Производство полимерпесчаных изделий: оборудование, технологии и перспективы

Изделия из полимерпесчаных композитов производятся в России около 10 лет.

Большинство из них – это штучные строительные материалы сравнительно небольших размеров: плитка, черепица, бордюрный камень.

Однако прочность материала позволяет изготавливать и более массивные конструкции, такие как элементы декоративных ограждений, кольца для колодцев и септиков.

Технология производства полимерпесчаных изделий привлекательна еще и возможностью применения вторичного полимерного материала, который не требует глубокой очистки.

Дешевое сырье, востребованная продукция, налоговые льготы дают возможность открыть высокорентабельное предприятие, получать коммерческую выгоду и снизить нагрузку на окружающую среду.

Компоненты полимерпесчаной смеси

Одно из преимуществ полимерно-песчаных смесей – простота состава. Стандартной рецептуры не существует, каждый производитель разрабатывает ее на заводе самостоятельно, исходя из доступности компонентов.

Полимерпесчаный
композит состоит из:

1. Наполнителя. Чистый просеянный песок с крупностью фракции до 3 мм считается одним из лучших материалов. Он не должен содержать глины и пылевидных включений, которые снижают прочностные свойства готовых изделий. Негативным фактором, влияющим на качество смеси, считается повышенная влажность наполнителя: испарение во время подготовки смеси и формования готовых изделий приводят к образованию пустот. Возможно использование других минеральных наполнителей: гранитного отсева, кварцита, базальта, стекла, фарфора, боя керамического кирпича.
2. Пигмента. Технология производства полимерпесчаных изделий предполагает сквозное окрашивание, поэтому пигменты вводят в смесь. Возможно использование любых минеральных и органических красителей. Наиболее популярные: окись хрома, двуокись титана, железный сурик, кобальт синий. Основные критерии выбора: доступность, цена и устойчивость к ультрафиолету.
3. Связующего. Большинство мягких и жестких термопластичных полимеров подходят для производства полимерно-песчаных композиций. Чаще всего применяют полиэтилен высокого и низкого давления, полипропилен, ПЭТ, АБС-пластик. В качестве связующего может использоваться смесь нескольких пластиков. При этом необходимо следить, чтобы они имели приблизительно одинаковые температуры размягчения. Исходя из этого требования, необходимо избегать попадания в сырьевую смесь поликарбонатов, тетрафторэтилена (тефлона), других тугоплавких полимеров. Источниками полимерного связующего чаще всего выступают отходы производства (брак, обрезки, литники) и потребления (ТБО, использованная упаковка). В зависимости от комплектации, технологической линии могут использоваться неподготовленные, дробленые пластики или гранула. Большинство производителей отдают предпочтение вторичному грануляту, поскольку он дешевле.
4. Пластификаторов. Для увеличения подвижности смеси и облегчения процесса формования в смесь вводят дибутилфталат, трикрезилфосфат и им подобные вещества.
5. Армирования. Синтетические, органические и минеральные волокнистые материалы могут быть добавлены для увеличения прочности на растяжение и изгиб. Для армирования чаще всего используют асбест, хлопковые очесы, стеклянное и ацетатное волокно.

Среди нежелательных веществ, которые могут попасть в смесь, опытные производители отмечают машинные масла и алюминиевую фольгу.

Соотношение компонентов определяется путем изготовления и тестирования опытных образцов.

В состав смеси входят:

• 23 – 38% полимерного материала;
• 60 – 75 % наполнителя;
• до 2 % пигментов и прочих добавок.

Особенности монтажа

Черепица с тыльной стороны снабжена выступом, который фиксируется к обрешётке. Элементы между собой крепятся боковыми замками, что позволяет получить сплошной ковер. Для дополнительной фиксации на каждом элементе предусмотрена пора технологических отверстий. Начинать монтаж полимерпесчаной черепицы необходимо снизу.

К обрешётке элементы крепятся не очень жёстко, важно обеспечить наличие люфта, в противном случае материал не будет иметь способности перемещаться при воздействии температуры. Если всё сделать правильно, то кровля будет воспринимать нагрузки от ветра, снега, перепадов температур и осадков довольно свободно

После крепления на лицевой стороне не должны появиться потёки ржавчины. Для этого в качестве крепежных деталей следует использовать оцинкованные гвозди или анодированные саморезы. Первые предпочтительны, ведь они позволяют добиться ускорения процесса монтажа, кроме того, обеспечивают нежесткое крепление.

