En breve
Aquí examinaremos los retos asociados a la extrusión de tubos de HDPE de gran diámetro, en particular los que tienen un espesor de pared superior a 75 mm. Los principales retos son el enfriamiento ineficaz y la deformación de la masa fundida, que pueden comprometer la regularidad del grosor de la pared. Para mejorar la resistencia y la calidad de los tubos se proponen soluciones como la optimización de la distancia entre matrices y el uso de materiales menos deformables.
Tamaños y espesores de tubos de HDPE
Mantener las dimensiones dentro de las especificaciones es problemático para la extrusión de tuberías de HDPE de pared gruesa de gran diámetro (> pared de 75 mm) debido a la flexión causada por una resistencia de fusión de resina insuficiente.
El diámetro de la tubería de HDPE aumenta durante la extrusión y causa un aumento de espesor; la tubería no se enfría efectivamente desde el interior y dentro del núcleo, y la velocidad lineal disminuye.
Soluciones a los problemas de enfriamiento
Las tuberías de gran diámetro suelen tardar 3,3 horas en producirse y pueden tener varios segmentos de diferente cristalinidad, grosor y contenido de humedad. En la mayoría de los procesos de extrusión de HDPE, del 60 % al 80 % de la cristalización se lleva a cabo durante la fase de enfriamiento del procesamiento y hasta el 90 % ocurre dentro de una semana de procesamiento. La cristalización restante puede tardar meses en completarse, dependiendo de la temperatura ambiente. Sin embargo, la cristalización continúa hasta que se logra una estructura cristalina estable.
Para tuberías de paredes gruesas, el interior de la tubería permanece fundido hasta diez horas, lo que provoca un flujo de fusión descendente llamado pandeo. Esto puede causar una grave falta de uniformidad en el espesor de la pared de la tubería.
Esto se puede compensar de dos maneras:
- Compensando la separación del troquel, pero esto lleva tiempo y siempre lleva al uso de material adicional;
- Usando material HDPE de baja flexión y optimizando el proceso de enfriamiento.
La forma convencional de reducir el pandeo es ajustando manualmente la excentricidad del troquel hasta que se logre un perfil de espesor de pared aceptable.
Para minimizar los esfuerzos y compensar el efecto del pandeo, el espacio del troquel se debe ajustar antes de comenzar la extrusión de tal manera que el espacio del troquel esté más en la parte superior y menos en la parte inferior del troquel.
Podemos utilizar instrumentos de medición de espesor ultrasónicos, con cuatro ubicaciones a 90 ° entre sí, que muestren la variación de espesor en la pantalla. De manera alternativa, se puede utilizar equipo portátil para medir el espesor en varios lugares de la tubería.
En cuanto se sepa la variación de espesor, se puede ajustarla alterando la temperatura del calentador segmentado adecuadamente para controlar el espesor y ahorrar desperdicios, así como mejorar la calidad.
Debido al alto espesor de la pared y al lento proceso de enfriamiento gobernado por la conductividad térmica del PE, es de suma importancia que el HDPE en estado fundido posea suficiente resistencia a la fusión para evitar que el material se hunda en el fondo de la tubería.
El uso de Hexene, un compuesto orgánico desarrollado para tubos de diámetro muy grande, es conocido por proporcionar una mejor resistencia de crecimiento lento de grietas y contra la propagación rápida de grietas, además de una resistencia de fusión superior. La distribución del peso molecular se ha ajustado para aumentar la viscosidad a bajas velocidades de cizallamiento, lo que reduce el pandeo, al mismo tiempo que permite que el mismo material se utilice para tuberías de diámetro más pequeño.
Se ha propuesto una nueva forma de reducir el pandeo girando la tubería durante el enfriamiento.
Puede encontrar más detalles en Yashodhan Kanade, un gran tecnólogo de PVC.
