Бизнес-план на производство сэндвич-панелей с пенополиуретаном - ППУ

1. Выбор модели оборудования

Выбор модели оборудования напрямую связан с габаритами изделия.

Суть технологического процесса в том, что два жидких компонента (изоционат и полиол) смешиваются и подаются в некую форму. Через некоторое время композиция «стартует», т.е. происходит заметное увеличение объема (в десятки раз), изменение цвета (побеление). Как правило «время старта» составляет 18-25 секунд. Время в течение, которого жидкость подается в опалубку, называется «время впрыска».

Обязательным условием получения нормального изделия является прекращение впрыска композиции «А» и «Б» до начала старта. Максимально допустимое время впрыска не должно составлять более 80% от времени старта. Запрещается продолжать впрыск в форму, если уже происходит увеличение объема пеномассы. В этом случае существует реальная опасность, что не удастся закрыть форму, а изделие будет испорчено (как внутренняя структура, так и геометрические обводы).

Например, если время старта композиции 25 секунд, то допустимое время впрыска составляет 0,8х25=20 секунд.
Т.о. максимально возможная масса конечного изделия ограничена массой перемешанных в смесителе компонентов, которые насосная станция при максимальной производительности перекачивает за 20 секунд.

НПФ «НСТ» комплектует заливочные машины двумя типами насосных станций:

ПЕНА-98П20УМ4, с производительностью от 1 до 6 литров в минуту (при соотношении компонентов «А» и «Б» как 1 к 1);
ПЕНА-98П75УМ, с производительностью от 8 до 24 литров в минуту (при соотношении компонентов «А» и «Б» как 1 к 1).

Плотность полиола, как правило, составляет 1,04, плотность изоционата 1,24 кг/м3. Тогда, при весовом соотношении компонентов «А» и «Б», соответствующем 1 к 1, плотность смеси «А»+«Б» (в жидком состоянии, до начала старта) составляет 1,14 кг/м3. Т.о. максимально возможная масса изделия, полученного на различных насосных станциях, составляет:

2,28 кг дляПЕНА-98П20УМ4 при производительности 6 литров в минуту (при соотношении компонентов «А» и «Б» как 1 к 1);
9,12 кг дляПЕНА-98П75УМоизводительности 24 литров в минуту (при соотношении компонентов «А» и «Б» как 1 к 1). Доза впрыска за 1 секунду составляет 0,456кг.

Нормальная плотность пенопласта непосредственно в изделии составляет от 40 до 60 кг/м3. При этом теплопроводность пенопласта от плотности практически не зависит. А плотность 40 предполагает достаточную механическую прочность. Большинство производителей стремятся минимизировать плотность в изделии, так это позволяет минимизировать себестоимость. Изделия с плотностью 60 изготавливаются только в том случае, если это требуется заказчиком. Или же плотность в изделии увеличивается при нарушении технологии.

Для дальнейших расчетов положим, что конечная плотность ППУ в плите составит 45 кг/м3.

Оценим этапы технологического процесса с технической и экономической точки зрения, исходя из того, что следует изготовить панель длиною 6000мм, шириною 1200мм и толщиною 100мм. Облицовка панели с обоих сторон – металлический лист 1мм. Положим, что потребность в панелях составляет 2150 кв.м. в месяц.

Объем ППУ в панели составляет плиты составляет: 6 х 1,2 х 0,1 = 0,72 м3.

При плотности изделия 45 кг/м3, масса ППУ составит составит: 0,72 х 45 = 32,4 кг. Поэтому следует использовать модель оборудования ПЕНА-98П75УМЗГ-016Б, но заливку необходимо осуществить за несколько впрысков.

2. Технологическая последовательность заливки ППУ

Максимальный впрыск заливочной машины составляет 9,12кг, в то время как требуется 32,4кг. Типовым решением в данном случае является рассечение панели на несколько изолированных объемов. В данном случае необходимо не менее трех секций.

Рассечение осуществляется с помощью ППУ-брусков (определить наличие вкладыша после заливки ППУ будет невозможно), тот же материал, что заливается, длина которых соответствует ширине панели, а высота – толщине панели. Для данного случая предлагается использовать бруски 1200х100х200 (увеличенная ширина – для надежной (по большой плоскости) фиксации бруска к листу оболочки). Для получения трех секций необходимо использовать два бруска.

