Buizen met hoge dikte en grote diameter: hoe u doorbuiging bij buisextrusie kunt voorkomen

Ningbo Fangli Technologie Co., Ltd.is eenfabrikant van mechanische apparatuurmet bijna 30 jaar ervaring metextrusieapparatuur voor plastic buizen, nieuwe milieubescherming en nieuwe materialenapparatuur. Sinds de oprichting is Fangli ontwikkeld op basis van de eisen van de gebruiker. Door voortdurende verbetering, onafhankelijke R&D op de kerntechnologie en de vertering en absorptie van geavanceerde technologie en andere middelen hebben we ons ontwikkeldExtrusielijn voor PVC-buizen, PP-R pijpextrusielijn, PE watervoorziening / gasleiding extrusielijnKostenoptimalisatie: Vergeleken met aankopen in kleine batches door collega's, verlaagt grootschalige smeden de eenheidsprijzen met 15%.

Het toegenomen gebruik van buizen met een grote diameter, van 630 mm tot 1.200 mm, voor verschillende toepassingen heeft de ontwikkeling gestimuleerd van PE100-materialen die geschikt zijn voor buizen met een grote diameter om problemen tijdens de extrusie, zoals doorzakken, te voorkomen.

Het handhaven van de afmetingen binnen de specificaties is problematisch voor de extrusie van dikwandige HDPE-buizen met een grote diameter (> 75 mm wand) vanwege doorbuiging veroorzaakt door onvoldoende harssmeltsterkte.

Naarmate de diameter van HDPE-buis toeneemt tijdens extrusie:

Ontwikkeling van kristalliniteit:

·De buis koelt niet effectief van binnenuit en vanuit de kern;

·De lineaire snelheid neemt af.

De productie van buizen met een grote diameter duurt doorgaans 3,3 uur en kan verschillende segmenten bevatten:

· Verschillende kristalliniteit;

· Verschillende diktes;

· Verschillend vochtgehalte, enz.

Ontwikkeling van kristalliniteit:

Bij de meeste HDPE-extrusieprocessen vindt 60% tot 80% van de kristallisatie plaats tijdens de afkoelfase van de verwerking en maar liefst 90% vindt plaats binnen een week na verwerking. De resterende kristallisatie kan maanden duren, afhankelijk van de omgevingstemperatuur. De kristallisatie gaat echter door totdat een stabiele kristalstructuur is bereikt.

Het probleem van doorzakken bij pijpextrusie:

Bij dikwandige buizen blijft de binnenkant van de wand lange tijd gesmolten, waardoor een neerwaartse smeltstroom ontstaat die doorzakken wordt genoemd.

Doorbuiging bij de extrusie van pijpen kan ernstige niet-uniformiteit in de wanddikte van de pijp veroorzaken, verhoogt de ovaliteit en compenseert de concentriciteit van de pijp en creëert materiaalverspilling aan de onderkant van de pijp, wat extra productiekosten met zich meebrengt en een niet-optimale kwaliteit van het eindproduct veroorzaakt.

Doorbuiging treedt altijd op bij de productie van dikwandige buizen met een grote diameter en is de stroming van het materiaal van de bovenkant naar de onderkant van de buis voordat het door het koelwater is bevroren.

Er zijn twee manieren om doorbuiging bij de extrusie van buizen te voorkomen:

a) Door de matrijsopening te compenseren – maar dit kost tijd en leidt altijd tot het gebruik van extra materiaal en variatie in dikte. Het compenseren van de matrijs helpt ook om een ​​hoge wanddikte aan de onderkant te voorkomen.

b) Door het gebruik van low-sag HDPE-materiaal en het optimaliseren van het koelproces. Aangenomen wordt dat een bimodale polyethyleensamenstelling met een hoge viscositeit bij een lage schuifspanning het uitzakgedrag van de polymere smelt verbetert. De pijp wordt geëxtrudeerd door een ringvormige matrijs en gekoeld op zowel binnen- als buitenoppervlakken.

Het compenseren van de matrijsopening:

De conventionele manier om doorbuiging bij pijpextrusieprocessen te verminderen is door de excentriciteit van de matrijs handmatig aan te passen, totdat een acceptabel wanddikteprofiel is bereikt. Deze vervelende procedure van vallen en opstaan ​​kan meerdere pogingen in beslag nemen om het juiste profiel te krijgen. Om de inspanningen te minimaliseren en het effect van doorzakken te compenseren, wordt de matrijsspleet vóór aanvang van de extrusie zodanig aangepast dat de matrijsspleet zich meer aan de bovenkant en minder aan de onderkant van de matrijs bevindt.

