Процессы
>> Экструзия труб >> Экструзия полиэтиленовых и полипропиленовых труб
Трубы разного диаметра и с различной толщиной стенки (0,1-50 мм) производятся по принципиально сходным технологиям, отличающимся лишь устройством и размером отдельных блоков. Гранулированный полимерный материал пневмозагрузчиком подается в бункер экструдера, где нагревается, пластифицируется и в виде расплава под давлением подается в прямоточную головку, из которой отформованная труба поступает в калибратор и далее в охлаждающую ванну. Для отвода трубы используется тянущее устройство, захватывающие элементы которого соответствуют профилю изделия. Толщина стенки трубы и правильность ее геометрической формы контролируются бесконтактным измерительным устройством. Трубы с диаметром более 50 мм нарезаются на отрезки дисковой пилой перемещающейся вдоль трубы со скоростью ее отвода, и укладываются манипулятором в штабеля. Трубы диаметром менее 50 мм наматываются в бухты тянуще-намоточным устройством. В качестве формующих головок используют прямоточные кольцевые (трубные) головки, реже – угловые и Z-образные. Конструктивное оформление трубных головок весьма разнообразно. Оно зависит от соотношения диаметра шнека экструдера и полимерной трубы, от толщины ее стенки, вида и свойств перерабатываемых термопластов. Как правило, трубы калибруют по их наружному диаметру, поскольку это важно для стыкования и соединения при дальнейшем использовании. Тонкостенные шланги и капилляры калибруют также и по внутреннему размеру. Калибровка по наружному диаметру осуществляется раздуванием трубы либо сжатым воздухом, подаваемым внутрь через отверстия в дорне, либо созданием вакуума между калибрующей втулкой и трубой. В первом случае внутри трубы необходимо размещать пробку, прикрепленную к дорну тросом, во втором – усложнить устройство калибратора для чередования по длине калибрующей втулки участков охлаждения и вакуумирования. Раздувание сжатым воздухом позволяет создавать внутри трубы высокое давление. Этот способ калибровки используют для производства труб диаметром более 100 мм и толщиной стенки более 5 мм. При этом, применение пробки может ухудшить качество внутренней поверхности трубы и увеличивает силу ее трения при калибровке. Вакуумная калибровка исключает появление дефектов на внутренней поверхности трубы, но в силу того, что предельное значение раздува не превышает 0,05 МПа, ее используют для тонкостенных шлангов и реже - труб. Устройство для вакуумного калибрования по наружному диаметру располагается непосредственно у трубной головки и состоит из калибрующей насадки с рубашкой и вакуумной линии. Рубашка состоит из двух секций, в которые подается охлаждающая вода. Центральная камера соединяется с вакуум-насосом, и в полости создается разрежение. Благодаря наличию отверстий в калибрующей насадке над трубой создается разрежение, внутреннее давление распирает трубу и прижимает ее к внутренней поверхности калибрующей насадки. Устройство для калибрования трубы по внутреннему диаметру представляет собой охлаждаемый калибрующий сердечник, который крепится к дорну головки. Сердечник охлаждается водой, поступающей в него по трубке через каналы, имеющиеся в дорне трубной фильеры. Выходящая из головки экструдера цилиндрическая заготовка натягивается на калибрующий сердечник усилием, создаваемым тянущим приспособлением. Внутренним калиброванием можно получать трубы квадратного, треугольного, овального или другого сечения. При калибровании изделий следует избегать быстрого охлаждения , чтобы свести к минимуму остаточные напряжения и неравномерность усадки, нередко являющиеся причиной образования микротрещин. Отсюда проистекает необходимость согласования толщины стенки трубы, скорости ее отвода от головки, длины калибрующей втулки и теплофизических свойств перерабатываемого полимера (теплопроводность, температуропроводность). Температурные параметры охлаждения калибруемых погонажных изделий из полиэтилена. | Термопласт | Температура плавления, Тпл, 0С | Температура размягчения, Тр, 0С | Температура на выходе из головки,Т1, 0С | Температура на выходе из калибратора,Т2, 0С | Температурный интервал калибрования, град (Т1 - Т2) | | ПЭВД | 105-108 | 60 | 130 | 50 | 80 | | ПЭНД | 125-135 | 75 | 165 | 60 | 105 |
