ESTRUSIONE

ESTRUSIONE
Guida
Nell’attuale mondo competitivo, i fornitori
di materiali avanzati devono fronteggiare
aspettative molto elevate: non basta più fornire
solo materiali. Ottenere il massimo dai polimeri
ad elevate prestazioni significa considerare la
progettazione dei componenti molto prossima
alla specifica dei materiali e all’ottimizzazione dei
processi. Infatti, questo è il modo più efficace per
conferire il maggiore valore ad un’applicazione,
migliorando altresì l’efficienza produttiva al
Indice
minimo costo possibile per singolo componente.
Una volta che il materiale sia stato specificato
Introduzione2
e definito in sede progettuale, l’ottimizzazione
Processo generale di preparazione 2
dei processi costituisce quindi la fase critica
Movimentazione
2
per ottenere prodotti di qualità e maggiori
Essiccazione
2
Trasformabilità
2
rendimenti produttivi.
Colore
2
Attrezzature3
Disegno generale 3
Materiali di costruzione 3
Vite / disegno del cilindro 4
Capacità del cilindro e tempo di residenza 4
Riscaldamento del cilindro 4
Schermi e piastra del filtro
5
Adattatore, testa e filiera 5
Spurgo e chiusura 5
Rivestimento di fili e cavi Disegno della filiera e della testa a croce
Attrezzatura a valle Cristallinità
Produzione di film e lastre Disegno della filiera Cristallinità di film sottili e lastre 6
6
7
7
8
8
8
Monofilamento9
Con oltre trent’anni di esperienza, la Victrex Polymer
Solutions vanta un posizionamento unico in grado di
consentire ai propri clienti di ottenere il massimo dai materiali
e dai prodotti polimerici in poliarileterchetoni. Siamo in grado
di proporre un’ampia gamma di prodotti in VICTREX® PEEK
che forniscono prestazioni eccezionali nell’ambito di un vasto
spettro termico e in condizioni operative estreme. Tutti i nostri
prodotti possono essere facilmente trasformati su attrezzature
standard.
Offriamo ai nostri clienti una competenza tecnica senza
confronti e completamente finalizzata ai poliarileterchetoni,
partendo dalla progettazione, passando dalla specifica
dei materiali fino al supporto produttivo. Nell’ambito di
questo servizio, abbiamo messo a punto la presente guida
per assistervi nella definizione e nell’ottimizzazione delle
migliori condizioni di stampaggio ad estrusione. Inoltre, i
nostri team tecnici che si trovano nei vari paesi del mondo,
potranno fornire un valido contributo anche nelle fasi
di prototipazione, sviluppo applicativo, progettazione e
simulazione, così come nel supporto relativo alle opportunità
di sostituzione dei metalli. I nostri centri tecnici – in continua
crescita – dispongono di attrezzature di processo in grado di
supportare ogni tipo di test per l’intera gamma di prodotti
in VICTREX PEEK, offrendo attività dedicate alla formazione,
alle tecniche di processo così come alle analisi estese per la
caratterizzazione dei materiali.
Siamo inoltre in grado di generare dati personalizzati e
finalizzati a specifici programmi applicativi e le nostre risorse
sono supportate da ampia esperienza nonché dati completi
sia su prodotti che su applicazioni, che sono in continua
evoluzione. Siamo altresì coinvolti in svariati progetti di
ricerca con alcune fra le maggiori società leader e con diverse
istituzioni accademiche al fine di aumentare costantemente le
nostre conoscenze e di promuovere, insieme ai nostri clienti, lo
sviluppo di soluzioni sempre più creative.
Il polimero VICTREX PEEK, insieme alle
sue declinazioni ad elevata resistenza
termica - il polimero VICTREX®
HT™ e il polimero VICTREX® ST™ - è
ampiamente considerato come il
materiale plastico più performante
del mondo. I prodotti sono disponibili
sotto forma di granuli, polveri fini
oppure compound contenenti
svariate tipologie di cariche o rinforzi
funzionali. Sono utilizzati per la
progettazione e la produzione di
applicazioni ad elevate prestazioni
destinate a sostituire metalli o altri
materiali in modo da aumentare
le prestazioni, migliorare la libertà
progettuale e ridurre i costi di sistema.
I film APTIV® Victrex forniscono tutte
le proprietà del polimero VICTREX
PEEK in un formato sottile e flessibile.
