С повышением температуры калибрования прочность труб в продольном направлении повышается, а в тангенциальном практически не меняется. Изменение прочности вдоль направления экструзии от температуры калибрующей гильзы обусловлено повышением степени кристалличности полимера.
От температуры охлаждающей воды в насадке зависит также шероховатость поверхности. С повышением температуры шероховатость труб понижается, так как в поверхностном слое степень кристалличности повышается. Давление калибрования выбирается в зависимости от диаметра трубы, толщины ее стенки, а также от свойств полимеров и температуры расплава. При этом следует учитывать, что при низком давлении ухудшается внешний вид труб (образуется поверхностная рябь), а при чрезмерно большом снижается прочность из-за возрастания коэффициента трения и появления микротрещин.
При охлаждении экструдата происходит усадка трубы, величина которой определяется природой полимера, исходной температурой и скоростью охлаждения. На величину усадки труб из ПЭВД по длине и диаметру существенное влияние оказывает скорость экструзии (отвода трубы). Чем выше производительность экструдера, тем выше напряжения сдвига в формующих каналах головки и соответственно ориентация макромолекул вдоль направления экструзии. При охлаждении объем полимера уменьшается больше в направлении ориентации, поэтому усадка труб происходит преимущественно в продольном направлении, а по диаметру с ростом скорости экструзии уменьшается. Величина усадки трубы по длине в основном зависит от степени вытяжки расплава на выходе из тубы, напряжений сдвига и температуры расплава полимера.
Охлаждение труб.
Охлаждение труб проводится орошением их водой или пропусканием через водяную ванну. Основное требование к этой операции — равномерное и быстрое охлаждение расплава. Поскольку труба движется в горизонтальном направлении, то создаются неравномерные температурные поля по верху и по низу трубы. Чтобы исключить это, в ваннах обеспечивается интенсивное перемешивание жидкости, для чего устанавливают барботажные трубки, разбрызгивающие форсунки или создают спиральный поток воды вокруг трубы. Интенсивное перемешивание необходимо также для удаления пузырьков воздуха, оседающих на поверхности трубы и нарушающих теплообмен. В противном случае поверхность становится дефектной (с оспинами).
Температура охлаждающей воды обычно выбирается в зависимости от полимера, а также с учетом требований, предъявляемых к трубам. При очень низкой температуре поверхностные слои имеют аморфную или мелкокристаллическую структуру, а во внутренних слоях возникают кристаллические образования больших размеров. Для выравнивания структуры применяют охлаждение по зонам, с различной температурой или двухстороннее охлаждение.
Трубы хорошего качества получаются, если температура расплава на внутренней поверхности после выхода из ванны понижается до температуры плавления или текучести. Поэтому необходимо обеспечивать определенную скорость отвода трубы тянущим устройством. Если отвод трубы чрезмерно ускорить, расплав на внутренней поверхности срезается плавающей пробкой и гладкость трубы нарушается. Высокая температура на внутренней поверхности после охлаждения приводит к увеличению размеров кристаллических структур и ухудшению качества труб, возможна также деформация труб при сжатии их треками тянущего устройства.
Маркировка и упаковка труб.
После охлаждающей ванны труба поступает в тянущее устройство, с помощью которого обеспечивается постоянная скорость отвода трубы. При этом труба должна иметь хорошее сцепление с треками или роликами тянущего устройства, исключающее ее проскальзывание и появление вследствие этого кольцевых утолщений стенки.
По ходу движения трубы обычно устанавливают устройство для измерения ее длины и маркировки. Надпись на трубы наносится накаткой краски или методом горячего тиснения. На обогреваемом ролике надпись выполняется в виде выступающих знаков, которые при нажатии на трубу оставляют углубления.
Трубы с помощью режущего устройства разрезаются на отрезки определенной длины и упаковываются в виде связанного пучка. При изготовлении труб, а также перед их упаковкой периодически проводится визуальный осмотр, измерение основных размеров (диаметра, толщины стенки) и испытание на соответствие ГОСТам. На современных агрегатах диаметр трубы и толщина стенки измеряются автоматически приборами.
1.5 Основные параметры технологического процесса
В качестве основных технологических параметров приняты следующие: распределение температур по зонам нагрева экструдера, давление пластикации, температура калибрования, скорость отвода труб, температура воды в охлаждающих ваннах.
Переработка полиэтилена высокой плотности требует корректировки режимов пластикации: увеличение температуры пластикации на 10 °С и увеличение линейной скорости вращения шнека.
Температура по зонам материального цилиндра:
1 зона – 125 ± 10°С
2 зона – 160 ± 10°С
3 зона – 190 ± 10°С
4 зона – 190 ± 10°С
5 зона – 195 ± 10°С.
