Technische Diskussion zur Hochgeschwindigkeits-PE-RT-Rohrextrusionslinie

Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.ist einHersteller mechanischer Gerätemit über 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.

I. Übersicht

Polyethylen mit erhöhter Temperaturbeständigkeit (abgekürzt PE-RT) ist eine neue Art von Kunststoffrohrmaterial. Aufgrund ihrer überlegenen langfristigen hydrostatischen Festigkeit, Temperaturbeständigkeit, Verarbeitungsflexibilität, langen Lebensdauer, Wärmeschmelzbarkeit und Recyclingfähigkeit im Vergleich zu herkömmlichen PE-Rohren sind PE-RT-Rohre zu einer tragenden Säule beim Bau von Warmwassersystemen und Fußbodenheizungssystemen geworden. Insbesondere ihr Marktanteil bei Fußbodenheizungs-Rohrleitungssystemen nimmt stetig zu. Um den Anforderungen des schnellen Marktwachstums gerecht zu werden, wenden Hersteller Methoden zur Steigerung der Arbeitsproduktivität an, insbesondere durch die Erhöhung der Produktionsliniengeschwindigkeit von Extrusionsanlagen, um den Ausstoß pro Zeiteinheit zu steigern. Hochgeschwindigkeitsproduktionslinien arbeiten typischerweise mit Geschwindigkeiten, die mehr als doppelt so hoch sind wie die herkömmlicher Linien (5–6 m/min). Insbesondere bei größeren Rohrherstellern ermöglicht die Reduzierung der Anzahl der Geräteeinheiten eine effizientere Nutzung des Anlagenraums und senkt die Arbeitskosten. Weniger Geräteeinheiten ermöglichen auch eine einfachere Prozesskontrolle, was für die Gewährleistung einer gleichbleibenden und gleichmäßigen Rohrqualität von entscheidender Bedeutung ist. Darüber hinaus verbrauchen Hochgeschwindigkeits-Produktionslinien bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten deutlich weniger Strom als herkömmliche Linien und bieten somit eine höhere Energieeffizienz. Die Verdoppelung der Effizienz pro Einzelmaschine ermöglicht es Rohrherstellern, flexibel auf sich ständig ändernde Marktanforderungen zu reagieren, Kundenaufträge in kürzester Zeit abzuwickeln, den Fertigwarenbestand zu reduzieren und den Kapitalumschlag zu beschleunigen. In diesem Artikel wird erläutert, wie durch technische Prozesskontrolle eine Hochgeschwindigkeitsproduktion von PE-RT-Fußbodenheizungsrohren erreicht und so die Produktionseffizienz verbessert werden kann, um der wachsenden Marktnachfrage gerecht zu werden.

II. Prozesskontrolle

Prozessablauf:

Rohstoffpellets → Trocknen →ExtruderErhitzen → PE-RT-Rohrspezifische Matrize → Vakuumdimensionierung → Kühlen und Formen → Rohrdruck → HochgeschwindigkeitAbzugseinheit → Spanloser Fräser→ Aufwickeleinheit → Sichtprüfung und Maßkontrolle → Einfache Verpackung → Druckprüfung → Verpackung nach Qualifizierung → Lagerung

Zu den für PE-RT-Rohre verwendeten Materialien gehören DOWLEX 2344/2388E von Dow Chemical (USA), YUCLAIR DX800 und DX900 von SK Corporation (Südkorea), SP980 von LG Chem, XP 9000 von Daelim Industrial usw. Bei der Hochgeschwindigkeitsextrusion variieren die Verarbeitungsparameter je nach verwendetem Rohstoff erheblich. Daher ist eine strenge Kontrolle der Rohstoffqualität auch ein wichtiger Garant für die Sicherstellung der Qualität und Lebensdauer von schnell produzierten PE-RT-Rohren.

Bei PE-RT-Rohstoffen wird die höchste Leistung in einem Verarbeitungstemperaturbereich von 180–210 °C erreicht. Wenn die Temperatur bei der Hochgeschwindigkeitsextrusion zu niedrig ist, kann es zu einer schlechten Plastifizierung kommen, was zu einer matten, nicht glänzenden Rohroberfläche oder einem Schmelzbruch führen kann. Ist die Temperatur zu hoch, wird der extrudierte Vorformling zu weich und die Rohroberfläche neigt zur Bildung feiner Riffelspuren. Daher sollten Temperaturschwankungen innerhalb von etwa ±5 °C kontrolliert werden. Größere Abweichungen können zu Schwankungen in der Rohrwandstärke und Leistung führen.