В этом случае объем заливки панели уменьшится на объем ППУвкладышей, т.е. на 2х1,2х0,1х0,2=0,048 м3. Соответственно реальный объем заливки составит: 0,720,048=0,672м3, что при плотности ППУ 45кг/м3 составит 0,672х45=30,24кг, т.е. масса ППУ в одном отсеке 10,08кг.

Исходя из максимальной массы впрыска (при 20 секундах) 9,12кг, имеем необходимость дополнительного впрыска массой 0,96кг. Решить данный вопрос можно двумя способами:

1. Увеличить время впрыска. Дополнительно потребуется 2,1 секунды, т.е. впрыск в течение 22,1 секунды, что, в принципе, допустимо.

ПРИМЕЧАНИЕ
Возможно увеличить время старта до 30 секунд, в этом случае расчетное максимальное время впрыска составит 24 секунды.

2. Увеличить ширину вкладыша таким образом, чтобы дополнительный объем вкладыша компенсировал 0,96 кг ППУ, что эквивалентно 0,0213м3. 1,2х0,1хS=0,0213, т.е. S=0,17м, т.е 17см. Иными словами необходимо использовать два вкладыша размерами 1,2х0,1х(0,2+0,17).

Для данного примера выберем второй вариант.

На первом этапе оба листа оболочки покрываются специальным праймером, предназначенным для обеспечения повышенной адгезии ППУ к оболочке. Некоторые предприятия (например, Липецкий металлургический завод) поставляют для производства сэндвичпанелей металл уже обработанный составом, обеспечивающим повышенную адгезию.

Как вариант, - однокомпонентный (с растворителем) грунт АДВ23, цена 117 руб./кг, расход 150 300гр. на кв.м.

Рис. 1. Нанесение праймера (грунта)

На втором этапе на первый лист (после высыхания грунта) наносится полоса клея (например, АДВ-15Лли КИМПАНАТ) на расстоянии 1753мм от левого и правого конца, после чего укладываются два ППУбруска. Бруски сверху прижимаются грузом, вследствие чего осуществляется склеивание.

Рис. 2. Приклеивание ППУ-брусков

Затем клеем промазывается верхняя плоскость ППУ-брусков. После чего этот лист и второй (уже обработан грунтом) устанавливаются в опалубку (между двумя листами ДСП толщиною 30мм). При этом ППУ бруски приклеиваются и ко второй поверхности. Опалубка обеспечивает размещение листов оболочки друг напротив друга.

Рис. 3. Расположение заготовки сэндвичконструкции между направляющими опалубки

Также необходимо «закрыть» торцы панели. При вспенивании ППУ будет создавать в конструкции давление. Чтобы предотвратить «выдавливание» опалубки, что деформирует панель, необходимо обеспечить жесткую фиксацию конструкции.

Рис. 4. Фиксация панелей оснастки с заложенным остовом заготовки

Опалубки для заливки закрытых сэндвич-конструкций (в данном случае используется для заполнения дверей)

Опалубки для заливки открытых сэндвичей (в данном случае используется для заполнения конструкции ЦСП+ППУ+гипсокартон)

Затем начинается процесс заливки.

Сначала оператор на пульте управления выставляет время впрыска. В нашем случае это 20 секунд. Однако следует учитывать, что после выключения Заливочной головки и перекрытия кранов, в полости камеры остается небольшое количество сырья, которое целесообразно также подать форму. В связи с чем на пульте устанавливается несколько меньшее время, а именно 19 секунд.

Затем заливочная головка устанавливается над опалубкой, в точке 1 и начинается впрыск. Задача оператора плавно и равномерно переместить головку в направлении точки 2 в течение 19 секунд. Через 19 секунд пульт автоматически отключит подачу сырья, а оператору следует повернуть рукоятку «отсечных кранов», выждать 23 секунды, пока остатки перемешанной композиции не вытекут из камеры ЗГ. Затем Головка переводится в точку 3. В это время начиная с точки 1 в полости уже начинается старт.

