Технология изготовления армированных труб



Технология изготовления полимерных труб и соединительных деталей

Изготовление всех термопластичных труб, в том числе металлопластиковых, полипропиленовых и армированных полипропиленовых производится на трубных линиях. Принципиальный вид и отдельные составляющие элементы такой линии показаны на рисунке 1.

Трубы из термопластов изготавливают на специальных машинах — экструдерах, методом экструзии — непрерывным выдавливанием вязкотекучего полимера через его рабочую, выходную часть — головку, имеющую кольцевую щель, которая непосредственно и образует трубу.

Полностью технологическая схема по изготовлению металлополимерных труб и последовательность операций выглядят таким образом:

• 1 — приемка сырья — полиэтиленовые гранулы, алюминиевая лента, клеящий состав и др., складирование исходных материалов,
• 2 — дозирование и смешивание компонентов,
• 3 — экструзия полиэтиленового внутреннего слоя трубы(5-й слой на рис. 2),
• 4а — экструзия клеящего состава (4-й слой) на наружную поверхность изготовленной полиэтиленовой трубы,
• 5 — формование плоской алюминиевой ленты в цилиндрическую оболочку (3-й слой), вплотную охватывающую без нахлеста предыдущие выполненные 2 слоя (другие изготовители производят формование оболочки с перекрытием — нахлестом — ленты),
• 6 — продольная (по образующей) сварка встык краев алюминиевой оболочки,
• 7 — контроль качества сварного шва,
• 8 — индукционный нагрев полученного изделия,
• 4б — экструзия клеящего состава (2-й слой) на наружную поверхность алюминиевой оболочки,
• 9 — экструзия полиэтиленового наружного (1-ого) слоя трубы,
• 10 — охлаждение готового изделия и маркировка трубы,
• 11 — резка трубы на мерные отрезки, либо — 12,
• 12 — намотка трубы в бухты,
• 13 — контроль на герметичность,
• 14 — упаковка трубы,
• 15 — складирование готовой продукции.

Рабочим органом экструдера, рис. 3, является вращающийся червяк (шнек), обычно с постепенно уменьшающимся к выходу диаметром винтового канала. Исходное сырье в виде гранул захватывается червяком и продвигаясь в зазоре между внутренней стенкой корпуса экструдера и каналом червяка, сжимается (давление достигает 15 — 50 МПа), разогревается, пластицируется и гомогенезируется. Тепло, необходимое для разогрева и пластикации, подводится от электронагревателей, установленных на корпусе экструдера, а также выделяется вследствие интенсивного деформирования полимера и трения его о стенки корпуса и червяка.

Экструзионные головки конструктивно разработаны в многочисленных вариантах приема поступивших в них компонентов и выхода расплава композиционной массы полимера, при которых может быть изготовлена однородная по материалу труба, также труба из двух (трех) материалов, различаемых, например, по цвету или свойствам, технологический процесс, при котором одновременно экструдируются два или более компонентов полимерной массы, называется соэкструзия (со — extrusion) и одна из возможных схем такого процесса представлена на рис. 4.

Подача расплава из экструзионной головки может происходить в продольном, либо в поперечном направлении относительно оси производимой трубы. В первом случае материал формируется непосредственно в трубу путем выхода полимерной массы через кольцевую щель. Во втором случае материал выдавливается и наносится на другое, уже готовое изделие, проходящее через головку экструдера. Роль внутренней стенки изготавливаемой трубы при этом варианте выполняет наружная стенка предварительно сделанной трубы.

Калибровочное устройство выполняет роль первоначального охлаждения отформованной трубы. Калибровка — обеспечение точных размеров изделия в пределах допуска — производится по внутреннему или наружному диаметру трубы в зависимости от требований, предъявляемых к изделию.

Поскольку температура полученного изделия на выходе из экструдерной головки достаточно высока, близкая к температуре расплава: у полиэтилена высокой плотности в 170-280 °С, а у пропилена в 204-218 °С, то после экструдера установлено охлаждающее устройство. Оно предназначено для охлаждения готовой трубы и придания ей жесткости и выполнено в виде удлиненной открытой или закрытой водяной проточной ванны, разделенной на несколько самостоятельных отсеков. Труба в ванне находится под уровнем воды поэтому герметизация отсеков, при входе и выходе трубы из ванны достигается установкой резиновых манжет, круглое отверстие в которых чуть меньше диаметра полимерной трубы.

