Nuovi progressi nella tecnologia di formatura e estrusione di tubi in HDPE di grande diametro

Negli ultimi anni, grazie al robusto sviluppo e alla vasta espansione dell'industria nazionale del PE (polietilene), e sfruttando vantaggi intrinseci quali la non inquinamento, la lunga durata, le eccellenti proprietà fisiche, l'ottima resistenza alla corrosione e all'invecchiamento, la buona resistenza al freddo, all'abrasione e l'elevata resistenza agli urti, le tubazioni in PE si sono affermate come la scelta preferita per le condotte di grande diametro nel settore dell'approvvigionamento idrico e del drenaggio urbano. Questo successo è attribuito alla leggerezza, alla facilità di installazione, ai metodi di giunzione superiori, alle eccellenti caratteristiche di flusso e all'economicità, che presentano prospettive di crescita future molto promettenti. Attualmente, il mercato delle tubazioni in PE è dominato principalmente dai prodotti in HDPE (polietilene ad alta densità), una categoria che comprende tubi a parete piena per l'approvvigionamento idrico e il drenaggio, tubi corrugati a parete singola e doppia, tubi corrugati rinforzati in acciaio, gasdotti, tubi per il trasporto di fanghi minerali, sabbia e limo, tubi per l'irrigazione a goccia in agricoltura e vari altri sistemi di tubazioni compositi, modificati e reticolati.

Classificazione delle materie prime per tubi in PE

Innanzitutto, la scelta del materiale HDPE è fondamentale; i diversi gradi di HDPE possiedono caratteristiche prestazionali distinte e devono essere selezionati in base alle effettive esigenze di produzione. Ad esempio, nella produzione di tubi in PE di grande diametro, il grado di HDPE preferito è il PE100. Questo materiale presenta un'eccezionale resistenza alla pressione, agli urti e alla corrosione, soddisfacendo al contempo i rigorosi requisiti di resistenza tipici delle tubazioni di grande diametro.

Tuttavia, per la produzione di tubi a parete spessa, è consigliabile selezionare gradi che presentino proprietà "anti-cedimento". Durante il processo di fabbricazione di tubi a parete spessa, a causa del notevole spessore del materiale, si verifica una tendenza al "cedimento da fusione". I materiali HDPE dotati di capacità anti-cedimento mantengono una stabilità superiore alle alte temperature, garantendo così la qualità e l'integrità strutturale dei tubi finiti.

Oltre ai due scenari sopra menzionati, diversi altri fattori meritano di essere presi in considerazione. Ad esempio, i tubi destinati a un'esposizione prolungata agli ambienti esterni dovrebbero essere realizzati con gradi di HDPE che dimostrino una resistenza superiore agli agenti atmosferici; al contrario, i tubi progettati per il trasporto di fluidi corrosivi richiedono gradi di HDPE caratterizzati da un'eccezionale resistenza alla corrosione.

Di conseguenza, nella scelta dei materiali in HDPE, è fondamentale individuare il grado più adatto in base alle specifiche esigenze di produzione, garantendo così che i tubi fabbricati siano in grado di soddisfare i requisiti operativi in ​​un'ampia gamma di ambienti complessi. Inoltre, durante il processo produttivo, è necessario prestare la massima attenzione alle tecniche di lavorazione e alle misure di controllo qualità per garantire che i tubi risultanti presentino prestazioni stabili e affidabili.

Per soddisfare i requisiti specifici del processo di estrusione, la macchina per estrusione deve possedere le corrispondenti capacità, che comprendono principalmente aspetti quali la progettazione della vite, il controllo della temperatura di fusione, la progettazione dello stampo per tubi, il controllo del vuoto, il controllo del rapporto di velocità di trazione e i meccanismi di taglio automatici.

Linea di estrusione per tubi di grande diametro JWELL

Sezione estrusore

Per la produzione di tubi in HDPE di grande diametro, JWELL Machinery utilizza una serie di estrusori principali proprietari con un rapporto lunghezza/diametro (L/D) di 40, abbinati a una boccola di alimentazione a spirale. Questa configurazione garantisce elevate velocità di produzione, assicurando al contempo una plastificazione ottimale del materiale e basse temperature di fusione. Per tubi con diametro esterno (OD) pari o superiore a 800 mm e spessori di parete corrispondenti a SDR 11 o superiore, l'estrusore è dotato di un raffreddatore di fusione posteriore. Questo dispositivo riduce la temperatura di fusione prima che il materiale entri nella filiera, minimizzando così il più possibile l'abbassamento del fuso e consentendo al contempo una riduzione della lunghezza della vasca di raffreddamento sottovuoto; in definitiva, ciò garantisce un'eccezionale uniformità dello spessore della parete del tubo.

Progettazione di stampi

La filiera, monostrato o multistrato, presenta una struttura a spirale che incorpora un design di distributore di flusso a spirale multipla, nonché meccanismi di raffreddamento ad aria e olio per ridurre al minimo il tempo di permanenza del materiale all'interno della filiera e stabilizzare ulteriormente la temperatura di fusione.

Controllo del vuoto

Durante la fase di raffreddamento e formatura sottovuoto nella produzione di tubi, l'implementazione di un sistema di controllo a circuito chiuso a pressione negativa completamente automatizzato garantisce una rapida formatura dei tubi e una pronta risposta dinamica. Inoltre, il sistema è in grado di rilevare perdite di vuoto in tempo reale e di compensarle automaticamente, migliorando così la stabilità del processo di dimensionamento sottovuoto. Infine, regolando automaticamente la velocità di rotazione della pompa del vuoto, il sistema non solo riduce significativamente i livelli di rumorosità all'interno della camera a vuoto, ma consente anche un notevole risparmio energetico, con un tasso di risparmio energetico superiore al 50%.

Trazione stabile

Il sistema impiega uno schema di controllo sincrono "uno a molti", in cui una singola unità di azionamento alimenta simultaneamente più servomotori sincroni a magneti permanenti, offrendo il vantaggio di una coppia stabile a basse frequenze. Inoltre, l'ampio intervallo di regolazione della velocità garantisce un processo produttivo più fluido e riduce al minimo gli sprechi di prodotto. Per quanto riguarda i cingoli, viene utilizzato un meccanismo autoespandibile di adattamento al profilo per garantire un accoppiamento preciso e aderente tra le catene e le guide, assicurando così la precisione della velocità di trazione.

Taglio automatizzato

È dotata di un meccanismo di taglio completamente automatizzato e senza polvere, in grado di tagliare spessori fino a 160 mm. Inoltre, è equipaggiata con una funzione di "regolazione automatica del diametro con un solo tocco", che rende il taglio senza polvere di tubi ultra-spessi estremamente semplice e intuitivo, consentendo il taglio rapido di tubi con diverse specifiche.

Nel complesso, la selezione di materiali e attrezzature adeguati, l'ottimizzazione dei processi produttivi e il miglioramento del livello di automazione e controllo qualità possono effettivamente migliorare la qualità e l'efficienza produttiva dei tubi in HDPE di grande diametro.