III.PE-RT-Rohrextrusionsausrüstung

Da Fußbodenheizungsrohre in Spulen geliefert werden (normalerweise 200–300 Meter pro Spule), sind Abweichungen in den mittleren Rohrabschnitten nicht leicht erkennbar, was zu Qualitätsrisiken führen kann. Bei der Herstellung von PE-RT-Rohren müssen die hervorragenden Eigenschaften des Rohmaterials auf das fertige Rohr „reproduziert“ werden und gleichzeitig eine kontinuierliche Extrusion mit hoher Geschwindigkeit erreicht werden, um qualitativ hochwertige Produkte mit günstigen wirtschaftlichen Erträgen herzustellen. Dies erfordert fortschrittliche Ausrüstung und hochpräzise Kontrollinstrumente. Daher ist die Gestaltung des Hauptextruders von entscheidender Bedeutung; andernfalls werden sowohl Output als auch Qualität nur schwer zu erreichen sein. Die Produktionslinie verwendet typischerweise einen Φ65-Schneckenextruder, der einen Ausstoß von bis zu 250 kg/h und stabile Produktionsgeschwindigkeiten von 15–25 m/min oder mehr erreichen kann. Das obige Design zielt darauf ab, jeden Prozess sowohl aus technischer als auch aus wirtschaftlicher Sicht optimal zu integrieren, um die beste Leistung und Kosteneffizienz zu erzielen. Aufgrund der relativ hohen Schmelzviskosität von PE-RT ist der Extruder mit einem hohen Drehmoment, importierten Axiallagern und Zahnrädern aus Speziallegierungen mit spezieller Wärmebehandlung zur Reduzierung von Geräuschen und Wärmeverlusten ausgestattet. Der Extrusionsvorgang wird durch fortschrittliche Steuerungssysteme gesteuert, um eine stabile, sichere und schnelle Extrusion von PE-RT zu gewährleisten.

Wenn bei der Verarbeitung von PE-RT-Rohren die Phasen des Schmelzschmelzens, der Formung des Vorformlings und des Abkühlens/Dimensionierens nicht ordnungsgemäß kontrolliert werden, können sich die mechanischen Eigenschaften des Rohrs aufgrund von Materialabbau, Molekülkettenorientierung oder Kristallisation während des Abkühlens verschlechtern. Die Plastifizierung des Rohmaterials und die Kühlung/Kalibrierung des Vorformlings sind Schlüsselfaktoren für die Kontrolle der Extrusionsqualität. Bei Extrusionsgeräten sollten folgende Punkte erfüllt sein:

1.  Nehmen Sie niedrige Schmelztemperaturen ein, um den Materialabbau während des Schmelzens und Plastifizierens zu minimieren.

2.  Sorgen Sie für hervorragende und gleichmäßige Schmelzeigenschaften und verhindern Sie die Längsorientierung der Polymermolekülketten während der Vorformlingsbildung.

3.  Erzielen Sie eine gleichmäßige Kühlung, um innere Spannungen im Rohr zu reduzieren.

IV. Schnecken- und Zylinderdesign

Basierend auf den Eigenschaften von PE-RT-Rohstoffen erfordert die Schnecke ein relativ großes Verhältnis von Länge zu Durchmesser (L/D), das typischerweise auf 33:1 ausgelegt ist. Die Schneckenstruktur basiert auf einem zweistufigen Mischschneckendesign, bei dem Mischelemente sowohl in der Mitte als auch am vorderen Ende der Schnecke eingebaut sind, um übermäßige Scherkräfte auf das Material zu vermeiden. Der Zufuhrbereich des Zylinders verfügt über eine unabhängige Buchsenstruktur mit Kühlmediumzirkulation und interner Axialrillung. Diese Konstruktionskonstruktionen tragen dazu bei, die Fördereffizienz des Zuführabschnitts zu verbessern. Die Schnecken- und Zylindermaterialien bestehen aus hochwertigen Legierungen mit speziellen Oberflächenbehandlungen. Zylinder und Schnecke müssen mit höchster Präzision gefertigt werden. Wenn die Präzision nicht ausreicht, wird auf der Grundlage des Zeit-Temperatur-Äquivalenzprinzips stagnierendes Material, das an nicht glatten Oberflächen haftet, im Laufe der Zeit tatsächlich über einen längeren Zeitraum hohen Temperaturen ausgesetzt, was möglicherweise zu Zersetzung oder Zersetzungsprodukten führt. Bei kontinuierlicher Produktion über längere Zeiträume kann es dann zu zeitweise auftretenden schwarzen Flecken auf der Rohroberfläche kommen, die sich negativ auf die Produktqualität auswirken.

V. PE-RT-spezifisches Düsenkopfdesign

Herkömmliche Rohrextrusionsdüsenköpfe, wie z. B. Spinnendüsen (dorngestützte Düsen), haben aufgrund von Bindenahtfehlern im Schmelzfluss Schwierigkeiten, die Produktion von PE-RT-Rohren zu gewährleisten. Derzeit werden sowohl im In- als auch im Ausland überwiegend Spiraldüsenköpfe eingesetzt, deren Abzugsverhältnis typischerweise zwischen 1,3 und 1,6 liegt. Die Glätte der Matrizenlippe und der Dornoberfläche hat direkten Einfluss auf das Erscheinungsbild der Rohroberfläche. Probleme wie Leistungs- und Qualitätsinstabilität können zu Kratzern, falschen Rissen durch Wasserkühlung oder zur Ansammlung von Schmelze auf der Rohroberfläche führen. Bei längerem Hochtemperatur- und Hochdruckbetrieb können diese Oberflächenfehler zum Ausgangspunkt für Berstfehler werden und dadurch die Lebensdauer des Produkts verkürzen.

