เทคโนโลยีการอัดขึ้นรูปพลาสติก
อุตสาหกรรมพลาสติกสมัยใหม่ได้ปฏิวัติการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานผ่านเทคโนโลยีการผลิตท่อขั้นสูง ในบรรดาสิ่งเหล่านี้การอัดขึ้นรูป PVC เป็นหนึ่งในกระบวนการที่สำคัญที่สุดควบคู่ไปกับการผลิตท่อโพลีเอทิลีนและโพลีโพรพีลีน สูตรและพารามิเตอร์กระบวนการสำคัญสำหรับวัสดุท่อสำคัญสี่ชนิด: โพลีเอทิลีน (PE), โพรพิลีน (PP), โพลีไวนิลคลอไรด์แข็ง (PVC) และ PVC ที่ยืดหยุ่น
การทำความเข้าใจกระบวนการเหล่านี้จำเป็นต้องมีการตรวจสอบการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำข้อกำหนดความดันและสูตรวัสดุที่กำหนดคุณภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
โพลีเอทิลีน (PE)
วัสดุอเนกประสงค์สูงที่มีความต้านทานทางเคมีและความยืดหยุ่นที่ยอดเยี่ยมเหมาะสำหรับการกระจายน้ำและก๊าซ
อุณหภูมิการประมวลผล: 180-240 องศา
ความดัน: 150-300 บาร์
โพรพิลีน (pp)
ความต้านทานอุณหภูมิที่เหนือกว่าทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานน้ำร้อนและท่ออุตสาหกรรม
อุณหภูมิการประมวลผล: 180-230 องศา
ความดัน: ตัวแปร
พีวีซีแข็ง
ส่วนที่ใหญ่ที่สุดของการผลิตท่อพลาสติกให้ความแข็งแรงและประสิทธิภาพที่ดีเยี่ยม
อุณหภูมิการประมวลผล: 165-190 องศา
ความดัน: สูงถึง 500 บาร์
พีวีซีที่ยืดหยุ่น
รวมพลาสติกเพื่อความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้นซึ่งใช้ในการใช้งานที่ต้องการความสามารถในการโค้งงอ
อุณหภูมิการประมวลผล: 150-170 องศา
Plasticizer: 25-50 phr

เทคโนโลยีการอัดรีดแบบท่อโพลีเอทิลีน
การผลิตท่อโพลีเอทิลีนที่อัดรีดนั้นเกี่ยวข้องกับการควบคุมที่ซับซ้อนของพารามิเตอร์หลายตัว สูง - ท่อความหนาแน่นโพลีเอทิลีน (HDPE) โดยทั่วไปจะต้องใช้อุณหภูมิการประมวลผลระหว่าง 180-220 องศาในเขตฟีดเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเป็น 200-240 องศาที่หัวตาย อุตสาหกรรมการอัดขึ้นรูป PVC มักจะอ้างอิงการประมวลผล PE เป็นเกณฑ์มาตรฐานแม้ว่า PE จะต้องใช้แพ็คเกจการรักษาเสถียรภาพที่แตกต่างกัน
สูตรท่อ HDPE มาตรฐาน
| ส่วนประกอบ | ช่วงเปอร์เซ็นต์ | การทำงาน |
|---|---|---|
| เรซิ่นฐาน | 96.5-97.8% | องค์ประกอบโครงสร้างหลักที่ให้คุณสมบัติเชิงกล |
| Masterbatch คาร์บอนแบล็ก | 2.0-2.5% | การป้องกันรังสี UV และความต้านทานต่อสภาพอากาศ |
| สารต้านอนุมูลอิสระ | 0.15-0.25% | ป้องกันการย่อยสลายออกซิเดทีฟในระหว่างการประมวลผลและอายุการใช้งาน |
| เครื่องช่วยการประมวลผล | 0.05-0.10% | ปรับปรุงการไหลและความสามารถในกระบวนการหลอมเหลว |
พารามิเตอร์การประมวลผล
สกรูความเร็ว: 20-80 รอบต่อนาทีขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ
อัตราเอาต์พุต: 180-250 กิโลกรัม/ชั่วโมงสำหรับท่อขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 110 มม. พร้อมเครื่องอัดรีดขนาด 90 มม.
