Технология производства труб методом экструзии

Описание и технологии переработки — Экструзия

Экструзия – это способ переработки полимерных материалов непрерывным продавливанием их расплава через формующую головку, геометрическая форма выходного канала которой определяет профиль получаемого изделия или полуфабриката.

Около половины производимых термопластов перерабатываются в изделия этим способом. Экструзией получают пленки, листы, трубы, шланги, капилляры, прутки, сайдинг, различные по сложности профили, наносят полимерную изоляцию на провода, производят многослойные разнообразные по конструкции и сочетанию применяемых пластмасс гибридные погонажные изделия. Переработка вторичных полимеров и гранулирование также выполняются с применением экструзионного оборудования.

В 2006 году около 30% производимых в России термопластов были переработаны методом экструзии.

Основным оборудованием экструзионного процесса является червячный экструдер, оснащенный формующей головкой. В экструдере полимерный материал расплавляется, пластицируется и затем нагнетается в головку. Чаще всего используются различные модификации одно- и двухчервячных экструдеров.

Иногда при переработки пластмасс применяются бесшнековые, или дисковые, экструдеры, в которых рабочим органом, продавливающим расплав в головку, является диск особой формы. Дисковые экструдеры применяются, когда необходимо получить улучшенное смешение компонентов смеси. Из-за невозможности развивать высокое давление формования такие экструдеры применяются для получения изделий с относительно невысокими механическими характеристиками и небольшой точностью геометрических размеров.

Комбинированные экструдеры имеют в качестве рабочего органа устройство, сочетающее шнековую и дисковую части, и называются червячно-дисковыми. Применяются для обеспечения хорошего смесительного эффекта, особенно при переработке композитов. На них перерабатываются расплавы пластмасс, имеющие низкую вязкость и достаточно высокую эластичность.

Процессы, происходящие при экструзии.

Технологический процесс экструзии складывается из последовательного перемещения материала вращающимся шнеком в его зонах (см. рис. 1): питания (I), пластикации (II), дозирования расплава (III), а затем продвижения расплава в каналах формующей головки.

Деление шнека на зоны I-III осуществляется по технологическому признаку и указывает на то, какую операцию в основном выполняет данный участок шнека. Разделение шнека на зоны условно, поскольку в зависимости от природы перерабатываемого полимера, температурно-скоростного режима процесса и других факторов начало и окончание определенных операций могут смещаться вдоль шнека, захватывая различные зоны или переходя из одного участка в другой.
Цилиндр также имеет определенные длины зон обогрева. Длина этих зон определяется расположением нагревателей на его поверхности и их температурой. Границы зон шнека I-III и зон обогрева цилиндра могут не совпадать.

Рассмотрим поведение материала последовательно на каждом этапе экструзии.

Загрузка сырья. Исходное сырье для экструзии, подаваемое в бункер, может быть в виде порошка, гранул, лент. Равномерное дозирование материала из бункера обеспечивает хорошее качество экструдата.

Переработка полимера в виде гранул — наилучший вариант питания экструдера. Это объясняется тем, что гранулы полимера меньше склонны к образованию «сводов» в бункере, чем порошок, следовательно, исключаются пульсации потока на выходе их экструдера.

Загрузка межвиткового пространства под воронкой бункера происходит на отрезке длины шнека, равном (1 — 1,5)D. При образовании «сводов» на стенках бункера питание шнека материалом прекращается. Для устранения этого необходимо в бункер помещать ворошители.
Сыпучесть материала зависит в большой степени от влажности: чем больше влажность, тем меньше сыпучесть. Поэтому материалы должны быть вначале подсушены.

Для увеличения производительности машины гранулы можно предварительно подогреть.

Применяя приспособления для принудительной подачи материала из бункера на шнек, также удается существенно повысить производительность машины (в 3-4 раза). При уплотнении материала в межвитковом пространстве шнека вытесненный воздух выходит обратно через бункер. Если удаление воздуха будет неполным, то он останется в расплаве и после формования образует в изделии полости, что является браком изделий.

Изменение уровня заполнения бункера материалом по высоте также влияет на полноту заполнения шнека. Поэтому бункер снабжен специальными автоматическими уровнемерами, по команде которых происходит загрузка бункера материалом до нужного уровня. Загрузка бункера экструдера осуществляется при помощи пневмотранспорта.

При длительной работе экструдера возможен перегрев цилиндра под воронкой бункера и самого бункера. В этом случае гранулы начнут слипаться и прекратится их подача на шнек. Для предотвращения перегрева этой части цилиндра в нем делаются полости для циркуляции охлаждающей воды (см. рис. 1, поз. 4).

Зона питания (I). Поступающие из бункера гранулы заполняют межвитковое пространство шнека зоны I и уплотняются. Уплотнение и сжатие гранул в зоне I происходит, как правило, за счет уменьшения глубины нарезки h шнека. Продвижение гранул осуществляется вследствие разности значений силы трения полимера о внутреннюю поверхность корпуса цилиндра и о поверхность шнека. Поскольку поверхность контакта полимера с поверхностью шнека больше, чем с поверхностью цилиндра, необходимо уменьшить коэффициент трения полимера о шнек, так как в противном случае материал перестанет двигаться вдоль оси шнека, а начнет вращаться вместе с ним. Это достигается повышением температуры стенки цилиндра (нагревом) и понижением температуры шнека (шнек охлаждается изнутри водой).

Нагрев полимера в зоне I происходит за счет диссипативного тепла, выделяющегося при трении материала и за счет дополнительного тепла от нагревателей, расположенных по периметру цилиндра.
Иногда количество диссипативного тепла может быть достаточным для плавления полимера, и тогда нагреватели отключают. На практике такое происходит редко.

При оптимальной температуре процесса полимер спрессован, уплотнен и образует в межвитковом пространстве твердую пробку (см. рис. 2). Лучше всего, если такая скользящая пробка образуется и сохраняется на границе зон I и II. Свойства пробки во многом определяют производительность машины, стабильность транспортировки полимера, величину максимального давления и т. д.

Зона пластикации и плавления (II). В начале зоны II происходит подплавление полимера, примыкающего к поверхности цилиндра. Расплав постепенно накапливается и воздействует на убывающую по ширине пробку. Поскольку глубина нарезки шнека уменьшается по мере продвижения материала от зоны I к зоне III, то возникающее давление заставляет пробку плотно прижиматься к горячей стенке цилиндра, происходит плавление полимера.

В зоне пластикации пробка плавится также и под действием тепла, выделяющегося вследствие внутреннего, вязкого трения в материале в тонком слое расплава (поз. 3 на рис. 2), где происходят интенсивные сдвиговые деформации. Последнее обстоятельство приводит к выраженному смесительному эффекту. Расплав интенсивно гомогенизируется, а составляющие композиционного материала перемешиваются.

Конец зоны II характеризуется распадом пробки на отдельные фрагменты. Далее расплав полимера с остатками твердых частиц попадает в зону дозирования.

