Производство полиэтиленовых труб - технология, лидеры рынка

Процесс производства

Обратим свое внимание непосредственно на производство труб из полиэтилена. Это довольно интересный процесс, в котором на полную катушку задействуется современное оборудование

Состоит он из нескольких основных этапов. Мы не будем перечислять все детали, так как на это уйдет масса времени. Выделим только базовые составляющие, без которых линия по производству полиэтиленовых труб попросту не сможет функционировать в нормальном темпе.

Этапы производства:

Сбор и подготовка сырья.
Переплавка сырья в зависимости от класса.
Производство трубы.

Как видите, все очень просто и понятно. Теперь мы погрузимся в каждый этап по отдельности.

Только учтите, что производственные мощности вы получите соответствующие тому количеству оборудования, которое закупили.

Подготовка сырья

Итак, линия по производству полиэтиленовой трубы начинается со сборки сырья. Создается полиэтилен за счет специальной обработки газа, именуемого этиленом.

Обработку эту называют полимеризацией. Собственно, вот почему полиэтилен и получил свое название.

Процесс производства труб из полиэтилена

В работе используется полимеризатор или автоклав – крупный станок-резервуар, куда добавляют этилен, затем к нему примешивают катализатор, повышают температуру внутри камеры до критических значений и регулируют уровень давления.

Оборудование это дорогое, но совершенно необходимое, без него сырье никак не подготовить.

В качестве катализатора используют разные химические элементы. Выбор конкретного элемента зависит от того, какие задачи вы ставите перед будущим материалом.

Производство полиэтилена низкого или высокого давления

Чтобы получить трубы ПНД или ПВД, нужно внести некоторые корректировки в процесс создания сырьевого полиэтилена.

Изменения вносят во все рабочие условия, начиная от температуры, и заканчивая выбором катализатора.

К примеру, линия по производству трубы ПНД работает с низким давлением в момент перегонки сырья. Уровень рабочего давления должен находиться на отметке ниже 2Мпа. При этом рабочий диапазон температур едва превышает точку кипения воды.

В качестве катализаторов используют довольно-таки экзотические для наших краев элементы типа хлорида титана, катализаторов Натта и т.д.

С полиэтиленом высокого давления действуют наоборот. Сырье для трубы ПВД переплавляют при давлении в 150-300 Мпа (то есть примерно в 200 раз больше, чем при производстве трубы ПНД) а также температуре 220-270 градусов по Цельсию.

Причем процесс происходит с добавлением активного кислорода.

Если сырье для трубы ПНД реально добывать даже в кустарных условиях (существуют полностью рабочие образцы домашних автоклавов, они малопроизводительны и часто дают брак, но все же достаточно эффективны и очень дешевы), то с полиэтиленом высокого давления так работать не получится.

Придется потратиться на оборудование, как минимум способное нагнетать высокий уровень давления в камере.

Литье труб

Полиэтилен получают в виде сухих рассыпчатых гранул разного диаметра. Делать что-то из него в таком виде еще рано. Гранулы нужно переплавить и пропустить через форму. Вот тогда уже мы получим трубы, какими привыкли видеть их на стройке.

Существует два способа формирования труб из сухого полиэтилена:

литье;
экструзия.

Каждый способ подразумевает, что для обработки привлекут отдельный класс оборудования, хотя отличия по части характеристик по большому счету минимальны.

В первом случае пластик нагревают до точки кипения, а затем заливают в цилиндрическую форму. Форма вращается и способна менять температуру своих граней.

За счет центробежной силы пластик равномерно распределяется по стенкам цилиндра, а за счет температуры рабочие получают возможность удерживать его в жидком состоянии столько времени, сколько им необходимо.

Как только сырье растечется по поверхности равномерно, то есть на каждой стенке образуется нормативное количество полиэтилена, форма останавливается и полимер застывает.

Экструзия – процесс переплавки полиэтилена путем продавливания через форму под давлением. Основную работу в нем выполняет экструдер. Это устройство точно так же, как и в случае с литьем разогревает пластик, но в дальнейшем пропускает его через узкую щель, формируя деталь нужных габаритов. А после этого быстро застывает.