Рис. 5. Начинается заливка Фиксация панелей оснастки с заложенным остовом заготовки

Чтобы не допустить выхода композиции наружу и обеспечить небольшое переуплотнение, необходимо приложить сверху над первой секцией и закрепить плиту, внутренняя сторона которой может иметь конфигурацию, обеспечивающую образование разъема «четверть». Чтобы эту панель впоследствии можно было снять, она проклеивается полиэтиленом и слегка смазывается разделительной смазкой (например, ПЕНТА-122-12).

Рис. 6. Укрытие первой секции верхней крышкой

Проблему формирования «четвертей» (соединения «шиппаз») можно решить и иным способом, с этой целью следует использовать специально подготовленный профиль (рис.7).

Рис. 7. Соединение двух панелей при использовании специального профиля

При этом следует учитывать, что используемый металл может иметь сложную форму – это позволяет получить дополнительные профильные ребра жесткости (рис. 8). Но при этом несколько усложняется задача приклеивания ППУвкладышей. Задача грунтовки в этом случае, как правило, не стоит, так как такой специализированный профиль поставляется уже подготовленным для использования в сэндвичпанелях.

Металл с профильными ребрами жесткости можно использовать как с одной стороны (рис. 8), так и с обоих.

Рис. 8. Профильные ребра жесткости для различных облицовочных листов

Включается заливочная головка и осуществляется подача жидкости во вторую полость. По завершению головка переводится в точку 5 и цикл повторяется.

После того, как впрыск завершен (достигнута точка 6), следует принять решение: продолжить заливку (если имеются еще формы) либо осуществить промывку. Суть в том, что после выключения головки в камере остается немного смешанной композиции, следовательно она может «стартовать». Поэтому при остановке (прекращении впрыска) в течение 15 секунд, необходимо принять решение – либо продолжить заливку (переход на следующую секцию) либо осуществить промывку. 0,6 от времени старта это гарантированное безопасное время нахождения в камере ЗГ смешанной композиции, которая может быть удалена при начале следующего впрыска либо промывке.

Поэтому перевод головки из точки 2 в точку 3, из точки 4 в точку 5 должен осуществляться не более, чем за 15 секунд.

Чтобы обеспечить бесперебойную заливку панелей, оптимально иметь конвейер, когда на нем установлены несколько форм, непрерывно движущихся под головкой. При этом скорость конвейера должна быть 1750мм/20секунд, т.е. 5,26м/мин. Эта скорость позволит конвейеру переместить панель из точки 1 в точку 2 под ЗГ за 20 (19) секунд.

В этом случае потребуется синхронизировать работу конвейера с работой насосной станции, иными словами, чтобы при отключении на 19 секунде насосной станции (автоматически, пультом) останавливался конвейер.

Стандартный пульт для заливочной машины для этого не предназначен, но при необходимости НПФ НСТ может изготовить такое изделие под конкретного заказчика.

Если сложно или дорого подготовить конвейер, то допустимо расставить панели в ряд, например, по три друг за другом, тогда по завершению впрыска в первую панель (точка 6) осуществляется переход ко 2 панели и т.д.

НПФ НСТ рекомендует ограничивать количество впрысков до промывки 9. Т.е. после завершения заливки третьей панели следует головку промыть. С этой целью головка переводится в зону промывки и осуществляется подача растворителя в камеру смешения в течение 15-20 с.

В случае с конвейером головка подвешивается на манипуляторе и для промывки стрела «гуся» уводится по окружности в сторону и смеситель устанавливается над емкостью для сброса, которая таким образом, располагается по окружности, радиус которой не более длины стрелы манипулятора.

Рис. 9. Перевод ЗГ в зону промывки при случае, когда формы расположены на транспортере, ЗГ монтируется на манипуляторе, поставляемом НПФ НСТ: 1 – транспортер; 2 – форма N со вспененным ППУ; 3 – форма N+1 со вспененным ППУ; 4 Заливочная Головка; 5 – стойка манипулятора; 6 – штанга манипулятора; 7 – емкость для сброса.

Во втором случае, потребуется перемещать Заливочную головку по прямой вдоль (над) тремя формами, заканчивающимися емкостью для сброса. Необходимо обеспечить перемещение смесителя, например, по рельсу, смонтированному под потолком со скоростью 0,526м/мин. Очевидно, что человеку контролировать такое перемещение будет сложно, поэтому оптимально обеспечить автоматическое перемещение ЗГ по рельсу и также синхронизировать перемещение в моментами начала и завершения впрыска.

