Discussão técnica sobre linha de extrusão de tubos PE-RT de alta velocidade

Tecnologia Co. de Ningbo Fangli, Ltd.é umfabricante de equipamentos mecânicoscom mais de 30 anos de experiênciaequipamento de extrusão de tubos de plástico, nova proteção ambiental e novos equipamentos de materiais. Desde a sua criação, o Fangli foi desenvolvido com base nas demandas do usuário. Através da melhoria contínua, P&D independente na tecnologia principal e digestão e absorção de tecnologia avançada e outros meios, desenvolvemosLinha de extrusão de tubo de PVC, Linha de extrusão de tubo PP-R, Abastecimento de água PE / linha de extrusão de tubo de gás, que foi recomendado pelo Ministério da Construção Chinês para substituir produtos importados. Ganhamos o título de “Marca de primeira classe na província de Zhejiang”.

I. Visão geral

O polietileno de resistência à temperatura elevada (abreviado como PE-RT) é um novo tipo de material de tubulação plástica. Devido à sua superior resistência hidrostática a longo prazo, resistência à temperatura, flexibilidade de processamento, longa vida útil, fusibilidade térmica e reciclabilidade em comparação com os tubos PE tradicionais, os tubos PE-RT tornaram-se um pilar na construção de sistemas de água quente e sistemas de aquecimento de piso. Em particular, a sua quota de mercado em sistemas de tubagens de aquecimento de piso está a aumentar constantemente. Para satisfazer as exigências do rápido crescimento do mercado, os fabricantes estão a adoptar métodos para aumentar a produtividade do trabalho, nomeadamente aumentando a velocidade da linha de produção do equipamento de extrusão para aumentar a produção por unidade de tempo. As linhas de produção de alta velocidade normalmente operam a velocidades mais que o dobro das linhas convencionais (5–6 m/min). Especialmente para os grandes fabricantes de tubos, a redução do número de unidades de equipamento permite uma utilização mais eficiente do espaço da fábrica e reduz os custos de mão-de-obra. Menos unidades de equipamento também facilitam o controle do processo, o que é crucial para garantir uma qualidade consistente e uniforme dos tubos. Além disso, as linhas de produção de alta velocidade consomem significativamente menos energia real do que as linhas convencionais em altas velocidades de operação, oferecendo assim maior eficiência energética. A duplicação da eficiência por máquina individual permite que os fabricantes de tubos respondam com flexibilidade às demandas em constante mudança do mercado, concluam os pedidos dos clientes no menor tempo possível, reduzam o estoque de produtos acabados e acelerem o giro de capital. Este artigo discute como alcançar a produção em alta velocidade de tubos de aquecimento de piso PE-RT por meio do controle técnico do processo, melhorando assim a eficiência da produção para atender à crescente demanda do mercado.

II. Controle de Processo

Fluxo do processo:

Pellets de matéria-prima → Secagem →Extrusoraaquecimento → Matriz específica para tubo PE-RT → Dimensionamento a vácuo → Resfriamento e modelagem → Impressão de tubo → Alta velocidadeunidade de transporte → Cortador sem cavacos→ Unidade de coleta → Inspeção visual e verificação dimensional → Embalagem simples → Teste de pressão → Embalagem mediante qualificação → Armazenamento

Os materiais usados ​​para tubos PE-RT incluem DOWLEX 2344/2388E da Dow Chemical (EUA), YUCLAIR DX800 e DX900 da SK Corporation (Coréia do Sul), SP980 da LG Chem, XP 9000 da Daelim Industrial ect. Na extrusão de alta velocidade, os parâmetros de processamento variam significativamente dependendo da matéria-prima utilizada. Portanto, o controle rigoroso da qualidade da matéria-prima também é uma garantia importante para garantir a qualidade e a vida útil dos tubos PE-RT produzidos em alta velocidade.

Para matérias-primas PE-RT, o rendimento mais alto é alcançado dentro de uma faixa de temperatura de processamento de 180–210 °C. Na extrusão de alta velocidade, se a temperatura for muito baixa, pode ocorrer uma plastificação deficiente, resultando em uma superfície opaca e sem brilho do tubo ou fratura por fusão. Se a temperatura for muito alta, o parison extrudado fica muito mole e a superfície do tubo tende a desenvolver finas marcas de ondulação. Portanto, as flutuações de temperatura devem ser controladas dentro de aproximadamente ±5 °C. Desvios maiores podem causar variações na espessura e no desempenho da parede do tubo.

