Линия для производства геомембраны

Оборудование для производства геомембраны - это линия, включающая станки для подготовки сырья, экструзии пленочного материала через плоскощелевую головку, каландрования, профилирования и смотки в рулоны. Дополнительно линия может включать дробилку и гранулятор для переработки первичных отходов пленки: производственного брака и кромок. Также в условиях производства возможна пайка полотен по продольному и поперечному шву для получения рулона большей ширины и длины. Однако это затрудняет транспортировку и хранение геомембраны, потому сшивание пленки в единое полотно любого размера чаще выполняют на объекте при помощи специальной технологии.

Геомембрана представляет собой полиэтиленовый или поливинилхлоридный рулонный гидроизоляционный материал, используемый в сфере строительства дорог, зданий и сооружений, плотин, тоннелей, лагун, полигонов для отходов. В зависимости от используемого сырья различают геосинтетические и глиняно-геосинтетические геомембраны. Глиняные геосинтетики - это многослойные материалы, имеющие более сложную технологию производства. Классическая геомембрана - пленочный материал черного цвета с отрицательной гигроскопичностью и инертностью к химически активным веществам.

Геомембрана пришла на смену глиняному замку, формируемому вдоль стен фундамента будущего водоема или хранилища для защиты от разрушающего воздействия жидких сред. Это надежный, простой в использовании, долговечный и доступный по цене материал. Может использоваться как в жилищном строительстве, так и в промышленной сфере. Для достижения указанных свойств следует соблюдать определенные условия производства пленки: чистый состав сырья с индексом расплава 1,0 г/10 мин (для полиэтилена), введение технического углерода и антиоксидантов, соблюдение заданной температуры и давления в процессе экструзии.

Сырье для производства геомембраны

Основной компонент при производстве - полиэтилен (ПЭВД, ПЭНД), реже используется ПВХ. Для изготовления геомембраны выбирают только первичное сырье без добавления вторички. Это позволяет достичь максимального качества готового изделия.

Фото заимствовано с сайта granula.pro

С целью улучшения эксплуатационных свойств в первичный полимер вводятся стабилизаторы и антиокислители. Для защиты от ультрафиолета к основному полимеру добавляют не менее 2% технического углерода. В результате пленка приобретает черный цвет, снижается ее светочувствительность.

Полиэтилен - более востребованное сырье для производства геомембранной пленки. Этот полимер инертен к большинству видов химически активных веществ, что позволяет применять материал практически без ограничений. Средний срок службы материала из полиэтилена превышает 80 лет.

Геомембрана из ПВД

Полиэтилен низкой плотности высокого давления эластичный, мягкий и легкий. Геомембрана из ПВД обладает достаточной прочностью и устойчивостью к растяжению, не пропускает пар и влагу, является хорошим барьером для влаги. Средняя ширина рулона - 500 мм, толщина пленки до 3 мм. Прочность на прокол данного типа пленки - не менее 500 Н, сопротивление раздиру - не менее 200 Н/5 см.

Рулонный материал из ПНП - гибкая полупрозрачная пленка, имеет гладкую блестящую поверхность. За счет гибкости гидроизоляционной пленки этого типа ее можно монтировать на поверхностях со сложным рельефом. Материал востребован при строительстве зданий и сооружений в условиях низких и экстремально низких температур, накопителей отходов, подземных сооружений. Гибкость материала позволяет решать задачи, в ситуациях, когда жесткая геомембрана ПНД не обеспечивает достаточную гидроизоляцию неровной поверхности.

Геомембрана из ПНД

Полиэтилен низкого давления высокой плотности характеризуется устойчивостью к химическим реагентам, в том числе, к растворам гуминовых кислот. Он обладает высокой прочностью и жесткостью, не пропускает пар и влагу. В отличие от геомембраны из ПВД этот тип материала выдерживает небольшое механическое воздействие абразивных предметов (проверяется тестом на раздир). Разрывная сила при растяжении составляет 300 Н/5 см при номинальной толщине полотна 3-5 мм, прочность на прокол не менее 640 Н. Средняя ширина рулона - 200 мм, толщина пленки - до 9 мм.

Геомембрана ПНД - жесткая непрозрачная пленка, хорошо переносит воздействие высоких температур. Чаще используется для организации накопителей жидких отходов, подземных сооружений и водоемов, емкостей для воды, в том числе, питьевой. При низких температурах приобретает хрупкость.

Геомембрана из ПВХ

Геомембрана из поливинилхлорида - это трехслойный материал, чаще применяемый для гидроизоляции кровли, бассейнов, резервуаров. Нижний слой материала - пленка из модифицированного ПВХ с термостабилизаторами в составе; средний - армирующая полиэфирная или стекловолоконная сетка; верхний - пленка ПВХ с улучшенной стойкостью к ультрафиолету и перепаду температур.

Мембрана из ПВХ - прочный, но эластичный пленочный материал сохраняет свои свойства в широком диапазоне температур, обладает высокими гидроизоляционными свойствами. Более сложен в производстве, потому по популярности уступает полиэтиленовой геомембране.

