ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ МНОГОСЛОЙНОЙ ШТУЧНОЙ КРОВЕЛЬНОЙ ТЕРМОЧЕРЕПИЦЫ
TECHNOLOGICAL LINE FOR MANUFACTURE OF MULTILAYER PIECE ROOF THERMAL TILES

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к индустрии строительных материалов и может быть использовано для производства кровельной многослойной тепло- и звукоизолирующей штучной черепицы.
Уровень техники
Известна технологическая линия по производству полимерной кровельной черепицы (см. [1] патент РФ №2483873, МПК В29С 51/00, опубл. 10.06.2013), содержащая размещенные последовательно по ходу технологического процесса и технологически связанные между собой смеситель с устройством приема из бункеров компонентов исходного сырья для смешивания этих компонентов и наполнения приемного бункера смешанной сыпучей смесью, автоматический загрузчик для подачи смешанной сыпучей смеси в приемный бункер экструзионной машины, выполненной с шестью зонами нагрева до 300°С и с возможностью реализации функции разогрева сыпучей смеси и выдачи расплавленной массы под давлением к щелевой головке с зонами нагрева в щели для формования пласта из расплавленной смеси и направления его на трехвалковый каландр с подогреваемыми валками для калибрования этого пласта, первое тянущее устройство для направления калиброванного пласта на стол дополнительного нагрева, формовочную машину для придания пласту формы черепицы, приемный стол для охлаждения черепицы, второе тянущее устройство для направления охлажденной черепицы к ножу для обрезки готовой черепицы с последующим ее поступлением на приемный стол готовой продукции. Кровельная черепица предназначена для устройства кровельного покрытия скатных крыш с уклоном не менее 15° на жилых и промышленных объектах, эксплуатируемых во всех климатических районах, а также в условиях повышенной химической агрессии.
Недостатками приведенного аналога, взятого за прототип, являются невозможность производства штучного покрытия, невозможность производства многослойной пенонаполненной черепицы, большой вес изделия, отсутствие отражающих свойств и низкие тепло- и звукоизоляционные свойства.
Сущность изобретения
Задачей заявленного изобретения является создание технологической линии по производству многослойного пенонаполненного кровельного материала с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Техническим результатом является повышение теплоизоляционных и звукоизоляционных свойств кровельного покрытия, снижение веса изделия, придание черепице отражающих свойств, повышение производительности за счет непрерывности процесса, повышение точности изготовления изделия.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет технологической линии по производству штучной кровельной черепицы включающей в себя размещенные последовательно по ходу технологического процесса и технологически связанные между собой кристаллизатор с устройством приема из емкостей компонентов исходного сырья для смешивания и кристаллизации этих компонентов и направление полученной смеси в автоматический загрузчик сушилки, установленной над горловиной экструдера с плоскощелевой экструзионной головкой с нагревателями и датчиками температуры, причем шнек экструдера выполнен с зонами нагрева до 300°С и валом с винтовой нарезкой для повышения давления в шнеке и создания обратного потока расплава для гомогенизации смеси; трехвалковый каландр, получающий плоское полотно, формируемое плоскощелевой экструзионной головкой, и выдающий лист бесконечной длины; протяжный механизм; устройство догрева листа; устройство вакуумной формовки-выдува листа, укладывающий лист в формы и придающий ему форму черепицы путем одновременного воздействия на лист повышенного давления с одной стороны и вакуума с другой стороны; пенозаливочная машина со смесительной головкой и столом для заливки пенополиуретана в формы; конвейер, состоящий из двух лент, нижняя несущая и тянущая лента, и верхняя прижимная лента, обеспечивающая прижим защитной пленки полиэтилентерефталата или металлизированного полиэтилентерефталата или поливинилхлорида, автоматически затягивающейся из рулона; после конвейера установлен вырубной пресс, который отрубает и отделяет форму с отформованным в ней изделием, заполненным полимеризовавшимся пенополиуретаном от листа, причем вырубной нож закреплен в форме и движется вместе с ней; конвейер возврата форм.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана блок-схема технологической линии по производству многослойной штучной черепицы.
На фигурах обозначены следующие позиции:
1а - емкость с красителями; 1б - емкость с УФ стабилизаторами; 1в - емкость с антипиренами; 1г - емкость с гранулами полимера; 2 - кристаллизатор; 3 - сушилка; 4 - экструдер; 5 - плоскощелевая головка; 6 - трехвалковый каландр; 7 - устройство догрева листа; 8 - зона вакуумной формовки-выдува листа; 9 - смесительная головка пенополиуретана (ППУ); 10 - стол заливки ППУ; 11 - машина подготовки ППУ (пенозаливочная машина); 12 - конвейер возврата форм; 13 - нижнее полотно конвейера; 14 - верхнее полотно конвейера; 15 - вырубной пресс; 16 - заливочно-формовочная вырубная формы (форма); 17 - рулон металлизированного полиэтилентерефталат (ПЭТ) полотна; 18 - протяжный механизм.
