Discussione tecnica sulla linea di estrusione di tubi PE-RT ad alta velocità

Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.è unproduttore di attrezzature meccanichecon oltre 30 anni di esperienzaattrezzature per l'estrusione di tubi in plastica, nuova protezione ambientale e nuove attrezzature per i materiali. Fin dalla sua fondazione, Fangli è stato sviluppato in base alle richieste degli utenti. Attraverso il miglioramento continuo, la ricerca e sviluppo indipendente sulla tecnologia di base, la digestione e l'assorbimento di tecnologie avanzate e altri mezzi, ci siamo sviluppatiLinea di estrusione tubi in PVC, Linea di estrusione tubi in PP-R, Linea di estrusione di tubi di alimentazione idrica/gas in PE, raccomandato dal Ministero cinese delle Costruzioni per sostituire i prodotti importati. Abbiamo guadagnato il titolo di “Marchio di prima classe nella provincia di Zhejiang”.

I. Panoramica

Il polietilene con resistenza alla temperatura elevata (abbreviato in PE-RT) è un nuovo tipo di materiale per tubazioni in plastica. Grazie alla loro superiore resistenza idrostatica a lungo termine, resistenza alla temperatura, flessibilità di lavorazione, lunga durata, termofusibilità e riciclabilità rispetto ai tubi in PE tradizionali, i tubi in PE-RT sono diventati un pilastro nella costruzione di sistemi di acqua calda e sistemi di riscaldamento a pavimento. In particolare, la loro quota di mercato nei sistemi di tubazioni per il riscaldamento a pavimento è in costante aumento. Per soddisfare le richieste della rapida crescita del mercato, i produttori stanno adottando metodi per migliorare la produttività del lavoro, in particolare aumentando la velocità della linea di produzione delle apparecchiature di estrusione per aumentare la produzione per unità di tempo. Le linee di produzione ad alta velocità operano tipicamente a velocità più che doppie rispetto a quelle delle linee convenzionali (5–6 m/min). In particolare, per i produttori di tubi più grandi, la riduzione del numero di unità di attrezzatura consente un utilizzo più efficiente dello spazio dell'impianto e riduce i costi di manodopera. Un numero inferiore di apparecchiature facilita inoltre il controllo del processo, il che è fondamentale per garantire una qualità dei tubi costante e uniforme. Inoltre, le linee di produzione ad alta velocità consumano molta meno energia effettiva rispetto alle linee convenzionali ad alte velocità operative, offrendo così una maggiore efficienza energetica. Il raddoppio dell’efficienza per singola macchina consente ai produttori di tubi di rispondere in modo flessibile alle mutevoli richieste del mercato, completare gli ordini dei clienti nel più breve tempo possibile, ridurre le scorte di prodotti finiti e accelerare il turnover del capitale. Questo documento discute come ottenere una produzione ad alta velocità di tubi per riscaldamento a pavimento in PE-RT attraverso il controllo del processo tecnico, migliorando così l'efficienza produttiva per soddisfare la crescente domanda del mercato.

II. Controllo del processo

Flusso del processo:

Pellet di materia prima → Essiccazione →Estrusoreriscaldamento → Stampo specifico per tubi in PE-RT → Dimensionamento sotto vuoto → Raffreddamento e modellatura → Stampa di tubi → Alta velocitàunità di traino → Taglierina senza trucioli→ Unità di raccolta → Ispezione visiva e controllo dimensionale → Imballaggio semplice → Prova di pressione → Imballaggio su qualifica → Magazzinaggio

I materiali utilizzati per i tubi PE-RT includono DOWLEX 2344/2388E di Dow Chemical (USA), YUCLAIR DX800 e DX900 di SK Corporation (Corea del Sud), SP980 di LG Chem, XP 9000 di Daelim Industrial ecc. Nell'estrusione ad alta velocità, i parametri di lavorazione variano in modo significativo a seconda della materia prima utilizzata. Pertanto, un controllo rigoroso della qualità delle materie prime è anche una garanzia importante per garantire la qualità e la durata dei tubi PE-RT prodotti ad alta velocità.

Per le materie prime PE-RT, la resa massima si ottiene entro un intervallo di temperature di lavorazione compreso tra 180 e 210 °C. Nell'estrusione ad alta velocità, se la temperatura è troppo bassa, può verificarsi una scarsa plastificazione, con conseguente superficie opaca e non lucida del tubo o frattura della fusione. Se la temperatura è troppo elevata, il parison estruso diventa troppo morbido e la superficie del tubo tende a sviluppare sottili increspature. Pertanto, le fluttuazioni della temperatura devono essere controllate entro circa ±5 °C. Deviazioni maggiori possono causare variazioni nello spessore della parete del tubo e nelle prestazioni.