Основной подъем давления P расплава происходит на границе зон I и II. На этой границе образующаяся пробка из спрессованного материала как бы скользит по шнеку: в зоне I это твердый материал, в зоне II- плавящийся. Наличие этой пробки и создает основной вклад в повышение давления расплава. Также увеличение давления происходит за счет уменьшения глубины нарезки шнека. Запасенное на выходе из цилиндра давление расходуется на преодоление сопротивления сеток, течения расплава в каналах головки и формования изделия.

Зона дозирования (III). Продвижение гетерогенного материала (расплав, частички твердого полимера) продолжает сопровождаться выделением внутреннего тепла, которое является результатом интенсивных сдвиговых деформаций в полимере. Расплавленная масса продолжает гомогенизироваться, что проявляется в окончательном плавлении остатков твердого полимера, усреднении вязкости и температуры расплавленной части.

В межвитковом пространстве расплав имеет ряд потоков, основными из которых являются продольный и циркуляционный. Величина продольного (вдоль оси шнека) потока определяет производительность экструдера Q, а циркуляционного — качество гомогенности полимера или смешения компонентов.
В свою очередь продольный поток складывается из трех потоков расплава: прямого, обратного и потока утечек.
Прямой поток вызван движением шнека в направлении формующей головки. Обратный поток – это воображаемое течение, вызываемое высоким давлением со стороны головки; в реальности не существует. Поток утечки происходит при перетекании расплава между цилиндром и гребнем червяка.

Производительность Q экструдера с учетом распределения скоростей различных потоков составляет
Q = Q пр — Q обр – Q ут ,
где Q пр , Q обр , Q ут — производительности экструдера от прямого потока, противотока и утечек расплава соответственно.

Q= αn – β•(∆P)/(μ•L),
где n — частота вращения шнека; ∆P — давление на выходе из шнека (в конце зоны III); μ — эффективная вязкость расплава; L – длина шнека; α – константа скорости прямого потока, β – константа скорости обратного потока, которые зависят от геометрических параметров шнека.

Основные параметры процесса экструзии. К технологическим параметрам относятся температура переработки полимера, давление расплава, температура зон головки и температурные режимы охлаждения сформованного экструдата.

При слишком высокой вязкости расплава получать изделия методом экструзии трудно из-за большого сопротивления течению расплава, возникновения неустойчивого режима движения потока. Все это приводит к образованию дефектов изделий.
Повышение температуры переработки может привести к термодеструкции расплава, а увеличение давления, мощности привода при более низких температурах — к механодеструкции, т.е. для экструзии расплавов должны применяться полимеры с довольно узким интервалом колебания вязкости.

Основными технологическими характеристиками одношнекового экструдера являются L, D, L/D, скорость вращения шнека n, геометрический профиль шнека (см. рис.3) и степень сжатия (компрессии) – отношение объема одного витка червяка в зоне загрузки к объему одного витка в зоне дозирования.

Короткошнековые экструдеры имеют L/D= 12-18, длинношнековые L/D> 30. Наиболее распространены экструдеры с L/D = 20-25.

Показателем работы экструдера является его эффективность- отношение производительности к потребляемой мощности.

Материалы. Большинство термопластов и композиций на их основе могут перерабатываться экструзией. Для этого достаточно, чтобы время пребывания расплава в экструдере при данной температуре было меньше времени термостабильности полимера при той же температуре. Наиболее широко применяется экструзия крупнотоннажных полимеров следующих типов. ПЭ, ПП, ПС ПК ПА, ПВХ (пластифицированный и непластифицированный), ПЭТФ а также смеси с неорганическими и полимерными наполнителями и более сложные композиции на их основе.

Для экструзии применяются материалы и режимы переработки при которых ПТР меняется в пределах 0,3 — 12 г/10 мин, т.к. из маловязких расплавов невозможно получить сплошную экструзионную заготовку в виде пленки, трубы, профиля. Если же используются литьевые марки полимера, то из них можно получить экструзией лишь отдельные типы изделий, так как ПТР у них находится в пределах 0,8 — 20 г/10 мин.
Так, трубы, кабельные покрытия производят из расплава полимера с ПТР от 0,3 до 1 г/10 мин. Это связано с выбором полимера большой молекулярной массы. Последняя определяет эксплуатационные свойства изделий — повышенные физико-механические характеристики.
Пленки, листы изготавливают экструзией расплава с ПТР в пределах 1 — 4 г/10 мин.
Дискретные изделия, производимые экструзией расплава с последующим раздувом в форме, получают из расплава с ПТР = 1,5 — 7,0 г/10 мин.
Ламинирование с помощью экструзии происходит при ПТР расплава в пределах 7 — 12 г/10 мин.

Изделия. Все изделия, получаемые на основе термопластов методом экструзии, могут иметь в принципе неограниченную длину. Поперечник изделий ограничивается главным образом диаметром шнека экструдера. Чем больше D, тем шире, толще могут получаться изделия.

Технология изготовления полимерных труб и соединительных деталей

Изготовление всех термопластичных труб, в том числе металлопластиковых, полипропиленовых и армированных полипропиленовых производится на трубных линиях. Принципиальный вид и отдельные составляющие элементы такой линии показаны на рисунке 1.

Трубы из термопластов изготавливают на специальных машинах — экструдерах, методом экструзии — непрерывным выдавливанием вязкотекучего полимера через его рабочую, выходную часть — головку, имеющую кольцевую щель, которая непосредственно и образует трубу.

Полностью технологическая схема по изготовлению металлополимерных труб и последовательность операций выглядят таким образом:

  • 1 — приемка сырья — полиэтиленовые гранулы, алюминиевая лента, клеящий состав и др., складирование исходных материалов,
  • 2 — дозирование и смешивание компонентов,
  • 3 — экструзия полиэтиленового внутреннего слоя трубы(5-й слой на рис. 2),
  • 4а — экструзия клеящего состава (4-й слой) на наружную поверхность изготовленной полиэтиленовой трубы,
  • 5 — формование плоской алюминиевой ленты в цилиндрическую оболочку (3-й слой), вплотную охватывающую без нахлеста предыдущие выполненные 2 слоя (другие изготовители производят формование оболочки с перекрытием — нахлестом — ленты),
  • 6 — продольная (по образующей) сварка встык краев алюминиевой оболочки,
  • 7 — контроль качества сварного шва,
  • 8 — индукционный нагрев полученного изделия,
  • 4б — экструзия клеящего состава (2-й слой) на наружную поверхность алюминиевой оболочки,
  • 9 — экструзия полиэтиленового наружного (1-ого) слоя трубы,
  • 10 — охлаждение готового изделия и маркировка трубы,
  • 11 — резка трубы на мерные отрезки, либо — 12,
  • 12 — намотка трубы в бухты,
  • 13 — контроль на герметичность,
  • 14 — упаковка трубы,
  • 15 — складирование готовой продукции.

Рабочим органом экструдера, рис. 3, является вращающийся червяк (шнек), обычно с постепенно уменьшающимся к выходу диаметром винтового канала. Исходное сырье в виде гранул захватывается червяком и продвигаясь в зазоре между внутренней стенкой корпуса экструдера и каналом червяка, сжимается (давление достигает 15 — 50 МПа), разогревается, пластицируется и гомогенезируется. Тепло, необходимое для разогрева и пластикации, подводится от электронагревателей, установленных на корпусе экструдера, а также выделяется вследствие интенсивного деформирования полимера и трения его о стенки корпуса и червяка.

