La ligne de production de tuyaux en PVC est un ensemble d'équipements professionnels de production continue spécialement conçus pour la fabrication de diverses séries de tuyaux en PVC, y compris les tuyaux PVC-U (chlorure de polyvinyle non plastifié), les tuyaux PVC-C (chlorure de polyvinyle chloré) et d'autres tuyaux en PVC modifié. Son composant principal est le extrudeuse conique à double vis , qui est assorti d'un ensemble complet d'équipements auxiliaires pour réaliser l'automatisation de l'ensemble du processus de production, depuis le mélange des matières premières, le moulage par extrusion jusqu'à la découpe et l'emballage du produit fini. Avec les avantages d'une production stable, d'une haute efficacité et d'une qualité de produit précise, cette ligne de production est largement utilisée dans l'approvisionnement en eau et le drainage de la construction, l'ingénierie municipale, l'irrigation agricole, le passage de câbles pour l'électricité et les télécommunications, ainsi que dans d'autres domaines, répondant aux besoins diversifiés des différentes industries pour les tuyaux en PVC.

1. Processus technologique (version détaillée)

Le processus de production des tuyaux en PVC est une opération continue et systématique, chaque étape étant étroitement liée pour garantir la stabilité et la conformité du produit final. Le flux de processus détaillé est le suivant :

Préparation et mélange des matières premières : Tout d'abord, sélectionnez une résine PVC de haute qualité (grade SG-5 pour les tuyaux d'alimentation en eau, grade SG-4 pour les tuyaux d'évacuation) comme matériau de base, et mélangez-la avec divers additifs dans une proportion scientifique. Les additifs comprennent des stabilisants (stabilisant calcium-zinc pour la protection de l'environnement, stabilisant au sel de plomb pour la rentabilité), des lubrifiants (pour réduire la friction entre les matériaux et les équipements, assurant une extrusion fluide), des plastifiants (pour les tuyaux PVC modifiés, non requis pour les tuyaux PVC-U), et des charges (carbonate de calcium, avec une quantité ajoutée ≤10 % pour les tuyaux d'alimentation en eau et ≤20 % pour les tuyaux d'évacuation afin de réduire les coûts de production sans affecter la performance du produit). Tous les matériaux bruts et additifs sont mis dans le mélangeur à grande vitesse pour un mélange complet.

Mélange à grande vitesse et mélange à froid : Le mélangeur à grande vitesse chauffe et remue les matières premières mélangées à grande vitesse. La température de mélange à chaud est contrôlée entre 80 et 130℃, ce qui permet aux additifs de se dissoudre complètement et de se disperser uniformément dans la résine PVC, et d'éliminer l'humidité des matières premières. Après le mélange à chaud, les matériaux sont rapidement transférés au mélangeur froid pour refroidissement, et la température est réduite à ≤40℃ afin d'empêcher les matières premières de s'agglomérer en raison de la haute température et d'assurer la fluidité des matériaux lors de l'alimentation.

Transport et alimentation : Les matériaux mélangés refroidis sont transportés vers la trémie d'alimentation de l'extrudeuse via un convoyeur à vis fermé ou un convoyeur à vide, ce qui évite la pollution des matériaux et assure une alimentation continue et stable. Le processus d'alimentation est équipé d'un capteur de niveau pour compléter automatiquement les matériaux lorsque le niveau est insuffisant, réalisant ainsi une alimentation sans surveillance.

Alimentation forcée : Les matériaux dans la trémie d'alimentation entrent dans l'alimenteur forcé, qui utilise une structure d'alimentation en spirale pour pousser les matériaux dans le cylindre de l'extrudeuse à une vitesse uniforme. Cela permet de résoudre efficacement le problème d'alimentation inégale causée par le poids léger des matériaux en PVC, assurant un approvisionnement stable en matériaux pour l'extrudeuse et améliorant la stabilité de la qualité du produit.

Moulage par extrusion : Les matériaux entrent dans le extrudeuse conique à double vis , qui est l'équipement central de toute la ligne de production. La vis conique double tourne à une certaine vitesse, et grâce à l'action combinée du cisaillement, de l'extrusion et du chauffage, les matériaux solides sont progressivement fondus, plastifiés et homogénéisés pour former un matériau fondu à texture uniforme et à bonne fluidité. Le matériau fondu est extrudé dans le moule d'extrusion sous une certaine pression (20–30 MPa) pour former un ébauche de tuyau avec une certaine forme et taille.

