Tubos de alta espessura e grande diâmetro: como evitar arqueamento na extrusão de tubos

Tecnologia Co. de Ningbo Fangli, Ltd.é umfabricante de equipamentos mecânicoscom quase 30 anos de experiênciaequipamento de extrusão de tubos de plástico, nova proteção ambiental e novos equipamentos de materiais. Desde a sua criação, o Fangli foi desenvolvido com base nas demandas do usuário. Através da melhoria contínua, P&D independente na tecnologia principal e digestão e absorção de tecnologia avançada e outros meios, desenvolvemosLinha de extrusão de tubo de PVC, Linha de extrusão de tubo PP-R, Abastecimento de água PE / linha de extrusão de tubo de gás, que foi recomendado pelo Ministério da Construção Chinês para substituir produtos importados. Ganhamos o título de “Marca de primeira classe na província de Zhejiang”.

O aumento do uso de tubos de grande diâmetro, de 630 mm a 1.200 mm, em diversas aplicações encorajou o desenvolvimento de materiais PE100 adequados para tubos de grande diâmetro para evitar problemas durante a extrusão, como flacidez.

Manter as dimensões dentro das especificações é problemático para a extrusão de tubos HDPE de grande diâmetro e paredes espessas (> 75 mm de parede) devido à curvatura causada pela resistência insuficiente do fundido da resina.

À medida que o diâmetro do tubo HDPE aumenta durante a extrusão:

·A velocidade linear diminui.

·O tubo não resfria efetivamente por dentro e dentro do núcleo;

·A velocidade linear diminui.

Tubos de grande diâmetro levam normalmente 3,3 horas para serem produzidos e podem ter vários segmentos de:

·Cristalinidade diferente;

·Espessuras diferentes;

·Teor de umidade diferente, etc.

Desenvolvimento da cristalinidade:

Na maioria dos processos de extrusão de HDPE, 60% a 80% da cristalização ocorre durante a fase de resfriamento do processamento e até 90% ocorre dentro de uma semana após o processamento. A cristalização restante pode levar meses para ser concluída, dependendo da temperatura ambiente. No entanto, a cristalização continua até que uma estrutura cristalina estável seja alcançada.

O problema da curvatura na extrusão de tubos:

Para tubos de paredes espessas, o interior da parede permanece fundido por um longo tempo, causando um fluxo descendente de derretimento chamado afundamento.

A curvatura na extrusão do tubo pode causar séria não uniformidade na espessura da parede do tubo, aumenta a ovalidade e compensa a concentricidade do tubo e cria desperdício de material na parte inferior do tubo, adicionando custos extras de produção e causando qualidade não ideal do produto final.

A queda sempre acontece na produção de tubos de grande diâmetro e paredes espessas e é o fluxo do material de cima para baixo do tubo antes de ser congelado pela água de resfriamento.

Existem duas maneiras de ajudar na eliminação da curvatura na extrusão de tubos:

a) Ao compensar a folga da matriz – mas isso leva tempo e sempre leva ao uso de material adicional e variação na espessura. O deslocamento da matriz também ajuda a evitar altas espessuras de parede na parte inferior.

b) Utilizando material HDPE de baixa curvatura e otimizando o processo de resfriamento. Acredita-se que uma composição de polietileno bimodal com alta viscosidade e baixa tensão de cisalhamento melhora o comportamento de flacidez do fundido polimérico. O tubo é extrudado através de uma matriz em forma de anel e resfriado nas superfícies interna e externa.

Compensando a lacuna da matriz:

A maneira convencional de reduzir a flecha nos processos de extrusão de tubos é ajustando manualmente a excentricidade da matriz, até que um perfil de espessura de parede aceitável seja alcançado. Esse tedioso procedimento de tentativa e erro pode levar várias tentativas para obter o perfil correto. Para minimizar os esforços e compensar o efeito da curvatura, a folga da matriz é ajustada antes de iniciar a extrusão de forma que a folga da matriz fique mais no topo e menos na parte inferior da matriz.

Podemos usar um instrumento ultrassônico de medição de espessura em linha, com quatro locais a 90° entre si, e exibir a variação de espessura na tela. Alternativamente, equipamentos portáteis podem ser usados ​​para medir a espessura em linha em vários locais do tubo. Uma vez que tenhamos conhecimento da variação da espessura, podemos ajustá-la alterando adequadamente a temperatura do aquecedor segmentado, para controlar a espessura e economizar desperdícios, bem como melhorar a qualidade.

O que é HDPE de baixa curvatura?

As modernas resinas de “baixa curvatura” permitem produzir tubos com diâmetros maiores e paredes mais espessas do que antes. Há necessidade de composições especiais de polietileno, que apresentem um melhor equilíbrio entre comportamento de baixa flacidez e processabilidade, para suportar tubos de pressão de grande diâmetro (até 1.200 mm) com espessuras de parede de 100 mm, que podem ser extrudados com linhas existentes e ajustes padrão de cabeçotes de matriz. A composição também deve apresentar um bom equilíbrio entre propriedades mecânicas e resistência à pressão para atender aos requisitos PE100. (Backman, M & Lind, C. 2001).

Devido à alta espessura da parede e ao lento processo de resfriamento regido pela condutividade térmica do PE, é de extrema importância que o HDPE no estado fundido possua resistência de fusão suficiente para evitar que o material descaia para o fundo do tubo.

Foram feitas tentativas para conseguir isso por meio de um projeto molecular de HDPE que equilibra alta resistência de fusão com boa processabilidade e rendimento.

O uso de hexeno como comonômero na resina PE100 desenvolvida especificamente para tubos de diâmetro muito grande é conhecido por proporcionar os seguintes benefícios:

·Melhor resistência ao crescimento lento de fissuras;

·Melhor resistência à rápida propagação de fissuras;

·Resistência superior à fusão (baixa curvatura).

BorSafe HE3490-ELS-H, PE100, é um material em que a distribuição de peso molecular foi ajustada para aumentar a viscosidade em baixas taxas de cisalhamento, o que reduz a flacidez em processos de extrusão de tubos, ao mesmo tempo que permite que o mesmo material seja utilizado para tubos de menor diâmetro. É um material MRS 10 de polietileno bimodal de alta densidade especialmente projetado para simplificar a produção de tubos HDPE de grande diâmetro e paredes espessas (acima de 80 mm de espessura) por meio de sua excepcional resistência à flacidez e resistência superior ao fundido. Numerosos testes demonstraram uma média de até 7% de economia de material e melhor controle dimensional em comparação com o PE100 padrão ao produzir tubos com espessura de parede superior a 80 mm, independentemente do diâmetro externo do tubo. Por exemplo, foram realizados testes para tubos de 1.200 mm x SDR 11 com material padrão de baixa curvatura e material de curvatura extra baixa. O teste mostrou claramente uma distribuição de espessura de parede muito melhor obtida com o material com curvatura extra baixa. (Abdullah Saber e Hussein Basha, 2021).

Além disso, ao utilizar o ferramental correto e o material com baixa curvatura, o valor do excesso de peso pode ser mantido baixo, o que leva à redução da matéria-prima e, consequentemente, à redução dos custos de produção. Normalmente, todos os fabricantes de tubos devem tentar trabalhar com 30% da tolerância de espessura. Isto por dois motivos: para ter um elevado nível de qualidade mas, sobretudo, para reduzir custos de produção. A meta é ter uma sobreponderação de 3–3,5%.

Se você precisar de mais informações,Tecnologia Co. de Ningbo Fangli, Ltd.convida você a entrar em contato para uma consulta detalhada, forneceremos orientação técnica profissional ou sugestões de aquisição de equipamentos.