فرآیند تولید لوله پلی اتیلن، از مواد اولیه تا محصول نهایی

انتخاب و آماده سازی مواد اولیه لوله پلی اتیلن

مهم ترین مرحله تولید لوله پلی اتیلن، انتخاب مواد اولیه باکیفیت و استاندارد است. لوله پلی اتیلن براساس کیفیت و ویژگی و مشخصات فنی به سه گرید کلی زیر دسته بندی می شوند:

• PE80: برای تولید لوله های مخصوص آبرسانی و کشاورزی از این گرید استفاده می شود که استقامت بالا در کنار قیمت مناسب را با هم تلفیق می کند. برای افزایش تحمل فشار لوله با این گرید، ضخامت دیواره ها افزایش پیدا می کند.
• PE100: لوله هایی که با این گرید تولید می شوند، مقاومت فشاری بالا، طول عمر بیشتر و تحمل فشار کاری بهتری نسبت به PE80 دارند.
• PE100-RC: این گرید برای تولید پیشرفته ترین لوله پلی اتیلن انتخاب می شود که در برابر ترک خوردگی و عوامل محیطی استقامت بالایی دارد.

تفاوت لوله پلی اتیلن PE80، PE100 و PE100RC به ویژگی های مواد اولیه به کار رفته در آنها ارتباط دارد.

بررسی کیفیت مواد اولیه قبل از تولید

پس از بررسی و انتخاب گرید مناسب مواد پلی اتیلن، باید کیفیت مواد با استانداردهای مختلف آزمایش و تست شود. در این مرحله چگالی، شاخص جریان مذاب (MFI)، یکنواختی مواد و خواص مکانیکی آنها با استاندارد مختلف بررسی می شود. اگر این مرحله طی نشود، لوله مقاومت و طول عمر مطلوبی نخواهد داشت. مهم ترین تست و استانداردهای این مرحله شامل موارد زیر است:

• ISO 1133: بررسی شاخص جریان مذاب (MFI) مواد پلی اتیلن
• ISO 1183: اندازه گیری چگالی مواد پلی اتیلن و بررسی یکنواختی و کیفیت ساختار پلیمر
• ISO 527: ارزیابی خواص کششی مواد اولیه
• ISO 11357-6: بررسی پایداری حرارتی مواد پلی اتیلن و مقاومت آنها در برابر اکسیداسیون هنگام فرآیند تولید

ترکیب مواد اولیه با افزودنی ها‌

بعد از تایید مواد اولیه از نظر کیفیت و گرید، برای افزایش مقاومت UV لوله پلی اتیلن و عوامل محیطی، باید مواد پلی اتیلن با افزودنی ها ترکیب شوند. برخی از مواد افزودنی در این مرحله شامل مستربیچ مشکی حاوی کربن بلک است. دو استاندارد ISO 6964 و ISO 18553 در این مرحله اهمیت دارند. استاندارد ISO 6964 برای اندازه‌گیری مقدار کربن بلک موجود در ترکیبات پلی اتیلن و کنترل مقدار افزودنی ها و ISO 18553 برای بررسی میزان پراکندگی کربن بلک و یکنواختی توزیع آن در مواد می باشند. بعد از انتخاب تست های این مرحله، مواد اولیه آماده ورود به خط تولید لوله پلی اتیلن هستند.

ورود مواد اولیه به خط تولید و آماده سازی برای اکستروژن

لوله های پلی اتیلن به روش اکستروژن تولید می شوند. یعنی، مواد اولیه ابتدا ذوب و یکدست شده و سپس داخل قالب مخصوص قرار می گیرند تا شکل لوله را به خود بگیرند. مواد آماده سازی شده به وسیله سیستم تغذیه و به مقدار مشخص به داخل قیف ورودی دستگاه منتقل می شود.
مواد گرانولی پلی اتیلن بعد از ورود به دستگاه به صورت کنترل شده حرارت دهی و چرخانده می شوند. اگر در این مرحله مواد مذاب یکنواخت تولید شود، روی کیفیت، استحکام و ضخامت یکنواخت لوله تاثیر زیادی می گذارد.

شکل دهی لوله پلی اتیلن

بعد از ذوب و یکنواخت شدن مواد، باید با ابعاد، قطر و ضخامت استاندارد شکل دهی شود. با تنظیم دقیق قالب، فشار مواد مذاب و سرعت کشش در دستگاه می توان قطر خارجی، داخلی و وزن هر متر لوله را به طور دقیق تنظیم کرد. بعد از انجام این تنظیمات، مواد با فشار به سمت قالب هدایت می شوند تا شکل مورد نظر را بگیرند. سپس باید وارد مرحله خنک کاری شوند.

