In breve
Qui andremo ad esaminare le sfide associate all'estrusione di tubi in HDPE di grande diametro, particolarmente quelli con uno spessore della parete superiore ai 75 mm. Le principali difficoltà includono il raffreddamento inefficace e la deformazione del materiale fuso, che possono compromettere la regolarità dello spessore della parete. Vengono proposte soluzioni come l'ottimizzazione della distanza tra la matrice e l'impiego di materiali meno deformabili, al fine di migliorare la resistenza e la qualità dei tubi.
Dimensione e spessori Tubi HDPE
Il mantenimento delle dimensioni all'interno delle specifiche è problematico per l'estrusione di tubi HDPE a parete spessa di grande diametro (> 75 mm di parete) a causa della flessione causata da una resistenza insufficiente della resina fusa.
Il diametro dei tubi in HDPE aumenta durante l’estrusione e causa un aumento dello spessore; il tubo non si raffredda efficacemente dall'interno e all'interno del nucleo e la velocità lineare diminuisce.
I tubi con un diametro maggiore richiedono di solito 3.3 ore per essere prodotti e possono avere vari segmenti di diversa cristallinità, spessore e contenuto di umidità. Nella maggior parte dei processi di estrusione di HDPE, il 60% - 80% della cristallizzazione avviene durante la fase di raffreddamento e fino al 90% avviene entro una settimana dalla lavorazione. La cristallizzazione residua può richiedere mesi per essere completata, a seconda della temperatura ambiente. Tuttavia, la cristallizzazione continua finché non si ottiene una struttura cristallina stabile.
Soluzioni ai probblemi di raffreddamento
Nel caso di tubi a parete spessa, l'interno del tubo rimane fuso anche per dieci ore, causando un flusso di fusione verso il basso, chiamato flessione (sag). Questo può causare gravi disuniformità nello spessore della parete del tubo.
Questo può essere compensato in due modi:
- Compensando lo spazio tra la matrice, ma richiede tempo e comporta sempre l'utilizzo di materiale aggiuntivo;
- Utilizzando un materiale HDPE a bassa cedevolezza e ottimizzando il processo di raffreddamento.
Il metodo convenzionale per ridurre la flessione consiste nel regolare manualmente l'eccentricità della matrice fino a ottenere un profilo di spessore della parete accettabile.
Per ridurre al minimo gli sforzi e compensare l'effetto della flessione, la fessura della matrice viene regolata prima di iniziare l'estrusione in modo tale che la fessura sia maggiore nella parte superiore e minore in quella inferiore della matrice.
Possiamo usare strumenti di misurazione dello spessore a ultrasuoni, con quattro posizioni a 90° l’uno dall’altro, che visualizzano la variazione dello spessore sullo schermo. In alternativa, si possono utilizzare apparecchiature portatili per misurare lo spessore in vari punti del tubo.
Una volta conosciuta la variazione di spessore, possiamo metterla a punto modificando la temperatura del riscaldatore a segmenti in modo appropriato per controllare lo spessore e risparmiare gli sprechi, oltre a migliorare la qualità.
A causa dell’alto spessore della parete e il lento processo di raffreddamento governato dalla conduttività termica del PE, è di fondamentale importanza che l’HDPE allo stato fuso possegga abbastanza resistenza alla fusione per evitare che il materiale si depositi alla base del tubo.
L'uso dell'Esene, un composto organico sviluppato per tubi di diametro molto grande, è noto per fornire una migliore resistenza alla crescita lenta delle crepe e alla propagazione rapida delle stesse, nonché una resistenza superiore alla fusione.
La distribuzione del peso molecolare è stata regolata per aumentare la viscosità a basse velocità di taglio, riducendo la flessione e consentendo di utilizzare lo stesso materiale per tubi con diametro inferiore.
È stato proposto un nuovo modo per ridurre la flessione, facendo ruotare il tubo durante il raffreddamento.
Puoi trovare più dettagli da Yashodhan Kanade, un grande Tecnologo del PVC.
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