Calibrage et mise en forme : Le tube extrudé passe d'abord à travers la bague de calibrage, qui détermine le diamètre extérieur du tube. Ensuite, il entre dans le réservoir de calibrage sous vide. Le réservoir de calibrage sous vide maintient une pression négative de -0,06~-0,08 MPa. Sous l'action de la pression négative, le tube est étroitement appliqué contre la paroi intérieure de la bague de calibrage, de sorte que le diamètre extérieur du tube est fixé, et la tolérance dimensionnelle est contrôlée dans une limite de ±0,3 mm, garantissant la circularité et la précision dimensionnelle du tube.

Refroidissement et stabilisation Après le calibrage sous vide, le tuyau entre dans le réservoir d'eau de refroidissement pour un refroidissement rapide. La méthode de refroidissement adopte une combinaison de refroidissement par pulvérisation et de refroidissement par immersion, et la température de l'eau est contrôlée entre 15 et 20℃. La longueur du réservoir d'eau de refroidissement est d'au moins 6 mètres, ce qui permet de garantir que le noyau du tuyau est entièrement refroidi à ≤40℃, afin que la forme du tuyau soit fixée, que les contraintes internes soient réduites, et que la ténacité et la résistance du tuyau soient améliorées.

Impression : Le tuyau refroidi passe à travers la machine d'impression, qui utilise la technologie d'impression par jet d'encre pour imprimer la spécification du produit, la norme d'exécution, la date de production, le nom du fabricant et d'autres informations sur la surface du tuyau. Le contenu imprimé est clair, résistant à l'usure et difficile à effacer, ce qui facilite la traçabilité du produit et le contrôle qualité.

Traction : Le tuyau imprimé est tiré par la machine d'extraction à une vitesse uniforme. La machine d'extraction adopte une structure de type chenille ou à trois mâchoires, équipée d'une fonction de régulation de vitesse à fréquence variable. La vitesse de traction est réglable et stable, et la force de traction est répartie de manière uniforme, ce qui permet d'éviter que le tuyau ne soit étiré ou déformé. La vitesse de traction détermine directement l'épaisseur de la paroi du tuyau, il est donc nécessaire qu'elle soit strictement adaptée à la vitesse d'extrusion.

Découpe à longueur fixe : Le tuyau tiré par la machine d'extraction entre dans la machine de découpe pour une coupe à longueur fixe. La machine de découpe adopte une scie planétaire ou une structure de type couteau relevable, ce qui permet une découpe synchronisée avec le mouvement du tuyau. La longueur de coupe standard est de 4 mètres ou 6 mètres, et la longueur de coupe peut être ajustée selon les besoins du client. La surface de coupe est plate, lisse et sans bavures, garantissant la facilité de connexion des tuyaux.

Évasement (optionnel) : Pour les tuyaux devant être raccordés par emboîtement, le tuyau coupé entre dans la machine à évaser pour le traitement d'évasement. La machine à évaser peut former des embouts évasés de type R ou à bouche droite, et le diamètre intérieur de l'embout évasé est adapté au diamètre extérieur du tuyau, garantissant une connexion étanche et sans fuite d'eau.

2. Équipement principal et fonctions détaillées

2.1 Système de mélange (Mélangeur haute vitesse + Mélangeur froid)

Le système de mélange est le premier maillon de la ligne de production, qui affecte directement l'effet de plastification des matériaux et la qualité du produit final. Il est composé d'un mélangeur haute vitesse et d'un mélangeur froid, qui travaillent ensemble pour réaliser le mélange et le refroidissement des matières premières.

Exigences de la formule La formule des matériaux mélangés est strictement formulée en fonction de l'utilisation du tuyau. Pour les tuyaux d'alimentation en eau en PVC-U, la résine PVC SG-5 est sélectionnée, associée à un stabilisant calcium-zinc (protection de l'environnement et non toxique), des lubrifiants appropriés et du carbonate de calcium (quantité ajoutée ≤10%) ; pour les tuyaux d'évacuation en PVC-U, la résine PVC SG-4 est sélectionnée, associée à un stabilisant au sel de plomb (coût faible et bonne stabilité) ou à un stabilisant calcium-zinc, des lubrifiants et du carbonate de calcium (quantité ajoutée ≤20%). La proportion de chaque additif est strictement contrôlée pour garantir les propriétés mécaniques, la résistance à la corrosion et la durée de vie du tuyau.