Оттягивание трубы от экструдера и дальнейшее ее перемещение по технологической линии производится тянущим устройством гусеничного типа.

Маркировочное устройство, осуществляет нанесение необходимых данных на наружную поверхность трубы. Если раньше маркировка труб производилась механическим способом — горячей штамповкой с углублением маркировочного штампа в тело трубы на величину 0,1-0,2 мм, то теперь на современном этапе технического прогресса данная операция выполняется компьютером, подающим команды на краско-распылительное устройство (например, в виде струйного принтера), наносящее на наружную поверхность трубы циклически повторяющиеся информационционные сведения.

Отрезное устройство, настроенное на определенную, заданную длину резки, срабатывает автоматически, от конечного выключателя. Так как труба находится в постояннном поступательном движении при ее формовании, то и отрезное устройство при резке также перемещается со скоростью движения трубы.

Герметизация бухты в ходе процесса производства достигается механическим пережимом (сплющиванием) поперечного сечения трубы. По этому пережиму производится резка трубы ножницами. Один конец перерезанного герметичного участка является окончанием нужной длины бухты (определяется по нанесенной маркировке погонных метров), наматываемой на барабан, а другой конец перерезанного участка, также герметичный, служит началом новой бухты, наматываемый на второй — свободный барабан линии.

Процесс получения полипропиленовой трубы экструзией выполняется одностадийно, в отличие от экструзии металлопластиковой трубы здесь отсутствуют операции по нанесению клеящих слоев и созданию алюминиевой оболочки.

Преимущество экструзионного способа производства в том, что он обеспечивает непрерывность и стабильность процесса, точность размеров и высокое качество изделия, высокую производительность, легкость регулирования и автоматизацию процесса.

Ввиду эластичности полимера и малой толщины стенок, изготавливаемые трубы гибки и это позволило, выпуская их неограниченной длиной, производить намотку труб в бухты, а не нарезать отрезками по 4 — 6 м.

Процесс получения армированных полипропиленовых труб, способом экструзии пополняется включением в трубную линию дополнительного технологического оборудования.

Технологический режим экструзии труб и, соответственно, качество трубы зависят от многих факторов: химического состава исходного сырья с набором добавок, технической совершенности составных элементов технологического оборудования, последних достижений технологии переработки пластмасс на уровне ноу-хау («know-how», в дословном переводе с английского — «знаю как»).

Рассматривая технологию изготовления термопластичных труб, необходимо остановиться на самом материале труб. Он представляет собой композицию, в состав которой кроме основного материала: полиэтилен или полипропилен, входят различные добавки: наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, мягчители (смазывающие вещества), пигменты и красители, антистарители, отверждающие добавки. Каждый из этих компонентов придает полимерной массе определенные свойства, а в совокупности, получается композиционная технологическая марка, изделия из которой имеют задаваемые технические характеристики. При наличии рыночной конкуренции полученная марка разработчиком-технологом по набору компонентов не раскрывается, это ноу-хау фирмы.

В случае применения пластмасс для хозяйственно-пищевых целей, компоненты сырьевой марки не должны оказывать вредного воздействия на живой организм и поэтому они проходят тесты на соответствие их гигиеническим требованиям.

Сырьевая марка полимера изготовляется и поставляется в виде гранул — шароподобных, цилиндрических, чечевицеобразных, либо других округлых «зернышек» малого размера, максимальным диаметральным размером порядка 3 мм или в виде суспензионных порошков.

Покажем назначение добавок отдельно.

Наполнители — нейтральные к полимеру вещества органического или нейтрального происхождения, добавляемые для экономии самого полимера и в то же время придания ему ценных эксплуатационных свойств: механической прочности, термостойкости и т.д. В качестве наполнителей применяют хлопчатобумажную и асбестовую ткань, стеклоткань, синтетическое волокно и стекловолокно; в виде порошков: двуокись титана, окислы железа и кремния, карбонат кальция, асбест, графит, сажу, тальк, слюду, каолин, древесную муку и др. Наполнение может достигать 60%, а количество исходного полимера составлять 40%. При введении в состав полимерной композиции газообразователей получают газонаполненные, вспененные пластмассы — пенопласты.

