高速PE-RTパイプ押出ラインに関する技術協議

寧波方力技術有限公司です機械装置メーカー30年以上の経験を活かし、プラスチックパイプ押出装置, 新しい環境保護と新材料設備。 Fangli は創業以来、ユーザーの要望に基づいて開発してきました。継続的な改善、コア技術の自主研究開発、先進技術の消化吸収等により、塩ビ管押出ライン, PP-Rパイプ押出ライン, PE給水・ガス管押出ライン、中国建設省によって輸入製品の代替として推奨されました。 「浙江省一流ブランド」の称号を獲得しました。

I. 概要

耐熱ポリエチレン（PE-RTと略称）は、新しいタイプのプラスチック配管材料です。 PE-RT パイプは、従来の PE パイプと比較して、長期静水圧強度、温度耐性、加工の柔軟性、長寿命、熱融着性、リサイクル性に優れているため、給湯システムや床暖房システムの構築において主力となっています。特に床暖房配管システムのシェアは着実に拡大しています。市場の急速な成長に対応するため、メーカーは押出機の生産ラインの速度を上げて単位時間当たりの生産量を高めるなど、労働生産性を高める手法を採用しています。高速生産ラインは通常、従来のラインの 2 倍以上の速度 (5 ～ 6 m/分) で動作します。特に大規模なパイプメーカーの場合、機器ユニットの数を減らすことで、工場スペースをより効率的に使用でき、人件費を削減できます。また、機器ユニットが少ないため、プロセス制御が容易になり、これは一貫した均一なパイプ品質を確保するために重要です。さらに、高速生産ラインは、高速動作時の従来のラインよりも実際の電力消費が大幅に少ないため、エネルギー効率が向上します。個々の機械あたりの効率が 2 倍になることで、パイプメーカーは刻々と変化する市場の需要に柔軟に対応し、顧客の注文を最短時間で完了し、完成品在庫を削減し、資本回転率を加速することができます。この論文では、技術的なプロセス制御を通じてPE-RT床暖房パイプの高速生産を実現し、それによって成長する市場の需要に応えるために生産効率を向上させる方法について説明します。

II.プロセス制御

処理の流れ:

原料ペレット→乾燥→押出機加熱 → PE-RTパイプ専用金型 → 真空サイジング → 冷却・成形 → パイプ印刷 → 高速引き取りユニット → チップレスカッター→ 巻取装置 → 目視検査・寸法検査 → 簡易梱包 → 耐圧試験 → 品質確認後梱包 → 倉庫保管

PE-RT パイプに使用される材料には、Dow Chemical (米国) の DOWLEX 2344/2388E、SK Corporation (韓国) の YUCLAIR DX800 および DX900、LG Chem の SP980、Daelim Industrial の XP 9000 などが含まれます。高速押出成形では、使用する原材料によって加工パラメータが大きく異なります。したがって、原材料の品質を厳密に管理することも、高速生産される PE-RT パイプの品質と耐用年数を確保するための重要な保証となります。

PE-RT 原材料の場合、最高の生産量は 180 ～ 210 °C の処理温度範囲内で達成されます。高速押出では、温度が低すぎると可塑化が不十分になり、パイプの表面が鈍く光沢がなくなったり、メルトフラクチャーが発生したりすることがあります。温度が高すぎると、押し出されたパリソンが柔らかくなりすぎて、パイプ表面に細かい波紋が発生しやすくなります。したがって、温度変動は±5℃程度以内に抑える必要があります。偏差が大きくなると、パイプの壁の厚さや性能にばらつきが生じる可能性があります。

Ⅲ．PE-RTパイプ押出装置

床暖房パイプはコイル状 (通常、1 コイルあたり 200 ～ 300 メートル) で供給されるため、パイプの中間部分の偏差は簡単に検出できず、品質リスクが生じる可能性があります。 PE-RT パイプの製造では、原材料の優れた特性を完成したパイプに「再現」すると同時に、連続的かつ高速押出を達成して有利な経済的利益を伴う高品質の製品を生産する必要があります。そのためには高度な設備と高精度の制御機器が必要になります。したがって、メイン押出機の設計は非常に重要です。そうしないと、出力と品質の両方を達成することが困難になります。生産ラインには通常、最大250kg/hの生産量と15～25m/min以上の安定した生産速度を実現できるΦ65スクリュー押出機が採用されています。上記の設計は、技術的および経済的な観点から各プロセスを最適に統合して、最高のパフォーマンスと費用対効果を達成することを目的としています。 PE-RT は溶融粘度が比較的高いため、押出機は高トルク出力、輸入スラスト ベアリング、騒音と熱損失を低減するために特殊な熱処理を施した特殊合金製のギアを使用して設計されています。押出操作は高度な制御システムによって制御され、PE-RT の安定、安全、高速押出を保証します。

PE-RT パイプの加工中、溶融溶解、パリソン成形、冷却/サイジングの各段階が適切に制御されていない場合、材料の劣化、分子鎖の配向、または冷却中の結晶化によりパイプの機械的特性が低下する可能性があります。原材料の可塑化とパリソンの冷却/サイジングは、押出成形の品質を制御する重要な要素です。押出装置の場合、次の点を満たす必要があります。