Фронтальную и коньковую черепицу следует фиксировать анодированными саморезами. Некоторые черепицы будут крепиться к желобу ендовы, это относится к коньковым элементам. Их дополнительно крепят механическим способом, используя противоветровые или нержавеющие коньковые кляймеры.

Технология подготовки композита и производства изделий

Производство полимерпесчаной продукции включает в себя такие стадии:

1. Дробление и агломерация пластика. Этот этап можно пропустить, если использовать готовый вторичный гранулят.
2. Смешивание. Все сырьевые компоненты загружают в миксер и перемешивают.
3. Нагрев. Смесь песка и пластика нагревают до температуры 90-500 °C до получения пастообразной массы с однородной структурой.
4. Экструзия. Готовая к применению смесь выдавливается через отверстие в пресс-форму. Ее количество контролируется весами.
5. Прессование. Гидравлический пресс с настраиваемым усилием сжимает порцию композита и формирует готовое изделие.
6. Застывание в форме. Охлаждение бывает естественным или принудительным (водяным), в зависимости от конструкции пресс-форм.

После затвердевания изделия извлекают из форм и укладывают на горизонтальную поверхность, где они лежат до 24 часов, после чего отправляют на склад готовой продукции.

Рынок сбыта

Высокие эксплуатационные характеристики песчаной плитки, значительно расширяют область ее применения, благодаря этому, песчаная плитка уверенно вытесняет такие материалы, как бетонная плитка, асфальт, бетон, натуральный и искусственный камень.

Спрос на плитку постоянно растет. А что является выгоднее, чем покупка материалов у самого производителя?

Наладить продажи собственных изделий будет довольно просто.

Но для этого следует провести мониторинг существующих покупателей этой продукции.

Это могут быть:

• различные магазины стройматериалов;
• компании, которые занимаются укладкой плитки;
• владельцы частных домов, дачных участков, кафе;
• хозяева ресторанов, сто, складов, общественных зданий;
• ландшафтные дизайнеры.

Лучше всего определиться со своей целевой аудиторией еще на этапе планирования производства, чтобы угодить своим покупателям и выгодно отличиться от конкурентов.

Варианты комплектации оборудования

Два наиболее известных завода-производителя оборудования для полимерно-песчаной продукции — это ООО «Ассоциация предприятий БМП» (г. Вологда) и ПК «Полимерстрой18» (г. Ижевск).

Оба предприятия занимаются проектированием и поставками укомплектованных технологических линий в широком диапазоне производительности.

В базовый комплект оборудования входят:

1. Смеситель. Перемешивание компонентов сопровождается невысокими энергозатратами, однако от однородности смеси зависит качество готовой продукции. Многие предприниматели используют более дешевые миксеры общестроительного назначения. Однако такое решение может стать «узким местом», ограничивающим производительность. Специализированные модели снабжаются бункерами и ленточными конвейерами, способными обеспечить непрерывную подачу сырья на следующий этап производства. При использовании строительного миксера его приходится останавливать, а перегрузку выполнять вручную.
2. АПН (агрегат плавильно-нагревательный). Смесь сырья загружается в приемный бункер устройства и подается в рабочую камеру при помощи шнека. При этом происходит дополнительное перемешивание песка с полимерной крошкой. Рабочая камера условно разделена на зоны:
   предварительного нагрева и удаления влаги;
3. расплавления;
4. дегазации.
5. Вертикальный пресс. Для формовки изделий различной толщины и объема используются агрегаты с диапазоном усилий от 63 до 400 т. При выборе пресса стоит обратить внимание на размеры стола, величину и скорость хода поршня.

ПК «Полимерстрой18» предлагает 5 вариантов комплектации оборудования.

В состав технологической линии, предполагающей минимальное вложение средств, входят АПН мощностью 15 кВт и пресс с усилием 63 т.