III.Attrezzatura per l'estrusione di tubi PE-RT

Poiché i tubi del riscaldamento a pavimento vengono forniti in bobine (tipicamente 200-300 metri per bobina), le deviazioni nelle sezioni centrali del tubo non sono facilmente rilevabili, il che può comportare rischi per la qualità. La produzione di tubi in PE-RT richiede che le eccellenti proprietà della materia prima vengano "replicate" sul tubo finito, ottenendo allo stesso tempo un'estrusione continua e ad alta velocità per produrre prodotti di alta qualità con ritorni economici favorevoli. Ciò richiede attrezzature avanzate e strumenti di controllo ad alta precisione. Pertanto, la progettazione dell'estrusore principale è di fondamentale importanza; in caso contrario, sarà difficile ottenere sia il risultato che la qualità. La linea di produzione utilizza tipicamente un estrusore a vite Φ65, in grado di raggiungere una produzione fino a 250 kg/h e velocità di produzione stabili di 15–25 m/min o più. La progettazione di cui sopra mira a integrare in modo ottimale ciascun processo sia dal punto di vista tecnico che economico per ottenere le migliori prestazioni ed efficienza dei costi. A causa della viscosità del fuso relativamente elevata del PE-RT, l'estrusore è progettato con una coppia elevata, cuscinetti reggispinta importati e ingranaggi realizzati in leghe speciali con trattamento termico specializzato per ridurre il rumore e la perdita di calore. Le operazioni di estrusione sono controllate da sistemi di controllo avanzati per garantire un'estrusione stabile, sicura e ad alta velocità di PE-RT.

Durante la lavorazione dei tubi in PE-RT, se le fasi di fusione, formazione del parison e raffreddamento/dimensionamento non sono adeguatamente controllate, le proprietà meccaniche del tubo potrebbero diminuire a causa della degradazione del materiale, dell'orientamento della catena molecolare o della cristallizzazione durante il raffreddamento. La plastificazione della materia prima e il raffreddamento/dimensionamento del parison sono fattori chiave nel controllo della qualità dell'estrusione. Per le apparecchiature di estrusione, devono essere soddisfatti i seguenti punti:

1.  Adottare basse temperature di fusione per ridurre al minimo il degrado del materiale durante la fusione e la plastificazione.

2.  Garantire proprietà di fusione eccellenti e uniformi, prevenendo l'orientamento longitudinale delle catene molecolari polimeriche durante la formazione del parison.

3.  Ottenere un raffreddamento uniforme per ridurre le tensioni interne nel tubo.

IV. Design a vite e cilindro

In base alle caratteristiche delle materie prime PE-RT, la vite richiede un rapporto lunghezza/diametro (L/D) relativamente ampio, generalmente progettato a 33:1. La struttura della vite adotta un design della vite di miscelazione a due stadi, con elementi di miscelazione incorporati sia al centro che nella parte anteriore della vite per evitare un taglio eccessivo sul materiale. La sezione di alimentazione del cilindro utilizza una struttura a boccole indipendenti con circolazione del mezzo di raffreddamento e scanalatura assiale interna. Questi progetti strutturali aiutano a migliorare l'efficienza di trasporto della sezione di alimentazione. I materiali della vite e del cilindro sono realizzati con leghe di alta qualità con trattamenti superficiali specializzati. Il cilindro e la vite devono essere fabbricati con altissima precisione. Se la precisione è insufficiente, in base al principio di equivalenza tempo-temperatura, qualsiasi materiale stagnante che aderisce a superfici non lisce subirà effettivamente un'esposizione prolungata alle alte temperature nel tempo, portando potenzialmente a prodotti di degradazione o decomposizione. La produzione continua per periodi prolungati può quindi provocare la formazione di macchie nere intermittenti sulla superficie del tubo, influenzando negativamente la qualità del prodotto.

V. Design della testa portapettini specifico per PE-RT

Le teste portafiliere convenzionali per l'estrusione di tubi, come le filiere del tipo a ragno (supportate da mandrino), faticano a garantire la produzione di tubi in PE-RT a causa di difetti della linea di saldatura nel flusso di fusione. Attualmente, le teste a spirale sono utilizzate prevalentemente sia a livello nazionale che internazionale, con un rapporto di stiro tipicamente compreso tra 1,3 e 1,6. La levigatezza del labbro della matrice e della superficie del mandrino influenza direttamente l'aspetto della superficie del tubo. Problemi quali l'instabilità della resa e della qualità possono causare graffi, false crepe causate dal raffreddamento ad acqua o accumulo di materiale fuso sulla superficie del tubo. In condizioni di servizio prolungato ad alta temperatura e alta pressione, queste imperfezioni superficiali possono diventare punti di inizio di guasti dovuti a scoppio, riducendo così la durata di servizio del prodotto.

