Tuberías de HDPE de mayor diámetro y problemas de enfriamiento

Mantener las dimensiones dentro de las especificaciones es problemático para la extrusión de tuberías de HDPE de pared gruesa de gran diámetro (> 75 mm de pared) debido al pandeo causado por una resistencia insuficiente a la fusión de la resina.

El diámetro de la tubería de HDPE aumenta durante la extrusión y provoca un aumento del espesor, la tubería no se enfría de manera efectiva desde el interior y el interior del núcleo y la velocidad lineal disminuye.

Las tuberías de gran diámetro suelen tardar 3,30 horas en producirse y pueden tener varios segmentos de diferente cristalinidad, espesor y contenido de humedad. En la mayoría de los procesos de extrusión de HDPE, entre el 60 % y el 80 % de la cristalización tiene lugar 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 durante diez horas, lo que provoca un flujo de fusión hacia abajo llamado hundimiento. 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 el espacio del troquel, pero esto lleva tiempo y siempre conduce al uso de material adicional

Mediante el uso de material HDPE de bajo hundimiento y la optimización del proceso de enfriamiento.

La forma convencional de reducir el pandeo es ajustando manualmente la excentricidad del troquel, hasta lograr un perfil de espesor de pared aceptable.

Para minimizar los esfuerzos y compensar el efecto del pandeo, el espacio de la matriz se ajusta antes de comenzar la extrusión de tal manera que el espacio de la matriz esté más en la parte superior y menos en la parte inferior de la matriz.

Podemos usar instrumentos de medición de espesor en línea ultrasónicos, con cuatro ubicaciones a 90° entre sí y mostrar la variación de espesor en la pantalla. Alternativamente, se puede usar un equipo portátil para medir el espesor en línea en varios lugares de la tubería.

Una vez que tengamos conocimiento de la variación del grosor, podemos ajustarlo alterando la temperatura del calentador segmentado de manera adecuada para controlar el grosor y ahorrar desperdicio, así como mejorar la calidad.

Debido al alto espesor de la pared y al lento proceso de enfriamiento regido 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 hasta el fondo de la tubería.

Se sabe que el uso de hexeno, un compuesto orgánico, desarrollado para tuberías de diámetro muy grande, proporciona una mejor resistencia al crecimiento lento de grietas y resistencia contra la rápida propagación de grietas, y una resistencia superior a la fusión.

La distribución del peso molecular se ha ajustado para aumentar la viscosidad a bajas velocidades de cizallamiento, lo que reduce el pandeo, al tiempo que permite utilizar el mismo material para tuberías de menor diámetro.

Se ha propuesto una nueva forma de reducir el hundimiento, girando la tubería durante el enfriamiento.

Puede encontrar más detalles de Yashodhan Kanade, un gran tecnólogo de PVC.