หน้าต่างการประมวลผล: ± 15 องศา (กว้างกว่าการอัดขึ้นรูป PVC)
ความดันละลาย: 150-300 บาร์ (ต่ำกว่าการอัดขึ้นรูป PVC)
ข้อมูลจำเพาะท่อ MDPE
การประมวลผลอุณหภูมิ: 170-210 องศา (ต่ำกว่า HDPE เล็กน้อย)
การออกแบบสกรูที่มีอัตราส่วนการบีบอัด 2.5: 1 ถึง 3.5: 1
ได้รับความนิยมมากขึ้นในแอพพลิเคชั่นการกระจายก๊าซ
ความสมดุลที่ยอดเยี่ยมของความยืดหยุ่นและความแข็งแกร่ง
กระบวนการผลิตท่อโพรพิลีน
โพลีโพรพีลีนสุ่มโคพอลิเมอร์ (pp - r) ท่อควบคุมการใช้งานน้ำร้อนเนื่องจากความต้านทานอุณหภูมิที่เหนือกว่า กระบวนการสกัดสำหรับ pp - r ต้องการโปรไฟล์อุณหภูมิที่แม่นยำ: 180-190 องศา (ฟีด), 200-210 องศา (การบีบอัด), 210-220 องศา (การวัด) และ 220-230 องศา (ตาย) อุณหภูมิเหล่านี้เกินพารามิเตอร์การอัดรีด PVC ทั่วไปโดย 30-40 องศา

pp ที่สำคัญ - r สูตรท่อ
98.2-99.0%
pp - r เบสเรซิน
0.20-0.30%
ตัวแทนนิวเคลียส
0.10-0.15%
สารต้านอนุมูลอิสระปฐมภูมิ
0.10-0.15%
สารต้านอนุมูลอิสระทุติยภูมิ
0.30-0.50%
คนเก็บขยะกรด
การตกผลึกและการระบายความร้อน
พฤติกรรมการตกผลึกของ PP ส่งผลกระทบต่อคุณภาพของท่ออย่างมีนัยสำคัญ อัตราการระบายความร้อนจะต้องรักษา 15-25 องศา /นาทีผ่านโซนการตกผลึก (110-130 องศา) เพื่อให้ได้คุณสมบัติเชิงกลที่ดีที่สุด ซึ่งแตกต่างจากการอัดขึ้นรูป PVC การผลิตท่อ PP ต้องการการเพิ่มพลาสติไซเซอร์น้อยที่สุดโดยอาศัยการควบคุมการกระจายน้ำหนักโมเลกุลแทน
การควบคุมการตกผลึกที่เหมาะสมทำให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรของมิติและความยาว - ประสิทธิภาพการทำงานในแอปพลิเคชันน้ำร้อน
ความเร็วในการผลิตและการควบคุมคุณภาพ
ความเร็วในการผลิตสำหรับ 32 มม. pp - r ท่อถึง 8 - 12 เมตร/นาทีโดยใช้เครื่องอัดรีด 60 มม. ที่มีอัตราส่วน L/D 33: 1 อุปกรณ์ลากออกจะต้องให้ความตึงเครียดคงที่ 0.5-1.5 n/mm²เพื่อป้องกันการเกิดรังไข่
รังไข่สูงสุดที่อนุญาต
2%
การอ้างอิงมาตรฐาน
DIN 8077

เทคโนโลยีการอัดรีดท่อพีวีซีแข็ง
การอัดขึ้นรูป PVC แบบแข็งแสดงถึงส่วนที่ใหญ่ที่สุดของการผลิตท่อพลาสติกทั่วโลก กระบวนการอัดรีดของ PVC ต้องการความแม่นยำเป็นพิเศษในการกำหนดสูตรและการควบคุมอุณหภูมิเนื่องจากความไวต่อความร้อนของ PVC อุณหภูมิการประมวลผลมักจะอยู่ในช่วง 165-175 องศา (ฟีด) ถึง 180-190 องศา (ตาย) โดยมีการควบคุมเวลาที่อยู่อาศัยอย่างระมัดระวังเพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพ
สูตรท่อพีวีซีแบบแข็งมาตรฐาน (ต่อ 100 ชิ้นส่วนพีวีซีเรซิน)
| ส่วนประกอบ | ชิ้นส่วนต่อ 100 | การทำงาน |
|---|---|---|
