PANORAMICA
Definizione di tubo
Esistono diverse definizioni che sono solitamente associate ai diversi settori (idraulica, linee di trasmissione del gas, bevande, medicina, estrazione mineraria e così via). Una definizione popolare di tubo è che è rigido, cavo, lungo e di diametro maggiore dei tubi. I tubi sono fondamentalmente gli stessi, tranne per il fatto che sono flessibili e di diametro inferiore, fino a {{0}}.13mm (0.5in) o con pareti sottili fino a 15cm (6in).
Dispositivi principali delle linee di estrusione tubi
Il processo di base in linea (o treno) per la produzione di tubi inizia con la movimentazione del materiale a monte dell'estrusore, l'estrusore e la matrice, dispositivi per la calibrazione esterna e interna dell'area trasversale dei tubi, se necessario uso di aria o azoto in pressione e/o vuoto, dispositivo di misurazione dello spessore della parete, vasca di raffreddamento e taglio automatico con attrezzatura a pallet per tubi rigidi o unità di avvolgimento per tubi flessibili. La linea potrebbe includere un dispositivo di marcatura, un dispositivo di prova, ecc. Un requisito importante è raffreddare l'estruso piuttosto rapidamente vicino alla matrice mantenendo il controllo delle dimensioni e delle proprietà.
Importanti apparecchiature a valle utilizzate nell'estrusione di tubi e profili
Esempio di una linea di estrusione completa
sistema di calibrazione per estrusione
- L'immagine sopra mostra un sistema di calibrazione per una linea di estrusione di tubi o tubi. Lo schema in alto a sinistra mostra una calibrazione del serbatoio sotto vuoto con bagni d'acqua a cascata e temperatura controllata dove (a) è la filiera del tubo, (b) vuoto con dischi, (c) bagni d'acqua a zona riscaldata a cascata e (d) estrattore di decollo Caterpillar. Lo schema in alto a destra mostra la calibrazione della pressione utilizzando un inserto di spina con raffreddamento a spruzzo d'acqua dove (a) è la filiera del tubo, 03) calibratore raffreddato ad acqua (Fig. 13.101, (c) raffreddamento a spruzzo d'acqua, (d) estrattore di decollo Caterpillar e (e) inserto di spina per mantenere la pressione interna che aiuta a controllare il diametro esterno e interno dei tubi. Lo schema in basso mostra un esempio di dimensionamento della pressione differenziale per tubi flessibili.
- Se la domanda di produzione è sufficiente e l'estrusore ha la capacità di uscita necessaria, è comune utilizzare più matrici, ciascuna delle quali produce un tubo solitamente di dimensioni diverse.
Schema semplificato dell'estrusione del tubo
Materiali plastici per estrusione
Il consumo più grande e importante è quello dei PVC, che è quasi il doppio del successivo, ovvero gli HDPE. Altri, partendo dal consumo più alto e arrivando a quello più basso, sono ABS, PS, TPE, PC, PPO/PPE, PA, leghe ABS, POM, PB e PVDF. I CPVC sono inclusi nel gruppo dei PVC e gli XLPE negli HDPE.
Estrusione per la lavorazione del PVC
Per quanto riguarda i composti di PVC, l'estrusore monovite utilizza prevalentemente la forma granulare, ma può anche elaborare polveri e scaglie. Gli estrusori bivite gestiscono principalmente polveri. Le miscele di PVC dry blend consentono al trasformatore di trarre vantaggio dall'utilizzo delle proprie formulazioni di compounding, il che dovrebbe fornire vantaggi in termini di costi.
Estrusione per lavorazione HDPE
L'HDPE è utilizzato in varie applicazioni, come le condotte di gas e acqua pressurizzate che richiedono elevate resistenze meccaniche. Quando si lavora il PE, è necessario operare alle temperature di fusione più basse possibili, mantenendo al contempo un elevato livello di omogeneità termo-meccanica nella fusione.
Estrusione per lavorazione NYLON
Il nylon generico viene estruso a una temperatura di fusione quanto più bassa possibile per garantire una viscosità di fusione sufficiente e ridurre al minimo la degradazione termica. Occorre prestare attenzione ad avviare l'estrusore con l'estremità di uscita a temperature pari a -4-10 gradi (25-50 gradi F) superiori al suo punto di fusione.