Осуществление изобретения
Технологическую линию можно разбить на несколько участков:
- Подготовка сырья (емкости с сырьем (1а, 1б, 1в, 1г), кристаллизатор (2)).
- Подготовка рабочей смеси (сушилка (3)).
- Формирование плоского полотна (экструдер (4), плоскощелевая экструзионная головка (5)).
- Подготовка рабочей заготовки (трехвалковый каландр (6), протяжный механизм (18)).
- Формование изделия (устройство догрева полотна (7), зона вакуумной формовки-выдува листа (8)).
- Заливка двухкомпонентного пенополиуретана (смесительная головка ППУ (9), стол заливки ППУ (10), пенозаливочная машина (11)).
- Полимеризация пенополиуретана в закрытой форме (16) (нижнее и верхнее полотно конвейера (соответственно 13 и 14), рулон (17) металлизированного ПЭТ полотна).
- Вырубка готового изделия (вырубной пресс (15), заливочно-формовочная вырубная формы (16), конвейер возврата форм (12)).
Все участки технологической линии размещены последовательно по ходу технологического процесса и технологически связанны между собой.
Для подготовки сырья используется система дозирования, кристаллизации и смешивания, включающая кристаллизатор (2) с устройством приема сыпучих компонентов исходного сырья из емкостей (1а, 1б, 1в, 1г) для приема и хранения сыпучего сырья. Из емкостей (1а, 1б, 1в, 1г), такие компоненты как красители, УФ-стабилизаторы, антипирены, гранулы полимера непрерывно подаются в кристаллизатор (2), где смешиваются и кристаллизуются. В качестве полимера может быть использован полиэтилентерефталата (ПЭТ) или поливинилхлорид (ПВХ). Весь процесс дозирования, кристаллизации и смешивания полностью автоматизирован и непрерывен.
Для подготовки рабочей смеси используется сушилка (3), которая при помощи автоматического загрузчика получает смешанные компоненты красителей, УФ-стабилизаторов, антипиренов и гранул полимера. Сушилка (3), установленная над горловиной экструдера (4), высушивает смешанные компоненты и подает рабочую смесь в экструдер (4).
Для формирования плоского полотна и подготовки рабочей заготовки (листа) используется экструдер (4) с плоскощелевой экструзионной головкой (5), трехвалковый каландр (6) и устройство догрева полотна (7). Экструдер (4) содержит шнек, выполненный с зонами нагрева до 300°С для получения расплава, вал с винтовой нарезкой разного шага и глубины повышает давление в шнеке и создает обратный ток расплава для максимальной гомогенизации смеси антипиренов, УФ-стабилизаторов, красителей в расплаве полимера (рабочая смесь). На выходе из шнека установлен насос расплава, повышающий давление и равномерно раздающий рабочую смесь (гомогенизированную в расплаве полимера смесь красителей, УФ-стабилизаторов, антипиренов) в каналы плоскощелевой экструзионной головки (5) с нагревателями и датчиками температуры, с возможностью автоматической регулировки температуры на разных зонах плоскощелевой экструзионной головки (5), что позволяет управлять течением материала изменяя его температуру и как следствие вязкость, тем самым выравнивая толщину материала по всей ширине плоскощелевой экструзионной головки (5). Плоскощелевая экструзионная головка (5) с нагревателями и автоматикой поддержания заданной температуры формирует плоское полотно, которое подается на трехвалковый каландр (6) с подогреваемыми/охлаждаемыми валками (в линию включен термостат, позволяющий поддерживать заданную температуру на валках за счет подачи/отвода горячей или холодной воды). Регулируемая щель между средним и нижним валками каландра (6) позволяет регулировать толщину получаемого листа (рабочей заготовки), а нанесенная на нижний валок шагрень делает поверхность листа матовой, в то время как другая сторона получается глянцевой за счет полированной поверхности среднего валка.
Полученный таким образом лист бесконечной длины, огибая верхний валок каландра (6), протяжным механизмом (18) (этот механизм, протягивая лист, создает достаточное для теплопередачи между листом и валками прилегание) подается в зону вакуумной формовки-выдува листа, в которой последовательно выделены: зоны прогрева листа до состояния размягчения; зона формования; зона заполнения формы двухкомпонентным пенополиуретаном (ППУ).
Зоны прогрева листа до состояния размягчения включает устройство догрева листа (7), получающего его из протяжного механизма (18).
В зону формования (8) подаются формы (16), в которые укладываются листы и происходит придание, предварительно размягченному листу в устройстве (7), формы черепицы. Форма черепицы придается в устройстве вакуумной формовки-выдува листа путем одновременного воздействия на лист повышенного давления с одной стороны и вакуума с другой стороны, причем вакуум одновременно и удаляет из полостей формы оставшийся воздух, что позволяет получать изделие с равномерной толщиной и точной геометрией, повторяющей геометрию формы.