Такая линия предполагает использование гранулы или дробленой пленки, позволяет выпускать небольшие по размерам изделия.

Увеличить номенклатуру и объемы производства можно за счет использования более мощных установок АПН (до 64 кВт), а также нескольких прессов.

Производитель предлагает ряд опций для снижения энергозатрат и повышения качества продукции: частотно регулируемый привод, ленточные и индукционные нагреватели.

Ассоциация предприятий БМП поставляет линии, в состав которых входят дробилка и агломератор, позволяющие готовить связующее самостоятельно из отходов, а также весы общего назначения.

Минусы полимерной черепицы

Как у любого другого материала, у полимерной черепицы есть свои недостатки, с которыми нужно ознакомиться перед приобретением:

• Поверхность покрытия поддается эрозии. Верхний слой материала может истончиться из-за постоянного контакта с ультрафиолетом. Однако учитывая толстый слой материала, его структура заметно изменится лишь спустя десятилетия.

• Каждый блок полимерной черепицы весит не менее 2 кг, что может привести к сложностям при монтаже и доставке материала.
• Материал устойчив к температурным перепадам, но при большом количестве осадков и низких температурах может произойти деформация ППЧ. Это явление может привести к нарушению герметизации крепежей. Данная особенность является единственным весомым недостатком покрытия.

Обратите внимание! Полимерная черепица создает комфортный микроклимат в помещении в любую погоду: в жару в здании будет прохладно, а зимой очень тепло. Из-за этой особенности покрытие часто используют для отделки чердачных помещений.

Ассортимент продукции

Ассортимент продукции зависит от производительности технологической линии, усилия прессования и конфигурации пресс-форм:

1. Плитка. Прочностные характеристики полимерпесчаного композита позволяют производить изделия для мощения тротуаров, а также дорог с низкой транспортной нагрузкой. Наиболее популярные размеры плитки: 330 × 330, 500 × 500. Толщина в зависимости от расчетной нагрузки варьируется от 17 до 50 мм. Обычно производители полимерпесчаной плитки делают бордюры, ливневые желоба и другие элементы для мощения.
2. Черепица. Внешне материал практически не отличается от керамического аналога, но имеет значительно меньший вес. Масса одного элемента обычно составляет 2 — 2,5 кг, а нагрузка на стропильную систему в перерасчете на 1 м2 составляет 18 — 23 кг. Помимо рядовой, коньковой и ветровой черепицы, в ассортименте обычно имеются элементы для устройства отвода дождевой воды и задержания снега.
3. Канализационные колодцы. Заглубленные смотровые устройства для кабельной канализации и инженерных сетей, а также септики изготавливаются в виде сборных конструкций. Они состоят из дна, нескольких колец и люка. Пазогребневые соединения, при помощи которых элементы колодцев соединяются между собой, обеспечивают соосность установки, достаточную прочность для сопротивления давлению грунта и защиту от проникновения грунтовых вод. Кроме того, колодцы из полимерно-песчаного композита значительно легче бетонных аналогов, а потому проще в монтаже.
4. Элементы ограждений. Благодаря высокой подвижности полимерпесчаной смеси при всестороннем сжатии (во время прессования), из нее изготавливают детали для заборов, отличающиеся сложностью форм и высокими декоративными свойствами. В ассортименте большинства производителей есть садовые ограждения высотой 25 — 50 см, колпаки и парапеты для защиты кирпичной кладки, элементы заполнения, в том числе ажурные.

Из полимерпесчаной смеси также делают фасадные и цокольные панели, сайдинг и другие изделия.

Характеристика материала

Полимерные покрытия обрели широкое распространение относительно недавно: первая черепица на основе полимеров появилась в Европе три десятилетия назад. Материал появился в ходе поиска альтернативы традиционной дорогой и громоздкой черепице. Искомое покрытие должно было быть более выносливым при тех же внешних параметрах. Именно этими показателями и стала обладать ППЧ. Материал весит гораздо меньше, чем традиционное покрытие, но при этом он имеет большую прочность. А благодаря производству полимерной черепицы в нашей стране, она стала доступна для большего числа потребителей.

Рентабельность

Для определения рентабельности необходимо рассчитать затраты на производство готовой продукции и приобретение оборудования, учесть спрос в своем регионе.

