Neue Fortschritte in der Formgebungstechnologie von HDPE-Rohren mit großem Durchmesser (Extrusion)

In den letzten Jahren hat sich PE-Rohrleitung, angetrieben durch die dynamische Entwicklung und den starken Ausbau der heimischen PE-Industrie und dank ihrer inhärenten Vorteile wie Umweltfreundlichkeit, Langlebigkeit, hervorragenden physikalischen Eigenschaften, exzellenter Korrosions- und Alterungsbeständigkeit, guter Kältebeständigkeit, Abriebfestigkeit und hoher Schlagfestigkeit, als bevorzugte Wahl für Rohrleitungen mit großem Durchmesser in der kommunalen Wasserversorgung und Abwasserentsorgung etabliert. Dieser Erfolg ist auf ihr geringes Gewicht, die einfache Installation, die überlegenen Verbindungsverfahren, die ausgezeichneten Durchflusseigenschaften und die Kosteneffizienz zurückzuführen und bietet vielversprechende Wachstumsaussichten. Derzeit wird der Markt für PE-Rohrleitungen hauptsächlich von HDPE-Produkten dominiert. Diese Kategorie umfasst Vollwandrohre für die Wasserversorgung und Abwasserentsorgung, ein- und doppelwandige Wellrohre, stahlverstärkte Wellrohre, Gasleitungen, Rohre für den Transport von Mineralschlämmen, Sand und Schlamm, Schläuche für die landwirtschaftliche Tropfbewässerung sowie verschiedene andere Verbund-, Modifizierungs- und vernetzte Rohrsysteme.

Klassifizierung von PE-Rohrrohstoffen

Die Auswahl des HDPE-Materials ist von entscheidender Bedeutung; verschiedene HDPE-Typen weisen unterschiedliche Leistungseigenschaften auf und müssen anhand der jeweiligen Produktionsanforderungen ausgewählt werden. Beispielsweise ist für die Herstellung von PE-Rohren mit großem Durchmesser der HDPE-Typ PE100 die bevorzugte Wahl. Dieses Material zeichnet sich durch hervorragende Beständigkeit gegen Druck, Stöße und Korrosion aus und erfüllt gleichzeitig die hohen Festigkeitsanforderungen, die für Rohre mit großem Durchmesser gelten.

Für die Herstellung dickwandiger Rohre empfiehlt es sich jedoch, Sorten mit Anti-Sag-Eigenschaften zu wählen. Aufgrund der beträchtlichen Materialstärke besteht bei der Fertigung dickwandiger Rohre die Gefahr des Schmelztropfens. HDPE-Materialien mit Anti-Sag-Eigenschaften weisen eine hervorragende Stabilität bei hohen Temperaturen auf und gewährleisten so die Qualität und strukturelle Integrität der fertigen Rohre.

Neben den beiden oben genannten Szenarien sind noch weitere Faktoren zu berücksichtigen. So sollten beispielsweise Rohre, die für den dauerhaften Einsatz im Freien vorgesehen sind, aus HDPE-Sorten mit hoher Witterungsbeständigkeit gefertigt werden; Rohre, die korrosive Medien transportieren, benötigen hingegen HDPE-Sorten mit außergewöhnlicher Korrosionsbeständigkeit.

Daher ist es bei der Auswahl von HDPE-Materialien unerlässlich, die am besten geeignete Sorte anhand der spezifischen Produktionsanforderungen zu bestimmen, um sicherzustellen, dass die hergestellten Rohre den Betriebsanforderungen in einem breiten Spektrum komplexer Umgebungen gerecht werden. Darüber hinaus muss während des Produktionsprozesses selbst den Verarbeitungstechniken und Qualitätskontrollmaßnahmen größte Aufmerksamkeit gewidmet werden, um eine stabile und zuverlässige Leistung der fertigen Rohre zu gewährleisten.