Общие сведения

Трубы являются одним из самых востребованных пластиковых изделий. Их можно производить практически из любого полимерного материала, но чаще всего их получают из полипропилена (ПП), полиэтилена (ПЭ) и поливинилхлорида (ПВХ). Реже используют стеклопластиковые изделия. Из тех же самых полимеров нужно выпускать и фитинги для того, чтобы они по химической природе не отличались от погонного изделия и могли образовывать с ней прочное сварное или клеевое соединение.

Полимерные трубы, как правило, применяются для холодного и горячего водоснабжения, канализации, орошения полей, дренажа и водостоков. Стандартный ряд диаметров пластиковых трубопроводов: 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 75, 90, 110, 125 мм и далее. Толщины стенок могут варьироваться в зависимости от назначения, материала и величины внутреннего рабочего давления.

Полиэтиленовые трубы выпускаются из полиэтилена высокой плотности (ПНД) и его разновидностей ПЭ-63, ПЭ-80 и ПЭ-100, и т.д. и из сшитого полиэтилена (PEX). Такие изделия используются для водоснабжения (чаще наружного), а также для наружной оболочки труб в ППУ изоляции. Полипропиленовые трубы из гомополимера пропилена (часто вторичного) применяют, как правило, для внутренней канализации. При экструдировании рандом-сополимера полипропилена получают уже напорные изделия для холодного или горячего водоснабжения, используемые тем не менее также обычно внутри зданий. Поливинилхлоридные трубы и фитинги применяют чаще всего для прокладки канализации снаружи зданий и сооружений. Из ПВХ изготавливают также относительно небольшое количество напорных труб и водосточные системы.

Кроме чисто пластиковых существуют трубы композитные. Наиболее важные из них металлопластиковые изделия, это вид пластиковых внутри и снаружи изделий с металлическим слоем внутри, а также трубы и фитинги в пенополиуретановой (ППУ) изоляции. ППУ обычно заливают в пространство между внутренней рабочей трубой и наружной защитной оболочкой. Интересно, что как труба, так и оболочка могут быть и полимерными (чаще полиэтиленовой), так и металлическими. Однако, наиболее часто применяемый вариант этого типа – стальная труба и оболочка из черного ПНД для прокладки сетей в грунте. Металлопластиковые же трубопроводы применяют и для отопления, и для водоснабжения или газоснабжения зданий.

Также трубы из различных полимеров могут быть гофрированными. Они, ввиду гораздо более высокой гибкости, применяют прежде всего в сетях, где требуется изгибать магистрали с малым радиусом, а также в трехмерных системах. В частности, гофротрубы используются как шланги в канализационных целях или для прокладки инженерных систем в коллекторах.

Рис.1. Гофротрубы

Инвестиции и рентабельность данного бизнеса

Для эффективного старта бизнеса по производству ПНД труб потребуется не менее 9 млн. рублей или 140 тыс. долларов. В эту сумму уже заложены средства на закупку оборудования, оформление документов и разрешений, ремонт помещений, оклад сотрудников и расходы на сырье за 6 месяцев, оплата аренды, коммунальных платежей, налоговых отчислений и расходы на продвижение новой марки.

Успех любой производственной деятельности базируется на множестве факторов, в числе которых наличие потребителя и поставщиков сырья в непосредственной близости, номенклатура продукции, эффективность выбранной рекламной стратегии и прочие.

Что касается стоимости конечного продукта, то она зависит от типа и габаритов изделий.

Процесс изготовления пластмассовых труб

Все вышеперечисленные изделия изготавливаются методом выдавливания перегретой пластмассы из особого аппарата – экструдера. Поэтому процесс производства пластмассовых труб называется экструзией полимеров. На практике данная технология выглядит следующим образом: в воронку экструдера засыпают гранулированные заготовки, которые, пройдя зону нагрева, попадают на шнековый пресс, выдавливающий массу сквозь калибрующее отверстие.

От общепринятого способа отличается только изготовление пластмассовых труб из полиэтилена типа РЕХ-AL-РЕХ (металлопластика). Этот процесс предполагает использование метода двойной соэкструзии, реализуемой следующим образом: из головки экструдера вылавливается «внутренняя» труба, обвиваемая полосой алюминиевой фольги, а поверх фольги накладывается «внешняя» труба. В итоге получается своеобразный сэндвич, состоящий из внутреннего слоя полиэтилена (РЕХ), армирующей сердцевины из алюминия (AL) и внешнего слоя из того же полиэтилена (РЕХ).