Читайте также  Барнаульский арматура запорный завод

Экструзионные головки конструктивно разработаны в многочисленных вариантах приема поступивших в них компонентов и выхода расплава композиционной массы полимера, при которых может быть изготовлена однородная по материалу труба, также труба из двух (трех) материалов, различаемых, например, по цвету или свойствам, технологический процесс, при котором одновременно экструдируются два или более компонентов полимерной массы, называется соэкструзия (со — extrusion) и одна из возможных схем такого процесса представлена на рис. 4.

Подача расплава из экструзионной головки может происходить в продольном, либо в поперечном направлении относительно оси производимой трубы. В первом случае материал формируется непосредственно в трубу путем выхода полимерной массы через кольцевую щель. Во втором случае материал выдавливается и наносится на другое, уже готовое изделие, проходящее через головку экструдера. Роль внутренней стенки изготавливаемой трубы при этом варианте выполняет наружная стенка предварительно сделанной трубы.

Калибровочное устройство выполняет роль первоначального охлаждения отформованной трубы. Калибровка — обеспечение точных размеров изделия в пределах допуска — производится по внутреннему или наружному диаметру трубы в зависимости от требований, предъявляемых к изделию.

Поскольку температура полученного изделия на выходе из экструдерной головки достаточно высока, близкая к температуре расплава: у полиэтилена высокой плотности в 170-280 °С, а у пропилена в 204-218 °С, то после экструдера установлено охлаждающее устройство. Оно предназначено для охлаждения готовой трубы и придания ей жесткости и выполнено в виде удлиненной открытой или закрытой водяной проточной ванны, разделенной на несколько самостоятельных отсеков. Труба в ванне находится под уровнем воды поэтому герметизация отсеков, при входе и выходе трубы из ванны достигается установкой резиновых манжет, круглое отверстие в которых чуть меньше диаметра полимерной трубы.

Оттягивание трубы от экструдера и дальнейшее ее перемещение по технологической линии производится тянущим устройством гусеничного типа.

Маркировочное устройство, осуществляет нанесение необходимых данных на наружную поверхность трубы. Если раньше маркировка труб производилась механическим способом — горячей штамповкой с углублением маркировочного штампа в тело трубы на величину 0,1-0,2 мм, то теперь на современном этапе технического прогресса данная операция выполняется компьютером, подающим команды на краско-распылительное устройство (например, в виде струйного принтера), наносящее на наружную поверхность трубы циклически повторяющиеся информационционные сведения.

Отрезное устройство, настроенное на определенную, заданную длину резки, срабатывает автоматически, от конечного выключателя. Так как труба находится в постояннном поступательном движении при ее формовании, то и отрезное устройство при резке также перемещается со скоростью движения трубы.

Герметизация бухты в ходе процесса производства достигается механическим пережимом (сплющиванием) поперечного сечения трубы. По этому пережиму производится резка трубы ножницами. Один конец перерезанного герметичного участка является окончанием нужной длины бухты (определяется по нанесенной маркировке погонных метров), наматываемой на барабан, а другой конец перерезанного участка, также герметичный, служит началом новой бухты, наматываемый на второй — свободный барабан линии.

Процесс получения полипропиленовой трубы экструзией выполняется одностадийно, в отличие от экструзии металлопластиковой трубы здесь отсутствуют операции по нанесению клеящих слоев и созданию алюминиевой оболочки.

Преимущество экструзионного способа производства в том, что он обеспечивает непрерывность и стабильность процесса, точность размеров и высокое качество изделия, высокую производительность, легкость регулирования и автоматизацию процесса.

Ввиду эластичности полимера и малой толщины стенок, изготавливаемые трубы гибки и это позволило, выпуская их неограниченной длиной, производить намотку труб в бухты, а не нарезать отрезками по 4 — 6 м.

Процесс получения армированных полипропиленовых труб, способом экструзии пополняется включением в трубную линию дополнительного технологического оборудования.

Технологический режим экструзии труб и, соответственно, качество трубы зависят от многих факторов: химического состава исходного сырья с набором добавок, технической совершенности составных элементов технологического оборудования, последних достижений технологии переработки пластмасс на уровне ноу-хау («know-how», в дословном переводе с английского — «знаю как»).

Рассматривая технологию изготовления термопластичных труб, необходимо остановиться на самом материале труб. Он представляет собой композицию, в состав которой кроме основного материала: полиэтилен или полипропилен, входят различные добавки: наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, мягчители (смазывающие вещества), пигменты и красители, антистарители, отверждающие добавки. Каждый из этих компонентов придает полимерной массе определенные свойства, а в совокупности, получается композиционная технологическая марка, изделия из которой имеют задаваемые технические характеристики. При наличии рыночной конкуренции полученная марка разработчиком-технологом по набору компонентов не раскрывается, это ноу-хау фирмы.

В случае применения пластмасс для хозяйственно-пищевых целей, компоненты сырьевой марки не должны оказывать вредного воздействия на живой организм и поэтому они проходят тесты на соответствие их гигиеническим требованиям.

Сырьевая марка полимера изготовляется и поставляется в виде гранул — шароподобных, цилиндрических, чечевицеобразных, либо других округлых «зернышек» малого размера, максимальным диаметральным размером порядка 3 мм или в виде суспензионных порошков.

Покажем назначение добавок отдельно.

Наполнители — нейтральные к полимеру вещества органического или нейтрального происхождения, добавляемые для экономии самого полимера и в то же время придания ему ценных эксплуатационных свойств: механической прочности, термостойкости и т.д. В качестве наполнителей применяют хлопчатобумажную и асбестовую ткань, стеклоткань, синтетическое волокно и стекловолокно; в виде порошков: двуокись титана, окислы железа и кремния, карбонат кальция, асбест, графит, сажу, тальк, слюду, каолин, древесную муку и др. Наполнение может достигать 60%, а количество исходного полимера составлять 40%. При введении в состав полимерной композиции газообразователей получают газонаполненные, вспененные пластмассы — пенопласты.

Пластификаторы — вещества, снижающие температуру перехода полимера в текучее пластическое состояние и при нагреве уменьшающие вязкость полимера, тем самым увеличивая подвижность макромолекул и облегчая переработку полимера в изделия. Увеличение количества пластификатора понижает прочность полимера на растяжение и сжатие, но при этом резко повышается прочность на удар и способность к растяжению. В качестве пластификаторов применяют жидкие маслообразные вещества: фталаты, алкил- и арилфосфаты и др. При введении большого количества пластификатора до 30 — 50% полимер называют пластифицированным.

Стабилизаторы — вещества, которые замедляют старение полимеров, делают их менее чувствительными к воздействию солнечных лучей (светостабилизаторы), кислорода, тепла, позволяют продлить срок эксплуатации.

