Tubi ad alto spessore e grande diametro: come evitare cedimenti nell'estrusione dei tubi

Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.è unproduttore di attrezzature meccanichecon quasi 30 anni di esperienza diattrezzature per l'estrusione di tubi in plastica, nuova protezione ambientale e nuove attrezzature per i materiali. Fin dalla sua fondazione, Fangli è stato sviluppato in base alle richieste degli utenti. Attraverso il miglioramento continuo, la ricerca e sviluppo indipendente sulla tecnologia di base, la digestione e l'assorbimento di tecnologie avanzate e altri mezzi, ci siamo sviluppatiLinea di estrusione tubi in PVC,Linea di estrusione tubi in PP-R, Linea di estrusione di tubi di alimentazione idrica/gas in PE, raccomandato dal Ministero cinese delle Costruzioni per sostituire i prodotti importati. Abbiamo guadagnato il titolo di “Marchio di prima classe nella provincia di Zhejiang”.

Il maggiore utilizzo di tubi di grande diametro, da 630 mm a 1.200 mm, in varie applicazioni ha incoraggiato lo sviluppo di materiali PE100 adatti a tubi di grande diametro per prevenire problemi durante l'estrusione, come cedimenti.

Mantenere le dimensioni entro le specifiche è problematico per l'estrusione di tubi in HDPE a parete spessa di grande diametro (parete > 75 mm) a causa dell'abbassamento causato dall'insufficiente resistenza alla fusione della resina.

Quando il diametro del tubo in HDPE aumenta durante l'estrusione:

·Lo spessore aumenta;

·Il tubo non si raffredda efficacemente dall'interno e all'interno del nucleo;

·La velocità lineare diminuisce.

La produzione dei tubi di grande diametro richiede in genere 3,3 ore e possono avere vari segmenti di:

·Cristallinità differente;

·Spessori diversi;

·Diverso contenuto di umidità, ecc.

Sviluppo della cristallinità:

Nella maggior parte dei processi di estrusione dell'HDPE, dal 60% all'80% della cristallizzazione avviene durante la fase di raffreddamento della lavorazione e fino al 90% avviene entro una settimana dalla lavorazione. La cristallizzazione rimanente può richiedere mesi per essere completata, a seconda della temperatura ambiente. Tuttavia, la cristallizzazione continua fino al raggiungimento di una struttura cristallina stabile.

Il problema dell'abbassamento nell'estrusione del tubo:

Per i tubi a parete spessa, l'interno della parete rimane fuso per lungo tempo, provocando un flusso di fusione verso il basso chiamato abbassamento.

L'abbassamento nell'estrusione del tubo può causare gravi disuniformità nello spessore della parete del tubo, aumenta l'ovalizzazione e compensa la concentricità del tubo e crea spreco di materiale sul fondo del tubo, aggiungendo costi di produzione aggiuntivi e causando una qualità del prodotto finale non ottimale.

L'abbassamento si verifica sempre nella produzione di tubi a pareti spesse di grande diametro ed è il flusso del materiale dalla parte superiore al fondo del tubo prima che venga congelato dall'acqua di raffreddamento.

Esistono due modi per favorire l'eliminazione dell'abbassamento nell'estrusione del tubo:

a) Compensando la distanza tra gli stampi, ma ciò richiede tempo e porta sempre all'uso di materiale aggiuntivo e a variazioni di spessore. Lo spostamento della matrice aiuta anche a prevenire un elevato spessore della parete sul fondo.

b) Utilizzando materiale HDPE a basso cedimento e ottimizzando il processo di raffreddamento. Si ritiene che una composizione di polietilene bimodale con elevata viscosità a basso stress di taglio migliori il comportamento di cedimento del fuso polimerico. Il tubo viene estruso attraverso una filiera ad anello e raffreddato sia sulle superfici interne che su quelle esterne.

Compensazione del gap dello stampo:

Il modo convenzionale per ridurre l'abbassamento nei processi di estrusione dei tubi consiste nel regolare manualmente l'eccentricità della matrice, fino a ottenere un profilo di spessore della parete accettabile. Questa noiosa procedura di tentativi ed errori può richiedere diversi tentativi per ottenere il profilo giusto. Per ridurre al minimo gli sforzi e compensare l'effetto dell'abbassamento, la distanza tra la matrice viene regolata prima di iniziare l'estrusione in modo tale che la distanza tra la matrice sia maggiore nella parte superiore e minore nella parte inferiore della matrice.