III.Equipamento de extrusão de tubos PE-RT

Como os tubos de aquecimento de piso são fornecidos em bobinas (normalmente de 200 a 300 metros por bobina), os desvios nas seções intermediárias do tubo não são facilmente detectáveis, o que pode representar riscos de qualidade. A produção de tubos PE-RT exige que as excelentes propriedades da matéria-prima sejam "replicadas" no tubo acabado, ao mesmo tempo que se obtém extrusão contínua e de alta velocidade para produzir produtos de alta qualidade com retornos econômicos favoráveis. Isto requer equipamentos avançados e instrumentos de controle de alta precisão. Portanto, o projeto da extrusora principal é extremamente importante; caso contrário, tanto o resultado como a qualidade serão difíceis de alcançar. A linha de produção normalmente emprega uma extrusora de parafuso Φ65, capaz de atingir uma produção de até 250 kg/h e velocidades de produção estáveis ​​de 15–25 m/min ou mais. O design acima visa integrar de forma otimizada cada processo, tanto do ponto de vista técnico como económico, para alcançar o melhor desempenho e relação custo-benefício. Devido à viscosidade de fusão relativamente alta do PE-RT, a extrusora é projetada com alto torque, rolamentos axiais importados e engrenagens feitas de ligas especiais com tratamento térmico especializado para reduzir ruído e perda de calor. As operações de extrusão são controladas por sistemas de controle avançados para garantir uma extrusão estável, segura e de alta velocidade do PE-RT.

Durante o processamento de tubos PE-RT, se os estágios de fusão, formação de parison e resfriamento/dimensionamento não forem adequadamente controlados, as propriedades mecânicas do tubo podem diminuir devido à degradação do material, orientação da cadeia molecular ou cristalização durante o resfriamento. A plastificação da matéria-prima e o resfriamento/dimensionamento do parison são fatores-chave no controle da qualidade da extrusão. Para equipamentos de extrusão, os seguintes pontos devem ser atendidos:

1.  Adote baixas temperaturas de fusão para minimizar a degradação do material durante a fusão e a plastificação.

2. Garantir propriedades de fusão excelentes e uniformes, evitando a orientação longitudinal das cadeias moleculares do polímero durante a formação do parison.

3.  Obtenha resfriamento uniforme para reduzir tensões internas no tubo.

4. Projeto de parafuso e barril

Com base nas características das matérias-primas PE-RT, o parafuso requer uma relação comprimento/diâmetro (L/D) relativamente grande, normalmente projetada em 33:1. A estrutura do parafuso adota um design de parafuso de mistura de dois estágios, com elementos de mistura incorporados tanto no meio quanto na extremidade frontal do parafuso para evitar cisalhamento excessivo no material. A seção de alimentação do cilindro emprega uma estrutura de bucha independente com circulação de meio de resfriamento e ranhura axial interna. Esses projetos estruturais ajudam a melhorar a eficiência de transporte da seção de alimentação. Os materiais do parafuso e do cilindro são feitos de ligas de alta qualidade com tratamentos de superfície especializados. O cano e o parafuso devem ser fabricados com altíssima precisão. Se a precisão for insuficiente, com base no princípio da equivalência tempo-temperatura, qualquer material estagnado que adira a superfícies não lisas será efectivamente submetido a uma exposição prolongada a altas temperaturas ao longo do tempo, conduzindo potencialmente à degradação ou produtos de decomposição. A produção contínua durante longos períodos pode resultar em manchas pretas intermitentes na superfície do tubo, afetando negativamente a qualidade do produto.

V. Projeto de cabeçote específico para PE-RT

As cabeças de matriz de extrusão de tubos convencionais, como as matrizes do tipo aranha (suportadas por mandril), lutam para garantir a produção de tubos PE-RT devido a defeitos na linha de solda no fluxo de fusão. Atualmente, os cabeçotes espirais são predominantemente usados ​​tanto no mercado interno quanto no internacional, com uma taxa de rebaixamento normalmente entre 1,3 e 1,6. A suavidade da borda da matriz e da superfície do mandril influencia diretamente a aparência da superfície do tubo. Problemas como instabilidade de produção e qualidade podem causar arranhões, falsas rachaduras causadas pelo resfriamento a água ou acúmulo de derretimento na superfície do tubo. Sob serviço prolongado de alta temperatura e alta pressão, essas imperfeições superficiais podem se tornar pontos de início para falhas de ruptura, encurtando assim a vida útil do produto.