Пластификаторы — вещества, снижающие температуру перехода полимера в текучее пластическое состояние и при нагреве уменьшающие вязкость полимера, тем самым увеличивая подвижность макромолекул и облегчая переработку полимера в изделия. Увеличение количества пластификатора понижает прочность полимера на растяжение и сжатие, но при этом резко повышается прочность на удар и способность к растяжению. В качестве пластификаторов применяют жидкие маслообразные вещества: фталаты, алкил- и арилфосфаты и др. При введении большого количества пластификатора до 30 — 50% полимер называют пластифицированным.

Стабилизаторы — вещества, которые замедляют старение полимеров, делают их менее чувствительными к воздействию солнечных лучей (светостабилизаторы), кислорода, тепла, позволяют продлить срок эксплуатации.

Мягчители (смазывающие вешества) предназначены для уменьшения трения как между полимерной композицией и металлическими оформляющими поверхностями перерабатывающего оборудования, так и снижения внутреннего трения в самой массе полимера. Вводят в композицию для облегчения проталкивания расплава полимера через формующую насадку. Примеры смазок: парафин, воск, жирные кислоты, спирт, стеарин, соли стеариновой кислоты.

Красители и пигменты придают полимеру требуемую расцветку изделия, которая, касаясь труб, различает изделия различных фирм-производителей, имеющих только ей одной присущий, зарегистрированный фирменный цвет изделий, и в то же время дает возможность оценить назначение трубы — холодное, горячее водоснабжение, отопление и доступность визуального контроля правильности применения трубы для данной санитарно—технической системы. Примеры красителей: двуокись титана, окиси железа, алюминиевая пудра (придает изделию перламутровый металлический блеск), пигменты — алый, оранжевый, голубой, зеленый, коричневый и др.

Антиоксиданты (антистарители) — продлевают долговечность трубы. Отверждающие вещества способствуют переходу полимера в неплавкое, отвержденное состояние. Сущность отверждения заключается в сшивке молекулярных цепей. В качестве отвердителей применяют полиамины.

Главным условием обеспечения надежности металлопластиковых труб и полипропиленовых труб их авторами, а также лицензионными государственными службами, было поставлено требование о регламентированной проверке качества производимых труб. С целью безусловного выполнения данного требования на заводе-производителе требовалось обязательное наличие тестовой заводской лаборатории.

В ее обязанности входят следующие периодические испытания пробных образцов непосредственно с технологического процесса, проводимые в определенные Методикой проверки или Инструкцией сроки:

• взвешивание на электронных весах стандартного образца трубы для определения его массы и соответствия ее эталону

• определение микрометром толщины стенок трубы
• разрыв кольцевого образца трубы с целью определения качества сварного шва алюминиевой оболочки

• определение разрушающего давления образца трубы
• испытание серии образцов труб на долговечность путем моделирования ускоренного режима эксплуатации образцов, помещенных в горячую ванну и находящихся под рабочим гидростатическим давлением

Исходным материалом для производства соединительных деталей служат: латунь для МП труб и полипропилен для ПП и ПП армированных труб.

Латунные соединительные детали изготавливают на высокопроизводительных автоматах горячей штамповки с последующей механообработкой.

Полипропиленовые соединительные детали, включая также и комбинированные с закладными латунными вкладышами, производят на термопластавтоматах литьем под давлением.

Источник

Как изготавливается труба армированная алюминием – возможные способы армирования полипропиленовых труб

Популярность труб из пластика объясняется их малым весом и большей простотой в установке и обслуживании: они используются при организации самых разных трубопроводных систем. Особенно это касается полипропиленовых труб с алюминиевым армированием, обладающими усиленными эксплуатационными характеристиками.

Что такое полипропиленовые трубы

Для полипропиленовых труб характерны высокие показатели долговечности, стойкости к повышению температуры и химическому воздействию. По этим позициям данные изделия выгодно отличаются от схожей продукции из других материалов, особенно из металла. Так как они не ржавеют, то коррозийный налет на их поверхности отсутствует. Также полипропиленовым трубам не страшно гниение, воздействие бактерий и грязи, что дает им все преимущества при организации трубопроводов для питьевой воды. Отсутствие известкового налета позволяет не боятся за постепенное уменьшение сечения, и, как следствие, уменьшения их пропускных способностей.

