ÜBERBLICK
Definition von pipe
Es gibt verschiedene Definitionen, die normalerweise mit den verschiedenen Branchen in Verbindung gebracht werden (Sanitär, Gasleitungen, Getränke, Medizin, Bergbau usw.). Eine gängige Definition eines Rohrs ist, dass es starr, hohl, lang und im Durchmesser größer als Rohre ist. Rohre sind im Grunde gleich, außer dass sie flexibel und im Durchmesser kleiner sind, bis zu {{0}},13 mm (0,5 Zoll) oder mit dünnen Wänden bis zu 15 cm (6 Zoll).
Hauptgeräte von Rohrextrusionslinien
Der grundlegende Inline-Prozess (oder die Inline-Linie) zur Herstellung von Rohren beginnt mit der Materialhandhabung vor dem Extruder, dem Extruder und der Düse, Geräten zur äußeren und inneren Kalibrierung des Rohrquerschnitts, bei Bedarf der Verwendung von Luft- oder Stickstoffdruck und/oder Vakuum, einem Wanddickenmessgerät, einem Kühltank und einem automatischen Schneiden mit Palettenausrüstung für starre Rohre oder einer Aufwickeleinheit für flexible Rohre. Die Linie könnte ein Markierungsgerät, ein Prüfgerät usw. enthalten. Eine wichtige Anforderung besteht darin, das Extrudat in der Nähe der Düse relativ schnell abzukühlen und dabei die Kontrolle über Abmessungen und Eigenschaften zu behalten.
Wichtige Folgeaggregate der Rohr- und Profilextrusion
Beispiel einer kompletten Extrusionsrohrleitung
Kalibriersystem für die Extrusion
- Das obige Bild zeigt ein Kalibrierungssystem für eine Rohr- oder Schlauchextrusionslinie. Das obere linke Schema zeigt eine Vakuumtankkalibrierung mit kaskadierenden, temperaturgeregelten Wasserbädern, wobei (a) die Rohrmatrize, (b) Vakuum mit Scheiben, (c) kaskadierte beheizte Zonenwasserbäder und (d) Raupenabzieher sind. Das obere rechte Schema zeigt eine Druckkalibrierung mithilfe eines Stopfeneinsatzes mit Wassersprühkühlung, wobei (a) die Rohrmatrize, (b) ein wassergekühlter Kalibrator (Abb. 13.101, (c) Wassersprühkühlung, (d) Raupenabzieher und (e) ein Stopfeneinsatz zur Aufrechterhaltung des Innendrucks sind, der dabei hilft, den Außen- und Innendurchmesser der Rohre zu kontrollieren. Das untere Schema zeigt ein Beispiel für die Differenzdruckdimensionierung für flexible Schläuche.
- Wenn die Produktionsnachfrage groß genug ist und der Extruder über die erforderliche Ausgabekapazität verfügt, werden häufig mehrere Matrizen verwendet. Jede Matrize produziert ein Rohr, das normalerweise eine andere Größe aufweist.
Vereinfachtes Schema der Rohrextrusion
Kunststoffmaterialien für die Extrusion
Der größte und wichtigste Verbrauch erfolgt bei PVC, fast doppelt so hoch wie bei HDPE. Weitere Verbrauchsarten, vom höchsten zum niedrigsten, sind ABS, PS, TPE, PC, PPO/PPE, PA, ABS-Legierungen, POM, PB und PVDF. CPVC gehört zur PVC-Gruppe und XLPE zur HDPE-Gruppe.
Extrusion zur Verarbeitung von PVC
Bei PVC-Verbindungen verarbeitet der Einschneckenextruder überwiegend Granulate, kann aber auch Pulver und Flocken verarbeiten. Die Doppelschneckenextruder verarbeiten hauptsächlich Pulver. PVC-Trockenmischungen ermöglichen dem Verarbeiter die Verwendung eigener Compoundierformeln, was Kostenvorteile mit sich bringen sollte.
Extrusion zur Verarbeitung von HDPE
HDPE wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, beispielsweise in Druckgas- und Wasserleitungen, die eine hohe mechanische Festigkeit erfordern. Bei der Verarbeitung von PE ist es erforderlich, bei möglichst niedrigen Schmelztemperaturen zu arbeiten und gleichzeitig ein hohes Maß an thermisch-mechanischer Homogenität in der Schmelze aufrechtzuerhalten.
Extrusion zur Verarbeitung von NYLON
Allgemeines Nylon wird bei einer möglichst geringen Schmelztemperatur extrudiert, um eine ausreichende Schmelzviskosität bereitzustellen und den thermischen Abbau zu minimieren. Beim Starten des Extruders sollte darauf geachtet werden, dass sein Ausgangsende eine Temperatur von -4-10 Grad (25-50 Grad F) über seinem Schmelzpunkt aufweist.