Стоимость технологической линии ООО «Ассоциация предприятий БМП» начинается от 2 млн. руб.

Однако можно найти и более дешевое оборудование на вторичном рынке.

При расчете себестоимости тротуарной плитки (как наиболее простого в производстве изделия) суммируют:

• затраты на сырье;
• тарифы на электроэнергию;
• зарплату мастеру и рабочим;
• плату за аренду производственных и складских площадей;
• налоги;
• транспортные расходы.

Расчеты специалистов показывают, что реальные затраты на производство 1 м2 тротуарной полимерпесчаной плитки составляют около 250 — 270 рублей, а среднерыночная цена составляет 500 — 550 рублей.

Таким образом, рентабельность может превышать 100 % порог. Окупаемость производства при односменной работе составляет до полугода. При двухсменном графике она сокращается вдвое.

Расчеты затрат, доходов и окупаемости

Начиная бизнес с нуля, необходимо учесть стоимость самого необходимого оборудования

ФОНД ОПЛАТЫ ТРУДА

Для работы участка достаточно трех человек — управляющего (25 000 руб), оператора АПН (20 000 руб), подсобного рабочего (20 000 руб). Фонд оплаты труда составляет 65 000 рублей в месяц за одну смену и 130 000 руб. из расчета 2-х смен. Объем готовой продукции за месяц 140 кв.м х 30 дней = 4 200 кв. м

Фонд оплаты труда за месяц 130 000 руб. : 4 200 кв.м = расходы по зарплате на 1м 2 составляет 30,95 руб.

ЕСН — 30%, дает 9,3 руб. в стоимость 1м 2 готовой продукции.

Производственный процесс

В состав полимерной черепицы входит около семидесяти процентов кварцевого песка, двадцать пять процентов полимера, и около пяти процентов различных добавок и красителей.

Всю технологию производства можно разделить на шаги:

• Подготовительный процесс полимеров. Если используется готовый полиэтиленовый гранулят, то процесс упрощается. А если это вторичная переработка, то они сначала подвергаются измельчению.
• Сушка. Все компоненты должны быть высушенными;
• Для повышения каких-либо свойств, пластичности, стойкости к огню и т. д., используются добавки;
• Гранулированный пластик смешивается с другими компонентами и все нагревается до состояния плавления;
• Разогретая смесь разливается по формам;
• Специальным прессом изделие штампуется под высоким давлением;
• После охлаждения формы изделия можно извлечь.

ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ за смену

• Дробилка производительностью 300 кгч потребляет 22 кВтч. Для производства смеси в количестве 3 906 кг необходимо 960 кг полимера. Для его приготовления дробилка проработает 3,2 часа и потребит энергии при этом 70,4 кВт.
• АПН — 29 кВт/час при разогреве, при работе круглосуточно при разогретом АПН потребление уменьшается в 4-ре раза т.е расчет: 7,25 кВт х 24 часа = 174 кВт/сутки
• Пресс гидравлический – 5,5 кВт/час. При формовке изделия программа на прессах рассчитана на потребление эл. Энергии в режиме подъема и опускания верхнего пуансона, при формовке эл. Энергия не потребляется. Время хода ползуна равна 40 секунд за сутки 1260штук х 40 сек. = 50 400 сек. = 840 мин. = 14 часов работы пресса
• Потребление за сутки 77 кВт.
• Смеситель — 5,5 кВт/час 1 замес – 3 мин. Перемешивает 0,5 тонны за один перемес. За сутки 3,906 тонн смеси на 1 260 шт плиток. За сутки 23,0 мин. Потребление электроэнергии 1,8 кВт.
• Освещение — 12 кВт/час

Итого потребление электроэнергии за сутки составит 335,2 кВт/сутки, в смену за 12 часов 167,6 кВт.

Стоимость электроэнергии за 1кВт/ч — 4,03 руб. Таким образом, стоимость электроэнергии составляет 675,4 руб. за 12 часов при производстве 630 шт плитки, Расход на 1плитку составит 1,07 копеек.

Амортизация оборудования устанавливается предприятием самостоятельно

Себестоимость 1 м
2плитки тротуарной