Рис. 10. Перевод ЗГ в зону промывки при случае, когда формы расположены последовательно на полу, а ЗГ перемещается по рельсу: 1 – рельс; 2 – форма N со вспененным ППУ; 3 – форма N+1 со вспененным ППУ; 4 Заливочная Головка; 5 – точка начала заливки; 6 – точка завершения заливки; 7 – емкость для сброса.

После завершении заливки следует стадия выдержки, учитывая габариты и толщину изделий, должна составить не менее 30 минут. Лишь после этого допустимо приступить к распалубке панелей, начиная с той, которая была заполнена раньше.

Затем панели укладываются на участке вылежки, где должны храниться при температуре от +18 до +24 не менее 36 часов.

Объем готовой продукции, сроки выполнения заказа напрямую связаны с количеством форм и их типоразмерами. Потребность в формах исходит из технологического процесса.

Рассчитаем количество опалубки требуется, чтобы обеспечить заданные объемы (2150 кв.м.) производства. Площадь одной панели 7,2кв.м., соответственно всего необходимо 299 панелей.

Оценим время полного цикла на изготовления одной панели.

Стадии технологического процесса, связанные с использованием форм, приведены ниже.

Таблица 1

ПРИМЕЧАНИЕ
Чтобы уменьшить количество технологических операций можно позиции 3, 4 и 5 осуществить при выполнении операции 6.

Исключим технологические операции, где опалубка напрямую не задействована.

Таблица 2

Таким образом, в течение 8ми часового рабочего дня одна форма позволяет осуществить 7,16 съемов, т.е. 7 панелей в смену. Количество рабочих дней в месяце, в среднем, 22, соответственно одна форма позволит изготовить 154 панели. Тогда, при потребности 299 панелей в месяц достаточно двух единиц опалубки.

Стоимость опалубки рассчитывается индивидуально для каждого Заказчика, исходя из габаритов панели.

3. Перечень и стоимость основного оборудования

3.1. Насосная станция ПЕНА-98П75УМ, производительность от 8 до 24л/мин, имеет габариты 1250х650х1000мм и массу 180кг. Мощность двигателя 2,2кВт, напряжение питания 380В. Предназначение насосной станции: забрать из питающих емкостей сырье, отдозировать компоненты в заданном соотношении и подать под давлением в смеситель. Управление производительностью посредством электронного частотного регулятора. 11 вариантов соотношения компонентов «А» к «Б»: от 1 к 1 до 1 к 2, с шагом 0,1 по линии изоционата (имеется возможность изменения соотношения с шагом 0,1 и по линии полиола). Установка выполнена на колесной раме – передвижная. Машина реализована по принципу открытой архитектуры – обеспечивается максимально удобный осмотр, диагностика и обслуживание узлов и агрегатов. С насосной станцией поставляются все необходимые рукава и шланги, из расчета монтажа насосной станции и емкостей в радиусе 5м от манипулятора. Эта модель может использоваться только в качестве стационарной насосной станции для заливки ППУ.

3.2. Механический смеситель низкого давления УМ-ЗГ-016Б, для заливки пенополиуретановой композиции. Габариты 500х180х140мм, при массе 25кг. Мощность двигателя 0,55кВт, напряжение питания 380В. Смеситель подвешивается на манипуляторе в стационарных условиях. Время непрерывной работы не ограничено. Комплектуется гидропневмобаком (ГПБ), обеспечивающим промывку смесителя открытым циклом. Поставляются необходимые трубопроводы, из расчета монтажа ГПБ в радиусе 5м до смесителя.

3.3. Пульт управления УМ-ЗГ-016Б,. предназначен для удобства управления процессом производства пенополиуретана с единого блока (ПЕНА-98П75УМ УМ-ЗГ-016Б, подключаются к этому пульту), автоматизации и контроля впрыска композиции, контроля процесса промывки. Блок крепится в непосредственной близи от ЗГ-016 таким образом, чтобы оператор мог управлять рычагами смесителя и кнопками пульта, не сходя с места.