Мягчители (смазывающие вешества) предназначены для уменьшения трения как между полимерной композицией и металлическими оформляющими поверхностями перерабатывающего оборудования, так и снижения внутреннего трения в самой массе полимера. Вводят в композицию для облегчения проталкивания расплава полимера через формующую насадку. Примеры смазок: парафин, воск, жирные кислоты, спирт, стеарин, соли стеариновой кислоты.

Красители и пигменты придают полимеру требуемую расцветку изделия, которая, касаясь труб, различает изделия различных фирм-производителей, имеющих только ей одной присущий, зарегистрированный фирменный цвет изделий, и в то же время дает возможность оценить назначение трубы — холодное, горячее водоснабжение, отопление и доступность визуального контроля правильности применения трубы для данной санитарно—технической системы. Примеры красителей: двуокись титана, окиси железа, алюминиевая пудра (придает изделию перламутровый металлический блеск), пигменты — алый, оранжевый, голубой, зеленый, коричневый и др.

Антиоксиданты (антистарители) — продлевают долговечность трубы. Отверждающие вещества способствуют переходу полимера в неплавкое, отвержденное состояние. Сущность отверждения заключается в сшивке молекулярных цепей. В качестве отвердителей применяют полиамины.

Главным условием обеспечения надежности металлопластиковых труб и полипропиленовых труб их авторами, а также лицензионными государственными службами, было поставлено требование о регламентированной проверке качества производимых труб. С целью безусловного выполнения данного требования на заводе-производителе требовалось обязательное наличие тестовой заводской лаборатории.

В ее обязанности входят следующие периодические испытания пробных образцов непосредственно с технологического процесса, проводимые в определенные Методикой проверки или Инструкцией сроки:

  • взвешивание на электронных весах стандартного образца трубы для определения его массы и соответствия ее эталону
  • определение микрометром толщины стенок трубы
  • разрыв кольцевого образца трубы с целью определения качества сварного шва алюминиевой оболочки
  • определение разрушающего давления образца трубы
  • испытание серии образцов труб на долговечность путем моделирования ускоренного режима эксплуатации образцов, помещенных в горячую ванну и находящихся под рабочим гидростатическим давлением

Исходным материалом для производства соединительных деталей служат: латунь для МП труб и полипропилен для ПП и ПП армированных труб.

Латунные соединительные детали изготавливают на высокопроизводительных автоматах горячей штамповки с последующей механообработкой.

Полипропиленовые соединительные детали, включая также и комбинированные с закладными латунными вкладышами, производят на термопластавтоматах литьем под давлением.

Тема 7.Технология производства труб методом экструзии.

Требования к сырью:

высоковязкие экструзионные марки термопластов с низким ПТР (0,3-0,5 г/10 мин) для сохранения формы трубчатой заготовки, исключения самопроизвольной деформации экструдера и обеспечение повышенной механической прочности труб;

– содержание влаги не более 0,1%;

— наличие в рецептуре сажи в количестве 2-2,5% для замедления теплового и светового старения и снижения электризуемости.

В производстве труб используют ПЭВП, ПЭСП, ПП, ПВХ, ПА-12.

Наиболее востребованными являются ПЭ-63, ПЭ-80, ПЭ-100 (сополимеры этилена с a-бутиленом, бутеном и гексеном соответственно) и характеризующихся устойчивостью к распространению трещин.

2. Технологическая схема производства труб. Стадии процесса.

Трубная экструзионная линия состоит из экструдера с прямоточной кольцевой головкой, калибрующего, охлаждающего, тянущего, маркирующего и приемно-намоточного устройств (ЛТ 90х25-76/160).

-подготовка и загрузка сырья,

— плавление полимера и гомогенизация расплава,

-формование профиля трубы,

— намотка в бухты или резка.

2. Влияние технологических параметров на свойства труб.

Параметры экструзии: с увеличением Т экструдата больше блеск и гладкость поверхности труб, меньше анизотропия, лучше условия релаксации напряжений. Но при этом растет перепад между поверхностью трубы и калибратором и, соответственно, остаточные напряжения. В этом случае для более полной релаксации внутренних напряжений и долговечности изделий необходимо увеличение калибрующей насадки.

Частота вращения шнека должна обеспечить заданную скорость выхода расплава и требуемое давление на входе в головку до 30 МПа.

Давление калибрования зависит от Т расплава, диаметра и толщины стенки трубы и подбирается экспериментально.

От Т охлаждающей воды в вакуумной ванне зависит шероховатость поверхности полиэтиленовой трубы – чем выше Т, тем меньше шероховатость и усадка. Разрежение в вакуумной ванне обеспечивает полный контакт заготовки с калибрующей насадкой и препятствует овализации трубы.

Рис. 16. Принципиальная схема одночервячного экструдера 1-червяк, 2-корпус, 3-гильза, 4-нагреватели, 5-профилирующий инструмент, 6-адаптер, 7-фильтрующая сетка, 8-станина,9-шестеренчатый редуктор,10-упорный подшипник

Скорость экструзии выбирается из условия исключения эластической турбулентности и появления шероховатости.

Линейная скорость отвода трубы позволяет компенсировать разбухание экструдата, зависит от наружного диаметра трубы, определяет степень вытяжки трубы и ее прочность. Так, если скорость отвода больше скорости выдавливания, то уменьшается толщина стенки трубы и возникает анизотропия за счет повышения осевой ориентации макромолекул. Рекомендуемая степень вытяжки составляет 1,5-2,0.

3.Устройство экструдера и принцип работы линии производства труб

Одночервячный экструдер (рис. 16) состоит из червяка 1, вращающегося внутри цилиндрического корпуса 2, на котором установлен бункер 11. Внутри корпуса, как правило, запрессовывается гильза 3 с азотированной, закаленной и термообработанной поверхностью. Обогрев корпуса осуществляется нагревателями 4, сгруппированными в несколько (как правило, три или четыре) тепловых зон. На конце корпуса устанавливается головка с профилирующим инструментом 5, соединяющаяся с корпусом экструдера посредством адаптера 6. Между червяком и адаптером располагается решетка с пакетом фильтрующих сеток 7. Корпус устанавливается на станине 8. Осевое усилие воспринимается блоком упорных подшипников 10. Привод червяка осуществляется от регулируемого электродвигателя через шестеренчатый редуктор 9. материала.

4.Схема технологической линии экструзии труб

Расплав из экструдера 1, оснащённого формующей головкой 2, непрерывно выдавливается в виде заготовки кольцевого сечения. Заготовка поступает в калибрующее устройство 3, где происходит её предварительное охлаждение и калибрование по геометрическим размерам, а в охлаждающей ванне 4 труба окончательно охлаждается. Вытяжка и транспортирование раскладки производится тянущим устройством 5, состоящим из двух гусеничных транспортёров с зажимающими башмаками гусениц. Привод транспортёра через вариатор от электродвигателя. Трубы разрезаются на обрезки заданных размеров специальным устройством 6, например дискового или фрезерного типа и укладываются на тележку 7.

