Список тематических статей
Новые трубные головки
Использование вторичного сырья в производстве труб из полимерных материалов
Производство труб из полимерных материалов предполагает образование отходов, из которых часть считается возвращаемыми, а часть – безвозвратными. Общесоюзные нормы [1] предполагают количество отходов – 5% от массы произведенных труб. Эти 5% включают безвозвратные и условно возвращаемые отходы. К безвозвратным отходам относятся образование летучих соединений (угар) – 0,5% и усушка/утряска при транспортировке 0,3%. На практике установлено, что угар несколько больше – около 0,5-1,5%. К усушке/утряске относятся порванные при транспортировке мешки и крупные литники, которые не могут быть передроблены. Таким образом, при производстве тонны полимерных труб остается 35кг отходов, условно считаемых возвращаемыми. Данная норма подходит для непрерывного производства труб (смена типоразмера выпускаемой трубы 5 раз в месяц), а если учесть более частый пуск/останов линии и смену инструмента, возможные сбои маркирующих устройств, то кол-во таких отходов значительно возрастет. Условно возвращаемые отходы можно передробить и подмешивать к гранулам сырья при производстве неответственных труб (например труб для укладки кабелей, заготовок шпуль, дренажных оболочек, поливочных шлангов). При этом основными требованиями к дробленке являются ее гранулометрический состав (размеры кусков) и насыпной вес смеси (не менее 450кг/м3 для HDPE), что достигается подбором размеров ячейки решетки, установленной в дробилке, скоростью и зазором ножей ротора дробилки (куски лохматятся). Использование дробленки при производстве напорных труб, или труб с повышенным требованием к внешнему виду часто затруднено наличием в дробленке песка, участков пережженного сырья. В таком случае необходимо использовать грануляцию дробленки с фильтрацией. Сетка фильтра отделит песок и мусор, а экструдер перемешает полимер в расплаве таким образом, что пережженные участки усредняются по массе. К сожалению, данный способ не подходит для ПВХ, время термостабильности которого ограничено. Для других термопластов ограничений нет, однако не следует забывать, что любая переработка полимера снижает его молекулярный состав, что ведет к снижению его физико-механических свойств. Наиболее целесообразно превратить условно возвращаемые отходы в сырье, - заготовить отходы в виде порезанных на ленточной пиле полос в количестве 10-50т, отвезти эти отходы и пустые мешки из под этого сырья на предприятие, занимающееся их переработкой и получить гранулы в завязанных мешках. После этого необходимо определить, насколько повлияет добавка регенерата на качество трубы, и какой процент регенерата можно вводить в основное сырье. Следует учесть, что такие материалы, как ПП тип 3 (полипропилен Random сополимер) относятся к ПЭ как "бочка меда" к "ложке дегтя", даже при добавках 0,01% (консультация у специалистов фирмы Borealis). И наконец, Вы можете узаконить эту процедуру, проведя испытания регенерата как нового сырья и внеся соответствующие поправки в регламент. В настоящее время наблюдается тенденция к многослойным трубам, при этом достигается экономия дорогих компонентов (скользкий слой, барьерный слой), красителя, а порой вторичка просто загоняется во внутренний слой [2], однако для производства таких труб необходимы серьезные капитальные вложения в оборудование. В настоящее время при производстве труб напорного горячего и холодного водоснабжения, для газа одним из основных критериев качества трубы являются результаты гидравлических испытаний. Что говорить о добавках дробленки (которые согласно ГОСТ запрещены), если имеющиеся линии выпускают трубу на чистом сырье, при этом труба с трудом выдерживает испытания. И дело здесь не только в сырье, и в износе экструдеров, регулярно "выплевывающих" пережженные участки из раковин цилиндров (а где тонко, там и рвется), и в большей степени – в наших формующих головках. Отечественные трубные головы прямоточные (корзиночный тип - по импортному), т.е. расплав из экструдера, рис.1,4