| พีวีซีเรซิน (K-67) | 100 ส่วน | พอลิเมอร์พื้นฐานที่ให้ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง |
| แคลเซียม - stabilizer สังกะสี | 2.5-3.5 ส่วน | ป้องกันการย่อยสลายด้วยความร้อนในระหว่างการประมวลผล |
| แคลเซียมคาร์บอเนต | 5-15 ส่วน | ฟิลเลอร์เพื่อลดต้นทุนและปรับปรุงความมั่นคงของมิติ |
| ไทเทเนียมไดออกไซด์ | 0.5-1.5 ส่วน | UV Stabilizer และ Opacity Provider |
| การประมวลผลเอดส์ (อะคริลิค) | 0.8-1.5 ส่วน | ปรับปรุงความแข็งแรงและความสามารถในการหลอมละลาย |
| น้ำมันหล่อลื่นภายนอก | 0.4-0.6 ชิ้นส่วน | ป้องกันการยึดเกาะกับอุปกรณ์ประมวลผล |
| น้ำมันหล่อลื่นภายใน | 0.2-0.4 ชิ้นส่วน | ลดแรงเสียดทานภายในในการละลาย |
การกำหนดค่าเครื่องอัดรีด
คอนเทนเนอร์ Creative House
- Smith et al., 2023, วารสารไวนิลและเทคโนโลยีเพิ่มเติม
การผลิตท่อพีวีซีที่ยืดหยุ่น
การอัดขึ้นรูป PVC ที่ยืดหยุ่นแนะนำพลาสติกที่เปลี่ยนแปลงลักษณะการประมวลผลโดยพื้นฐาน ระดับพลาสติไซเซอร์มีตั้งแต่ 25 - 50 ส่วนต่อร้อยเรซิน (PHR) โดยมี di - octyl phthalate (DOP) ทางเลือกเช่น DINP และ DOTP กลายเป็นมาตรฐาน กระบวนการอัดรีดของ PVC สำหรับท่อที่ยืดหยุ่นทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่า (150-170 องศา) เนื่องจากภาวะซึมเศร้าจุดหลอมเหลวที่เกิดจากพลาสติไซเซอร์

สูตรพีวีซีที่ยืดหยุ่นโดยทั่วไป
100
พีวีซีเรซิน (K-70)
พอลิเมอร์ฐาน
2.0-3.0
แคลเซียม - stabilizer สังกะสี
ป้องกันการย่อยสลายทางความร้อน
10-20
ฟิลเลอร์ (แคลเซียมคาร์บอเนต)
ลดต้นทุนและปรับปรุงคุณสมบัติ
35-45
Plasticizer (DOTP)
ให้ความยืดหยุ่น
3-5
น้ำมันถั่วเหลืองอีพอกซิเดชั่น
โคลงและพลาสติไซเซอร์รอง
0.5-2.0
เม็ดสี
ให้สี
ข้อกำหนดของเครื่องอัดรีด
เครื่องอัดรีดสกรู - เดี่ยวเพียงพอสำหรับการอัดขึ้นรูป PVC ที่ยืดหยุ่นด้วยสกรูสิ่งกีดขวางที่ให้การผสมที่ดีที่สุด สกรูการออกแบบคุณลักษณะอัตราส่วนการบีบอัด 2.5: 1 ถึง 3.5: 1 ต่ำกว่าข้อกำหนดการอัดรีด PVC ที่แข็งกว่า
ข้อกำหนดสกรูทั่วไป
ความเร็วในการระบายความร้อนและสาย
ข้อกำหนดการระบายความร้อนสำหรับการอัดรีด PVC ที่ยืดหยุ่นแตกต่างอย่างชัดเจนจากท่อแข็ง อุณหภูมิน้ำรักษา 15-25 องศาด้วยถังปรับขนาดสูญญากาศทำงานที่ -0.3 ถึง -0.6 บาร์ ค่าการนำความร้อนที่เพิ่มขึ้นจากพลาสติกทำให้ความเร็วของเส้นเร็วขึ้น
ความเร็วเส้นตามเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ

การเปรียบเทียบพลาสติไซเซอร์สำหรับพีวีซีที่ยืดหยุ่น
| ประเภทพลาสติไซเซอร์ | ประสิทธิภาพการทำให้เป็นพลาสติก | ความต้านทานอุณหภูมิ | สถานะกฎระเบียบ | แอปพลิเคชันทั่วไป |