Рисунок 17 – Схема технологической линии экструзии труб

4.1Плавление полимера производится за счет передачи тепла от поверхности экструдера к расплаву. Необходимо правильно выбрать температурный режим, чтобы обеспечить плавление и гомогенизацию расплава. На выбор температуры влияют: температура плавления полимера, размер гранул, глубина нарезки шнека. Частота вращения шнека обеспечивает перемещение расплава по длине цилиндра. Производительность экструдера рассчитывается по формуле

где плотность расплава, кг/м 3

-скорость течения расплава, м/с

-площадь сечения трубы, м 2

Читайте также  Ручная электродуговая сварка магистральных трубопроводов

–количество фильер в формующей головке

-производительность экструдера, кг/с

Производительность экструдера не должна быть максимальной с целью регулирования технологических параметров и исключение пульсации расплава. Скорость течения расплава выбирается с учетом скорости охлаждения профиля трубы в ванне. На выбор скорости течения расплава оказывает влияние турбулентные потоки. Необходимо исключить образование турбулентных потоков при течении расплава.

4.2Формирование профиля трубы

Формирование профиля трубы производится в формующей головки. Различают: прямоточную, z- образную, угловую. Основными параметрами формирования профиля трубы являются температура расплава, скорость течения и степень вытяжки трубы.

Чем выше температура, тем меньше ориентация молекул, тем меньше анизотропия.

Калибрование производится с целью предварительного охлаждения профиля трубы и придания профилю определенных размеров. Калибрование проводят по наружному или внутреннему диаметру под действием воздуха или вакуума.

Из формующей головки расплав под действием воздуха поступает в калибрующую гильзу насадку. За счет воздуха расплав раздувается к поверхности гильзы. Под действием охлаждающей воды подаваемой в каналы гильзы, образуется твердый слой полимера, и труба приобретает определенные размеры. Внутри калибрующей гильзы устанавливают плавающую пробку, которая цепями крепится к формующей головки. Основным параметром процесса калибрования является температура охлаждающей воды, давление воздуха. Чем ниже температура охлаждающей воды, тем продолжительность охлаждения меньше, следовательно, уменьшаются и силы трения. Быстрое охлаждение ухудшает качество трубы. Чем выше температура охлаждения, тем блеск трубы выше, за счет однородности структурных преобразований. Давления воздуха выбирают в зависимости от диаметра трубы и толщины стенки.

Охлаждение трубы можно производить в ванне или методом орошения. При движении трубы в горизонтальном направлении образуется пузырьки на её поверхности за счет разных температур на верхней и нижней стороне. Для перемещения жидкостей в ванне используют форсунки, барбатажные трубки и перемещение воды в ванне спиральным потоком. Основным параметром процесса температура охлаждающей воды. Чем ниже температура, тем продолжительность охлаждения меньше, но вероятность образования структурной неоднородности возрастает.

5. Виды дефектов труб, причины возникновения и способы устранения (СРС).

Нестабильность сырья и отклонение от заданных технологических параметров приводит к ухудшению качества изделий и возникновению брака: овальности, шероховатости внутренней поверхности, отклонению наружного и внутреннего диаметров, утолщениям, снижению прочности, удлинения, стойкости к внутреннему гидростатическому давлению и уменьшению производительности.

Экструзия труб? Это очень просто!

И. А. Россамахин, сервис-инженер ООО «Елкенчилер машинери»

Предваряя рассмотрение вопросов о производстве полипропиленовых труб (ПП-труб) и фитингов для холодного и горячего водоснабжения, остановимся на характеристиках материала, из которого изготовлены трубы.

Трубы из полипропилена имеют целый ряд достоинств перед стальными: они легче последних, не подвержены коррозии, не зарастают в процессе эксплуатации, не вибрируют и не издают урчащих звуков, не разрываются при замерзании воды (cистема выдерживает несколько циклов замерзания при наличии давления без разрушения), не проводят блуждающие токи, не требуют окраски и легки в монтаже. Трубы и фитинги из полипропилена в зависимости от рабочего давления могут работать в течение десятилетий с температурой жидкости до 95°C. ПП-трубы экологически чисты и с успехом применяются в трубопроводах холодного и горячего водоснабжения, отопления и воздуховодах с рабочим давлением до 25 атм.

Благодаря фитингам с хромированными латунными вставками ПП-трубы легко комбинируются со стальными трубами и стальной арматурой, а при укладке в грунт не требуют дополнительной изоляции.

При их монтаже, как правило, применяется диффузионная сварка, выполняемая при помощи несложной оснастки.

Конструкция в результате получается полностью герметичной, а сам процесс сварки занимает очень мало времени. При этом соединение готово к эксплуатации сразу после остывания (2–3 мин.).

Использование ПП-труб дает весьма ощутимый экономический эффект: затраты на транспортировку и монтаж сокращаются по сравнению со стальными трубами в несколько раз.

Экономический эффект от использования труб и фитингов из полипропилена по сравнению со стальными и чугунными складывается из экономии затрат на транспортировку, сокращении трудоемкости и отходов при монтаже, экономии расходных материалов, отсутствия расходов в период эксплуатации, а также значительного срока службы – около 50 лет. Если все эти данные учесть при определении стоимости трубопровода и составлении сметы, то монтаж выполненный из труб и фитингов из полипропилена даст удешевление на 15–20% по сравнению с трубопроводом, выполненным из стальных оцинкованных труб. А учитывая сроки их эксплуатации… Посчитайте сами.

Несколько слов о полипропилене

Материал, используемый для производства труб и фитингов, представляет собой продукт полимеризации пропилена и этилена в определенных пропорциях и носит название полипропилен Рандом сополимер PPRC (тип 3). К сожалению, достойной альтернативы PPRC тип 3, выпускаемым зарубежными производителями, на российском рынке полимеров пока нет. В России для производства ПП-труб для горячего и холодного водоснабжения хорошо зарекомендовали себя марки сополимера пропилена RA 130E BOREALIS (Финляндия) и TIPPLEN CS4-8000 TVK (Венгрия).

Для обеспечения грамотного и правильного применения труб и фитингов из полипропилена в трубных системах в Российской Федерации выпущен Свод правил по проектированию и монтажу трубопроводов из полипропилена «Рандом сополимер» (СП40-101), внесены соответствующие изменения в СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» и в СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий».

Процесс производства труб 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 .

Комплектная линия экструзии ПП-труб представляет собой технологически законченный непрерывный цикл экструзии, калибровки, охлаждения, вытяжки, обрезки и штабелирования готовой продукции и состоит из собственно экструдера с экструзионной головкой, ванны калибрации и охлаждения, тянущего устройства, отрезного устройства и штабелера или автоматического намотчика для труб малого диаметра.

Изготовление труб

Начнем с того, что гранулированый полипропилен засыпается в бункер экструдера, представляющего собой винтообразный шнек из высокопрочной азотированной стали, вращающийся с заданной скоростью внутри материального цилиндра из такого же материала. По всей длине цилиндра установлено несколько нагревателей кольцевого типа и несколько датчиков температуры. Таким образом в каждой условной зоне нагрева имеется возможность установки и контроля температуры расплава в цилиндре. Посредством вращающегося шнека гранулят расплавляется, смешивается и, пластифицируясь под давлением, поступает в экструзионную головку, назначение которой состоит в том, чтобы посредством формообразующих цилиндрических поверхностей дорна (внутренний диаметр) и матрицы (внешний диаметр) на выходе головки получить пластфицированную заготовку в виде трубы. На самой экструзионной головке также установлены кольцевые нагреватели с термодатчиками, обеспечивающие необходимый режим нагрева материала.