Um den spezifischen Anforderungen des Extrusionsprozesses gerecht zu werden, muss die Extrusionsmaschine über entsprechende Fähigkeiten verfügen, die in erster Linie Aspekte wie Schneckendesign, Schmelztemperaturregelung, Rohrformdesign, Vakuumregelung, Regelung des Zuggeschwindigkeitsverhältnisses und automatische Schneidmechanismen umfassen.

JWELL Rohrextrusionsanlage für große Durchmesser

Extruderabschnitt

Für die Herstellung von HDPE-Rohren mit großem Durchmesser verwendet JWELL Machinery eine firmeneigene Hauptextruder-Serie mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis (L/D) von 40 und einer spiralförmigen Zuführungsbuchse. Diese Konfiguration gewährleistet hohe Ausstoßraten bei gleichzeitig optimaler Materialplastifizierung und niedrigen Schmelztemperaturen. Für Rohre mit einem Außendurchmesser (AD) von 800 mm oder mehr und Wandstärken entsprechend SDR 11 oder höher ist der Extruder mit einem rückseitig montierten Schmelzekühler ausgestattet. Dieses Gerät senkt die Schmelztemperatur, bevor das Material in die Düse eintritt, wodurch das Absacken der Schmelze minimiert und gleichzeitig die Länge des Vakuumkühlbehälters reduziert werden kann. Dies gewährleistet letztendlich eine außergewöhnliche Gleichmäßigkeit der Rohrwandstärke.

Formendesign

Die ein- oder mehrlagige Düse verfügt über eine Spiralstruktur mit einem mehrspiraligen Strömungsverteiler sowie Luft- und Ölkühlungsmechanismen, um die Verweilzeit des Materials in der Düse zu minimieren und die Schmelztemperatur weiter zu stabilisieren.

Vakuumsteuerung

Während der Vakuumkühlung und -formung bei der Rohrherstellung gewährleistet ein vollautomatisches Unterdruck-Regelsystem eine schnelle Rohrformung und ein zügiges dynamisches Ansprechverhalten. Das System erkennt Vakuumlecks in Echtzeit und kompensiert diese automatisch, wodurch die Stabilität des Vakuumkalibrierungsprozesses erhöht wird. Durch die automatische Regelung der Drehzahl der Vakuumpumpe werden zudem nicht nur die Geräuschentwicklung im Vakuumtank deutlich reduziert, sondern auch erhebliche Energieeinsparungen von über 50 % erzielt.

Stabile Traktion

Das System nutzt ein synchrones „Eins-zu-Viele“-Steuerungsschema, bei dem eine einzelne Antriebseinheit mehrere Permanentmagnet-Synchron-Servomotoren gleichzeitig antreibt. Dies bietet den Vorteil eines stabilen Drehmoments bei niedrigen Frequenzen. Darüber hinaus gewährleistet der große Drehzahlregelbereich einen reibungsloseren Produktionsprozess und minimiert potenziellen Produktausschuss. Für die Fahrketten sorgt ein selbstexpandierender Konturfolgemechanismus, der einen engen und präzisen Sitz zwischen den Ketten und den Führungsschienen sicherstellt und somit die Genauigkeit der Fahrgeschwindigkeit garantiert.

Automatisiertes Schneiden

Sie verfügt über einen vollautomatischen, staubfreien Schneidmechanismus, der Materialstärken bis zu 160 mm schneiden kann. Darüber hinaus ist sie mit einer automatischen Durchmesserverstellung per Knopfdruck ausgestattet, die das staubfreie Schneiden von extrem dicken Rohren bemerkenswert einfach und intuitiv macht – und somit das schnelle Schneiden von Rohren mit unterschiedlichen Spezifikationen ermöglicht.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Auswahl geeigneter Materialien und passender Ausrüstung, die Optimierung der Produktionsprozesse sowie die Steigerung des Automatisierungsgrades und der Qualitätskontrolle die Produktionsqualität und -effizienz von HDPE-Rohren mit großem Durchmesser effektiv verbessern können.