Тръби с голяма дебелина и голям диаметър: как да избегнем провисване при екструдиране на тръби

Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.е апроизводител на механично оборудванес почти 30 години опит воборудване за екструдиране на пластмасови тръби, нова защита на околната среда и оборудване с нови материали. От създаването си Fangli е разработен въз основа на изискванията на потребителите. Чрез непрекъснато усъвършенстване, независима научноизследователска и развойна дейност на основната технология и храносмилане и усвояване на напреднали технологии и други средства, ние разработихмеЛиния за екструдиране на PVC тръби, Линия за екструдиране на PP-R тръби, Линия за екструдиране на водоснабдяване от PE / газови тръби, който беше препоръчан от китайското министерство на строителството за замяна на вносни продукти. Спечелихме титлата „Първокласна марка в провинция Zhejiang“.

Увеличеното използване на тръби с голям диаметър, от 630 mm до 1200 mm, в различни приложения насърчи разработването на материали PE100, подходящи за тръби с голям диаметър, за предотвратяване на проблеми по време на екструдиране, като увисване.

Поддържането на размерите в рамките на спецификациите е проблематично за екструдирането на дебелостенни HDPE тръби с голям диаметър (> 75 mm стена) поради провисване, причинено от недостатъчна якост на стопилката на смолата.

Тъй като диаметърът на HDPE тръбата се увеличава по време на екструдиране:

·Увеличава се дебелината;

·Тръбата не се охлажда ефективно отвътре и в сърцевината;

·Линейната скорост намалява.

Производството на тръби с голям диаметър отнема обикновено 3,3 часа и може да има различни сегменти от:

·Различна кристалност;

·Различна дебелина;

·Различно съдържание на влага и др.

Развитие на кристалност:

В повечето процеси на екструдиране на HDPE, 60% до 80% от кристализацията се извършва по време на фазата на охлаждане на обработката и до 90% се случва в рамките на една седмица след обработката. Остатъчната кристализация може да отнеме месеци, за да завърши, в зависимост от температурата на околната среда. Кристализацията обаче продължава, докато се постигне стабилна кристална структура.

Проблемът с провисването при екструдиране на тръби:

При тръба с дебели стени вътрешната страна на стената остава разтопена за дълго време, причинявайки низходящ поток от стопилка, наречен провисване.

Провисването при екструдирането на тръбата може да причини сериозна неравномерност в дебелината на стената на тръбата, да увеличи овалността и да измести концентричността на тръбата и да създаде загуба на материал в дъното на тръбата, добавяйки допълнителни производствени разходи и причинявайки неоптимално качество на крайния продукт.

Провисването винаги се случва при производството на дебелостенни тръби с голям диаметър и е потокът на материала от горната към долната част на тръбата, преди да бъде замръзнал от охлаждащата вода.

Има два начина за подпомагане на премахването на провисването при екструдиране на тръби:

a) Чрез компенсиране на празнината на матрицата – но това отнема време и винаги води до използването на допълнителен материал и промяна в дебелината. Изместването на матрицата също помага за предотвратяване на голяма дебелина на стената на дъното.

b) Чрез използване на HDPE материал с ниско провисване и оптимизиране на процеса на охлаждане. Смята се, че бимодален полиетиленов състав с висок вискозитет при ниско напрежение на срязване подобрява поведението на увисване на полимерната стопилка. Тръбата се екструдира през пръстеновидна матрица и се охлажда както от вътрешната, така и от външната повърхност.

Компенсиране на празнината на матрицата:

Традиционният начин за намаляване на провисването в процесите на екструдиране на тръби е чрез ръчно регулиране на ексцентрицитета на матрицата, докато се постигне приемлив профил на дебелина на стената. Тази досадна процедура проба-грешка може да отнеме до няколко опита за получаване на правилния профил. За да се сведат до минимум усилията и да се компенсира ефектът от провисването, междината на матрицата се регулира преди започване на екструдирането по такъв начин, че междината на матрицата да е повече в горната и по-малка в долната част на матрицата.

Можем да използваме ултразвуков вграден инструмент за измерване на дебелина с четири места на 90° едно спрямо друго и да показваме вариацията на дебелината на екрана. Като алтернатива може да се използва преносимо оборудване за измерване на вградена дебелина на различни места на тръбата. След като имаме информация за вариацията на дебелината, можем да я настроим фино, като променим адекватно температурата на сегментирания нагревател, за да контролираме дебелината и да спестим загуби, както и да подобрим качеството.

Какво е HDPE с ниско провисване?

Модерните смоли с ниско увисване правят възможно производството на тръби с по-големи диаметри и по-дебели стени от преди. Съществува необходимост от специални полиетиленови състави, които показват подобрен баланс между ниско поведение на провисване и обработваемост, за поддържане на напорни тръби с голям диаметър (до 1200 mm) с дебелина на стената от 100 mm, които могат да бъдат екструдирани със съществуващи линии и стандартни настройки на главите на матрицата. Съставът трябва също така да показва добър баланс на механични свойства и устойчивост на натиск, за да отговаря на изискванията на PE100. (Backman, M & Lind, C. 2001).

Поради голямата дебелина на стената и бавния процес на охлаждане, управляван от топлопроводимостта на PE, от изключително значение е HDPE в разтопено състояние да притежава достатъчна якост на стопяване, за да предотврати увисването на материала към дъното на тръбата.

Правени са опити да се постигне това чрез молекулен дизайн на HDPE, който балансира висока якост на стопилка с добра обработваемост и производителност.

Известно е, че използването на хексен като комономер в смола PE100, специално разработена за тръби с много голям диаметър, осигурява следните предимства:

·По-добра устойчивост на бавно нарастване на пукнатини;

·По-добра устойчивост срещу бързо разпространение на пукнатини;

·Превъзходна якост на топене (ниско провисване).

BorSafe HE3490-ELS-H, PE100, е материал, в който разпределението на молекулното тегло е коригирано за увеличаване на вискозитета при ниски скорости на срязване, което намалява провисването в процесите на екструдиране на тръби, като същевременно позволява същият материал да се използва за тръби с по-малък диаметър. Това е бимодален полиетилен с висока плътност MRS 10 материал, специално проектиран да опрости производството на дебелостенни HDPE тръби с голям диаметър (с дебелина над 80 mm) чрез изключителната си устойчивост на провисване и превъзходна якост на стопяване. Многобройни опити са показали средно до 7% икономия на материал и по-добър контрол на размерите в сравнение със стандартния PE100 при производство на тръби с дебелина на стената над 80 mm, независимо от външния диаметър на тръбата. Например бяха проведени изпитания за тръба 1200 mm x SDR 11 със стандартен материал с ниско провисване и материал с изключително ниско провисване. Опитът ясно показа много по-добро разпределение на дебелината на стената, постигнато с материала с изключително ниско провисване. (Абдула Сабер и Хюсеин Баша, 2021 г.).

Освен това, чрез използване на правилната инструментална екипировка и материал с ниско провисване, стойността на наднорменото тегло може да се поддържа ниска, което води до намаляване на суровините и следователно до намаляване на производствените разходи. Обикновено всички производители на тръби трябва да се опитват да работят до 30% от толеранса на дебелината. Това е по две причини: високо ниво на качество, но преди всичко намаляване на производствените разходи. Целта е да имате наднормено тегло от 3–3,5%.

Ако имате нужда от повече информация,Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.приветства ви да се свържете за подробно запитване, ние ще ви предоставим професионални технически насоки или предложения за закупуване на оборудване.