Экструзионная головка выполнена в виде единого блока, имеющего фланец для крепления к материальному цилиндру, и состоит из корпуса, рассекателя, дорнодержателя и собственно матрицы, которая центрируется относительно дорна регулировочными болтами для обеспечения равной толщины стенки трубы по диаметру.

В состав экструдера, помимо бункера, пары шнек-цилиндр, экструзионной головки и системы нагревов, входят также асинхронный электродвигатель переменного тока с частотно-регулируемым преобразователем для обеспечения прецизионности вращения шнека, блок электроавтоматики и программируемый логический контроллер, о котором следует сказать дополнительно.

Программируемый логический контроллер по сути является компьютером, содержащим все технологические параметры экструзионной линиии и контролирущим работу всех систем, входящих в ее состав. С помощью пульта управления, состоящего из дисплея и клавиатуры, оператор осуществляет оперативное управление всеми исполнительными устройствами, регулирует и контролирует температуру нагрева экструдера и головки, скорость вращения шнека и тянущего устройства, давление расплава, режимы резки и штабелирования.

В состав экструдера дополнительно может быть включено вспомогательное оборудование. Например, вакуумный загрузчик для обеспечения непрерывной загрузки гранулята в бункер, системы автоматической смены фильтров экструзионной головки и т. д.

Итак, полипропилен в виде пластифицированной трубной заготовки должен принять форму трубы с задаными внешним и внутренним диаметрами и толщиной стенки. Для этого ее нужно откалибровать, что и происходит в вакуумном калибраторе, через который протягивается трубная заготовка. Ванна вакуумного калибрования и охлаждения представляет собой 3-метровую замкнутую емкость из нержавеющей стали, в торцах которой установлены резиновые манжеты для герметизации ванны. Принцип калибровки трубы – вакуумный, по наружному диаметру. Устройство для вакуумного калибрования по наружному диаметру располагается в передней части ванны и представляет собой латунный цилиндр с центральным отверстием заданного диаметра трубы и с поперечными прорезями по всей длине. Калибратор интенсивно охлаждается при помощи форсунок, из которых подается под давлением вода. Ванна калибрации и охлаждения соединяется с вакуум-насосом и ввиду того, что на ее входе и выходе установлены резиновые манжеты, в ее полости создается разрежение. Благодаря наличию поперечных прорезей в калибраторе отрицательное давление в полости ванны распирает трубу и прижимает ее к внутренней поверхности калибрующей насадки. Разрежение в камере контролируется вакуумметром. Далее труба проходит через диафрагму калибратора в охлаждающую ванну, в которой также поддерживается разрежение, т. к. полость ванны через патрубок соединена с вакуум-насосом и интенсивно охлаждается с помощью форсунок.

Для того чтобы труба равномерно вытягивалась через систему калибрации, сохраняя неизменной и заданной толщину трубы, после дополнительной ванны охлаждения установлено тянущее устройство гусеничного или ленточного типа с пневматическим прижимом траков. Траки приводятся в движение посредством электродвигателя с частотно-регулируемым приводом, синхронизированным с главным приводом экструдера. Усилие прижима траков для различных диаметров труб регулируется механически, путем измененения расстояния между траками.

Для резки труб предназначено отрезное устройство – пила гильотинного или дискового типа в зависимости от диаметра трубы. Устройство работает как в ручном режиме, получая сигнал на начало резки от концевого выключателя, установленного на штабелере, так и в автоматическом, когда режимы резки задаются с пульта управления.

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.

Что касается производства фитингов для труб, то они производятся из того же материала, что и трубы, а именно из полипропилена Рандом сополимер тип 3.

Метод литья под давлением известен уже несколько десятилетий. Термопласт-автомат представляет собой единую технологическую конструкцию. Рассмотрим ее подробнее. Способ загрузки, нагрева и пластификации при подготовке к литью совершенно идентичен экструзионной линии. То есть мы имеем тот же самый бункер для материала и пару шнек-цилиндр, установленную на станину. Полипропилен засыпается в бункер, посредством вращающегося шнека и кольцевых нагревателей превращается в расплав и, пластифицируясь, поступает к соплу для вспрыска в пресс-форму. Последняя представляет из себя две полуформы, гидравлически смыкающиеся перед циклом вспрыска и размыкающиеся после охлаждения готового изделия. Пресс-форма имеет литниковое отверстие для подачи под давлением расплавленного материала. Шнек термопласт-автомата связан с гидроцилиндром и имеет возможность с заданной скоростью двигаться вперед и по команде с пульта оператора возвращаться в исходное положение. Таким образом, процесс производства фитингов представляет собой цикл, состоящий из шести фаз: смыкание полуформ, подвод к литниковому отверстию сопла, вспрыск расплава, отвод сопла, размыкание пресс-формы и набор следующей дозы материала посредством вращения шнека. Любой термопласт-автомат имеет программируемый логический процессор, пульт оператора, блок элетроавтоматики, позволяющие программировать технологический процесс с заданием режимов нагрева, набора материала, вспрыска и других параметров.

Понятно, что эти технологические установки в реальном производстве могут содержать в своем составе различные вспомогательные агрегаты. В некоторых условиях производста желательны установка подготовки воздуха (воздушный компрессор, фильтр), принтер для нанесения маркировки на готовое изделие, холодильная установка и т. д.

Поделиться статьей в социальных сетях:

Разновидности пластиковых труб и их применение. Технологии производства труб. Экструзия

Экструзия превращает больше полимеров в полезные пластиковые продукты, чем любой другой способ переработки пластмасс: именно на неё приходится около 40% общего тоннажа пластмасс. Экструзия подходит для непрерывного производства изделий с равномерным поперечным сечением и наиболее экономична при производстве изделий с высоким спросом, где могут поддерживаться длительные производственные циклы.

Таким образом, трубы являются идеальными изделиями для процесса экструзии. И действительно, уже в 1797 году первая бесшовная свинцовая труба была изготовлена методом экструзии. «Архимедов» шнековый экструдер впервые был запатентован Греем в 1879 году для экструзии гуттаперчи (невулканизованного натурального каучука). В то время технология экструзии стимулировалась ранней технологией электроснабжения, которая создала требования к изоляционному покрытию металлической проволоки и кабельной оболочки и продолжала оставаться основным источником совершенствования технологии экструзии. До 1930-х годов экструзия применялась в основном для резиновых материалов, обработанных при относительно низких температурах с относительно короткой длиной экструзионного шнека. С открытием и разработкой многих термопластов в 1930-х годах пришло признание их пригодности для экструзии.