Estrusione per lavorazione TPUR
La tenacità, la flessibilità e le proprietà a bassa temperatura degli elastomeri TI'poyurethanes (TPUR) li rendono adatti per tubi e manichette rinforzati e non rinforzati. Gli usi includono manichette antincendio leggere,
tubi non rinforzati per sistemi pneumatici a bassa pressione, ecc.
Quando si lavora la plastica poliestere TP, è importante controllare la temperatura di fusione. Se è troppo alta, può ridurre significativamente la resistenza della fusione.
Il risultato sarebbe uno spessore di parete irregolare. Una temperatura di fusione troppo bassa può causare una finitura scadente del tubo, dimensioni irregolari e linee di saldatura. Fusione
e le temperature del bagno d'acqua sono le più importanti perché la plastica poliestere è un materiale cristallino con un intervallo di fusione-congelamento relativamente ristretto.
Estrusione per aggiunta di riempitivi
I riempitivi e i rinforzi forniscono un mezzo per modificare e migliorare le prestazioni delle materie plastiche durante la lavorazione e anche in servizio. Forse
la ragione più importante per il loro utilizzo riguarda il risparmio sul costo del composto plastico. I riempitivi più popolari utilizzati sono carbonato di calcio, talco, solfato di bario e polvere di legno. Il numero uno nei riempitivi di rinforzo sono le fibre di vetro corte 13, 431. Inoltre, l'aggiunta di riempitivi e rinforzi ai diversi materiali TI' fornisce guadagni simili.
Caratteristiche di lavorazione
Estrusione del percorso di processo
La maggior parte dei tubi è realizzata tramite estrusione diretta, in linea con la direzione di estrusione, filiera, dispositivo di dimensionamento o calibrazione o serbatoio (Fig. 1.1), acqua
vasca di raffreddamento (Fig. 1.2), trasportatore (Fig. 1.3), taglierina, se necessario, e attrezzatura di scarico a fine linea.
Metodi per il dimensionamento del tubo per estrusione
Esistono diverse tecniche utilizzate per controllare e calibrare le dimensioni del tubo. Fondamentalmente, ci sono il flusso libero solitamente utilizzato per tubi/condotte di piccole dimensioni e gli altri utilizzano dispositivi/matrici di dimensionamento che sono fondamentalmente dispositivi di calibrazione come riassunto nelle Fig. 1.4-1.5.
1.1 Esempio di dimensionamento del serbatoio del vuoto Gatto/Conair
1.2 Esempio di serbatoi per acqua e nebulizzatori Gatto/Conair.
I metodi di calibrazione sono nella maggior parte dei casi utilizzati in combinazione con un sistema di raffreddamento a vasca/serbatoio con acqua circolante. Il vantaggio principale è che il profilo estruso ancora morbido e modellabile viene tirato verso il basso o pressato tramite vuoto e/o pressione dell'aria sulla parete del dispositivo di dimensionamento/calibrazione.
L'azoto può essere utilizzato al posto dell'aria. Contemporaneamente, la fusione a caldo viene raffreddata. Indipendentemente dall'approccio utilizzato, l'obiettivo è utilizzare la minor quantità possibile di plastica, utilizzare solo ciò che è necessario.
1.3 Esempio di trasportatore da asporto Gatto/Cnair
1.4 Dimensionamento dei tubi
1.5 Sistemi di dimensionamento sofisticati
● Sistemi di dimensionamento per estrusione
La figura 1.5 mostra diversi sistemi di dimensionamento con: (a) dimensionamenti/calibrazioni del canale del vuoto, utilizzando dischi calibrati; (b) dimensionamento/calibrazione del canale del vuoto, utilizzando un alloggiamento a manicotto perforato; (c) sistema di dimensionamento/calibrazione che combina acqua controllata (temperatura e pressione) con vuoto non controllato; e (d) dimensionamento/calibrazione che utilizza solo il vuoto (forma del profilo, non del tubo).
Esistono diversi stili di piastre, dischi o manicotti utilizzati per fornire il dimensionamento o la calibrazione del tubo. Le piastre e/o i dischi possono essere impilati.