Однако свойства пластиковых труб зависят от способа производства лишь частично, а основное влияние на характеристики продукции оказывает только конструкционный материал. И в следующей части мы познакомимся с основными характеристиками каждой разновидности полимерных труб.

Характеристики пластмассовых труб

К общим свойствам пластичных полимеров, характерным для пластмассовых труб относятся следующие качества:

Податливость механической обработке – все полимерные трубы можно резать даже обычным ножом.
Инертность к большинству химически активных реагентов. Абсолютно все трубы из пластика не подвержены коррозии, а некоторые изделия способны выдержат даже серную кислоту.
Плохая теплопроводность. Все пластиковые изделия практически не проводят тепло, поскольку тепловая инерция пластмасс высока изначально. Причем с электричеством наблюдается та же ситуация: все полимеры – диэлектрики.
Плохая огнестойкость – большинство полимеров горит при температуре возгорания бумаги. Кроме того, при горении, как и большинство пластмасс, полимерная труба выделяет очень вредные соединения.

Кроме того, каждая труба из пластика обладает еще и индивидуальными характеристиками.

Фитинги и трубы пластмассовые PP обладают хорошей переносимостью высоких температур прокачиваемой жидкости.

Также для них характерна средняя переносимость внутреннего давления. Самые прочные полипропиленовые коммуникации выдерживают внутреннюю нагрузку только в 2,5 МПа.

Оригинальность характеристик труб из РЕ выражается в следующих качествах:

Неспособность сохранить целостность тела трубы при нагреве выше 40 °C. Это свойство не относится к положительным характеристикам, но оно присуще данному материалу.
Высокая пластичность – полиэтиленовые трубы могут выдержать землетрясение в 9 баллов и успешно противостоят смещению грунта.

К личным качествам труб из ПВХ относится высокая огнестойкость – температура воспламенения PVC труб – 500°C, а также высокая морозостойкость – нижний предел эксплуатационной температуры труб из поливинилхлорида равен – 60 °C.

Причем такими свойствами обладают не только детали трубопровода, но даже и хомуты пластмассовые для крепления из соответствующих пластичных полимеров. Поэтому, чаще всего, при монтаже коммуникаций из определенного материала к ним подбирают такой же крепеж.

Оборудование для производства

Процесс производства

Линия по производству пластиковых труб с полным циклом наряду с экструдером включает в себя следующее оборудование:

Система подачи сырья;
Машина для нарезания труб;
Ванны для калибровки и охлаждения;
Тянущее устройство;
Смеситель;
Лента-транспортер;
Формовщик вакуумный;
Накопитель, выполняющий укладку труб.

В качестве сырья приобретают полимеры гранулированные, обращая особое внимание на качество и срок годности сырья. Полипропилен и полиэтилен обладают практически не ограниченным сроком годности, что делает их наиболее выгодным материалом

Достаточно выгодным является также сополимер полипропилена, стоимость которого за килограмм составляет в районе 50-70 р. Довольно часто применяется также ПНД обладающий еще более низкой ценой от 32 р./кг.

Технология производства

Производство труб

Как уже было сказано выше, линия по производству труб пластиковых работает по методу экструзии. Данный процесс является закрытым непрерывным циклом, который мы рассмотрим подробнее на примере изготовления труб из полиэтилена.

Сырьем для производства полиэтиленовых водопроводных труб служит полиэтилен гранулированный марок ПЭ-80 и ПЭ-100, наполняемый на заводе-изготовителе специальными добавками, значительно улучшающими технические и эксплуатационные характеристики материала.