3.4. Манипулятор (позволяет перемещать ЗГ-016 небольшим усилием руки по окружности и вверхвниз). Манипулятор жестко крепится к полу. Высота манипулятора 2200мм, длина стрелы 2500мм. Угол по горизонтали перемещения кранбалки манипулятора, между граничными положениями составляет 120град. Смеситель, закрепленный на кранбалке манипулятора, может переместиться по вертикали до 0,8м. Исходная высота подвеса регулируется.

3.5. Две расходные емкости по 227л для сырьевых материалов (снабжены фильтрующими элементами) и системой перемешивания полиола. Предусмотрена система рециркуляции по обоим компонентам.

3.6. Компрессорная станция К25М. Рабочее давление сжатого воздуха 4кг/см2, расход от 500 литров в минуту. Воздух подается в ГПБ для промывки и продувки смесителя по окончанию работы. Допускается использование других источников сжатого воздуха, обеспечивающих заданные параметры по производительности и давлению.

ПРИМЕЧАНИЕ
Если планируется осуществлять заливку по 2й схеме (рис. 8), то манипулятор из комплекта следует исключить.

4. Требования к производственному помещению

Для организации производства ППУ-плит требуется помещение, которое следует разделить на 5 участков: склад сырья; участок подготовки облицовочных листов панелей; участок заливки; склад готовой продукции; компрессорная.

Склад сырья

На складе должна иметься возможность приемки компонентов (погрузчик или эстакада), поступающих, как правило, в 200 литровых бочках. Склад сырья должен быть размещен поблизости от участка заливки. Возможно, что в одном и том же помещении. Температура для хранения компонентов +15…+220 °С.

При заданной программе выпуска 299 панелей (с общей массой ППУ изоляции 30,24 кг/панель) потребуется около 9 тонн сырья, что эквивалентно 36 стандартным 220-ти литровым бочкам. Бочки рекомендуется ставить только одним этажом. На 1,5 кв.м. можно разместить 4 бочки, итого потребуется 13,5 кв.м. Эту площадь следует увеличить вдвое, чтобы иметь возможность маневра и доступа к каждой бочке, итого 27 кв.м.

Участок подготовки облицовочных листов панелей

Этот участок должен располагаться в непосредственной близости от места заливки. Здесь необходимо иметь передвигающийся стол, на который укладывается облицовочный лист (крашенной стороной вниз), затем наносится праймер.

Стол оптимально должен иметь возможность подниматься – опускаться, а его поверхность выполнена из мягкого материала, например дерево (гладкое) или пластик, и снабжена прорезиненными роликами. Это необходимо, чтобы после грунтовки можно было перекатить лист с рабочего стола на полку стеллажа. Если не предусмотреть стеллажей, то придется предусмотреть под каждый лист площадь, как минимум, соответствующую площади листа. Расстояние между полками стеллажа – 0,4…0,6м. Т.о. при высоте стеллажа 2,4м имеется возможность разместить до 6 листов.

Время эксплуатации стола для нанесения праймера на 1 лист составляет 6 минут, еще 4 минуты на перенос листа на стеллаж. Итого 1 стол позволит подготовить 6 листов в месяц. Минимальное время выдержки одного листа на стеллаже после грунтовки – 180 минут.

Тогда, при суточной норме производства 13,6 панелей (округлим до целого, 14), необходимо в начале каждого рабочего дня иметь 28 подготовленных (прогрунтованных) облицовочных листов. Тогда потребуется 5 стеллажей, на 4 из которых будет 24 листа и на одном – 4.

Пять стеллажей займут площадь (без учета проходов) 36 кв.м. Учитывая небольшую программу выпуска достаточно одного рабочего стола. Для обмазки 28 листов его потребуется задействовать на 4 часа. Площадь стола 7,2 кв.м.

Стеллажи правильно расположить в одну линию, чтобы стол имел возможность передвигаться вдоль них на направляющих. Соответственно площадь для передвижения стола идентична площади стеллажей.

Т.о. ориентировочная площадь участка подготовки облицовочных панелей – 72 кв.м.

Участок заливки

На данном участке монтируется заливочная машина, манипулятор (иное обустройство обеспечения движением головки), емкость для сброса промывочной жидкости.

Также помещение должно быть оборудовано приточновытяжной системой вентиляции, обеспечивающей 10ти кратный обмен воздуха в час. Температура воздуха на участке заливки +20…+220 °С.