Principe de fonctionnement : Le mélangeur à grande vitesse est équipé d'une lame d'agitation rotative à grande vitesse, qui génère une force de cisaillement élevée lors de la rotation, permettant un mélange complet des matières premières et des additifs. En même temps, le dispositif de chauffage électrique à l'extérieur du mélangeur chauffe les matériaux à 80–130℃, ce qui favorise la dissolution et la dispersion des additifs et élimine l'humidité des matériaux. Après le mélange à chaud, les matériaux sont rapidement transférés au mélangeur froid. Le mélangeur froid est équipé d'une chemise d'eau de refroidissement, qui refroidit les matériaux à ≤40℃ par circulation d'eau, empêchant l'agglomération des matériaux et assurant la fluidité des matériaux.

Paramètres clés : La vitesse de rotation du mélangeur haute vitesse est de 800–1200 tr/min, et le temps de mélange est de 5–8 minutes ; la vitesse de rotation du mélangeur froid est de 200–300 tr/min, et le temps de refroidissement est de 5 – 7 minutes.

2.2 Extrudeuse (Équipement principal : Extrudeuse conique à double vis SJSZ)

L'extrudeuse est le cœur de toute la ligne de production de tuyaux en PVC, responsable de la fusion, de la plastification et de l'extrusion des matériaux mélangés en ébauches de tuyaux. L'extrudeuse conique à double vis SJSZ est largement utilisée dans la production de tuyaux en PVC en raison de ses excellentes performances de plastification, de sa faible consommation d'énergie et de sa production stable.

Structure de l'équipement : L'extrudeuse à double vis conique est composée d'un cylindre, d'une double vis conique, d'un dispositif d'alimentation, d'un dispositif de chauffage, d'un dispositif de refroidissement et d'un système de transmission. La vis est conique, et le diamètre de la vis augmente progressivement de l'extrémité d'alimentation à l'extrémité d'extrusion, ce qui peut augmenter progressivement la pression des matériaux pendant le processus d'extrusion, assurant une plastification complète des matériaux. Le cylindre est divisé en trois sections : section d'alimentation, section de plastification et section d'homogénéisation, chacune étant équipée d'un dispositif de chauffage et de refroidissement indépendant pour contrôler avec précision la température.

Paramètres clés : Le rapport longueur-diamètre de la vis est de 25–30, ce qui convient à la plastification des matériaux PVC ; la puissance de l'extrudeuse est de 30–160 kW, variant selon la capacité de production et le calibre du tuyau ; la pression d'extrusion est de 20–30 MPa, ce qui garantit que le matériau fondu peut être extrudé en douceur dans le moule.

Contrôle de la température La température de chaque section de l'extrudeuse est strictement contrôlée pour empêcher le matériau PVC de se décomposer en raison d'une surchauffe (le PVC se décompose au-dessus de 190℃). Le réglage spécifique de la température est le suivant : section d'alimentation 140–160℃ (principalement pour préchauffer les matériaux et faciliter l'alimentation), section de plastification 160–180℃ (pour fondre et plastifier complètement les matériaux), section d'homogénéisation et tête de machine 170–185℃ (pour assurer l'uniformité du matériau fondu et une extrusion fluide).

Principe de fonctionnement : Lorsque l'extrudeuse fonctionne, la vis conique à double hélice tourne dans le cylindre, et les matériaux sont poussés vers l'avant sous l'action de la vis. Pendant le processus de poussée, les matériaux subissent la force de cisaillement de la vis et du cylindre, ainsi que le chauffage du dispositif de chauffage, de sorte que les matériaux solides fondent progressivement en un état fondu, et les additifs sont entièrement mélangés avec la résine PVC pour former un matériau fondu homogène. Le matériau fondu est extrudé dans le moule d'extrusion à une certaine pression et vitesse pour former un ébauche de tuyau avec une certaine forme.