Extrusion zur Verarbeitung von TPUR
Aufgrund ihrer Zähigkeit, Flexibilität und Tieftemperatureigenschaften eignen sich TPUR-Elastomere für verstärkte und unverstärkte Rohre und Schläuche. Sie werden unter anderem für leichte Feuerwehrschläuche verwendet,
unverstärkte Schläuche für Niederdruck-Pneumatiksysteme usw.
Bei der Verarbeitung von TP-Polyester-Kunststoff ist die Kontrolle der Schmelztemperatur wichtig. Ist sie zu hoch, kann sie die Schmelzfestigkeit erheblich verringern.
Das Ergebnis wäre eine unregelmäßige Wandstärke. Eine zu niedrige Schmelztemperatur kann zu einer schlechten Rohroberfläche, ungleichmäßigen Abmessungen und Bindenähten führen. Schmelze
und die Wasserbadtemperaturen sind äußerst wichtig, da Polyesterkunststoff ein kristallines Material mit einem relativ engen Schmelz-Gefrierbereich ist.
Extrusion zur Zugabe von Füllstoffen
Füllstoffe und Verstärkungen bieten die Möglichkeit, die Leistung von Kunststoffen während der Verarbeitung und auch im Einsatz zu verändern und zu verbessern.
Der wichtigste Grund für ihre Verwendung sind Einsparungen bei den Kosten für Kunststoffverbindungen. Die am häufigsten verwendeten Füllstoffe sind Kalziumkarbonat, Talkum, Bariumsulfat und Holzstaub. Die Nummer eins unter den verstärkenden Füllstoffen sind Kurzglasfasern 13, 431. Auch das Hinzufügen von Füllstoffen und Verstärkungen zu den verschiedenen TI-Materialien bietet ähnliche Vorteile.
Verarbeitungsmerkmale
Extrusion der Prozessroute
Die meisten Rohre werden durch gerade Extrusion hergestellt, in Linie mit der Extrusionsrichtung, Düse, Kalibriervorrichtung oder Tank (Abb. 1.1), Wasser
Kühltank (Abb. 1.2), Förderband (Abb. 1.3), Schneider, falls erforderlich, und Abnahmevorrichtung am Ende der Linie.
Methoden zur Bestimmung der Rohrgröße für die Extrusion
Es gibt verschiedene Techniken, um die Größe des Rohrs zu kontrollieren und zu kalibrieren. Grundsätzlich gibt es die Freiflussmethode, die normalerweise für kleine Rohre/Schläuche verwendet wird, und die anderen verwenden Kalibriervorrichtungen/Matrizen, die im Grunde Kalibriervorrichtungen sind, wie in den Abbildungen 1.4-1.5 zusammengefasst.
1.1 Beispiel für den Vakuumkalibrierungstank von Gatto/Conair
1.2 Beispiel für Wasser- und Sprühtanks von Gatto/Conair.
Die Kalibrierverfahren werden in den meisten Fällen in Kombination mit einem Umwälzwassertrog-/Tankkühlungssystem verwendet. Der Hauptvorteil besteht darin, dass das noch weiche, formbare extrudierte Profil durch Vakuum und/oder Luftdruck an die Wand der Kalibriervorrichtung gezogen oder gedrückt wird.
Anstelle von Luft kann Stickstoff verwendet werden. Gleichzeitig wird die heiße Schmelze gekühlt. Unabhängig vom verwendeten Ansatz besteht das Ziel darin, so wenig Kunststoff wie möglich zu verwenden, also nur das zu verwenden, was benötigt wird.
1.3 Beispiel für das Abtransportband von Gatto/Cnair
1.4 Rohrdimensionen
1.5 Ausgefeilte Größensysteme
● Kalibriersysteme für die Extrusion
Abbildung 1.5 zeigt verschiedene Dimensionierungssysteme mit: (a) Dimensionierung/Kalibrierung von Vakuumrinnen unter Verwendung kalibrierter Scheiben; (b) Dimensionierung/Kalibrierung von Vakuumrinnen unter Verwendung eines perforierten Hülsengehäuses; (c) Dimensionierungs-/Kalibriersystem, das kontrolliertes Wasser (Temperatur und Druck) mit kontrolliertem Vakuum kombiniert; und (d) Dimensionierung/Kalibrierung nur unter Verwendung von Vakuum (Profilform, nicht Rohr).
Es gibt verschiedene Arten von Platten, Scheiben oder Hülsen, die zur Dimensionierung oder Kalibrierung des Rohrs verwendet werden. Die Platten und/oder Scheiben können gestapelt werden.
