, сохраняя приданную ей форму. Для поддержания давления внутри раздуваемого рукава в нем размещается плавающая пробка, прикрепленная к дорну тросом. Гофратор, таким образом, выполняет две функции. Первая - подобно калибратору он придает изделию требуемую геометрическую форму, вторая - является отводящим устройством с плавной регулировкой скорости движения полуформ.

Особенность технологии производства гофрированных изделий заключается в том, что для обеспечения полноты формования гофров процесс ведется на предельно допустимой для перерабатываемого материала температуре. Кроме того, поскольку формование рукава-заготовки происходит на необогреваемом участке головки, в ней возникает значительное давление, достигающее 30-40 МПа.

Первые полимерные трубы были произведены в 30-40-е годы прошлого века в Европе. Сегодня их производство повсеместно развито по миру. В России интерес к этим изделиям появился несколько позже, поэтому сегодня мы выпускаем в основном полиэтилен. США и Европа, открывшие для себя пластики несколько ранее, до сих пор «сидят» на ПВХ, поскольку именно на это сырье ориентированы выпускающие предприятия, а сами трубы имеют широкое распространение и не сильно уступают полиэтилену.

Рост и перспективы производства

Логично предположить, что масштабы производства будут только нарастать. С одной стороны, сами производители полимерных труб подстегивают спрос. Для сбыта продукции ведется ее популяризация, что в конечном итоге ведет к наращиванию объемов сбыта.

С другой стороны, трубы действительно хороши и являются сильными конкурентами трубам из традиционных материалов. Ввиду низкой стоимости они все чаще применяются в капитальном строительстве, используются при ремонтных работах на старых магистралях. Это формирует стабильный спрос, который в перспективе имеет тенденцию к росту, так как не за горами эпоха «абсолютного пластика», когда необходимость обустройства коммунальных сетей только полимерными трубами может быть закреплена нормами строительства.

Сегодня в России существуют несколько крупных производителей, к числу которых относятся заводы полимерных труб, входящие в Группу ПОЛИПЛАСТИК, а также множество мелких и средних производителей. Что выбрать потребителю? При наличии - продукцию известной компании, пусть это будет даже не самый большой завод России, но хотя бы предприятие с репутацией. Дело в том, что недобросовестные производители могут экономить на сырье, используя дешевые, несертифицированные марки и/или добавляя значительное количество вторичного пластика, что делает изделия недолговечными и даже опасными в применении.

Особенности процесса производства полимерных труб

Сырье для производства полимерных труб поставляется в гранулах. Полимеры имеют практически неограниченный срок хранения, что значительно повышает привлекательность этого вида бизнеса за счет отсутствия потерь из-за порчи сырья. Плюс выбраковка и некондиционная продукция может быть пущена во вторичное производство (для некоторых видов полимерных труб стандарты допускают использование до 25% вторичного сырья).

Основой технологической линии для производства полимерных труб является экструдер – машина, выдавливающая расплавленную массу через формущий инструмент – экструзионную головку. Помимо экструдера, в состав линии входят: система подачи сырья, ванны, в которых труба калибруется и охлаждается, тянущее и отрезное устройства.

Процесс включает этапы:

1. Нагрев сырья (гранул) до требуемой температуры с постоянным перемешиванием для обеспечения однородности разогрева исходного материала. От этого зависит качество будущей продукции, однородность стенки, равномерность ее толщины, эластичность.
2. Экструдирование полученной массы выдавливание расплава через головку, определяющую сечение трубы.
3. Калибровка – вакуумная или под давлением.
4. Охлаждение – поэтапное в следующих друг за другом ваннах.
5. Нарезка либо намотка в бухты, упаковка.

Контроль качества

Слабое место большинства малых производств. Зачастую, при небольших объемах производства, ОТК может отсутствовать в принципе. Хотя этот этап крайне важен. На нем проверяется соответствие ГОСТам – измеряются ее геометрические характеристики, проводятся предписанные нормативами приемочные испытания – относительное удлинение при разрыве, изменение длины после прогрева, стойкость при внутреннем давлении, термостабильность и др. Чем выше уровень автоматизации производства, тем точнее контроль. Чем меньше контроль, тем чаще всплывают негативные отзывы о производителе. Несмотря на достаточно простой процесс производства ошибок может быть много, и нарушения технологии могут свести все преимущества полимерных труб к нулю.