2.3 Moule d'extrusion

Le moule d'extrusion est l'équipement clé qui détermine la forme, la taille et la qualité de surface du tuyau en PVC. Il est conçu selon le calibre et l'épaisseur de la paroi du tuyau, et sa structure et sa précision affectent directement la qualité du produit.

Conception de la structure : Le moule d'extrusion adopte une conception de canal d'écoulement annulaire, et le canal d'écoulement est conçu avec un angle de rétrécissement progressif de 8° à 12°, ce qui permet au matériau fondu de s'écouler uniformément dans le canal, de réduire la perte de pression et d'assurer que l'épaisseur de la paroi du tube brut soit uniforme. Le moule est composé d'un corps de moule, d'une tige centrale, d'une bague de calibrage et d'autres pièces. La tige centrale et le corps du moule forment un espace annulaire, qui constitue le canal d'écoulement du matériau fondu.

Sélection des matériaux : Le moule est fabriqué en acier allié 40Cr, et la surface du canal d'écoulement est chromée avec une épaisseur de couche de chrome de 0,05 à 0,1 mm. Ce matériau possède une bonne résistance à l'usure, à la corrosion et une dureté élevée, ce qui peut prolonger la durée de vie du moule et garantir la régularité de la surface du tuyau.

Contrôle de précision : La précision dimensionnelle du moule est strictement contrôlée, et la coaxialité de la tige centrale et du corps du moule est ≤0,02 mm, ce qui garantit que l'épaisseur de la paroi du blanc de tuyau est uniforme, et que les tolérances du diamètre extérieur et intérieur respectent les exigences des normes nationales.

2.4 Système de calibrage sous vide et de refroidissement

Le système de calibrage sous vide et de refroidissement est utilisé pour fixer la forme et la taille du blanc de tuyau, réduire les contraintes internes du tuyau, et améliorer la précision dimensionnelle ainsi que les propriétés mécaniques du tuyau.

Cuve de calibrage sous vide : Le réservoir de calibrage sous vide est équipé d'une pompe à vide, qui peut maintenir une pression négative stable à l'intérieur du réservoir. La plage de pression négative est de -0,06 à -0,08 MPa. Lorsque le tube brut passe à travers le réservoir de calibrage, la pression négative fait que le tube brut adhère étroitement à la paroi intérieure de la manche de calibrage, de sorte que le diamètre extérieur du tube est fixé. La manche de calibrage est en cuivre ou en acier inoxydable, avec une grande précision dimensionnelle et une bonne conductivité thermique. La tolérance du diamètre extérieur du tube après calibrage est de ±0,3 mm, ce qui répond aux exigences des normes nationales. Pour les tubes de petit calibre (20–63 mm), le degré de vide peut être réduit de manière appropriée à -0,02 à -0,04 MPa ; pour les tubes de grand calibre (110–315 mm), le degré de vide doit être augmenté à -0,04 à -0,06 MPa pour garantir l'effet de calibrage.

Cuve d'eau de refroidissement : Le réservoir d'eau de refroidissement est divisé en plusieurs sections, chacune équipée d'un système de circulation d'eau indépendant et d'un dispositif de contrôle de la température, réalisant un contrôle de température segmenté. La température de l'eau de refroidissement est contrôlée entre 15 et 25℃, et la partie avant du réservoir (proche du réservoir de calibrage) a une température d'eau légèrement plus élevée (20–25℃) pour éviter que le tuyau ne devienne cassant en raison d'un refroidissement rapide ; la partie arrière a une température d'eau plus basse (15–20℃) pour garantir que le noyau du tuyau soit entièrement refroidi. La longueur du réservoir d'eau de refroidissement n'est pas inférieure à 6 mètres, et le tuyau est refroidi par pulvérisation et immersion, ce qui permet un refroidissement uniforme du tuyau et réduit les contraintes internes. Après refroidissement, la température du noyau du tuyau est ≤40℃, et la forme du tuyau est fixée.

2.5 Machine d'entraînement

La machine d'entraînement est utilisée pour tirer le tuyau refroidi à une vitesse uniforme, assurant la continuité de la ligne de production et la stabilité de la taille du tuyau. C'est un équipement auxiliaire important pour la ligne de production.