Читайте также  Сборная металлоконструкция из труб

Бурное развитие технологий в то время привело к созданию концепции двухшнекового экструдера Colombo и Pasquettia в Италии, что определило характеристики современных экструдеров. Разумеется, было вполне естественным и логичным связать такие разработки с ранними работами по ПВХ-полимерам и по производству ПВХ-труб. Немецкая компания IG Farben, ведущий производитель ПВХ, также экспериментировала с экструзией, а британская компания Francis Shaw разработала специальную конструкцию экструдера с увеличенной длиной шнека специально для нового полимера. Интересно, что основным источником вдохновения для ранней немецкой технологии производства ПВХ-труб было предоставление альтернативных трубопроводных систем для транспортировки сырья для пивоваренных заводов и гостиниц. Первая крупномасштабная экструзия труб из ПВХ произошла во время Второй мировой войны, когда IG Farben широко использовал этот процесс для производства труб для собственных химических заводов.

В конце войны преимущества труб из ПВХ были признаны в США, и началось крупномасштабное коммерческое производство наряду с трубами, изготовленными из химически связанного PVDC. С тех пор разработки в процессе экструзии стали тесно связаны с разработками в области производства полимеров и компаундирования. Первая промышленная экструзия полиэтиленовых материалов произошла в Великобритании в 1947 году. Основное использование ПЭНП, полученного в процессе высокого давления в военное время, было для изоляции кабеля, но масштаб производства в послевоенный период и снижение цен создали возможность для более масштабного производства полимеров и экструзии труб. Такие трубы в Британии решили использовать. снова для транспортировки пива. Технология экструзии полиэтиленовых труб и производственного контроля размеров труб была продемонстрирована британской компанией Tenaplas в 1946 году. К 1947 году они производили трубы из ПЭНП диаметром 30 см.

Продолжающийся рост трубной промышленности и требований к более высокому качеству механических характеристик стимулировали использование все более совершенной технологии экструзии. Однако только в недавние годы благодаря компьютерному моделированию стало возможным детально понять сложность взаимодействия между свойствами текучести полимера, эффектом смешивания ингредиентов, теплопередачей, механическим сдвигом и геометрическими характеристиками, то есть дизайном. Началось изучение переменных в конструкции винта и матрицы. Из-за преобладания только двух типов полимеров, которые имеют совершенно разные свойства текучести расплава, большинство исследований конструкции экструзии труб проводились либо с ПВХ, либо с полиэтиленом. В результате появились две различные технологии экструзии, «вращающиеся» вокруг ПВХ и полиолефинов.

Характеристики текучести расплава ПВХ контролируются, особенно на стадиях плавления и смешивания, по структуре первичных частиц. Чтобы получить оптимальные свойства, структура частиц должна разрушаться под действием сдвига и передачи тепла, чтобы структуры полимерных цепей могли смешиваться и переплетаться. Неспособность получить такое смешивание (часто называемое «гелеобразованием») приводит к менее жесткому продукту, который может разрушиться из-за растрескивания через размытые границы остаточных частиц. Высокая температура и обработка расплава, необходимые для достижения гелеобразования, однако, критически близки к условиям «чрезмерной обработки», когда термическая и окислительная деградация вызывает разрыв полимерных цепей, что приводит к снижению молекулярной массы и ухудшению свойств. Этот конфликт между подачей достаточного количества энергии для достижения гелеобразования и выделением слишком большого количества тепла и деградацией был главной заботой переработчиков ПВХ при разработке технологии. В этом плане было меньше проблем с пластифицированным ПВХ, используемым для гибких труб. Здесь присутствие низкомолекулярных жидких добавок снижает эффективные температуры обработки ниже начала процесса термодеструкции.

До 1960-х годов больше ПВХ использовалось в пластифицированной форме. Основные разработки, позволяющие увеличить пропускную способность жесткого PVC-U, были внедрены благодаря комбинации технологических усовершенствований. В США, где появились одношнековые экструдеры, разработки были связаны с химическим составом. Стабилизирующие составы были разработаны для защиты полимера ПВХ при переработке. В Европе усовершенствование технологии двухшнекового экструдера позволило получить более эффективное перемешивание без увеличения продолжительности рабочего времени, что привело к большей деградации полимера. Эти технологии объединились, и оба подхода были приняты для оптимизации эффективности производства труб из ПВХ. Шнековый экструдер забирает твердый порошок или гранулированный полимер и добавки, обрабатывает их в процессе нагревания и перемешивания, а затем направляет массу через формующую головку в полужидком состоянии. Конструкция шнековой системы по существу определяет скорость экструзии и, следовательно, имеет решающее значение для эффективности процесса. Увеличение размеров труб и конкуренция за снижение цены на продукцию постоянно приводили к повышению производительности, сохраняя или улучшая качество материала.

Производство канализационных труб НПВХ: этапы и технология

Пошаговое описание технологии выпуска канализационных труб из непластифицированного поливинилхлорида и рецептура сырья для данного производства.

Характеристики производимых труб

Трубы канализационные из непластифицированного поливинилхлорида представляют собой жесткий термопластичный поливинилхлоридный материал (винипласт), получаемый методом экструзии через кольцевую головку путем переработки композиций, в состав которых входят поливинилхлорид, стабилизаторы, наполнители и другие добавки.

Трубы предназначены для систем хозяйственно-фекальной канализации зданий, внутренних водостоков и внутриквартальной канализации. Выпуск канализационных труб из НПВХ должен осуществляться в соответствии с разработанными на предприятии техническими условиями, регламентом, технологическим картам установленной формы в соответствии с требованиями технических условий на эти виды продукции.

Описание технологического процесса

Технологический процесс производства труб состоит из следующих стадий:

  1. Подготовка сырья
  2. Приготовление композиции
  3. Экструзия
  4. Резка
  5. Раструбовка
  6. Конфекционирование
  7. Переработка отходов

Подготовка сырья, приготовление композиции, резка, раструбовка, конфекционирование и переработка отходов осуществляются периодически; экструзия, водоподготовка и подготовка сжатого воздуха осуществляется непрерывно.

Подготовка сырья

Процесс подготовки сырья состоит из:

  • прием, размещение и взвешивание поливинилхлорида и мела

ПВХ и мел и поступают в цех автотранспортом в мешках и выгружаются при помощи автопогрузчика. Далее ПВХ и мел подается к расходным бункерам, откуда по системе пневмотранспорта подается в весовой бункер тензометрических весов. Из весового бункера тензометрических весов ПВХ и мел подаются в верхнюю камеру турбо-смесителя. Дозировка ПВХ и мела производится последовательно.

  • прием, размещение и взвешивание стабилизаторов и других добавок

Стабилизаторы (трехосновной сульфат свинца, стеарат кальция), модификаторы ударной вязкости, модификатор перерабатываемости, смазки в таре поставщика доставляются автотранспортом и при помощи автопогрузчика выгружаются в цех. С помощью электронных весов делают навески стабилизаторов и других добавок, которые вручную загружаются в верхнюю камеру турбосмесителя при каждом замесе.

Приготовление композиции

Приготовление композиции производится в двухстадийном смесителе, состоящего из двух камер. Верхняя камера вместимостью — 0,8м3, нижняя камера вместимостью — 2,0м3.