Сферы применения труб ПНД

Растущее производство полимерных труб имеет стабильный сбыт и имеет потенциал к развитию. Продукция востребована в самых разных отраслях хозяйствования, включая:

• ЖКХ – для обустройства новых коммуникаций, замены изношенных коммунальных сетей, подключения новых участков газо-, водо- и теплоснабжения;
• благоустройство территорий – строительство систем водоотведения и дренажа;
• строительство коттеджей – в системах водоснабжения, подачи газа, отопления и отвода стоков;
• промышленность – все процессы, связанные с подачей и перемещением технологической воды в производственном цикле;
• сельское хозяйство – обустройство ирригационных систем, дренирование и осушение почв, жизнеобеспечение полевых станций;
• газоснабжение – санация и строительство новых газопроводов.

Широкое распространение обусловлено рядом преимуществ полимерных труб перед аналогами из бетона и металла:

1. Механическая прочность. Легкие эластичные изделия из полимеров не лопаются при замерзании в них воды, не ломаются при ударе об землю, пригодны для монтажа в пучинистых грунтах (в зависимости от типа сырья).
2. Химическая стойкость. Выдерживают влияние щелочей и умеренных кислот, подходят для транспортировки вязких отходов.
3. Гигиеническая чистота. Не поддерживают рост и размножение бактерий, не вступают в контакт с транспортируемой средой и не оказывают на нее влияния.
4. Стабильная пропускная способность. Внутреннее сечение не зарастает, так как полимеры не гниют, не зарастают биологическими пленками, не забиваются ржавчиной.
5. Стойкость к гидроударам. Практически все полимерные трубы способны выдержать гидроудар без потери качества. На опасных участках будьте внимательны при выборе материала, рекомендуемый и самый безопасный – полиэтилен низкого давления.
6. Долговечность. Срок эксплуатации, гарантированный производителем, составляет 50 лет. При нарушении условий эксплуатации (постоянное воздействие тепла и света для непригодных для этого труб, неправильная сварка), срок жизни сокращается.

Большу ю долю рынка оборудования рынка занимают производители из Южной Кореи, Тайваня, КНР. Оборудование от ведущих европейских производителей является очень надежным и экономичным, но его стоимость высока, поэтому позволить себе его могут только крупные производители.

Как говорят специалисты, использование полимерных труб в тепло- и водоснабжении произвело настоящую революцию в строительстве. Главные преимущества этих материалов заключаются в высокой коррозионной стойкости; незначительном весе; в гладкости внутренней поверхности, что обеспечивает более низкое, по сравнению с обычными металлическими трубами, гидравлическое сопротивление; относительно невысокая стоимость (опять же по сравнению с металлическими изделиями); удобство монтажа, высокая износоустойчивость (срок службы полимерной трубы может составлять 50 лет и более). Хотя у таких труб есть и определенные недостатки: низкая температурная стойкость, газопроницаемость, малое рабочее давление, большое линейное расширение и затруднения с применением надежных резьбовых соединений. Все это заметно ограничивало их использование в горячем водоснабжении и отоплении, пока не были разработаны новые виды материалов, способы монтажа и технологии производства полимерных труб.

Основным материалом для производства таких изделий является особый тип термопластичного полимера. Одна линия для производства полиэтиленовых труб позволяет изготавливать трубы высокого и низкого давления из различных полимерных материалов – полипропилена, полибутена, поливинилхлорида и пр. Поливинилхлорид, к примеру, обладает таким качеством, как пожаробезопасность, что объясняется высокой температурой его воспламенения (+440°С) и кислородным индексом 60 %. Однако главный недостаток поливинилхлорида состоит в повышенной жесткости этого материала, что сильно осложняет работу с ним.
Полихлорвинил образуется путем полимеризации хлористого винила. Он бывает двух видов – хлорированный и непластифицированный поливинилхлорид. ПВХ представляет собой достаточно прочный, удобный в использовании и стойкий к внешним воздействиям материалы. Но область его применения ограничивается из-за повышенной токсичности и быстрой возгораемости. По этим причинам такие трубы применяются, в основном, для оборудования дренажа и канализации. Но с другой стороны, изделия из ПВХ имеют и ряд преимуществ: стойкость к коррозии, низкая теплопроводность, гладкая поверхность внутри, жесткость. Как и другие полимеры, ПВХ неустойчив к воздействиям солнечных лучей, кислородонепроницаем и требует использования специального монтажно-сварочного оборудования.