Type et structure La machine d'extraction adopte principalement deux types : le type chenille et le type à trois mâchoires. La machine d'extraction de type chenille convient aux tuyaux de différents calibres, avec une grande force de traction et une force uniforme ; la machine d'extraction de type à trois mâchoires convient aux tuyaux de petit calibre, avec une structure compacte et une grande précision. La machine d'extraction est équipée d'un système de régulation de vitesse à fréquence variable, qui peut ajuster la vitesse de traction en fonction de la vitesse d'extrusion, garantissant que la vitesse de traction est cohérente avec la vitesse d'extrusion, évitant que le tuyau soit étiré ou déformé.

Paramètres clés : La plage de vitesse de traction est 1 – 2 0 m/min, ajustable selon le calibre du tuyau (10– 2 0 m/min pour petit calibre, 0 –15 m/min pour grand calibre); la force de traction est de 5 à 50 kN, variant selon la taille et l'épaisseur de la paroi du tuyau. La machine d'entraînement est équipée d'un dispositif de réglage de pression, qui peut ajuster la force de serrage du chenillard ou du mandrin trois mors afin d'éviter d'endommager la surface du tuyau.

2.6 Machine de découpe

La machine de découpe est utilisée pour couper le tuyau continu en produits finis de longueur fixe, nécessitant une surface de coupe plane, sans bavures, et une longueur de coupe précise.

Type et principe de fonctionnement : La machine de découpe adopte principalement une scie planétaire et un type à couteau relevable. La machine de découpe à scie planétaire convient aux tuyaux de grand calibre (au-dessus de 110 mm). La lame de scie tourne autour du tuyau tout en avançant, réalisant une découpe synchronisée avec le tuyau, et la surface de coupe est plate ; la machine de découpe de type couteau relevable convient aux tuyaux de petit calibre (en dessous de 63 mm), et la lame du couteau se déplace de haut en bas pour couper le tuyau, avec une vitesse de coupe rapide et une haute efficacité. La machine de découpe est équipée d'un dispositif de mesure de longueur, qui peut contrôler avec précision la longueur de coupe, et la longueur de coupe standard est de 4 mètres ou 6 mètres, pouvant être ajustée selon les besoins du client.

Exigences clés : La lame de coupe est en acier rapide ou en carbure, ce qui lui confère une grande dureté et une résistance à l'usure, assurant une coupe fluide ; le processus de coupe est synchronisé avec le mouvement du tuyau, évitant la déformation du tuyau pendant la coupe ; la surface de coupe est exempte d'ébavures, et la verticalité de la surface de coupe est ≤0,5 mm/m.

2.7 Équipements auxiliaires

En plus de l'équipement principal ci-dessus, la ligne de production de tuyaux en PVC est également équipée d'une série d'équipements auxiliaires pour assurer le bon fonctionnement de la ligne de production et la qualité des produits.

Machine d'impression : La machine d'impression utilise la technologie d'impression par jet d'encre, qui peut imprimer la spécification du produit, la norme d'exécution (comme GB/T 10002.1-2006 pour les tuyaux d'alimentation en eau en PVC-U), la date de production, le numéro de lot, le nom du fabricant et d'autres informations sur la surface du tuyau. L'encre d'impression est résistante à l'eau, à la corrosion et à la friction, et le contenu imprimé est clair et durable, ce qui facilite la traçabilité du produit et le contrôle qualité.

Machine à emboîture La machine à évaser est un équipement optionnel, principalement utilisé pour le traitement de l'extrémité évasée du tuyau afin de faciliter la connexion par emboîtement du tuyau. Elle peut traiter des extrémités évasées de type R ou à bouche droite, et le diamètre intérieur de l'extrémité évasée est assorti au diamètre extérieur du tuyau. La température d'évasement est contrôlée entre 160 et 180℃, et le temps d'évasement est ajusté en fonction du calibre du tuyau, garantissant que l'extrémité évasée soit solide et ne se détache pas facilement.

Empileur er : Le rack d'empilage est utilisé pour empiler automatiquement les tuyaux coupés ou emboutis, réduisant ainsi l'intensité du travail manuel. Il est équipé d'un dispositif de levage hydraulique et d'un dispositif de rotation, qui peuvent ajuster automatiquement la hauteur et l'angle d'empilage, et empiler les tuyaux proprement. La capacité d'empilage est de 500 à 2000 pièces par heure, ce qui convient à différentes capacités de production.