При сравнивании полипропиленовых и обычных пластиковых труб можно прийти к выводу, что для них характерен значительно меньший коэффициент температурного расширения (1 см/1 м против 10 см/1 м, при увеличении температуры на 70 градусов). В зимнее время обычные трубы могут провисать, и это смотрится довольно некрасиво. После монтажа новенькая отопительная система из пластика очень привлекательна, однако при наступлении зимы ситуация резко меняется, что негативно сказывается на общем виде интерьера. Армированная алюминием труба такого недостатка не имеет, что дает возможность сохранять внешний вид системы в неизменности круглый год, вне зависимости от температурных изменений.

Полипропиленовые трубы принято разделять на 4 вида:

1. PN10. С их помощью можно организовать только холодный водопровод. Эксплуатация по горячей воды категорически запрещается.
2. PN 20. Применяются как в холодных, так и горячих водопроводах.
3. PN 20, армированные стекловолокном. Используются в основном на горячей воде, хотя и холодное водоснабжение им под силу.
4. PN 25. Армированные алюминием полипропиленовые трубы: для отопления подойдут в самый раз. Могут использоваться и по холодной воде.

Положительные качества полипропиленовой продукции дает им возможность входить в состав водопроводных коммуникаций, отопительных и промышленных систем. Если сравнить эту продукцию с металлической, то она заметно превосходит ее по показателям теплового расширения и проницаемости для кислорода. Эту проблему довольно просто решить армированием алюминиевой фольгой.

Назначение и способы армирования полипропиленовых труб

Производство армированных труб имеет определенную специфику. Их оснащают алюминиевой фольгой, края которой обычно фиксируются внахлест на трубы. Как правило, данную технологию используют отечественные производители полипропиленовой продукции. Что касается сварки краев фольги встык при помощи лазера, то эта технология также довольна популярна, и предусматривает стыковое соединение. Если фольга накладывается внахлест, ее нужно предварительно зачистить перед процедурой сварки. Данный метод позволяет избегать соприкосновения теплоносителя и фольги: при этом качество сваривания фитинга с трубой не уменьшается. В системах РЕХ/Аl/РЕХ фольга обычно соединяется встык.

Когда армирование полипропиленовых труб алюминием только начинало развиваться, был испробовано сплошное покрытие. Это не давало возможность кислороду проникать в состав теплоносителя, а труба по внешней стороне получалась очень гладкой. Минусом такого решения была значительная трудности при соединении со слоем полипропилена. По этой причине требовалось соблюдать особые условия влажности и температуры воздуха в процессе производства: то же самое касалось и качества применяемого клея. Читайте также: «Этапы производства полипропиленовых труб, используемое сырьё и технологии».

В случае технологических нарушений или пренебрежения принятыми стандартами в процессе изготовления полипропиленовых трубы с алюминием может происходить проникновение влаги через пропилен. Так как свойства фольги таковы, что далее влагу она не пропустит, наблюдается эффект скапливания конденсата между двумя слоями, приводящий к вздутиям на поверхности трубы.

Чтобы обезопасить себя от подобных дефектов, современные технологии предусматривают наличие у алюминиевой фольги особенной перфорации (речь идет о круглых отверстиях, расположенных по всей ее площади). Благодаря данному методу декоративный и базовый слой пропилена прочно склеиваются между собой, при чем это происходит равномерно по всей площади прилегания. На полипропиленовую армированную продукцию дается гарантия в 25 лет, при использовании в системах горячего водоснабжения, и 50 лет – в системах холодного. В результате армированные алюминием пластиковые трубы с перфорацией выиграли конкурентную борьбу со своим предшественником, и постепенно вытеснили полипропиленовые трубы со сплошной фольгой из рынка.

Что такое центральное армирование полипропиленовых труб

Для полипропиленовых труб, у которых армирование происходит внахлест, характерен один значительный недостаток, делающих их монтаж довольно неудобным (речь, прежде всего, о сварке). Дело в том, что прежде, чем приступать к свариванию, данные изделия нужно обязательно зачистить, то есть снять верхний алюминиевый слой и внешнее декоративное полипропиленовое покрытие. Для упрощения данной процедуры рядом производителей освоено применения центрального армирования.