Полиэтиленовые трубы отличаются низкой себестоимостью, удобны для сварки, а их производство не требует больших вложений. Однако они недостаточно теплостойкие и прочные, поэтому их редко используют для отопления (только трубы из специального полиэтилена для повышенной температуры). В нашей стране преобладает производство труб из полиэтилена вида PE 63, хотя на Западе получил широкое распространение материал нового поколения – PE100, который более прочный и теплостойкий. Трубы из PE 80 в нашей стране выпускает достаточно большое количество компаний (например, ОАО «Казаньоргсинтез», ООО «Ставролен»), а из PE 100 – единицы (эпизодически их производит завод АНД «Газтрубпласт» и АОА «Кузполимермаш»). Еще одно довольно перспективное направление для развития – производство труб из полиэтилена для повышенной температуры – PE-RT. Пока в нашей стране продается продукция из этого полимера только польской компании KAN. Однако российские предприниматели все еще не спешат вводить трубы из PE-RT в свой ассортимент, считая, что они слишком дорогие по цене (сравнимы со стоимостью труб из металлопластика и PE-X) и при этом все же обладают рядом недостатков по сравнению с металлопластиковыми изделиями (более низкое давление, степень стойкость к воздействию хлора и др.).

Кроме того, для производства труб используют три модификации полипропилена: блок-сополимер РР-В, гомополимер РР-Н и статический сополимер пропилена с этиленом PP-R. Каждый из этих видов материалов используется для определенных труб. Так, например, РР-Н применяется для строительства технологических трубопроводов, РР-В используется в канализационных системах, а PP-R, благодаря своей высокой прочности, применяется в горячем теплоснабжении и отоплении. Впрочем, полипропилен в строительстве отопительных систем постепенно уступает в Европе трубам на основе PE-X. В нашей стране он все еще популярен, так как имеет хорошую свариваемость. И это его преимущество компенсирует для отечественных строителей все недостатки: относительно большую скорость распространения трещин, жесткость и высокое линейное тепловое расширение (по сравнению с металлопластиковыми трубами). Впрочем, в системах холодного водоснабжения и канализации полипропилен преобладает над ПВХ, так как он обладает более высокой химической и тепловой стойкостью по сравнению с последним.

Лидерами на рынке полипропиленовых труб являются зарубежные производители Aquatherm и Polymelt Kunststoftechnik. Среди российских компаний-производителей полипропиленовых труб можно назвать «Стройполимер», «Бородино-Пласт» и «Агригазполимер». Главная сложность производства изделий из пропилена заключается в необходимости закупать определенное сырье. Лучшим сырьем считается продукция шведской компании Borealis, однако она существенно (примерно на 150 евро за одну тонну) дороже аналогичного сырья других немецких, корейских, венгерских и даже российских компаний.

Вышеупомянутый PE-X – это так называемый сшитый полиэтилен. Эта технология производства труб появилась сравнительно недавно. Преимущества сшитого полиэтилена заключаются в лучших показателях ударной вязкости при низких температурах, в химической стойкости, минимальной длительной прочности и устойчивости к распространению трещин по поверхности трубы. Однако этот материал неустойчив к воздействию нефтепродуктов и продуктов их переработки (масел, растворителей, жиров).

Назначение трубы и материал, из которого она изготовлена, можно определить по ее маркировке и окраске. Так, например, трубы черного цвета производятся из полиэтилена, оранжевого и желто-розового – из поливинилхлорида, серые – из полипропилена. При изготовлении на трубы наносится маркировка в виде разноцветных полос. Продольно нанесенными полосами голубого и синего цветов отмечаются трубы для холодного водоснабжения, а полосками белого цвета маркируются трубы в системах отопления и горячего водоснабжения. Трубы желтого цвета применяются для газопроводов. Для изготовления труб из полимерных материалов используется экструзионная линия для производства полиэтиленовых труб. Газопроводные трубы обычно бывают желтого цвета.