3 . Produits et domaines d'application (Présentation détaillée)

3 .1 Types de produits

La ligne de production de tuyaux en PVC peut produire divers types de tuyaux en PVC, qui sont classés selon l'utilisation et le matériau, comprenant principalement les types suivants :

Tuyau d'alimentation en eau PVC-U : Il est fabriqué en résine PVC non plastifiée, avec les caractéristiques suivantes : non toxique, sans odeur, résistant à la corrosion, haute résistance à la pression, et paroi intérieure lisse (faible résistance à l'écoulement). Il convient pour la construction d'approvisionnement en eau intérieure, d'approvisionnement en eau municipale et de projets d'approvisionnement en eau rurale. Le calibre varie de 20 mm à 630 mm, et la pression de travail varie de 0,6 MPa à 1,6 MPa.

Tuyau de drainage PVC-U : Il est également fabriqué en résine PVC non plastifiée, avec les caractéristiques de légèreté, résistance à la corrosion, bonne performance de drainage et installation facile. Il convient pour le drainage intérieur des bâtiments, l'évacuation des eaux usées municipales et le drainage des eaux pluviales. Le calibre varie de 50 mm à 1600 mm, et il est principalement utilisé pour le drainage sans pression.

Conduit électrique en PVC : Il est fabriqué en résine PVC modifiée, avec les caractéristiques de retardateur de flamme, isolation, résistance à la corrosion et résistance aux chocs. Il convient pour le passage des fils et câbles électriques dans les bâtiments, protégeant les fils et câbles contre les dommages. Le calibre varie de 16 mm à 110 mm, et il est divisé en conduit rigide et conduit flexible.

Tuyau d'alimentation électrique PVC-C : Il est fabriqué en résine chlorée de polychlorure de vinyle, avec les caractéristiques de résistance à haute température, haute pression, résistance à la corrosion et bonne performance d'isolation. Il convient pour le passage des câbles de puissance et de communication, tels que la protection des câbles électriques enterrés, la protection des câbles de communication, etc. Le calibre varie de 50 mm à 200 mm, et il peut être utilisé dans des environnements difficiles tels que haute température et humidité.

4.2 Domaines d'application

Les tuyaux en PVC produits par la ligne de production présentent les avantages d'un poids léger, d'une résistance à la corrosion, d'un faible coût, d'une installation facile et d'une longue durée de vie, et sont largement utilisés dans divers domaines :

Industrie du bâtiment : Ils sont principalement utilisés pour l'alimentation en eau intérieure et le drainage, le passage électrique, et les réseaux de chauffage au sol. Les tuyaux d'alimentation en eau PVC-U sont utilisés pour l'alimentation en eau potable intérieure, les tuyaux de drainage PVC-U sont utilisés pour le drainage des eaux usées et pluviales intérieures, et les conduits électriques en PVC sont utilisés pour le passage des fils et câbles dans les murs et plafonds.

Génie municipal : Ils sont utilisés pour l'alimentation et le drainage municipaux, le traitement des eaux usées, et la collecte des eaux pluviales. Les tuyaux d'alimentation en eau PVC-U sont utilisés pour les réseaux d'alimentation en eau municipaux, les tuyaux de drainage PVC-U sont utilisés pour les réseaux de drainage des eaux usées et pluviales municipales, et les tuyaux d'alimentation en PVC-C sont utilisés pour la protection des câbles électriques enterrés.

Domaine agricole : Ils sont utilisés pour l'irrigation agricole, l'alimentation en eau des terres agricoles, et le drainage des rizières. Les tuyaux en PVC ont les caractéristiques de résistance à la corrosion et de légèreté, ce qui les rend adaptés à une utilisation en extérieur dans les zones rurales, permettant d'économiser l'eau et d'améliorer l'efficacité de l'irrigation.

Domaine de l'énergie électrique et des communications : Les tuyaux d'alimentation en PVC-C et les conduits électriques en PVC sont utilisés pour le passage des câbles électriques et des câbles de communication, protégeant les câbles contre les dommages externes et assurant le fonctionnement normal des systèmes d'énergie et de communication.

Autres domaines : Ils sont également utilisés pour l'alimentation et le drainage industriels, le transport de pipelines chimiques (médias non corrosifs), et l'alimentation et le drainage paysagers, etc.