Формы (16) выполнены вогнутыми (материал втягивается/вдувается внутрь формы, а не обтягивает их снаружи), что повышает геометрическую точность изделия независимо от разнотолщинности полотна - внешние габариты изделия всегда точно соответствуют размерам формы. Формы (16) сделаны разборными, состоящими из нескольких частей, две из которых отвечают за придание формы, а третья часть выполнена из твердосплавного материала и является вырубным ножом, закрепленным в форме, что решает задачу точной вырубки (попадания вырубного ножа точно в место вырубки), т.к. находится (изначально закреплен) в месте будущей вырубки отформованного изделия из листа. Во время формования, форма (16) сжата пневматическим/гидравлическим приводом и не может раскрыться от давления воздуха.
После процесса формования следует этап заливки формы двухкомпонентным пенополиуретаном. Форма (16) вместе с отформованным листом внутри нее переезжает на стол заливки ППУ (10) (на этом этапе форма свободно лежит на столе, а отформованное полотно, находящееся внутри формы, удерживает форму от разбирания). Двухкомпонентный пенополиуретан предварительно подготавливается в машине подготовки ППУ (11) (также ее можно назвать пенозаливочная машина) и через смесительную головку (9) заливается в форму (16). Подготовка ППУ заключается в предварительном разогреве и перемешивании до оптимальных температур и достигший гомогенности.
Зона заполнения формы черепицы (а именно стол (10)) двухкомпонентным пенополиуретаном следует сразу за зоной формования (8), материал внутри формы остается нагретым, что улучшает растекание пенополиуретана по поверхности отформованного внутри формы изделия и позволяет достичь максимальной эффективности вспенивания двухкомпонентного пенополиуретана и наилучшего растекания пенополиуретана по внутренней поверхности изделия, увеличивая площадь вспенивания тем самым препятствуя образованию пустот пузырей.
Далее форма с отформованной черепицей, заполненной пенополиуретаном въезжает на конвейер состоящий из двух лент, нижняя (13) (несущая и тянущая) лента и верхняя (14) прижимная лента, обеспечивающая прижим защитной пленки ПЭТ или металлизированного ПЭТ или ПВХ, автоматически затягивающейся из рулона (17) и защищающей ленту верхнего прижимного конвейера от контакта с двухкомпонентным пенополиуретаном. При этом пленка ПЭТ или металлизированного ПЭТ или ПВХ является противоположной, относительно отформованного листа, поверхностью. Длина конвейера рассчитана таким образом, чтобы форма с изделием, заполненным пенополиуретаном, находилась зажатой между двумя лентами на протяжении всего времени полимеризации двухкомпонентного пенополиуретана. Конвейер движется дискретно, синхронно с циклами работы формовочной зоны. После прохождения всей длины конвейера форма с отформованным из полимера изделием, заполненным полимеризовавшимся двухкомпонентным пенополиуретаном, попадает на рабочий стол вырубного пресса (15) установленного перпендикулярно линии движения форм по конвейеру. Ширина рабочего стола пресса вдвое больше ширины формы, что обеспечивает попадание ударной плиты из нейлоновых жестких плит, не зависимо от точности подачи конвейером форм на рабочий стол. Цикличность работы пресса связана с циклом работы формовки. Нож расположенный на поверхности формы и движущийся вместе с формой при контакте с ударной плитой из жестких нейлоновых материалов отрубает/отделяет форму с отформованным в ней изделием заполненным полимеризовавшимся пенополиуретаном от листа. Остатки листа после вырубки изделия наматываются на устройство смотки и далее поступают в дробилку для дальнейшей подготовки к повторному использованию. А форма с изделием внутри поступает на участок открытия верхней части формы, где форма вскрывается и из нее вынимается готовое изделие. Далее форма закрывается и по конвейеру возврата форм (12) возвращается к участку формовки. Использование достаточного количества форм позволяет сделать процесс непрерывным.
Технологическая линия может работать в полностью автоматическом, полуавтоматическом или ручном режиме. Автоматизированность линии достигается за счет контроля за технологическим процессом при помощи датчиков и управления режимами за счет полученной от них информации. Линия может включать датчики контроля/измерения толщины полотна, температуры, целостность полотна и тд. Информация с датчиков поступает на пульт управления или процессор для изменения/регулирования режимов работы при необходимости.
Использование металлизированного ПЭТ повышает отражающие свойства черепицы. Повышение производительности достигается за счет непрерывности процесса изготовления/формования черепицы и за счет синхронизации всех процессов, а повышение точности изготовления изделия достигается за счет использования сменных движущихся форм с размещенным в них вырубным ножом. Повышение теплоизоляционных и звукоизоляционных свойств кровельного покрытия достигается за счет использования теплоизолирующий наполнителей (двухкомпонентного пенополиуретана). Повышение точности изготовления изделия достигается за счет использования вогнутых разборных форм, а также за счет использования формовки и полимеризации двухкомпонентного пенополиуретана в одной и той же форме. Теплоизоляционных и звукоизоляционных свойств достигаются за счет использования многослойности черепицы и слоя полимера со всех сторон изделия. За счет использования формы снижается величина абсолютного удлинения/расширения при изменении температуры эксплуатации по сравнению с листовыми материалами.