Для изготовления труб из полимерных материалов применяют специальные экструзионные линии для производства полиэтиленовых труб. Такое оборудование обычно изготавливается под заказ с учетом требований клиента. Функциональность и комплектация линии напрямую зависит от нескольких факторов. В частности, необходимо принимать во внимание тип материала, из которого будут производиться трубы, учитывать необходимость нанесения маркировочных отметок (это также осуществляется на автоматизированном оборудовании), желаемую производительность оборудования, размеры сечения труб и толщину их стенок.

С технологической точки зрения процесс производства труб из полимерных материалов достаточно простой и не требует много времени для обучения работников (за месяц они вполне могут постигнуть все премудрости). Производственная линия для изготовления полимерных труб при помощи экструзии работает по принципу непрерывного и закрытого цикла. Она состоит из нескольких основных элементов. Одношнековый экструдер представляет собой червячный пресс, внутри которого образуется однородная масса полимерного вещества и пропорционально разделяется на несколько частей (их точное количество зависит от длины и ширины трубы) с помощью формующей головки. Экструдер включается при помощи привода. Высокоскоростные трубные головки выполнены по спиральному принципу, что позволяет обеспечить необходимую экструзию. Они же контролируют температуру. Вакуумный калибратор использует сжатый воздух, который формирует диаметр трубы. Особенно это важно при производстве водопроводных труб, так как позволяет четко калибровать их внутренний диаметр, что необходимо для точной стыковки. Секции охлаждения бывают двух видов: с системой орошения или с полным погружением трубы в воду. Главное, чтобы охлаждение проходило равномерно, иначе велика вероятность получить брак. Тянущее устройство снимает изделие с головки и протягивает его через секцию охлаждения. Эти устройства могут быть различных видов, в зависимости от размера трубы: в виде цепей, ремня или роликовых конструкций. Отрезное устройство представляет собой электрические пилы, которые могут быть как циркульными, так и ленточными. Труба нарезается на отрезки необходимой длины. Маркиратор наносит на поверхность трубы сведения о длине, толщине и диаметре изделия.

В качестве сырья используется гранулированный пластик, который помещается в бункерное отделение экструдера. В этом отсеке находятся кольцевые нагреватели и шнек, которые расплавляют гранулы, образуя однородную вязкую смесь. Расплавленные гранулы подаются к экструзионной голове, через которую выдавливаются под высоким давлением, формируя, таким образом, будущее изделие. Сформованная труба из полипропилена направляется на вакуумную калибровку, где ее сечение калибруется при помощи вакуума. Там же заготовка подвергается первичному охлаждению. Затем труба движется по охлаждающим камерам, где она окончательно остывает, а затем нарезается на отрезки заданной длины. Для того чтобы обеспечить протяжку длинной трубы используется специальный тянущий механизм с гусеницами. При помощи этого механизма трубы вытягиваются без повреждения. Для работы с линией требуется 1-2 оператора на одну смену.

Подобная линия позволяет производить трубы диаметром от 15 до 63 мм. Годовая мощность производства составит от 115000 до 310000 погонных метров, в зависимости от толщины изделий. Установленная мощность токоприемников – 20 кВт, а водопотребление составляет 1 куб. метр в сутки. Для размещения линии понадобится площадь 120-150 кв. метров. Прибавьте к этому площадь административно-бытовых помещений (20-25 кв. метров) и площадь прилегающей территории (50-70 кв. метров). Стоимость такой линии составляет от 3 млн. рублей. Более дорогие варианты обойдутся в $150000 и более. При покупке линии (особенно недорогой) обратите внимание на то, есть ли в ее составе установка подготовки воздуха (воздушный компрессор и фильтр). Иногда для линии в базовой комплектации может потребовать докупить принтер для нанесения маркировки на готовые изделия, холодильные установки и пр.

Общий размер инвестиций для создания собственного производства полимерных труб составит свыше 6 млн. рублей. В эту сумму входит аренда помещений, покупка оборудования, заработная плата работникам, закупка сырья. Сроки окупаемости зависят от рентабельности, которая может сильно различаться (максимум до 20-25 %). В среднем, такое предприятие окупает себя в течение 2-2,5 лет. Однако учитывайте высокий уровень конкуренции в этом сегменте. Вполне вероятно, что сроки окупаемости возрастут, если вы не сможете с самого запуска своего производства обеспечить сбыт вашей продукции по выгодным ценам. Поэтому поисками каналов сбыта стоит озаботиться еще на этапе составления бизнес-плана.