Температура по зонам головки:
1 зона – 195 ± 10°С
2 зона – 190 ± 10°С
3 зона – 180 ± 10°С
4 зона – 170 ± 10°С.
Линейная скорость вращения шнека – 12-117 об/мин.
Вакуум - 0,03 – 0,012 кгс/см2.
Скорость отвода трубы – 5 м/мин.
Температура воды в охлаждающих ваннах - не выше 30°С.
1.6 Технологическая характеристика основного технологического оборудования
I. Линия для производства труб ЛТ 125-75/160. [21]
¾ Максимальная производительность, кг/час 250
¾ Размеры выпускаемых труб:
наружный диаметр, мм 75-160
толщина стенки, мм 6-9
длина отрезков, мм 6000-12000
¾ Скорость протягивания труб, м/мин 5
¾ Общая установленная мощность
электрооборудования линии, кВт в т.ч. 186
электродвигателей 151
электронагревателей 35
¾ Электроснабжение – сеть трехфазного тока:
напряжение, В 380/220
частота, Гц 50
¾ Объемный расход воды, м3/час, не более
(Т=20 ºС, давление =0,3 – 0,6 МПа) 7,0
¾ Объемный расход сжатого воздуха, м3/час, не более
(давление = 0,3 – 0,5 МПа) 0,5
¾ Габаритные размеры: длина, мм 39000
ширина, мм 3700
высота, мм 2900
¾ Масса, кг 11600
Состав линии:
1. Сушилка СГ-300 – предназначена для автоматической загрузки, нагрева и подсушки гранулированного полиэтилена.
¾ Температура нагрева воздуха, ºС 50-160
¾ Производительность, кг/час 300
¾ Емкость бункера загрузчика, м3, не менее 0,15
¾ Емкость бункера устройства нагрева гранул, м3, не менее 0,15
¾ Высота подачи материала, м 6
¾ Длина транспортного трубопровода, м, не более 10
¾ Установленная мощность, кВт 14
¾ Мощность нагревателей, кВт 12
¾ Габаритные размеры бункера загрузчика, мм не более:
длина 950
ширина 600
высота 905
¾ Габаритные размеры устройства нагрева гранул
с циклоном загрузчика, мм не более: длина 1050
ширина 720
высота 1670
¾ Масса, кг 300
2. Пресс червячный (экструдер) ЧП 125 х 25:
¾ Диаметр червяка, мм 125
¾ Отношение рабочей длины червяка к его диаметру 25
¾ Производительность пресса, кг/час не более 500
¾ Число обогреваемых зон корпуса 4
¾ Частота вращения червяка, об/мин 12-117
¾ Общая мощность электронагревателей, кВт 35
¾ Габаритные размеры, мм длина 4660
ширина 3700
высота 1800
¾ Масса, кг 4400
3. Головка трубная:
¾ Количество зон обогрева 3
¾ Максимальная температура нагрева корпуса головки, ºС 250
¾ Габаритные размеры, мм 1090 х 910 х 1280
¾ Масса, кг 620
4. Ванна охлаждения водяная (2 шт):
¾ Габаритные размеры, мм 6320 х 820 х 1250
¾ Масса, кг 770
5. Машина тянущая:
¾ Скорость протягивания, м/мин не более 13
¾ Тип тянущего устройства роликовое с резиновыми траками
¾ Усилие сжатия траков, кгс 1000
¾ Габаритные размеры, мм 3065 х 1844 х 2200
¾ Масса, кг 2400
6. Машина для резки труб:
¾ Тип отрезного устройства маятниковый
¾ Режущий инструмент пила дисковая (Ø 500 мм)
¾ Номинальная частота вращения пилы, об/мин 1500
¾ Привод каретки пневматический
¾ Габаритные размеры, мм 2675 х 920 х 1600
¾ Масса, кг 540
7. Измельчитель пластмасс роторный УИ. предназначен для измельчения отходов термопластов до размеров, пригодных для дальнейшей переработки.
¾ Максимальные размеры пустотелых отходов, мм 200´150´100
¾ Производительность, кг/час 50 – 150
¾ Получаемая измельченная фракция, мм не более 6
¾ Частота вращения ротора, об/мин 1450
¾ Мощность привода, кВт 3
¾ Габаритные размеры, мм 1050х750х1300
¾ Масса, кг 230
1.7 Технологические расчеты
1.7.1 Расчеты удельных норм расхода сырья и вспомогательных материалов
Норма расхода - это максимально допустимое плановое количество сырья и материалов на производство единицы продукции установленного качества в соответствии с уровнем развития техники, технологии и организации производства.
Типовая структура нормы расхода пластических масс в основном производстве продукции из них имеет следующий вид;
Hp = mo + mто + mтп ,