Na prática, foi desenvolvido um projeto de cabeçote mais adequado para extrusão de PE-RT, conhecido como cabeçote específico para PE-RT. Quando o fluxo de fusão da extrusora entra na cabeça de matriz, ele primeiro passa por um divisor de fluxo em forma de estrela, dividindo-se em múltiplos fluxos, que então se recombinam e passam por um distribuidor espiral para formar um fluxo de fusão tubular anular. Este fluxo passa então através de um dispositivo de filtração anular, sofre compressão gradual após a recombinação e finalmente entra no canal de formação composto pelo mandril e lábio da matriz para ser extrudado como um parison. Através de múltiplas etapas de divisão e recombinação, o fundido atinge um alto grau de plastificação homogênea. A experiência prática demonstrou que esta cabeça de rosca permite a extrusão de "baixa temperatura e baixa pressão" defendida para PE-RT por linhas de produção internacionais avançadas, e seu design evita inerentemente a degradação do material devido ao cisalhamento excessivo, tornando-a particularmente adequada para produção em alta velocidade.

VI. Dimensionamento e sistema de resfriamento de alta eficiência

A configuração básica de umLinha de produção de tubos PE-RTé semelhante ao das linhas gerais de tubos de poliolefina, com a principal diferença residindo na estrutura da seção de resfriamento e dimensionamento.

Devido à alta viscosidade do fundido PE-RT, um anel de pré-resfriamento é normalmente instalado antes da luva de dimensionamento para facilitar a entrada suave do parison. Além disso, como o PE-RT tem uma alta entalpia, uma unidade combinada de resfriamento e dimensionamento do tipo manga e disco pode ser empregada para acelerar o resfriamento. A estrutura, a precisão da usinagem e o método de resfriamento da luva de dimensionamento são essenciais para a qualidade do processamento do tubo PE-RT. Uma luva de dimensionamento de anel de água tipo disco (onde a água de resfriamento circula ao redor da luva de dimensionamento sem entrar em contato direto com o tubo) permite a produção rápida de tubos de paredes finas (água fria) em curto prazo. No entanto, uma vez que o material entra na luva de dimensionamento a uma temperatura relativamente alta e com alta viscosidade, o uso prolongado de uma luva de dimensionamento tipo filme de água convencional pode resultar em rugosidade gradual da superfície externa do tubo ou até mesmo na ruptura do tubo. Portanto, para a produção de tubos PE-RT, recomenda-se uma luva dimensionadora tipo disco com cortina de água. Este projeto fornece pré-resfriamento do tubo antes que ele entre na luva de dimensionamento e também evita a adesão do material e o bloqueio na entrada da luva de dimensionamento. Dada a entalpia relativamente alta do material PE-RT, especialmente durante a produção de tubos em alta velocidade, é necessário um comprimento total de resfriamento mais longo para atender às velocidades de extrusão mais altas. Normalmente, o comprimento total de resfriamento da linha de produção excede 23 metros, compreendendo um tanque de dimensionamento a vácuo e duas calhas de água de resfriamento. Esta configuração de comprimento de resfriamento foi projetada para fornecer capacidade de resfriamento suficiente para produzir tubos de 20 x 2,0 mm em velocidades lineares superiores a 15 m/min.

VII. Conclusão

Para garantir a produção e a qualidade na produção de tubos PE-RT de alta velocidade, é essencial empregar equipamentos e ferramentas avançados e de alta precisão, adotar métodos de dimensionamento racionais e apropriados e controles de processo sólidos, e aplicar medidas rigorosas de controle de qualidade em conjunto com matérias-primas de alta qualidade. Ao melhorar a produtividade do trabalho, os fabricantes podem conseguir custos de processamento mais baixos e maior produção, oferecendo assim produtos com preços mais competitivos para satisfazer a procura do mercado em contínua expansão.

Se você precisar de mais informações,Tecnologia Co. de Ningbo Fangli, Ltd.convida você a entrar em contato para uma consulta detalhada, forneceremos orientação técnica profissional ou sugestões de aquisição de equipamentos.