Двухшнековый экструдер

Непосредственно изготовление пластиковых труб включает в себя следующие этапы:

Автоматическая подача гранул полиэтилена в размещенный над материальным цилиндром загрузочный бункер станка-экструдера.
Оттуда гранулы перемещаются в материальный цилиндр, в котором они расплавляются.
При помощи шнека гранулы перемещаются в экструзионную трубную головку, выполняющую формование заготовки трубы.
Материальный цилиндр обогревается при помощи кольцевых нагревателей, установленных на внешней поверхности цилиндра.
При прохождении через экструзионную трубную головку расплавленный полиэтилен формуется в заготовку трубы.
Далее вакуумный калибратор выполняет калибровку заготовки по ее внешнему диаметру, регулирование толщины стенки трубы выполняется за счет изменения скорости работы тянущего устройства.
Далее заготовка трубы проходит через несколько расположенных последовательно охлаждающих ванн и охлаждается окончательно.
После тянущего расположено отрезное устройство, отрезающего нужную длину трубы, контролируемую счетчиком метража.
Далее в соответствии с заказом трубу либо сматывают бухтами, либо поставляют отрезками.

Контроль качества

Оборудование, необходимое для производства

После изготовления требуемого в соответствии с заказом метража полиэтиленовой трубы ее передают в ОТК для проверки контролером отдела технического контроля геометрических размеров произведенных труб, включающих в себя следующие параметры:

Внешний диаметр трубы;
Толщину стенки;
Длину отрезков трубы;
Овальность трубы.

Представители лаборатории, руководствуясь требованиями нормативных документов, отбирают из каждой партии изготовленных труб контрольные образцы для проведения контрольных испытаний продукции в специальной испытательной лаборатории. В случае соответствия норме всех контролируемых параметров для данной партии труб выписывают документ, подтверждающий качество и отправляют трубы потребителю.

Подводя итог, хочется добавить, что технологический процесс производства пластиковых труб является автоматизированным и оптимизированным, и не требует больших затрат энергии и трудовых ресурсов. Кроме того, такое производство является практически безотходным и экологически чистым, а также достаточно компактным – площадь одной линии производства составляет не более 100 м2.

Технология изготовления труб ПНД + Видео как делают

Производство напорных водопроводных труб осуществляется согласно ГОСТ 18599-2001, изделия, использующиеся для транспортировки газа, должны изготавливаться из ПЭ 100 и соответствовать ГОСТ Р 50838-95.

Производственный процесс базируется на технологии экструзии. Сырье помещается в экструдер и там размягчается, а затем посредством фильеров формируется в трубы заданного диаметра и охлаждается.

Технологический цикл предусматривает несколько этапов:

сырье помещается в накопительный бункер, далее – в экструдер, где постепенно нагревается при постоянном перемешивании;
двигаясь к головке экструдера, где формируется форма будущего изделия, масса проходит сквозь ряд цилиндров;
заготовка подается в вакуумный калибратор для проверки заданных параметров и частичного охлаждения;
практически готовая труба попеременно помещается в несколько охлаждающих ванн и приобретает установленную температуру;
трубы подаются на конвейер для резки при помощи планетарной пилы;
изделия маркируют, укладывают в бухты и отправляют в зону складирования.

Ключевым узлом всей линии является фильера экструдера. От характеристик этого агрегата зависит калибровка размеров готовых изделий.

Как выглядит процесс экструзии:

Оборудование для производства труб из полиэтилена

Как правило, производство труб полиэтиленовых ведется на линиях, состоящих из следующего набора оборудования:

Автоматического загрузчика и сушки полиэтиленовых гранул.
Нагревательного экструдера, оснащенного шнеком и матричной головкой (калибраторами), служащей для формирования заготовки трубы.
Вакуумных калибровочных ванн.
Ванн водяного охлаждения заготовки трубы из полиэтилена.
Тянущего устройства, служащего для транспортировки заготовки трубы по технологической линии.
Коронатора для повышения адгезии внутренних поверхностей труб-оболочек.
Планетарной пилы для выполнения резки труб под определенную длину.
Пневматического укладчика для укладки труб на накопительный стеллаж.
Шкафов управления производственной линией.
Маркиратора, осуществляющего маркировку на трубной продукции из полиэтилена.
Системы контроля ультразвуком, необходимой для контроля геометрических размеров труб (диаметра и толщины стенки).

Описанная выше линия и оборудование для производства полиэтиленовых труб использует метод экструзии – самый популярный на данный момент.

Доставку на производственную линию сырья-гранулята осуществляют со склада посредством автопогрузчика. Разгрузку осуществляют в накопительный бункер для сушки и подачи гранул в экструдер.