Движение при калибровке сопровождается трением скольжения изделия по поверхности калибрующей втулки. Если возникающая при этом сила трения избыточна – это может привести к разрыву трубы или уменьшению толщины ее стенки. Во избежание данной проблемы необходимо учитывать значение коэффициента трения различных полимерных материалов в функции температуры поверхности скольжения. Обычно оборудование для производства труб комплектуется калибрующими устройствами с конструктивно заданными и неизменными размерами. Следовательно, задача технолога состоит в оценке требуемого времени (длительности) калибрования и согласования с ним скорости отвода изделия. Охлаждение труб необходимо им для придания окончательной твердости и прочности, достаточной для противодействия усилиям, возникающим при последующей операции – протяжке гусеничным устройством. В отечественном производстве чаще других используют охлаждение в ванне с проточной холодной водой. Длина ванны и кратность обмена воды определяются с учетом толщины стенки изделия (скорость отвода определена заранее). В конструкции ванны могут предусматриваться устройства, поддерживающие трубу от провисания или от всплывания. Тонкостенные трубы охлаждают также обдуванием воздухом. В этом случае необходимо контролировать равномерность обдува по периметру изделия. Охлаждающие ванны делают сварными из коррозионно-стойкой стали. На торцах ванн имеются отверстия со сменными резиновыми манжетами. Диаметр отверстия в манжете должен быть несколько меньше наружного диаметра экструдируемой трубы. Внутри ванны устанавливают поддерживающие ролики из пластмассы или алюминия, удерживающие охлаждаемую трубу под водой. Ванну обычно устанавливают на роликах, позволяющих перемещать ее по укрепленным в полу направляющим. Для равномерного охлаждения трубы ванны снабжают автоматическими регуляторами температуры и системами дозирования подачи охлаждающей воды. Тянущее устройство предназначено для отвода изделия от формующей головки и перемещения его через охлаждающую ванну. Наиболее часто применяются устройства гусеничного типа. В зависимости от диаметра трубы, толщины ее стенки, конфигурации поперечного сечения тянущие элементы могут представлять собой бесконечный ремень с эластичными накладками или роликовые цепи с траками, повторяющими контур изделия. Тянущее устройство должно комплектоваться приводом с плавной регулировкой и прибором для оценки линейной скорости отводимого изделия. Последнее особенно важно, во-первых, из-за того, что позволяет компенсировать разбухание экструдата, а, во-вторых, от отношения скорости отвода изделия к скорости выдавливания экструдата зависит так называемая степень вытяжки трубы и ее свойства в продольном и поперечном направлениях. Таким образом, регулированием скорости отвода, т.е. скорости движения тяговых элементов тянущего устройства, можно существенно влиять на характеристики получаемых труб. Резка труб осуществляется пилами различной конструкции (циркулярной, ленточной). В процессе резки пила перемещается вместе с трубой и после завершения цикла возвращается в исходное положение. Автоматическая система контроля работы линии состоит из микропроцессора, блока памяти, пульта управления, на котором располагаются мнемосхемы и клавиатура для ввода технологической информации; дисплея, на экран которого можно вызвать сведения о фактических и заданных значениях технологических параметров в любой точке технологического процесса; печатающего устройства, которое регулярно предоставляет информацию о работе агрегата; банка технологических данных; устройства для ввода программ (считывающего устройства). Подобная система рассчитана на сбор информации, поступающей от 15‑20 термопар (о значениях температуры в зонах корпуса, головки, температуры расплава, воды в калибрующем устройстве и охлаждающих ваннах); информации о двух значениях давления расплава (перед фильтром и за ним); о двух-трех значениях частоты вращения (шнека экструдера, тянущего устройства); о толщине стенки, диаметре трубы, давлении масла в системе смазки. Кроме того, машина снабжается стандартным набором аппаратуры тепловой автоматики и управления приводом.
|