Процесс приготовления композиции заключается в дозировании всех компонентов в смеситель в рецептурном соотношении и смешении их при заданных режимах для получения однородной сыпучей композиции.

При приготовлении замеса производится последовательная загрузка ПВХ, мела и других добавок. Смешение композиции в верней камере производится в течение 8-25 мин, до температуры 100-110С°, после чего открывается выгрузной шибер и композиция при работающей мешалке выгружается в нижнюю камеру смесителя.

Параметры цикла смешения контролируются по нагрузке на электропривод и регистратору температуры. Смешение композиции в нижней камере смесителя производится в течение не менее 15 мин, для ее охлаждения до 40±2оС°. Далее при открытии выгрузного шибера при работающей мешалке композиция поступает в приемный бункер, а из него при помощи шнекового транспортера подается на вибросито, где происходит отсев агломератов композиции. После этого композиция ссыпается в бочки или другую тару и подается в отделение экструзии. В отделении экструзии композиция из бочек при помощи вакуумного загрузчика подается в приемный бункер экструдера.

Состав композиций для получения труб

Компонент Рецептура 01TR Рецептура 02TR Рецептура 03TRP Рецептура 04TRP
Поливинилхлорид суспензионный марка С-7059 м, ГОСТ 14332-78 100,00 100,00 100,00 100,00
Поливинилхлорид суспензионный марка С-6359 м, ГОСТ 14332-78 (100,00) (100,00) (100,00) (100,00)
Модификатор ударной вязкости. 6,0 6,0
Модификатор перерабатываемости 1,0 1,0 1,0 1,0
Комплексный термостабилизатор на основе солей свинца 3,5 3,5
Трехосновной сульфат свинца(ТОСС) 3,5 3,5
Стеарат кальция 1,5 1,5
Мел гидрофобный химически осажденный 30 30 30 30
Двуокись титана пигментная (рутильная форма) 0,5 0,5 0,5 0,5
Углерод технический 0,04 0,04 0,04 0,04
Смазка 0,5 0,5 0, 5 0,5
ИТОГО: 137,04 135,54 143,04 141,54

Экструзия

Расположение шнеков — горизонтальное
Приводная мощность — 37 Квт
Число зон обогрева и охлаждения цилиндра -5
Обогрев цилиндра — электрический
Охлаждение зон цилиндра — воздушное.

Композиция из загрузочного бункера поступает в загрузочную зону экструдера при помощи устройства принудительной подачи композиции (шнека-питателя). В экструдере под действием повышенной температуры, возникающей за счет внешнего обогрева, внутреннего трения и сдвиговых деформаций композиция пластицируется, транспортируется по цилиндру экструдера и в пластическом состоянии продавливается сквозь фильеру экструдера в виде трубы.

Процесс экструзии состоит из следующих технологических операций:

  1. Пластикация композиции
  2. Выдавливание через формующий инструмент
  3. Калибрование трубной заготовки
  4. Вытяжка трубной заготовки

В головке экструдера установлен датчик давления. Отформованный материал из экструзионной головки поступает на калибровочный стол, на котором установлен калибратор с «прямым» охлаждением и вакуумная ванна. Калибровочный стол оснащен циркуляционным водяным насосом и водокольцевым вакуум-насосом. Калибратор охлаждается захоложенной водой с температурой Т 12±2°С. Охлажденная вода поступает от холодильной установки. Для окончательного охлаждения трубная заготовка поступает в вакуумную ванну, где под действием внешнего вакуума и потока захоложенной воды происходит окончательная фиксация наружного диаметра трубы. При получении труб диаметром свыше 200 мм трубная заготовка проходит дополнительное охлаждение в охлаждающей ванне. После калибровочного стола охлажденная трубная заготовка поступает на тянущее устройство гусеничного типа и подается на режущее устройство. Все перечисленные узлы составляют полный комплект экструзионной линии для производства труб ПВХ.

Резка трубной заготовки

На режущем устройстве с планетарной пилой происходит автоматическая резка трубной заготовки до установленного размера. Для изготовления труб без раструба или труб меньшего размера трубная заготовка может подаваться на полуавтоматическое режущее устройство. Обрезанная до установленного размера трубная подается на раструбовку.

Раструбовка

Обрезанные до установленного размера трубы подаются в раструбовочное устройство (автоматическую раструбовочную машину), в котором при помощи раструбовочной головки при нагреве и давлении на конец трубной заготовки производится формирование раструба.

Процесс состоит из следующих операций:

  1. Подача трубной заготовки продольным транспортером гусеничного типа;
  2. Транспортировка трубной заготовки поперечным транспортером;
  3. Захват трубной заготовки манипулятором (зажимными скобами) нагревательного узла;
  4. Подача нагревателя к концу трубной заготовки;
  5. Нагрев конца трубы;
  6. Отход манипулятора (зажимных скоб) нагревательного узла от трубной заготовки;
  7. Транспортировка трубной заготовки поперечным транспортером (поперечными ригелями);
  8. Транспортировка трубы продольным транспортером к раструбовочному узлу;
  9. Захват трубной заготовки манипулятором (зажимными скобами) раструбовочного узла;
  10. Формование раструба и охлаждение;
  11. Отход манипулятора(зажимных скоб) раструбовочного узла от трубной заготовки;
  12. Транспортировка трубы продольным транспортером (роликового типа) от раструбовочного узла к поперечному транспортеру;
  13. Транспортировка трубной заготовки поперечным транспортером (поперечными ригелями);
  14. Сброс трубы.

Давление необходимое для создания силы при формовании раструба обеспечивается при помощи гидравлической станции, которой оснащена раструбовочная машина. Работа манипуляторов раструбовочного устройства обеспечивается за счет пневмоцилиндров. Сжатый воздух для обеспечения работы пневмоцилиндров поступает от компрессорной установки.

Конфекционирование

Конфекционирование заключается в нанесении на поверхность трубы маркировки (логотипа), комплектации труб эластичными уплотнительными кольцами и упаковки продукции в пакеты. Устройство для маркировки труб, представляющее собой струйный принтер встроено в экструзионную линию. Эластичные уплотнительные кольца вкладываются в раструб трубы вручную.

Переработка отходов

Полученные в процессе экструзии трубы и патрубки не соответствующие требованиям ТУ, а также отходы труб образующиеся при пуске и остановке экструзионной линии (возвратные отходы производства), поступают на дробление в дробилке далее по линии пневмотранспорта. Поток воздуха, в котором создается при помощи вентиляторов установленных на входе и выходе из дробилки, «дробленка» в виде частиц размером не более 10 мм поступает в циклон, где происходит отделение раздробленных частиц от воздушного потока, которые ссыпаются в приемный бункер. Далее «дробленка»подается приемный бункер, а из него через шнековый питатель подаются на размол в мельницу, где размалываются до размера частиц 30-100 мкм. Из мельницы отходы в виде порошка подаются в циклон, а из него через секторный питатель подаются на вибросито. От вибросита размолотые до состояния мелкодисперсного порошка отходы подаются в мешки и возвращаются в производство на стадии приготовления композиции в верхнюю камеру турбо смесителя

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: