Rohre mit hoher Dicke und großem Durchmesser: So vermeiden Sie Durchbiegungen bei der Rohrextrusion

Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.ist einHersteller mechanischer Gerätemit fast 30 Jahren ErfahrungExtrusionsausrüstung für Kunststoffrohre, Neuer Umweltschutz und neue Materialausrüstung. Seit seiner Gründung wurde Fangli basierend auf den Anforderungen der Benutzer entwickelt. Durch kontinuierliche Verbesserung, unabhängige Forschung und Entwicklung der Kerntechnologie sowie die Verdauung und Absorption fortschrittlicher Technologie und anderer Mittel haben wir uns weiterentwickeltExtrusionslinie für PVC-Rohre,Extrusionslinie für PP-R-Rohre, PE-Wasserversorgungs-/Gasrohr-Extrusionslinie, das vom chinesischen Bauministerium empfohlen wurde, um importierte Produkte zu ersetzen. Wir haben den Titel „Erstklassige Marke in der Provinz Zhejiang“ erhalten.

Die zunehmende Verwendung von Rohren mit großem Durchmesser, von 630 mm bis 1.200 mm, in verschiedenen Anwendungen hat die Entwicklung von PE100-Materialien gefördert, die für Rohre mit großem Durchmesser geeignet sind, um Probleme während der Extrusion, wie z. B. Durchhängen, zu verhindern.

Bei der Extrusion dickwandiger HDPE-Rohre mit großem Durchmesser (> 75 mm Wandstärke) ist es problematisch, die Abmessungen innerhalb der Spezifikationen zu halten, da es aufgrund der unzureichenden Festigkeit der Harzschmelze zu einem Durchhang kommt.

Wenn der Durchmesser des HDPE-Rohrs während der Extrusion zunimmt:

·Die Dicke nimmt zu;

·Das Rohr kühlt nicht effektiv von innen und im Kern;

·Die Lineargeschwindigkeit nimmt ab.

Die Herstellung von Rohren mit großem Durchmesser dauert in der Regel 3,3 Stunden und kann aus verschiedenen Segmenten bestehen:

·Unterschiedliche Kristallinität;

·Unterschiedliche Dicke;

·Unterschiedlicher Feuchtigkeitsgehalt usw.

Entwicklung der Kristallinität:

Bei den meisten HDPE-Extrusionsprozessen finden 60 bis 80 % der Kristallisation während der Abkühlphase der Verarbeitung statt und bis zu 90 % erfolgen innerhalb einer Woche nach der Verarbeitung. Die verbleibende Kristallisation kann je nach Umgebungstemperatur Monate dauern. Die Kristallisation setzt sich jedoch fort, bis eine stabile Kristallstruktur erreicht ist.

Das Problem des Durchhangs bei der Rohrextrusion:

Bei dickwandigen Rohren bleibt die Innenseite der Wand lange Zeit geschmolzen, was zu einem nach unten gerichteten Schmelzfluss führt, der als Durchhang bezeichnet wird.

Durchhängen bei der Rohrextrusion kann zu schwerwiegenden Ungleichmäßigkeiten in der Rohrwandstärke führen, erhöht die Ovalität, beeinträchtigt die Konzentrizität des Rohrs und führt zu Materialverschwendung am Boden des Rohrs, wodurch zusätzliche Produktionskosten entstehen und die Qualität des Endprodukts nicht optimal ist.

Bei der Herstellung dickwandiger Rohre mit großem Durchmesser tritt immer ein Durchhang auf. Dabei handelt es sich um das Fließen des Materials von der Oberseite zur Unterseite des Rohrs, bevor es durch das Kühlwasser ausgefroren wird.

Es gibt zwei Möglichkeiten, das Durchhängen bei der Rohrextrusion zu verhindern:

a) Durch Versetzen des Düsenspalts – das kostet allerdings Zeit und führt immer zu zusätzlichem Materialeinsatz und Dickenschwankungen. Durch den Versatz der Matrize wird außerdem eine hohe Wandstärke am Boden vermieden.

b) Durch die Verwendung von HDPE-Material mit geringem Durchhang und der Optimierung des Kühlprozesses. Es wird angenommen, dass eine bimodale Polyethylenzusammensetzung mit hoher Viskosität bei geringer Scherspannung das Absackverhalten der Polymerschmelze verbessert. Das Rohr wird durch eine ringförmige Düse extrudiert und sowohl an der Innen- als auch an der Außenfläche gekühlt.

Düsenspalt ausgleichen:

Der herkömmliche Weg, den Durchhang bei Rohrextrusionsprozessen zu reduzieren, besteht darin, die Exzentrizität der Düse manuell anzupassen, bis ein akzeptables Wanddickenprofil erreicht ist. Dieses langwierige Trial-and-Error-Verfahren kann bis zu mehreren Versuchen dauern, um das richtige Profil zu erhalten. Um den Aufwand zu minimieren und den Effekt des Durchhangs zu kompensieren, wird der Düsenspalt vor Beginn der Extrusion so eingestellt, dass der Düsenspalt oben mehr und unten an der Düse kleiner ist.

Wir können ein Ultraschall-Inline-Dickenmessgerät mit vier Positionen im 90°-Winkel zueinander verwenden und Dickenschwankungen auf dem Bildschirm anzeigen. Alternativ können tragbare Geräte verwendet werden, um die Inline-Dicke an verschiedenen Stellen des Rohrs zu messen. Sobald wir die Dickenschwankung kennen, können wir sie feinabstimmen, indem wir die Temperatur des segmentierten Heizgeräts entsprechend ändern, um die Dicke zu kontrollieren, Abfall zu vermeiden und die Qualität zu verbessern.

Was ist HDPE mit geringem Durchhang?

Die modernen „Low-Sag“-Harze ermöglichen die Herstellung von Rohren mit größeren Durchmessern und dickeren Wänden als bisher. Es besteht ein Bedarf an speziellen Polyethylenzusammensetzungen, die ein verbessertes Gleichgewicht zwischen geringem Durchhangverhalten und Verarbeitbarkeit aufweisen, um Druckrohre mit großem Durchmesser (bis zu 1.200 mm) und Wandstärken von 100 mm zu unterstützen, die mit vorhandenen Linien und Standardeinstellungen von Düsenköpfen extrudiert werden können. Die Zusammensetzung sollte außerdem ein gutes Gleichgewicht zwischen mechanischen Eigenschaften und Druckbeständigkeit aufweisen, um die PE100-Anforderungen zu erfüllen. (Backman, M & Lind, C. 2001).

Wir können Ultraschall-Dickenmessgeräte mit vier im 90°-Winkel zueinander angeordneten Standorten verwenden, die Dickenschwankungen auf dem Bildschirm anzeigen. Alternativ können tragbare Geräte verwendet werden, um die Dicke an verschiedenen Stellen des Rohrs zu messen.

Dies wurde durch ein molekulares Design von HDPE versucht, das eine hohe Schmelzfestigkeit mit guter Verarbeitbarkeit und Durchsatz in Einklang bringt.

Die Verwendung von Hexen als Comonomer in PE100-Harz, das speziell für Rohre mit sehr großem Durchmesser entwickelt wurde, bietet bekanntermaßen die folgenden Vorteile:

·Bessere Beständigkeit gegen langsames Risswachstum;

·Bessere Beständigkeit gegen schnelle Rissausbreitung;

·Überragende Schmelzfestigkeit (geringer Durchhang).

BorSafe HE3490-ELS-H, PE100, ist ein Material, bei dem die Molekulargewichtsverteilung angepasst wurde, um die Viskosität bei niedrigen Schergeschwindigkeiten zu erhöhen, was den Durchhang bei Rohrextrusionsprozessen verringert und gleichzeitig die Verwendung des gleichen Materials für Rohre mit kleinerem Durchmesser ermöglicht. Es handelt sich um ein bimodales MRS 10-Material aus hochdichtem Polyethylen, das speziell entwickelt wurde, um die Herstellung von dickwandigen HDPE-Rohren mit großem Durchmesser (über 80 mm Dicke) durch seine außergewöhnliche Beständigkeit gegen Durchhängen und überlegene Schmelzfestigkeit zu vereinfachen. Zahlreiche Versuche haben eine durchschnittliche Materialeinsparung von bis zu 7 % und eine bessere Dimensionskontrolle im Vergleich zu Standard-PE100 bei der Herstellung von Rohren mit einer Wandstärke von mehr als 80 mm gezeigt, unabhängig vom Rohraußendurchmesser. Beispielsweise wurden Versuche für 1.200 mm x SDR 11-Rohre mit Standardmaterial mit geringer Durchbiegung und Material mit besonders geringer Durchbiegung durchgeführt. Der Versuch zeigte deutlich, dass mit dem Material mit besonders geringem Durchhang eine viel bessere Wandstärkenverteilung erreicht wurde. (Abdullah Sabre & Hussein Basha, 2021).

Darüber hinaus kann durch die Verwendung der richtigen Werkzeuge und Materialien mit geringer Durchbiegung das Übergewicht niedrig gehalten werden, was zu einer Reduzierung des Rohmaterials und folglich zu einer Reduzierung der Produktionskosten führt. Normalerweise sollten alle Rohrhersteller versuchen, mit einer Dickentoleranz von 30 % zu arbeiten. Dies aus zwei Gründen: um ein hohes Qualitätsniveau zu erreichen, aber vor allem um die Produktionskosten zu senken. Ziel ist eine Übergewichtung von 3–3,5 %.

Wenn Sie weitere Informationen benötigen,Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.Gerne können Sie sich für eine detaillierte Anfrage an uns wenden. Wir bieten Ihnen professionelle technische Beratung oder Vorschläge zur Ausrüstungsbeschaffung.