При помощи такой типовой линии выполнятся производство труб из полиэтилена, а также фасонных деталей следующих диаметров:

Труб напорных 125-1200 мм диаметром для водопроводов.
Труб напорных 125-315 мм диаметром для газопроводов.
Полиэтиленовых труб-оболочек 125-1200 мм диаметром.

Оборудование для производства труб полиэтиленовых

Экструзия

После прохождения последней камеры материал перемещается в устройство формирования изделия. Лучше всего проанализировать процессы, происходящие на этом этапе на примере линии SJ 65 33. Экструдер отделяет часть объема массы и автоматически помещает его в область высокого давления. С помощью гидравлических механизмов материал проходит через специальную формовочную вставку – фильеру.

Она изготавливается из прочного материала, который не изменяет своих геометрических размеров под воздействием высоких температур или агрессивных сред. Форма отверстий на его поверхности совпадает с размерами будущих труб. Но так как температура пластика еще высока, существует опасность изменения геометрии. Для предотвращения этого оборудование для производства полипропиленовых труб комплектуется водяной системой охлаждения.

Экструдер

Экструдер – станок для производства труб из пластика

Сырьем для производства труб из пластика могут служить:

Полимеры низкого и высокого давления;
Поливинилхлорид;
Полипропилен;
Полибутилен и т.д.

Основой производства служит станок для производства пластиковых труб – экструдер, выдавливающий трубы из расплавленного пластика.

Различают следующие виды экструдеров:

Шнековый, действующий по принципу мясорубки или соковыжималки;
Бесшнековый, применяющийся для производства труб из смеси материалов. Основным рабочим элементом такого экструдера является диск;
Комбинированный, в котором шнековая часть сочетается с диском.

Инвестиции и рентабельность данного бизнеса

Что касается стоимости конечного продукта, то она зависит от типа и габаритов изделий.

Преимущества пластиковых труб

Для начала, стоит заметить, что противников пластика не меньше, чем его любителей. Но в большинстве случаев, мнение о проигрышной позиции пвх перед «натуральными» материалами базируется на постулате о неэкологичности пластикового производства.

Многие считают, что сам материал пвх вреден не только для природы во время производства, но и для здоровья в процессе эксплуатации готового изделия. Надо сказать, что ни то, ни другое мнение полностью не доказано.

Однако что не вызывает сомнений, так это выгодность пластиковых производств. Основные качества, которые заставляют так думать:

Пластиковые трубы не подвержены гниению
Они не ржавеют!
Трубы из ПВХ выдерживают процессы прохождения через них жидкости, температура которой может достигать 1700 градусов
Пластиковые трубы никак не меняют вкусовых качеств воды
После длительного использования, они также не накапливают известковых отложений
Они намного легче, чем их металлические аналоги. Соответственно, транспортировка и монтаж также становятся более удобными процессами.
По долговечности они сопоставимы с изделиями из металла – срок годности стандартно не менее 50 лет. (Трубы из металла обязаны менять каждые 40 лет)
Монтаж пластиковых труб не требует громоздкого и неудобного оборудования.
Само производство пластиковых труб обходится для предпринимателя дешевле, нежели изготовление из металла.

Линии для PP-R труб

Стремительное развитие рынка пластиковых труб обусловлено моральным и физическим износом труб из чугуна и стали. Трубы из полимеров — это оптимальная замена большинства металлических трубопроводных сетей. Трубы из полипропилена применяются в системах отопления и водоснабжения. Для производства труб используется высококачественный термостойкий полипропилен. Именно полипропилен является наиболее конкурентоспособным материалом по сравнению с медью, сталью и др.
Полипропиленовые трубы:
износостойки,
устойчивы к агрессивным средам,
экологически безопасны,
не подвержены коррозии,
не зарастают карбонатными и другими отложениями.

Срок службы PP-R труб — до 50 лет в системах холодного водоснабжения и до 25 лет в системах горячего водоснабжения. Кроме того, легкость, простота и надежность монтажа позволяют в несколько раз уменьшить трудозатраты по сравнению с монтажом металлических труб.