1. 溶融および可塑化中の材料の劣化を最小限に抑えるために、低い溶融温度を採用します。

2. 優れた均一な溶融特性を確保し、パリソン形成中のポリマー分子鎖の長手方向の配向を防ぎます。

3. 均一な冷却を実現して、パイプ内の内部応力を軽減します。

IV.スクリューとバレルの設計

PE-RT 原材料の特性に基づいて、スクリューには比較的大きな長さ対直径 (L/D) 比が必要で、通常は 33:1 に設計されます。スクリュー構造は2段ミキシングスクリュー設計を採用しており、スクリューの中間部と先端部にミキシングエレメントを内蔵し、材料への過度なせん断を防ぎます。バレルのフィードセクションは、冷却媒体の循環と内部の軸方向の溝を備えた独立したブッシュ構造を採用しています。これらの構造設計により、供給部の搬送効率が向上します。スクリューとバレルの材質は、特殊な表面処理が施された高品質合金で作られています。バレルとスクリューは非常に高い精度で製造する必要があります。精度が不十分な場合、時間と温度の等価性原理に基づいて、滑らかでない表面に付着した停滞物質は事実上、時間の経過とともに長期間高温にさらされることになり、劣化または分解生成物が発生する可能性があります。長期間にわたって連続生産すると、パイプ表面に断続的な黒い斑点が発生し、製品の品質に悪影響を与える可能性があります。

V. PE-RT 固有のダイヘッド設計

スパイダー型 (マンドレル支持型) ダイなどの従来のパイプ押出ダイヘッドでは、メルト フローのウェルド ライン欠陥により、PE-RT パイプの製造を保証するのが困難でした。現在、スパイラル ダイヘッドは国内外で主に使用されており、ドローダウン比は通常 1.3 ～ 1.6 です。ダイリップとマンドレルの表面の滑らかさは、パイプの表面の外観に直接影響します。出力や品質の不安定などの問題により、パイプ表面に傷や水冷による誤った亀裂が発生したり、溶融物が蓄積したりする可能性があります。高温高圧下での長期間の使用では、これらの表面の欠陥が破裂故障の開始点となり、製品の耐用年数が短くなる可能性があります。

実際には、PE-RT 押出により適したダイヘッド設計が開発されており、PE-RT 専用ダイヘッドと呼ばれます。押出機からのメルトフローがダイヘッドに入るとき、最初に星型分流器を通過して複数の流れに分かれ、次に再結合してスパイラルディストリビュータを通過して環状管状メルトフローを形成します。次に、この流れは環状濾過装置を通過し、再結合後に徐々に圧縮され、最終的にマンドレルとダイリップで構成される成形チャネルに入り、パリソンとして押し出されます。複数の分割と再結合のステップを経て、溶融物は高度に均質な可塑化を達成します。このダイヘッドは、海外の先進的な生産ラインでPE-RTが提唱する「低温・低圧」の押出を可能にし、過度のせん断による材料劣化を防ぐ設計となっており、特に高速生産に適していることが実務経験から実証されています。

VI.高効率のサイジングおよび冷却システム

の基本構成PE-RTパイプ生産ライン一般的なポリオレフィン製パイプラインと同様ですが、主な違いは冷却部とサイジング部の構造にあります。

PE-RT 溶融物の粘度が高いため、パリソンのスムーズな挿入を促進するために、通常はサイジング スリーブの前に予冷リングが取り付けられます。さらに、PE-RT はエンタルピーが高いため、スリーブ型とディスク型の冷却およびサイジング ユニットを組み合わせて冷却を促進することができます。サイジングスリーブの構造、加工精度、冷却方法は、PE-RT パイプ加工の品質にとって重要です。ディスク型水封サイジングスリーブ（パイプに直接接触せずに冷却水がサイジングスリーブの周囲を循環する）により、薄肉（冷水）パイプを短期間で迅速に製造できます。しかし、比較的高温で高粘度の状態でサイジングスリーブに流入するため、従来の水膜タイプのサイジングスリーブを長期間使用すると、パイプの外面が徐々に荒れたり、場合によってはパイプの破損を引き起こす可能性があります。したがって、PE-RT パイプの製造には、ウォーター カーテン ディスク タイプのサイジング スリーブを推奨します。この設計により、パイプがサイジング スリーブに入る前に予冷され、サイジング スリーブ入口での材料の付着や閉塞も防止されます。 PE-RT 材料のエンタルピーが比較的高いため、特に高速パイプ製造時に、より高い押出速度に対応するには、より長い冷却全長が必要になります。通常、生産ラインの冷却全長は 23 メートルを超え、真空サイジング タンク 1 つと冷却水トラフ 2 つで構成されます。この冷却長構成は、15 m/分を超える線速度で 20 x 2.0 mm のパイプを製造するのに十分な冷却能力を提供するように設計されています。

VII.結論

PE-RT パイプの高速生産で生産量と品質の両方を確保するには、高度で高精度の設備と工具の採用、合理的かつ適切なサイジング方法と健全なプロセス管理の採用、高品質の原材料と組み合わせた厳格な品質管理措置の実施が不可欠です。労働生産性を向上させることで、メーカーは加工コストの削減と生産量の増加を実現し、拡大し続ける市場の需要を満たすためにより競争力のある価格の製品を提供できます。

さらに詳しい情報が必要な場合は、寧波方力技術有限公司詳細な問い合わせを歓迎します。専門的な技術指導や機器調達の提案を提供します。