3. Полімерні труби, види, технологія виготовлення
Полімерна труба — циліндричний виріб (порожній всередині), виготовлений з полімерного матеріалу, має довжину, що значно перевершує діаметр. Серед полімерних труб розрізняють труби з термопластів і реактопластів.
Область застосування полімерних труб вкрай широка. Полімерні труби застосовуються для будівництва та ремонту трубопроводів, що транспортують воду для господарського, питного холодного та гарячого водопостачання, інші рідкі та газоподібні речовини, до яких полімер, з якого вони виготовлені, хімічно стійкий. Полімерні труби використовуються для подачі/транспортування горючих газів, в системах опалення, каналізації і мережах водовідведення. Останнім часом полімерні труби все частіше використовуються для гідротранспорту. Полімерні труби можуть використовуватися як захисні канали для прокладки електричних кабелів, кабелів зв'язку, волокнисто-оптичного кабелю та ін.
Полімерні труби можуть виготовлятися з різних термопластичних матеріалів і їх композицій, таких як: поліетилен (ПЕ), полівінілхлорид (ПВХ), поліпропілен (ПП), поліамід (ПА), полібутилен (ПБ) та ін. Труби, виготовлені з реактопластів, — це склопластикові, скловолокнисті і виготовлені з епоксидної або поліефірної смоли.
Види полімерних труб:
Поліетиленові труби напірні для зовнішнього водопостачання;
ПВХ труби напірні для зовнішнього водопостачання;
ПВХ труби безнапірні для водовідведення та каналізації;
Профільовані труби безнапірні для водовідведення та каналізації;
Спіральновітні труби безнапірні для водовідведення та каналізації.
Використання полімерних труб:
Холодне водопостачання. Зовнішні мережі.
Гаряче водопостачання та опалення. Зовнішні мережі.
Газопостачання. Зовнішні мережі.
Водовідведення каналізації. Зовнішні мережі.
Холодне та гаряче водопостачання. Внутрішні мережі.
Опалення. Внутрішні мережі.
Водовідведення каналізації. Внутрішні мережі.
Дренажні системи.
Опис технології виробництва труб
Під трубами розуміють вироби кільцевого перерізу закритого профілю циліндричні або гофровані діаметром від 5 до 1500 мм. Тонкостінні вироби цього типу з товщиною стінки 1-1,5 мм при діаметрі до 25 мм прийнято називати шлангами. Трубки діаметром менше 5 мм зі стінками товщиною менше 0,5 мм називають капілярами. Назва «труба» є узагальнюючою.
Як правило, труби виготовляють з високов’язких сортів полімерів. Для їх виробництва застосовують поліетилен низької густини, поліетилен високої густини (ПЕ-80, ПЕ-100), жорсткий і пластифікований полівінілхлорид, АБС-пластик, поліпропілен, ударостійкий полістирол.
В залежності від властивостей використовуваних полімерів пластмасові труби можуть володіти не тільки низькою густиною, луго-, кислотостійкістю, але і термостійкістю до 120-1500С, високими електроізоляційними властивостями, бензо- та маслостійкістю, не іржавіють в процесі використання. Крім того пропускна спроможність пластикових труб більше, ніж металевих, внаслідок незначних втрат на подолання тертя рідини об полімерну поверхню.
Також використання полімерних труб зазвичай дає відчутний економічний ефект: витрати на транспортування і монтаж скорочуються в порівнянні із сталевими трубами в кілька разів, значний термін служби (близько 50 років), відсутність витрат в період експлуатації. В результаті монтаж, виконаний з труб і фітингів з поліпропілену, дасть здешевлення на 15-20% в порівнянні з трубопроводом, виконаним із сталевих оцинкованих труб.
Ще одна важлива перевага пластмасових труб - технологічність їх з'єднання в трубопровідні системи.
Технологія та обладнання для виробництва труб
Процес виробництва труб з пластику технологічно досить простий, відносно нетрудоємкий, енергетично малозатратний і екологічно нешкідливий, а мінімальна площа, необхідна для установки та експлуатації однієї комплектної лінії для виробництва труб, складає близько 100 м2.