|---|---|---|---|---|
| dop (di - octyl phthalate) | ยอดเยี่ยม | ปานกลาง | ถูก จำกัด ในหลายภูมิภาค | วัตถุประสงค์ทั่วไปไม่ใช่ - การติดต่ออาหาร |
| dinp (di - isononyl phthalate) | ดีมาก | ดี | ยอมรับในภูมิภาคส่วนใหญ่ | การก่อสร้างฉนวนกันความร้อนลวด |
| dotp (di - octyl terephthalate) | ดีมาก | ยอดเยี่ยม | ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง | สูง - แอปพลิเคชันอุณหภูมิการติดต่ออาหาร |
พารามิเตอร์การควบคุมกระบวนการที่สำคัญ

การจัดการอุณหภูมิ
การจัดการอุณหภูมิในวัสดุทั้งสี่ต้องใช้ระบบควบคุมที่ซับซ้อน สายการอัดรีด PVC ที่ทันสมัยใช้ตัวควบคุม PID ที่รักษาความแม่นยำ± 1 องศา
4-6 โซนทำความร้อนที่ควบคุมได้อย่างอิสระ
เซ็นเซอร์อินฟราเรดตรวจสอบอุณหภูมิหลอมละลายโดยตรง
สำคัญสำหรับการอัดขึ้นรูป PVC ที่การย่อยสลายเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วสูงกว่า 200 องศา

การตรวจสอบความดัน
การตรวจสอบความดันในระหว่างกระบวนการอัดรีดให้ข้อเสนอแนะคุณภาพที่สำคัญ ความดันละลายก่อนแผ่นเบรกเกอร์บ่งบอกถึงความสอดคล้องของวัสดุและสกรู
สำหรับการอัดขึ้นรูป PVC แรงกดดันเกิน 500 บาร์แนะนำปัญหาการกำหนดสูตร
ความผันผวนของความดันเกินกว่า± 5% บ่งบอกถึงความผิดปกติของการให้อาหาร
real - การตรวจสอบความดันเวลาช่วยป้องกันข้อบกพร่องที่มีค่าใช้จ่ายสูง

ระบบควบคุมคุณภาพ
ผู้ผลิตเครื่องอัดรีดพีวีซีชั้นนำใช้การควบคุมกระบวนการทางสถิติ (SPC) การตรวจสอบมิติมิติอย่างต่อเนื่อง
การแปรผันของความหนาของผนังจะต้องอยู่ภายใน± 10% ต่อ ISO 4065
ระบบวัดอัลตราโซนิกสแกนที่ความละเอียด 0.1 มม.
เปิดใช้งานการปรับเวลา - ของจริงในระหว่างการอัดขึ้นรูป PVC
การควบคุมคุณภาพและโปรโตคอลการทดสอบ
การทดสอบความดันอุทกสถิต
กระบวนการอัดรีด PVC ต้องใช้โปรแกรมการประกันคุณภาพที่ครอบคลุม การทดสอบความดันอุทกสถิตตรวจสอบประสิทธิภาพระยะยาว - ประสิทธิภาพการทำงานด้วยผลิตภัณฑ์อัดรีด PVC แบบแข็งที่ทดสอบที่ 20 องศาและ 60 องศาตาม ISO 1167
แรงกดดันการทดสอบสำหรับท่อที่ได้รับการจัดอันดับ PN10
การทดสอบ 1 ชั่วโมง: 42 MPa
การทดสอบ 100 ชั่วโมง: 35 MPa
การทดสอบ 1,000 ชั่วโมง: 25 MPa
การทดสอบความต้านทานต่อแรงกระแทก
การทดสอบความต้านทานต่อแรงกระแทกแตกต่างเกรดวัสดุ ผลิตภัณฑ์อัดรีด PVC แบบแข็งได้รับการทดสอบผลกระทบต่อน้ำหนักที่ลดลง (ISO 3127) โดยมีอัตราการผ่านเกิน 90% ที่ 0 องศา
การประเมินความมั่นคงของมิติ
การให้ความร้อนถึง 150 องศา (PE/PP) หรือ 100 องศา (PVC) สำหรับระยะเวลาที่ระบุ
การพลิกกลับตามยาวต้องไม่เกิน 3% สำหรับท่อความดัน