In der Praxis wurde ein besser für die PE-RT-Extrusion geeignetes Düsenkopfdesign entwickelt, das als PE-RT-spezifischer Düsenkopf bezeichnet wird. Wenn der Schmelzestrom vom Extruder in den Düsenkopf eintritt, durchläuft er zunächst einen sternförmigen Strömungsteiler und teilt sich in mehrere Ströme auf, die sich dann wieder vereinigen und durch einen Spiralverteiler strömen, um einen ringförmigen röhrenförmigen Schmelzestrom zu bilden. Dieser Strom durchläuft dann eine ringförmige Filtervorrichtung, erfährt nach der Rekombination eine allmähliche Kompression und gelangt schließlich in den Formkanal, der aus Dorn und Düsenlippe besteht, um als Vorformling extrudiert zu werden. Durch mehrere Spaltungs- und Wiedervereinigungsschritte erreicht die Schmelze einen hohen Grad an homogener Plastifizierung. Die praktische Erfahrung hat gezeigt, dass dieser Düsenkopf die „Niedertemperatur-Niederdruck“-Extrusion ermöglicht, die von modernen internationalen Produktionslinien für PE-RT empfohlen wird, und dass sein Design von Natur aus eine Materialverschlechterung aufgrund übermäßiger Scherung verhindert, wodurch er besonders für die Hochgeschwindigkeitsproduktion geeignet ist.

VI. Hocheffizientes Dimensionierungs- und Kühlsystem

Die Grundkonfiguration von aProduktionslinie für PE-RT-Rohreähnelt dem allgemeiner Polyolefin-Rohrleitungen, wobei der Hauptunterschied in der Struktur des Kühl- und Kalibrierabschnitts liegt.

Aufgrund der hohen Viskosität der PE-RT-Schmelze wird typischerweise vor der Kalibrierhülse ein Vorkühlring installiert, um einen reibungslosen Eintritt des Vorformlings zu erleichtern. Da PE-RT außerdem eine hohe Enthalpie aufweist, kann zur Beschleunigung der Abkühlung eine kombinierte Kühl- und Kalibriereinheit vom Hülsen- und Scheibentyp eingesetzt werden. Die Struktur, die Bearbeitungsgenauigkeit und die Kühlmethode der Kalibrierhülse sind entscheidend für die Qualität der PE-RT-Rohrverarbeitung. Eine scheibenförmige Wasserring-Kalibrierhülse (bei der Kühlwasser um die Kalibrierhülse zirkuliert, ohne das Rohr direkt zu berühren) ermöglicht die schnelle und kurzfristige Herstellung dünnwandiger (Kaltwasser-)Rohre. Da das Material jedoch mit relativ hoher Temperatur und hoher Viskosität in die Kalibrierhülse eintritt, kann es bei längerer Verwendung einer herkömmlichen Kalibrierhülse vom Wasserfilmtyp zu einer allmählichen Aufrauung der Rohraußenfläche oder sogar zum Rohrbruch kommen. Für die Herstellung von PE-RT-Rohren empfiehlt sich daher eine Kalibrierhülse in Form einer Wasservorhangscheibe. Diese Konstruktion sorgt für eine Vorkühlung des Rohrs, bevor es in die Kalibrierhülse eintritt, und verhindert außerdem Materialanhaftungen und Verstopfungen am Kalibrierhülseneinlass. Aufgrund der relativ hohen Enthalpie des PE-RT-Materials, insbesondere bei der Hochgeschwindigkeitsrohrproduktion, ist eine längere Gesamtkühllänge erforderlich, um den höheren Extrusionsgeschwindigkeiten gerecht zu werden. Typischerweise beträgt die gesamte Kühllänge der Produktionslinie mehr als 23 Meter und besteht aus einem Vakuumdimensionierungstank und zwei Kühlwassertrögen. Diese Kühllängenkonfiguration ist so konzipiert, dass sie eine ausreichende Kühlkapazität für die Herstellung von 20 x 2,0 mm Rohren bei linearen Geschwindigkeiten von mehr als 15 m/min bietet.

VII. Abschluss

Um sowohl Leistung als auch Qualität bei der Hochgeschwindigkeitsproduktion von PE-RT-Rohren sicherzustellen, ist es wichtig, fortschrittliche, hochpräzise Geräte und Werkzeuge einzusetzen, rationelle und geeignete Dimensionierungsmethoden und solide Prozesskontrollen anzuwenden und strenge Qualitätskontrollmaßnahmen in Verbindung mit hochwertigen Rohstoffen durchzusetzen. Durch die Verbesserung der Arbeitsproduktivität können Hersteller niedrigere Verarbeitungskosten und eine höhere Produktion erzielen und so preislich wettbewerbsfähigere Produkte anbieten, um der ständig wachsenden Marktnachfrage gerecht zu werden.

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