Всі стадії технологічного процесу виробництва труб нерозривні і виконуються на одній лінії безперервної дії.
Гранульований полімерний матеріал пневмозагрузчиком подається в бункер екструдера, де нагрівається, пластифікується і у вигляді розплаву під тиском подається в прямоточну формуючу головку, з якої відформована труба надходить в калібратор і далі в охолоджуючу ванну. Для відводу труби служить тягнучий пристрій, захоплюючі елементи якого відповідають профілю виробу. Товщина стінки труби і правильність її геометричної форми контролюються безконтактним вимірювальним пристроєм. Для нанесення написів тисненням або печаткою служить лічильно-маркуючий пристрій. Труби діаметром понад 50 мм нарізаються на відрізки заданої довжини дисковою або гільйотинною пилкою, яка переміщується вздовж труби зі швидкістю її відведення, і укладаються маніпулятором в штабеля. Труби діаметром менше 50 мм намотуються в бухти намотувальним пристроєм.
Екструдери. Використовуються головним чином одночерв'ячні преси з довжиною черв'яка (25-30) D. Застосування довгих черв'яків сприяє зменшенню пульсації розплаву і підвищенню якості виробів. При виробництві тонкостінних виробів використовують екструдери з осьовим переміщенням черв'яків, що дозволяє регулювати зазор між кінцем черв'яка і голівкою.
Формування профілю труби. Формування здійснюється за рахунок течії розплаву полімеру через кільцеву щілину головки. Для цього зазвичай використовують прямоточні, кутові і Z-образні формуючі головки.
Конструкції формуючих головок повинні задовольняти наступним загальним вимогам:
рівномірний потік розплаву по периметру головки;
відсутність ліній спаїв;
плавний перехід від однієї ділянки каналу до іншого;
рівномірне нагрівання розплаву по периметру;
відсутність застійних зон;
форма каналу вибирається з умови експлуатації та області застосування труб.
Калібрування труб. Для надання профілю екструдату заданих розмірів і виключення його деформації в охолоджувальному пристрої труби калібрують, тобто попередньо охолоджують із забезпеченням розплаву певної конфігурації і розмірів. Як правило, труби калібрують по їх зовнішньому діаметру, оскільки це важливо для стикування і з'єднання при подальшому використанні. Тонкостінні шланги й капіляри калібрують також і по внутрішньому розміру.
Охолодження труб проводиться зрошенням їх водою або пропусканням через водяну ванну. Основна вимога до цієї операції - рівномірне і швидке охолодження розплаву.
Тягнучий пристрій призначений для відводу виробу від формуючої головки і переміщення його через охолоджуючу ванну. Найбільш широко застосовуються пристрої гусеничного типу.
Різання труб здійснюється пилами різної конструкції (циркульна, стрічкова). У процесі різання пила переміщується разом з трубою і після завершення циклу повертається у вихідне положення.
Штабелер скидає готові труби заданої довжини по мірі їх надходження з відрізного пристрою на спеціальний стелаж для їх подальшої сортування або упаковки оператором.
При виробництві безнапірних труб з поліетилену або ПП-труб малого діаметра замість штабелера може використовуватися автоматичний намотчик, який, маючи регульований по діаметру намотувальний барабан, електропривод і систему лічильника метражу, дозволяє отримувати на виході готові бухти.
Загальний вигляд і схема екструзійної агрегатної лінії для виробництва труб представлена на рис 3.
Рис. 3. Загальний вигляд і схема екструзійної лінії для виробництва полімерних труб з термопластів: 1 - тягнучий ланцюговий пристрій; 2 - охолоджуюча ванна; 3 - трубний виріб; 4 - калібратор; 5 - нагрівальні елементи; 6 - екструзійна (формуюча) головка; 7 - матеріальний циліндр екструдера; 8 - черв'як із змінним кроком гвинтової нарізки; 9 - бункер з гранулами термопласту; 10 - редуктор; 11 - сполучна муфта; 12 - електродвигун; 13 - механізм різання; 14 - штабелер