Линии комплектуются:

Одношнековый экструдер
Высокоскоростные трубные головки
Вакуумный калибратор
Секция водяного охлаждения
Тянущее устройство
Отрезное устройство
Маркиратор
Накопитель

Полимерные трубы нашли широкое применение в различных областях. Их применяют при транспортировке питьевой воды, жидкостей технического назначения (растворов кислот, щелочей, солей, минеральных удобрений); транспортировке газа и газовых смесей; при прокладке различных типов канализаций; в защите силовых электрокабелей; в отопительных и мелиоративных системах; как гидроизоляционные оболочки для теплотрасс; а также как формообразующие при монолитном домостроении.

Широкий спектр применения полимерных труб объясняется долговечностью, устойчивостью к коррозии, низкой теплопроводностью, экологической чистотой, новыми возможностями прокладки.
Полимерные трубы производят из ПНД, ПВД, сшитого полиэтилена, полипропилена и сополимеров пропилена, полибутена, ПВХ.

Трубы из полимерных материалов в основном изготавливаются методом непрерывной экструзии. Основным элементом трубной линии является шнековый экструдер (одношнековый для ПНД, ПВД и ППС, двухшнековый для ПВХ). При производстве труб из полиэтилена и полипропилена используются гранулированные композиции полимеров.

На сегодняшний день во всем мире, особенно в развитых странах, в строительстве систем водоснабжения, канализации и отопления полимерные трубы занимают лидирующее положение.

Основными потребителями полимерных труб являются строительно-монтажные организации, управления жилищно-коммунальных хозяйств, а также частные застройщики и строительные бригады.

Основываясь на мировом опыте, можно сделать вывод, что в ближайшее время темпы роста потребления полимерных труб будут не ниже, чем в последние годы, и тенденция замены металлических труб неметаллическими будет продолжена.

Реализация проекта возможна на ОАО «Малоритская райагропромтехника» (Брестская область, г.Малорита).

Технология производства и сырьё

Предпринимателю, который запускает линию производства пвх-труб, нужно будет заранее подготовиться к получению необходимого сырья, наладить каналы поставок и заключить договоры с поставщиками. Само же сырьё может быть разноплановым. Обычно, в качестве сырья выступают различного рода полимеры, полипропилен, поливинилхлорид, полибутен и другие производные химической промышленности, которые чаще объединяются под общим сокращённым названием ПВХ.

Примечание: для успешного делопроизводства совсем не помешает ознакомиться со справочной информацией из школьного курса химии для старших классов.

Для того, чтобы производить пластиковые трубы высокого качества, понадобится использование первичного сырья, а именно гранулированных полимеров. Самое часто применяемое сырьё – сополимер полипропилена. Используют его чаще всего, потому что именно это соединение позволяет изготавливать трубы, способные выдерживать большое давление.

Но так же в производстве ПВХ-труб возможно использование и вторичного сырья (отходов). Однако из него изготавливают трубы только низкого давления. Подобная продукция обозначается ещё аббревиатурой ПНД.

Схема получения сертификата соответствия

Полиэтиленовые трубы могут сертифицироваться в различных системах. Выбранная схема по коду товарной номенклатуры и назначение изделия определяют, какой разрешительный документ следует получать. И добровольный, и обязательный сертификат на определенные полиэтиленовые трубы подтверждает их качество, соответствие положениям стандартов и безопасность.

Для монтажа магистралей с питьевой водой используют только трубы, имеющие сертификат качества

Оформление документов выполняется аккредитованными органами. При необходимости они могут выдать отказное письмо, которое обозначает, что конкретно взятая продукция не нуждается в обязательном подтверждении качества. Чтобы получить сертификат на полиэтиленовые трубы, заявителю необходимо обратиться в орган сертификации с заявкой и всей необходимой технической документацией на них. Заявителем может выступать как изготовитель, так и реализатор ПНД изделий.

После рассмотрения заявки и вынесения соответствующего решения проводится отбор необходимых образцов и сертификационные испытания. Полиэтиленовые трубы проверяются на соответствие физических характеристик, прочности, устойчивости к деформациям и многих других параметров. Методы сертификационных испытаний регламентируются ГОСТами. Результаты вносятся в протокол и изучаются специалистами. Если изделия ПНД соответствуют всем требованиям и нормам стандартов, то выдается сертификат.