TIR (อัตราผลกระทบที่แท้จริง) สำหรับพีวีซีที่มีคุณภาพควรบรรลุผล<10% failure
การแก้ไขปัญหาข้อบกพร่องทั่วไป
- ปรับช่องว่างตาย
- เพิ่มเครื่องช่วยในการประมวลผล
- เพิ่มประสิทธิภาพของอุณหภูมิ
- ตรวจสอบและเพิ่มแรงดันละลาย
- ปรับปรุงกระบวนการอบแห้ง
- ตรวจสอบการระบายสูญญากาศที่เหมาะสม (25-50 mbar)
- รักษาควบคุมสูญญากาศที่แม่นยำ (± 0.02 บาร์)
- ตรวจสอบความสม่ำเสมอของอุณหภูมิความเย็น (± 1 องศา)
- ตรวจสอบ haul - ปิดความตึงเครียดและการจัดตำแหน่ง
เทคโนโลยีการอัดรีดขั้นสูง
multi - เลเยอร์ coextrusion
Multi - เลเยอร์ coextrusion ขยายความเป็นไปได้ของแอปพลิเคชันนอกเหนือจากการอัดขึ้นรูปแบบเดี่ยวแบบดั้งเดิม - การอัดขึ้นรูป PVC สาม - ท่อเลเยอร์รวมเลเยอร์แกนวัสดุรีไซเคิลรีไซเคิลลดต้นทุนในขณะที่ยังคงประสิทธิภาพ
กระบวนการอัดรีดของ PVC ปรับให้เข้ากับ coextrusion ด้วยเลเยอร์ผูกมั่นใจได้ว่าการยึดเกาะระหว่างเลเยอร์เกิน 15 n/cm
สามารถรวมเลเยอร์อุปสรรคเพื่อความต้านทานต่อสารเคมีที่เพิ่มขึ้น
ช่วยให้การเพิ่มประสิทธิภาพของคุณสมบัติของวัสดุในเลเยอร์ที่แตกต่างกัน
การกำหนดค่าทั่วไป: 3, 5 หรือ 7 ชั้นขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของแอปพลิเคชัน
โฟม - core pvc extrusion
โฟม - Core PVC Extrusion ช่วยลดการใช้วัสดุได้ 15-25% ในขณะที่รักษาความแข็งของวงแหวน
สารเคมีโฟม (azodicarbonamide) สลายตัวที่อุณหภูมิการอัดขึ้นรูป PVC
สร้างโครงสร้างเซลล์ที่ปิดปิด- ด้วยความหนาแน่น 0.7-0.9 g/cm³
ชั้นนอกของแข็ง (15-20% ของความหนาของผนัง) ให้พื้นผิวที่เรียบ
คุณสมบัติฉนวนที่ยอดเยี่ยมเมื่อเทียบกับท่อที่เป็นของแข็ง
ใน - เทคโนโลยีการประมวลผลบรรทัด
การพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อม
แนวทางปฏิบัติรีไซเคิล
แนวทางการอัดรีดของพีวีซีอย่างยั่งยืนรวมเนื้อหารีไซเคิลและการกู้คืนพลังงาน โพสต์ - การรีไซเคิล PVC ผู้บริโภคในการอัดขึ้นรูป PVC ถึง 30 - 40% ในแอปพลิเคชันที่ไม่ใช่แรงดัน
การอนุรักษ์ทรัพยากร
ผู้ผลิตเครื่องอัดรีดของ PVC ใช้ระบบระบายความร้อนแบบปิดมากขึ้น - ระบบระบายความร้อนแบบลูปลดการใช้น้ำ 90% การกู้คืนพลังงานจากลำธารของเสียจะจับได้ 15-20 mJ/kg
eco - สูตรที่เป็นมิตร
ตะกั่ว - ระบบการทำให้เสถียรฟรีมีอิทธิพลเหนือสูตรการอัดรีด PVC ที่ทันสมัย แคลเซียม - ระบบสังกะสีให้ความเสถียรทางความร้อนที่เทียบเท่ากับโปรไฟล์สิ่งแวดล้อมที่ดีขึ้น
เป้าหมายความยั่งยืน
30-40%
โพสต์ - อัตราการรีไซเคิล PVC ผู้บริโภค
90%
การลดปริมาณการใช้น้ำ
15-20%
ประหยัดพลังงานด้วยไดรฟ์ที่ทันสมัย
2025
เป้าหมายสำหรับการกำจัดตะกั่วที่สมบูรณ์