В таком случае достигается сбережение характеристик армированной алюминием полипропиленовой трубы – малого показателя коэффициента линейного расширения и небольшой проницаемость для кислорода. То есть, линейное расширение полипропиленовых труб будет вполне допустимым. Единственный момент — приходится тратить некоторое время на торцовку, что дает возможность создать между фольгой и теплоносителем надежный барьер.

Если данной процедурой пренебречь, это может привести к проникновению в промежуток между полипропиленом и фольгой влаги из трубы: как результат, поверхность начинает вздуваться. Из-за этого происходит повреждение трубопровода: причина кроется в очень малой толщине декоративного полипропиленового слоя, для которого характерна небольшая прочность – нагрузки такого уровня ему точно не по плечу. Разрушение этого слоя – обычно просто вопрос времени, после чего начинается утечка теплоносителя, со всеми выходящими последствиями.

Имея в виду подобную опасность, торцевание перед началом монтажных работ превращается в обязательную к исполнению процедуру, когда речь идет о центральноармированных трубах. Однако есть такой нюанс, что проведение проверки на ее качество, если речь идет в готовом собранном трубопроводе, возможности нет. В таком случае вся надежда на то, что мастера-сантехники оказались порядочными людьми, и все сделали профессионально. Однако бывает так, что и профессионалы ошибаются, следуя совету некоторых поставщиков пропускать предварительную зачистку. Достигнуть хорошего качества сварочных работ без предварительной торцовки можно с помощью специальных насадок.

Конструкция насадки для сваривания полипропиленовых труб с центральным армированием

В ней предусмотрена возможность прогревания как внутренней, так и внешней поверхности (если не прогреть внутреннюю сторону, может наблюдаться закрывание полипропиленом алюминиевого слоя). Также для повышения качества работы насадку оснащают специальным воздухоотводящим отверстием, через которое выводится воздух из промежутка между насадкой и трубой. Кроме того, через такое отверстие можно наблюдать за тем, как происходит нагревание. Читайте также: «Характеристики армированных полипропиленовых труб – виды и преимущества».

Благодаря этим насадкам для достижения большего качества сварки можно обойтись без торцевания и зачистки концов труб. Как результат, экономится достаточно много времени, а сварочное соединение получает нужные гарантии. В качестве слабой стороны такого метода можно назвать то, что полипропиленовая труба в этом случае нагревается несколько дольше. Также очень важно достигать максимально точного положения трубы, вставленной в насадку по горизонтали во время проведения сварочных работ: показатель допустимого отклонения – не более 5-ти градусов.

Как торцуются армированные алюминием трубы

Процедура обустройства холодного и горячего водопровода, как и отопительной системы армированными полипропиленовыми изделиями имеет значительное сходство. Строго говоря у всякого, кто имеет опыт работы по одной из систем, есть все шансы провести монтаж другой системы.

Список необходимых операций:

• Порезать детали по размерам, указанным в плановой документации.
• Произвести снятие фасок.
• Нагреть коммуникацию и фитинг при помощи специальной грелки.
• Совместить сварку.

Что касается наиболее существенных различий, то речь идет о вышеописанной процедуре по зачистке торцов: она проводится в тех случаях, если используются армированные алюминиевые изделия. Перед тем, как начинать нагревание системы и ее соединений, нужно снять с них алюминиевый слой. Эту операцию осуществляют при помощи специальной муфты, оснащенной резаками: труба вставляется внутрь приспособления, и после пары оборотов готова к свариванию.

Чтоб приготовить трубы с центральным армированием, потребуется наличие более сложного инструмента, называемого «торцевателем». Он дает возможность достаточно быстро освободить торец трубы от внутреннего слоя алюминия. Благодаря этому достигается увеличение надежности соединения с фитингами методом сваривания. В таком случае изделие не расслаивается, а слой алюминия не разрушается. Полипропиленовые армированные трубы для отопления являются наиболее оптимальным вариантом для обустройства современных отопительных систем. Их гораздо проще и быстрее монтировать, а проверенные технологии изготовления позволяют им, как минимум, не уступать традиционной металлической продукции.

Источник