Технология производства геомембраны

Технология производства полиэтиленовой геомембраны основана на процессе экструзии с последующим каландрованием. Возможно применение двух видов технологий: плоскощелевая или рукавная экструзия.

Путем экструзии через плоскощелевую головку получают пленку геомембранную толщиной 0,75 - 3,0 мм (до 8 мм для ПВП мембраны) с шагом изменения толщины 0,25 мм. Предельные отклонения по толщине должны быть менее 10% от номинального значения. Ширина полотна согласно ТУ 2246-001-62027848-2012 составляет 5-5,5 м.

Второй способ, получивший меньшее распространение - экструзия рукавной пленки методом раздува (экструзия раздутого листа). Рукав пленки разрезают в продольном направлении, получая два однослойных полурукава или одно широкое полотно большего размера.

Поскольку плоскощелевое формование полиэтиленовой гидроизоляционной пленки методом экструзии повсеместно распространено, рассмотрим эту технологию производства поэтапно:

- экструзия на плоскощелевом экструдере;

- охлаждение;

- калибровка каландрованием;

- обрезка кромок;

- намотка, упаковка;

- контроль качества.

Экструзия

Для геомембраны используется только первичный полимер, добавление вторичного сырья недопустимо. Согласно стандарту ГОСТ Р 56586-2015 возможно введение до 10% чистого полимера, образующегося при обрезании кромок. Материал в виде гранул подается при помощи шнекового питателя через бункер-сушилку в загрузочный бункер экструдера. Под действием нагревателей полимер расплавляется и гомогенизируется, постепенно проходя все зоны экструзии. В зоне формования расплав, достигший заданного значения вязкости и гомогенности, продавливается экструдером через плоскощелевую головку, охлаждается и перемещается в следующую зону формования - на трехвалковый каландр.

Фото заимствовано с сайта ok-stanok.ru

Охлаждение

Сразу после выхода из формующей головки расплав подвергается резкому охлаждению. Это необходимо для формирования однородной мелкокристаллической структуры. Охлаждение выполняется двумя способами: в охлаждающей водяной ванне или на охлаждающем барабане. В первом случае пленка на выходе из экструдера помещается в ванну с водой. Расстояние от головки до уровня воды составляет 5-15 мм. Для тонких пленок характерно резкое охлаждение, для толстых допускается дополнительный прогрев с целью снижения остаточных напряжений в полотне. На выходе из ванны она подается на каландр.

Во втором случае термостабилизирующим элементом выступает барабан с каналами охлаждения внутри. Расплавленный полимер продавливается через плоскощелевую фильеру и подается на барабан. За счет разности температур происходит охлаждение пленки и одновременное ее продольное ориентирование. Этот способ востребован для пленки небольшой толщины (500-600 мкм).

Калибровка каландрованием

Сразу из экструдера охлажденное полотно пленки подается на металлические валки трехвалкового каландра. Они необходимы для управления толщиной полотна, формования поверхности. Оборудование способно скомпенсировать толщину пленки с отклонением от номинального значения не более чем на 3%. Одновременно с регулировкой толщины валки охлаждают полотно. Для этого к ним присоединяют каналы подачи охлаждающей жидкости.

Качество материала и поверхности полотна геомембраны напрямую зависит от качества валков. Если на них имеются неровности в виде вмятин или наплавов, они перенесутся на поверхности пленки. Потому при изготовлении валков учитывают условия эксплуатации: постоянное и резкое изменение температуры поверхности, перепады давления. При необходимости получить глянцевую геомембрану валки имеют гладкую отполированную поверхность. В отдельных случаях требуется производство текстурированной геомембраны, для этого применяется валок с рифленой поверхностью, выполняющий теснение на пленке.

Обрезка кромок

Ориентированный и равномерно охлажденный гидроизоляционный материал подают через поддерживающие валки на намоточное устройство. Параллельно происходит обрезка кромок и их сбор в чистые накопители для возможного дальнейшего использования в производстве или для рециклинга. Из накопителей производственных отходы перемещаются в дробилку и далее - в гранулятор для формирования гранулированного вторичного сырья. Полимер частично теряет свои характеристики в сравнении с первоначальными свойствами, потому для сохранения характеристик готового изделия его добавляют в состав расплава не более 30% от общей массы. После вторичной переработки полимерный материал может использоваться в других производственных циклах.

Фото заимствовано с сайта p-z-o.com

Намотка и упаковка

Для формирования рулонов используется намотчик. В качестве основы будущего рулона чаще всего используют пластиковые или картонные цилиндры, на которые с равномерным натяжением подается пленка. Минимальная длина полотна геомембраны в намотке - 95 м. Средняя масса одного рулона приближена к 200 кг.

После намотки требуется маркировка рулона. Для этого на упакованный рулон клеится этикетка с информацией о предприятии-изготовителе, дате производства и номере партии, массе рулона, длине и толщине полотна. При наличии опасных компонентов в составе дополнительно указываются сведения о них.