Исходя из ранее определенной потребности в опалубке, известно, что необходимо 2 единицы. Размещение – последовательное, соответственно в длину участок заливки должен иметь не менее 15м (см. рис. 10), в ширину – не менее 4 метров (потребуется пространство при укладке листов в опалубку и при съеме). Итого 60 кв.м.

На участке заливки необходимо предусмотреть место для временной выдержки изготовленных плит (не менее 8 часов при температуре не ниже +200°С) и средства контроля за качеством изделий. В данном случае необходимости в стеллажах нет, панели можно укладывать друг на друга. При высоте укладки 1,5 м (чтобы обеспечить удобство съема) имеем 10 панелей на площади 7,2 кв.м., таким образом, для размещения 14 панелей потребуется 14,4 кв.м. В этом случае высоту укладки рекомендуется уменьшить вдвое. Для обеспечения удобства обработки панелей площадь места для временной выдержки также следует увеличить вдвое.

Итого, общая площадь участка заливки 90 кв.м.

Склад готовой продукции

Месячная потребность в панелях – 299 штук. Маловероятно, что требуется отгружать их всех одновременно. Предположим, что отгрузка осуществляется раз в неделю, соответственно площадь склада должна позволять разместить там до 75 панелей. При высоте укладки 1,5м потребуется 54 кв.м. Также рекомендуется предусмотреть небольшой избыток свободной площади – до 40%, чтобы обеспечить удобство при обработке (складирование, отгрузка) панелей, а также иметь небольшой резерв для дополнительного размещения продукции. Итого 76 кв.м.

Компрессорная

Небольшое помещение (желательно изолированное), не более 4м2 или просторный деревянный короб, куда ставится компрессор. Данное помещение должно время от времени проветриваться.
Итого, общая потребность в площади: 27 + 72 + 90 + 76 + 4 = 269 кв.м.

5. Расчет затрат по грунтовке, клею, сырью, растворителю.

Осуществим расчет потребного количества грунтовки, клея, сырья, смазки и растворителя применительно к рассматриваемой задаче (в данном расчете не учитывается стоимость металла – облицовочных листов панели).

Грунтовка АДВ23
Цена 117 руб./кг, расход 150300гр. на кв.м. Месячная потребность: 299 х 2 х 7,2 х 0,3 = 1291,68кг, итого общий расход праймера на 151126,56 руб.

Клей КИМПАНАТ
Цена 131 руб./кг, расход 200гр. на кв.м. Месячная потребность: 299 х 2 х 0,37 х 2 х 0,2 = 88,5кг, итого общий расход клея на 11594,02 руб.

Сырье – система «А» + «Б»
Цена 85 руб./кг, расход на панель 30,24кг (с учетом как заливки, так и ППУвставки). Месячная потребность 299 х 30,24 х 85 = 768549,60 руб.

ПРИМЕЧАНИЕ
Стоимость 1 кг сырья в России (на 01.11.2006) варьируется от 72 до 85 руб.

Смывка (растворитель)
Исходя из программы выпуска предполагается осуществить 149 циклов с заливкой 2 панелей (впрыск – переход – впрыск – переход – впрыск – переход на 2-ую панель впрыск – переход – впрыск – переход – впрыск – переход к емкости для сброса – промывка) и 1 цикл с заливкой одной панели. Т.о. предполагается 150 раз промыть Заливочную Головку.

Расход растворителя при одной промывке составляет 0,25кг. Т.е. потребуется 37,5 кг растворителя, по цене 60 руб./кг, т.е. 2250 руб.

Сведем воедино описанные выше расходы и определим себестоимость одного изделия и суммарную потребность в денежных средствах для производства искомого объема панелей (299 шт. 6х1,2х0,1м).

 Итого, расходы (без металла, электроэнергии, заработной платы и прочих расходов) на 1 панель 6х1,2х0,1 при плотности ППУ 45 кг/м3, составят 3122 руб. 14 коп.

Обращаем Ваше внимание на то, что данный Интернет ресурс носит исключительно информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой.
Для получения подробной информации о стоимости предоставленных товаров и услуг, пожалуйста, обращайтесь к нашим менеджерам.