In pratica, è stato sviluppato un design della testa più adatto all'estrusione del PE-RT, denominato testa della filiera specifica per PE-RT. Quando il flusso di materiale fuso dall'estrusore entra nella testa della filiera, passa prima attraverso un divisore di flusso a forma di stella, suddividendosi in più flussi, che poi si ricombinano e passano attraverso un distributore a spirale per formare un flusso di materiale fuso tubolare anulare. Questo flusso passa poi attraverso un dispositivo di filtrazione anulare, subisce una compressione graduale dopo la ricombinazione e infine entra nel canale di formatura composto dal mandrino e dal labbro della filiera per essere estruso come parison. Attraverso molteplici fasi di scissione e ricombinazione, la massa fusa raggiunge un elevato grado di plastificazione omogenea. L'esperienza pratica ha dimostrato che questa testa della filiera consente l'estrusione "a bassa temperatura e bassa pressione" sostenuta per il PE-RT dalle linee di produzione internazionali avanzate, e il suo design previene intrinsecamente la degradazione del materiale dovuta a taglio eccessivo, rendendola particolarmente adatta per la produzione ad alta velocità.

VI. Sistema di dimensionamento e raffreddamento ad alta efficienza

La configurazione di base di aLinea di produzione tubi PE-RTè simile a quello delle linee generali di tubazioni in poliolefina, con la differenza principale che risiede nella struttura della sezione di raffreddamento e dimensionamento.

A causa dell'elevata viscosità del PE-RT fuso, un anello di preraffreddamento viene generalmente installato prima del manicotto di dimensionamento per facilitare l'ingresso regolare del parison. Inoltre, poiché il PE-RT ha un'entalpia elevata, è possibile impiegare un'unità di raffreddamento e dimensionamento combinata del tipo a manicotto e a disco per accelerare il raffreddamento. La struttura, la precisione della lavorazione e il metodo di raffreddamento del manicotto di dimensionamento sono fondamentali per la qualità della lavorazione dei tubi in PE-RT. Un manicotto di dimensionamento ad anello d'acqua a disco (dove l'acqua di raffreddamento circola attorno al manicotto di dimensionamento senza entrare direttamente in contatto con il tubo) consente la produzione rapida di tubi a parete sottile (acqua fredda) a breve termine. Tuttavia, poiché il materiale entra nel manicotto di dimensionamento a una temperatura relativamente elevata e con un'elevata viscosità, l'uso prolungato di un manicotto di dimensionamento convenzionale del tipo a pellicola d'acqua può comportare un graduale irruvidimento della superficie esterna del tubo o addirittura la rottura del tubo. Pertanto, per la produzione di tubi in PE-RT, si consiglia un manicotto di dimensionamento a disco a cortina d'acqua. Questo design fornisce il preraffreddamento del tubo prima che entri nel manicotto di dimensionamento e impedisce inoltre l'adesione e il blocco del materiale all'ingresso del manicotto di dimensionamento. Data l’entalpia relativamente elevata del materiale PE-RT, soprattutto durante la produzione di tubi ad alta velocità, è necessaria una lunghezza di raffreddamento totale maggiore per soddisfare le velocità di estrusione più elevate. In genere, la lunghezza totale di raffreddamento della linea di produzione supera i 23 metri, comprendendo un serbatoio di dimensionamento sotto vuoto e due vasche dell'acqua di raffreddamento. Questa configurazione della lunghezza di raffreddamento è progettata per fornire una capacità di raffreddamento sufficiente per la produzione di tubi da 20 x 2,0 mm a velocità lineari superiori a 15 m/min.

VII. Conclusione

Per garantire sia la produzione che la qualità nella produzione ad alta velocità di tubi in PE-RT, è essenziale utilizzare attrezzature e strumenti avanzati e di alta precisione, adottare metodi di dimensionamento razionali e appropriati e controlli di processo validi e applicare rigorose misure di controllo della qualità insieme a materie prime di alta qualità. Migliorando la produttività del lavoro, i produttori possono ottenere costi di lavorazione inferiori e una produzione più elevata, offrendo così prodotti a prezzi più competitivi per soddisfare la domanda del mercato in continua espansione.

Se hai bisogno di maggiori informazioni,Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.vi invita a contattarci per una richiesta dettagliata, vi forniremo una guida tecnica professionale o suggerimenti per l'acquisto di attrezzature.