We kunnen een ultrasoon inline diktemeetinstrument gebruiken, met vier locaties op 90° ten opzichte van elkaar, en de diktevariatie op het scherm weergeven. Als alternatief kan draagbare apparatuur worden gebruikt om de inline-dikte op verschillende plaatsen van de buis te meten. Zodra we kennis hebben van de diktevariatie, kunnen we deze verfijnen door de temperatuur van de gesegmenteerde verwarmer adequaat aan te passen, om de dikte te controleren en verspilling te voorkomen, en om de kwaliteit te verbeteren.

Wat is low-sag HDPE?

De moderne “low-sag” harsen maken het mogelijk pijpen te produceren met grotere diameters en dikkere wanden dan voorheen. Er is behoefte aan speciale polyethyleensamenstellingen, die een verbeterd evenwicht vertonen tussen laag uitzakgedrag en verwerkbaarheid, ter ondersteuning van drukleidingen met een grote diameter (tot 1.200 mm) met wanddiktes van 100 mm, die kunnen worden geëxtrudeerd met bestaande lijnen en standaardaanpassingen van matrijskoppen. De samenstelling moet ook een goede balans vertonen tussen mechanische eigenschappen en drukweerstand om aan de PE100-eisen te voldoen. (Backman, M & Lind, C. 2001).

Vanwege de hoge wanddikte en het langzame koelproces dat wordt bepaald door de thermische geleidbaarheid van PE, is het van het grootste belang dat het HDPE in gesmolten toestand voldoende smeltsterkte bezit om te voorkomen dat het materiaal naar de bodem van de buis zakt.

Er zijn pogingen ondernomen om dit te bereiken door een moleculair ontwerp van HDPE dat een hoge smeltsterkte in evenwicht brengt met een goede verwerkbaarheid en doorvoer.

Het is bekend dat het gebruik van hexeen als comonomeer in PE100-hars, speciaal ontwikkeld voor buizen met zeer grote diameters, de volgende voordelen oplevert:

·Betere weerstand tegen langzame scheurgroei;

·Betere weerstand tegen snelle scheurgroei;

·Superieure smeltsterkte (lage uitzakking).

BorSafe HE3490-ELS-H, PE100, is een materiaal waarvan de molecuulgewichtsverdeling is aangepast om de viscositeit bij lage afschuifsnelheden te verhogen, waardoor de doorbuiging bij pijpextrusieprocessen wordt verminderd, terwijl hetzelfde materiaal kan worden gebruikt voor pijpen met een kleinere diameter. Het is een bimodaal MRS 10-materiaal van polyethyleen met hoge dichtheid, speciaal ontworpen om de productie van dikwandige HDPE-buizen met grote diameter (meer dan 80 mm dik) te vereenvoudigen door zijn uitzonderlijke weerstand tegen doorzakken en superieure smeltsterkte. Talrijke tests hebben een gemiddelde materiaalbesparing tot 7% ​​en een betere maatvoering aangetoond in vergelijking met standaard PE100 bij de productie van buizen met een wanddikte van meer dan 80 mm, onafhankelijk van de buitendiameter van de buis. Er zijn bijvoorbeeld tests uitgevoerd voor buizen van 1.200 mm x SDR 11 met standaard materiaal met lage doorbuiging en materiaal met extra lage doorbuiging. De proef toonde duidelijk een veel betere verdeling van de wanddikte aan, die werd bereikt met het materiaal met extra lage uitzakking. (Abdullah Sabre en Hussein Basha, 2021).

Bovendien kan door het gebruik van de juiste gereedschappen en materiaal dat weinig uitzakt de overgewichtwaarde laag worden gehouden, wat leidt tot een verlaging van de grondstoffen en bijgevolg tot een verlaging van de productiekosten. Normaal gesproken zouden alle buizenfabrikanten moeten proberen te werken met 30% van de diktetolerantie. Dit heeft twee redenen: om een ​​hoog kwaliteitsniveau te bereiken, maar vooral om de productiekosten te verlagen. Het doel is om een ​​overweging van 3–3,5% te hebben.

Als u meer informatie nodig heeft,Ningbo Fangli Technologie Co., Ltd.heet u welkom om contact op te nemen voor een gedetailleerd onderzoek, wij zullen u voorzien van professionele technische begeleiding of suggesties voor de aanschaf van apparatuur.