Рис. 1 [3]

Есть один способ избежать снижения прочности трубы из-за "спаек" – необходимо распределить их не перпендикулярно стенке трубы, а по спирали, рис. 4, или ступенчато. В головке для ПВХ для этого используют специальный дорнодержатель, рис.3. В головках для термопластов используют винтовое распределение расплава (спиральный тип - по импортному), рис. 5, 6. Кроме того, что в таких головках тонкие пленки воска в спайках практически не влияют на результаты гидравлических испытаний, такие трубы получаются практически спирально витыми из тонких листов полимера, что также повышает их механические свойства, поскольку неоднородность расплава







(внутренняя поверхность трубы идеально гладкая) Испытания на отходах полиэтилентетрафталата показали большие возможности по регулировке температуры расплава (для данного материала переход жидкость - твердое тело ограничен 100 С). В итоге теряется только максимальная производительность экструдера. Также есть ограничение использования таких головок на безнапорных экструдерах – из-за большого износа, коротких (25L/D), загрузочная зона без продольных пазов. Для определения целесообразности модернизации линии новой головой необходимо предварительно снять расходно-напорную характеристику экструдера. 2. Развитая рабочая поверхность таких головок и сложность ее хромировки ограничивает применение для ПВХ и полистирола. Вместе с тем, при использовании азотирования с полировкой, а также правильном выборе зон нагрева такие головы позволяют работать в более широком диапазоне производительностей. Испытания головки нового типа показали возможность ее использования для получения труб из ПВХ дробленки пластиковой вагонки, однако данных по времени наработки нет. 3. При неправильном конструировании головки возникает разнотолщинность стенки трубы, ведущая к перерасходу сырья. Отечественные производители данного типа головок неизвестны. Импортные головки данного типа дороже на 50-150%, чем корзиночные.
Вместе с тем, автор статьи хочет проинформировать, что им сконструированы, а по чертежам изготовлены (на частных предприятиях и ОАО "Большевик", г. Киев) и работают головки трубные со спиральным распределением расплава следующие (через тире кол-во винтовых каналов): GT63-6 "СП-УДТ", г. Киев, г. Ростов, PPRC до диам. 40 на 63 мм пресс; GT90-8/2 – двухслойная, по 8 каналов на 90мм пресс з-д СанТехЗаготовок г. Киев, з-д "Арма" Нижний Новгород – трубы HDPE, PPRC до 225мм (головка "народная", поскольку весь старый инструмент от ГТ160-250 инд.982526 подходит); GT90-12 – для оболочки ППУ до диам. 560мм - з-д СанТехЗаготовок г. Киев (после анализа ошибки УкрНИИпластмаша 1997г). Разработана методика расчета, позволяющая с хорошей вероятностью рассчитать разнотолщинность и гидравлическое сопротивление новой головки. Последние головки имеют характеристику трубы разнотолщинность – не более 1%. Автор прежде имел опыт конструирования головок пленочных, в которых также жесткое требование к разнотолщинности стенки (не более 5% после раздува заготовки, соответственно 1% до раздува заготовки), а также головок пленочных вращающихся (1) и двухслойных (2), сталкивался с монтажом и ремонтом импортных головок (трубных и пленочных) с винтовым распределением расплава. Математическая модель и методика расчета практически совпадает с приведенной в работе [5]. Изготовление данных головок (и инструмента) не представляет особых трудностей на большинстве отечественных машиностроительных заводов. Литература
1. Методические указания. Общесоюзные нормы.
2. Проспекты фирмы DCM, Корея
3. Проспекты фирмы Battenfeld
4. НИР "УкрНИИпластмаш", г. Киев, д.т.н. Петухов А. Д.
5. Peter Fisher, Troisdorf "Werkzeuge f?r Mehrschichtrone" KU Kunstroffe plast europe. 8/2001 Vol.91.
6. Двойнос Я. Г. Процессы переработки композиционных материалов экструзионным методом. Дис. … к-та техн. наук.- Киев, 1999. 198с.
к.т.н. Двойнос Я. Г.