Контроль качества

Геомембрана используется не только для гидроизоляции водоемов с чистой водой, прудов, ёмкостей для питьевой воды. Дополнительное назначение - изоляция внутренней поверхности хранилищ для жидких и твердых отходов, в том числе, химически активных.

Одно из свойств полиэтилена - инертность к химически активным веществам. По этой причине мягкую и жесткую геомембрану на основе ПЭ часто применяют в химической, нефтеперерабатывающей, фармацевтической, пищевой промышленности. Материал должен обладать исключительной прочностью в соответствии с заявленными показателями, устойчивостью к растяжению, разрывам.

С целью поддержания заданных свойств продукции проводится контроль качества каждой партии геомембраны. Измеряется соответствие линейных размеров, прочность на разрыв, предел текучести, относительное удлинение при разрыве, прочность на прокол, сопротивление раздиру, эластичность при отрицательных температурах. Если один из перечисленных параметров не соответствует номинальному значению, проводится повторное исследование с удвоенным количеством образцов. При повторном несоответствии бракованной считается вся партия.

Состав линии

Геомембрану изготавливают методом экструзии (продавливания расплава полимера) через плоскощелевую головку. Производственная линия включает следующее оборудование:

- тплоскощелевой одношнековый экструдер;

- трехвалковая формовочная машина;

- устройство для обрезки кромки;

- тянущее устройство;

- отрезное устройство;

- намотчик;

- центр управления.

Плоскощелевой экструдер

Плоскощелевой экструдер предназначен для производства пленки рулонного формата и листовой продукции из гранулированного полимерного сырья. Это оборудование непрерывного действия с автоматизированным режимом работы. В плоскощелевом экструдере применяется шнек с большим соотношением длины к диаметру. Это способствует улучшенной пластификации полимера и равномерную подачу расплава к формующей головке. Шнек заключен в герметичный стальной корпус, приводится во вращение электроприводом.

Фото заимствовано с сайта ok-stanok.ru

Для формования готового изделия в данном типе экструдера устанавливается плоскощелевая головка с возможностью регулировки толщины изделия за счет изменения просвета. Для управления размером щели по всей ширине формообразующего элемента установлены специальные термоштифты с пружинами и болтами. Степень сжатия пружины определяет величину щели формующей фильеры. Сама плоскощелевая головка представляет собой две соединенные между собой металлические плиты со сквозной щелью - формообразующей поверхностью. Материал, проходя через щель фильеры, полностью повторяет ее профиль, после чего подается на валы трехвалкового каландра.

Трехвалковая формовочная машина (каландр)

Основная цель введения в линию производства геомембраны трехвалковой формовочной машины - продольное вытяжение пленки и нивелирование разнотолщинности с одновременным охлаждением полотна. При необходимости возможно нанесение тиснения на полотно.

Трехвалковый каландр состоит из чугунной станины и трех металлических валов с гладкой или текстурированной поверхностью. Валки установлены с зазором относительно друг друга на подшипниках скольжения или роликовых подшипниках. Зазор между валками определяет толщину пленки на выходе из устройства. Он регулируется изменением положения подшипников внешних валков. Каждый вал приводится в движение индивидуальным электродвигателем с возможностью изменения скорости вращения.

Устройство для обрезки кромок

Станок для холодной обрезки кромок пленки может также применяться для продольной резки полотна геомембраны, если это необходимо заказчику. Процесс нарезки выполняется двумя встречными ножами по кромке (по типу ножниц) или дисковыми ножами. Возможна резка неподвижным ножом по движущемуся полотну. При позиционировании ножей относительно пленки меняется ширина полотна. Большинство станков, входящих в линию производства геомембраны, настроено на обрезку кромок до ширины полотна 5000 или 5500 мм. Более широкую пленку получают при сваривании двух полотен горячим клином уже в процессе монтажа геомембраны.

Намотчик

Устройство для намотки полимерной геомембранной пленки представляет собой стойку с бобиной и поддерживающими роликами для подачи пленки без провисания и излишнего натяжения.

Фото заимствовано с сайта ok-stanok.ru

Продольные направляющие помогают формировать ровный край в бобине после намотки. Станок дополняют счетчиком метров для равномерной намотки всех рулонов партии.

Центр управления

Работа современной линии для производства геомембраны протекает в автоматическом режиме под контролем оператора. Непосредственное применение ручного труда в технологическом процессе не предусмотрено. Контроль над работой каждого отдельного вида оборудования, соблюдением параметров техпроцесса и их изменение при необходимости выполняется автоматически через центр управления.

Для сбора данных о текущей температуре, давлении в системе, толщине пленки, геометрических характеристиках полотна и иных параметрах производственная линия оснащается контрольными датчиками. Все данные фиксируются компьютером, обрабатываются, после чего технологический процесс корректируется в автоматическом режиме.