خنک کاری و تثبیت شکل و ابعاد لوله

در این مرحله باید لوله از قالب خارج شود و به تدریج دمای آن در مخازن مخصوص خنک شود. کاهش دما باید تدریجی و متناسب با ضخامت و ابعاد لوله باشد. چون، سرد شدن بسیار ایجاد ناهمواری در سطح لوله می شود. علاوه براین، اگر لوله بسیار آهسته خنک شود، امکان تغییر شکل آن وجود دارد.

کشش، علامت گذاری و چاپ مشخصات روی لوله

بعد از اینکه لوله کاملا خنک شد، دستگاه کشنده آن را با سرعت مشخص و استاندارد به جلو حرکت می دهد. در نتیجه لوله به صورت یکنواخت از دستگاه خارج شده و قطر، ضخامت و طول نهایی آن دقیق تر کنترل می شود. بعد از خروج لوله از دستگاه، مشخصات فنی مورد نیاز مانند نام تولیدکننده، سایز لوله، استاندارد تولید، فشار کاری، SDR، نوع مواد اولیه و تاریخ تولید به وسیله سیستم چاپ روی سطح لوله درج می شود. این اطلاعات برای شناسایی محصول و بررسی مشخصات آن در زمان اجرا و خرید اهمیت دارد.

کنترل کیفیت لوله پلی اتیلن در کارخانه

یکی از مهم ترین مراحل تولید لوله پلی اتیلن، کنترل کیفیت است. در این مرحله باید مشخصات فنی لوله پلی اتیلن از قبیل قطر، ضخامت لوله، وزن، یکنواختی سطح، کیفیت ظاهری و مقاومت در برابر فشار بررسی شوند. اغلب این موارد با استانداردهای زیر کنترل می شوند:

• ISO 4427: استاندارد لوله پلی اتیلن مورد استفاده برای انتقال آب
• EN 12201: استاندارد لوله پلی اتیلن برای انتقال آب و سیالات تحت فشار
• DIN 8074 و DIN 8075: استانداردهای مربوط به ابعاد، ویژگی‌ و مشخصات فنی لوله پلی اتیلن
• ASTM D3035: استاندارد مشخصات لوله پلی اتیلن تحت فشار

برش، جمع آوری و بسته بندی لوله

در آخرین مرحله، لوله ها با توجه به سفارش مشتری و نوع کاربرد، در طول مورد نظر برش داده می شوند. اگر قطر لوله کم باشد، به صورت کلاف در طول مشخص جمع شده و قطرهای بالا شاخه ای روی هم قرار می گیرند. در زمان ارسال سفارش برای مشتری، بهتر است اطلاعاتی از قبیل سایز، نوع لوله، فشار کاری و اطلاعات تولیدکننده روی بسته بندی درج شود.

عوامل موثر بر کیفیت نهایی لوله پلی اتیلن

کیفیت نهایی این لوله ها فقط به انتخاب مواد اولیه استاندارد ارتباط ندارد و عوامل متعددی باید رعایت شوند. در جدول زیر تمام عوامل موثر بر کیفیت نهایی لوله پلی اتیلن ارائه شده اند:

جمع بندی

در این مطلب تمام مراحل تولید لوله پلی اتیلن بررسی شد که شامل انتخاب مواد اولیه با گرید مناسب، اضافه کردن مواد افزودنی، حرارت دهی، ورود مواد مذاب به قالب، خنک کاری، برش و بسته است. هر اندازه تولیدکننده به جزئیات این مراحل بیشتر دقت کند و استانداردها را رعایت کند، به همان نسبت کیفیت محصول نهایی آن در سطح بهتری قرار خواهد گرفت.

سوالات متداول

چرا در تولید لوله پلی اتیلن از کربن بلک استفاده می شود؟

کربن بلک باعث افزایش مقاومت لوله در برابر اشعه UV و عوامل محیطی شده و عمر مفید آن را افزایش می دهد.

چه استانداردهایی برای تولید لوله پلی اتیلن وجود دارد؟

استانداردهایی مانند ISO 4427، EN 12201 و DIN 8074/DIN 8075 برای بررسی مشخصات فنی و کیفیت لوله استفاده می شوند.

مشخصات چاپ شده روی لوله پلی اتیلن شامل چه اطلاعاتی است؟

اطلاعاتی مانند سایز لوله، فشار کاری، SDR، نوع مواد اولیه، استاندارد تولید و نام تولیدکننده روی لوله چاپ می شود.

چرا خنک کاری در تولید لوله پلی اتیلن اهمیت دارد؟

خنک کاری کنترل شده باعث تثبیت شکل لوله و حفظ قطر و ضخامت جداره مطابق استاندارد می شود.