Ognuno dovrebbe contenere fori di precisione, solitamente rastremati, per soddisfare la configurazione del diametro esterno del tubo che dovrebbe corrispondere al rapporto di drawdown. Questi fori saranno solitamente più grandi per compensare il restringimento finale dell'estruso dopo il raffreddamento e probabilmente il restringimento aggiunto dopo lo stoccaggio. La spaziatura tra di essi fornisce un semplice modo per regolare il sistema impilato per soddisfare il rapporto di drawdown. Con il sistema a manicotto, come mostrato nella Fig. 1.5, vengono utilizzati diversi design che possono includere aperture per consentire all'acqua e/o alla pressione differenziale dell'aria di entrare in contatto.
● Unità di taglio per estrusione
Un altro aspetto importante nella linea di estrusione è il taglio di precisione del tubo quando non gira attorno a una bobina di avvolgimento. Per soddisfare i diversi requisiti, poiché le proprietà della plastica influenzano il modo in cui il tubo deve essere tagliato, sono disponibili diverse frese che si muovono con la velocità della linea durante la sua operazione di taglio. Dopo il taglio, tornano rapidamente alla loro posizione originale per effettuare il taglio successivo con il tubo.
Un esempio è una fresa planetaria a lunghezza fissa
Ottimizzazione del processo per l'estrusione
È essenziale che la lunghezza di questo sistema di calibrazione del raffreddamento sia selezionata correttamente. Se la lunghezza è troppo corta e il tubo estruso è ancora morbido, il tubo potrebbe deformarsi facilmente. Tuttavia, se il sistema di raffreddamento è più lungo del necessario, l'attrito tra plastica e metallo aumenta e tirare il tubo attraverso il dispositivo sarà più difficile o causerà l'arresto della linea.
La lunghezza della vasca o dell'unità di dimensionamento del sistema di raffreddamento è determinata arbitrariamente nella pratica o in base all'esperienza. Se il raffreddamento non è soddisfacente, la portata dell'acqua richiesta per scorrere dovrà essere aumentata (a un costo). Se è troppo lunga, l'acqua viene sprecata.
Matrice per estrusione
Le caratteristiche importanti del sistema di filiera sono le seguenti: (1) l'adattatore dell'estrusore e la filiera sono progettati per ottenere un flusso di fusione fluido e lineare; (2) i ragni/ragnatele di supporto del mandrino devono avere un profilo simmetrico liscio (forma aerodinamica/a profilo alare) che inizia e finisce con bordi di coltello; (3) l'area di tenuta dei ragni deve essere ridotta al minimo; (4) l'area della sezione trasversale tra i ragni di supporto del mandrino deve essere almeno tre volte maggiore dell'area della sezione trasversale dell'anello/anello; (5) il canale di approccio alle superfici finali (relativamente) parallele deve rastremarsi gradualmente per mantenere la compressione della fusione e aiutare a saldare insieme i flussi di fusione dopo aver superato i ragni del mandrino; (6) le superfici della filiera devono essere sufficientemente lunghe da esercitare una contropressione sulla fusione e aiutare a eliminare le linee di saldatura; (7a) la punta del mandrino e il piano della faccia della filiera devono essere allineati; (7b) se il mandrino è sporgente o incassato, potrebbero essere evidenti segni di trascinamento nel foro del tubo estruso; (7c) i segni di trascinamento dovrebbero essere evitati poiché molte plastiche sono altamente sensibili alle tacche; (8a) devono essere presenti disposizioni per l'applicazione di aria attraverso il mandrino o in alternativa una camera a vuoto da utilizzare con dispositivi di dimensionamento; (8b) un foro facilmente accessibile di circa 6,4 mm (0.25 pollici) di diametro è solitamente sufficiente; (812) durante la lavorazione fare attenzione a mantenere pulito questo foro, non deve essere parzialmente o completamente tappato; e (9) la matrice dovrebbe essere sufficientemente aderente per evitare perdite, ma sufficientemente libera da poter essere spostata per le regolazioni.
Applicazioni per linee di tubi di estrusione
Esistono molti modi diversi in cui i prodotti di tubi e tubazioni vengono utilizzati per spostare liquidi, gas, solidi e così via. Possono essere sagomati per fornire decorazioni, supporti di sicurezza e così via.
Linea di estrusione di tubi per irrigazione con ingresso a goccia rotonda
Linea di estrusione di tubi in PVC