Jedes sollte präzise gebohrte, normalerweise konische Löcher enthalten, um der Rohraußendurchmesserkonfiguration zu entsprechen, die dem Ziehverhältnis entsprechen sollte. Diese Löcher werden normalerweise größer gemacht, um die endgültige Schrumpfung des Extrudats nach dem Abkühlen und die wahrscheinliche zusätzliche Schrumpfung nach der Lagerung auszugleichen. Der Abstand zwischen ihnen bietet eine einfache Möglichkeit, das gestapelte System anzupassen, um das Ziehverhältnis einzuhalten. Beim Hülsensystem, wie in Abb. 1.5 gezeigt, werden verschiedene Designs verwendet, die Öffnungen enthalten können, um den Kontakt des Wassers und/oder des Differenzluftdrucks zu ermöglichen.
● Trennvorrichtung für die Extrusion
Ein weiterer wichtiger Aspekt in der Extrusionslinie ist das präzise Schneiden des Rohrs, wenn es nicht um eine Aufwickelspule läuft. Um den unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden (da die Kunststoffeigenschaften Einfluss darauf haben, wie das Rohr geschnitten werden soll), sind verschiedene Schneidemaschinen erhältlich, die sich während des Schneidvorgangs mit der Liniengeschwindigkeit bewegen. Nach dem Schneiden kehren sie schnell in ihre Ausgangsposition zurück, um den nächsten Schnitt mit dem Rohr durchzuführen.
Beispiel ist ein Planetenfräser mit fester Länge
Prozessoptimierung für die Extrusion
Es ist wichtig, dass die Länge dieses Kühl-Kalibriersystems richtig gewählt wird. Wenn die Länge zu kurz ist und das extrudierte Rohr noch weich ist, kann sich das Rohr leicht verformen. Wenn das Kühlsystem jedoch länger als nötig ist, erhöht sich die Reibung zwischen Kunststoff und Metall und das Ziehen des Rohrs durch das Gerät wird schwieriger oder führt zum Stillstand der Linie.
Die Länge der Kühlrinne oder der Dimensionierungseinheit wird in der Praxis willkürlich oder auf der Grundlage von Erfahrungen bestimmt. Wenn die Kühlung nicht zufriedenstellend ist, muss die erforderliche Wasserdurchflussrate (kostenpflichtig) erhöht werden. Wenn die Länge zu lang ist, wird Wasser verschwendet.
Matrize für Extrusion
Die wichtigen Merkmale des Düsensystems sind wie folgt: (1) Extruderadapter und Düse sind auf einen gleichmäßigen, stromlinienförmigen Schmelzfluss ausgelegt. (2) die Stützspinnen/-stege des Dorns sollten ein glattes, symmetrisches Profil (Tragflächen-/Stromlinienform) aufweisen, das mit nahezu messerscharfen Kanten beginnt und endet. (3) Die Staufläche der Spinnen sollte minimiert werden. (4) Die Querschnittsfläche zwischen den Stützspinnen des Dorns sollte mindestens dreimal größer sein als die Querschnittsfläche des Rings. (5) Der Zulaufkanal zu den letzten (relativ) parallelen Stegen sollte sich allmählich verjüngen, um die Schmelzekompression aufrechtzuerhalten und das Zusammenschweißen der Schmelzeströme nach dem Passieren der Dornspinnen zu unterstützen. (6) Die Düsenstege müssen lang genug sein, um Gegendruck auf die Schmelze auszuüben und zur Vermeidung von Schweißnähten beizutragen. (7a) Die Dornspitze und die Ebene der Düsenfläche müssen in einer Linie liegen. (7b) Wenn der Dorn hervorsteht oder vertieft ist, können in der Bohrung des extrudierten Rohrs Schleifspuren sichtbar sein. (7c) Schleifspuren sollten vermieden werden, da viele Kunststoffe sehr kerbempfindlich sind. (8a) Es müssen Vorrichtungen zum Einleiten von Luft durch den Dorn oder alternativ eine Vakuumkammer für den Einsatz mit Kalibriervorrichtungen vorhanden sein. (8b) Ein leicht zugängliches Loch mit einem Durchmesser von etwa 6,4 mm (0,25 Zoll) ist normalerweise ausreichend. (812) Achten Sie während der Verarbeitung darauf, dass dieses Loch sauber bleibt; es darf nicht teilweise oder vollständig verstopft werden. (9) Die Matrize sollte fest genug sitzen, um ein Auslaufen zu verhindern, jedoch frei genug, um für Anpassungen bewegt zu werden.
Anwendungen für Extrusionsrohrleitungen
Es gibt viele verschiedene Arten, wie Rohr- und Schlauchprodukte zum Transport von Flüssigkeiten, Gasen, Feststoffen usw. verwendet werden. Sie können so geformt werden, dass sie als Dekoration, Sicherheitsunterstützung usw. dienen.
Extrusionslinie für Bewässerungsrohre mit rundem Tropfereinlass