Possiamo utilizzare uno strumento di misurazione dello spessore in linea ad ultrasuoni, con quattro posizioni a 90° l'una dall'altra, e visualizzare la variazione di spessore sullo schermo. In alternativa, è possibile utilizzare apparecchiature portatili per misurare lo spessore in linea in vari punti del tubo. Una volta che conosciamo la variazione dello spessore, possiamo regolarla con precisione alterando adeguatamente la temperatura del riscaldatore segmentato, per controllare lo spessore e risparmiare sprechi, oltre a migliorare la qualità.

Cos'è l'HDPE a basso cedimento?

Le moderne resine “low-sag” consentono di produrre tubi con diametri maggiori e pareti più spesse rispetto a prima. C'è bisogno di composizioni speciali di polietilene, che mostrino un migliore equilibrio tra comportamento a basso cedimento e lavorabilità, per supportare tubi in pressione di grande diametro (fino a 1.200 mm) con spessori di parete di 100 mm, che possono essere estrusi con linee esistenti e regolazioni standard delle teste portafiliera. La composizione dovrebbe inoltre mostrare un buon equilibrio tra proprietà meccaniche e resistenza alla pressione per soddisfare i requisiti PE100. (Backman, M & Lind, C. 2001).

A causa dell'elevato spessore della parete e del lento processo di raffreddamento regolato dalla conduttività termica del PE, è della massima importanza che l'HDPE allo stato fuso possieda una resistenza allo stato fuso sufficiente per evitare che il materiale ceda sul fondo del tubo.

È noto che l'uso dell'esene come comonomero nella resina PE100 sviluppata appositamente per tubi di diametro molto grande offre i seguenti vantaggi:

È noto che l'uso dell'esene come comonomero nella resina PE100 sviluppata appositamente per tubi di diametro molto grande offre i seguenti vantaggi:

·Migliore resistenza alla crescita lenta delle crepe;

·Migliore resistenza alla rapida propagazione delle cricche;

·Resistenza alla fusione superiore (basso abbassamento).

BorSafe HE3490-ELS-H, PE100, è un materiale in cui la distribuzione del peso molecolare è stata regolata per aumentare la viscosità a basse velocità di taglio, riducendo il cedimento nei processi di estrusione di tubi, consentendo al tempo stesso di utilizzare lo stesso materiale per tubi di diametro inferiore. Si tratta di un materiale MRS 10 in polietilene bimodale ad alta densità appositamente progettato per semplificare la produzione di tubi in HDPE di grande diametro e parete spessa (spessore superiore a 80 mm) grazie alla sua eccezionale resistenza al cedimento e alla resistenza alla fusione superiore. Numerosi test hanno dimostrato un risparmio medio di materiale fino al 7% e un migliore controllo dimensionale rispetto al PE100 standard quando si producono tubi con spessore della parete superiore a 80 mm, indipendentemente dal diametro esterno del tubo. Ad esempio, sono state condotte prove per tubi da 1.200 mm x SDR 11 con materiale standard a basso abbassamento e materiale a bassissimo abbassamento. La prova ha mostrato chiaramente una distribuzione dello spessore delle pareti molto migliore ottenuta con il materiale a bassissimo cedimento. (Abdullah Saber e Hussein Basha,2021).

Inoltre, utilizzando l'attrezzatura corretta e materiale a basso cedimento, è possibile mantenere basso il valore del sovrappeso, il che porta ad una riduzione della materia prima e di conseguenza una riduzione dei costi di produzione. Normalmente, tutti i produttori di tubi dovrebbero cercare di lavorare al 30% della tolleranza dello spessore. Questo per due motivi: avere un alto livello di qualità ma, soprattutto, ridurre i costi di produzione. L'obiettivo è un sovrappeso del 3–3,5%.

Se hai bisogno di maggiori informazioni,Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.vi invita a contattarci per una richiesta dettagliata, vi forniremo una guida tecnica professionale o suggerimenti per l'acquisto di attrezzature.