L’estesa gamma di proprietà, comprese
la termoformabilità e le eccellenti
prestazioni acustiche, ne fanno i
film termoplastici dalle maggiori
prestazioni e più versatili fra quelli
esistenti. I film APTIV rappresentano
una soluzione tecnologica in grado di
favorire la riduzione dei costi di sistema
nonché di migliorare la prestazione
di un prodotto, fornendo altresì una
maggiore libertà progettuale e facilità
di processo.
Elevata resistenza termica
Eccellente resistenza alle temperature elevate, con temperatura
d’uso in continuo di 260 °C, che può offrire una maggiore
durata, affidabilità e migliori margini di sicurezza in contesti
difficili
Resistenza meccanica e stabilità dimensionale
L’eccellente forza, la rigidità, il creep di lungo termine e le
proprietà di resistenza alla fatica dei materiali Victrex consentono
la progettazione di componenti più leggeri, più forti e durevoli.
Resistenza all’usura
Sia in contesti lubrificati che secchi/abrasivi, un basso coefficiente
di frizione e un’eccellente resistenza all’usura possono contribuire
alla durata del componente preservandone l’integrità.
Resistenza chimica
Resiste alla corrosione anche in presenza di temperature elevate
grazie alla capacità di sopportare una vasta gamma di acidi, basi,
idrocarburi e solventi organici.
Resistenza all’idrolisi
I materiali Victrex sono utilizzati per aumentare l’affidabilità del
componente grazie al fatto che non idrolizzano in acqua, vapore
o in acqua di mare anche in presenza di temperature elevate
grazie al basso coefficiente di assorbimento di umidità e alla
bassa permeabilità.
Prestazioni elettriche
Le eccellenti proprietà elettriche mantenute nell’ambito di una
gamma di frequenze e di temperature rispondono a severi
requisiti ingegneristici a livello elettrico ed elettronico.
I rivestimenti VICOTE®, realizzati dai
polimeri VICTREX PEEK, si qualificano
come rivestimenti ad elevate prestazioni
e ambientalmente compatibili. Sia
le polveri sia le dispersioni acquose
forniscono prestazioni termiche
superiori, eccezionale resistenza al
graffio e all’usura, elevata forza e durata.
Rispetto ai rivestimenti tradizionali,
consentono di aumentare le prestazioni,
estendere la durata applicativa, facilitare
la libertà progettuale, riducendo altresì i
costi di sistema.
I VICTREX Pipes™ sono delle tubazioni
leggere e durevoli, estruse dal polimero
VICTREX PEEK che presentano elevate
prestazioni termiche e una combinazione
unica di proprietà. Rappresentano
un’eccellente alternativa ai metalli
e ad altri polimeri caratterizzati da
minori prestazioni, mentre i VICTREX
Pipes offrono resistenza chimica e alla
corrosione, bassa permeabilità, resistenza
all’abrasione e all’urto.
Bassa emissione di fumi e gas tossici
Intrinsecamente autoestinguenti senza l’utilizzo di additivi,
presentano un basso livello di tossicità e di gas combusti.
Purezza
Offrono livelli di degassamento ed estraibili eccezionalmente
bassi, il che li rende adatti ad applicazioni con questo tipo di
esigenze.
Ambientalmente compatibili
Completamente riciclabili, privi di alogeni e in linea con le
direttive RoHS e REACH.
Qualità e sicurezza delle forniture
Tutta la produzione è certificata ISO 9001:2008 ed è conforme
alla legislazione europea vigente in tema di sicurezza ed
ambiente. La nostra rigorosa attenzione al dettaglio – vengono
condotti oltre 50 test su ogni lotto di polimero – fornisce ai nostri
clienti garanzie precise in merito alla qualità e alla consistenza di
uniformità dei prodotti.
Essendo l’unico fornitore di polichetoni del mondo verticalmente
integrato, possiamo garantire un controllo completo sulla
nostra principale materia prima, e questo costituisce un fattore
essenziale per la regolarità della qualità dei nostri prodotti
polimerici.
La nostra politica di investimenti prevede di andare persino
oltre la domanda e questo significa che siamo in grado di
garantire ai nostri clienti la certezza delle forniture. I nostri
due impianti indipendenti hanno una capacità produttiva fino
a 4250 tonnellate/anno. Possiamo inoltre offrire velocità di
consegna – tipicamente entro sette giorni – ovunque nel mondo,
grazie ai nostri sistemi di logistica centralizzati e ai magazzini di
distribuzione locali.
1
INTRODUZIONE
PREPARAZIONE GENERALE
Tutte le regole generali in merito all’estrusione e applicabili a
polimeri semi cristallini, sono adatte anche all’estrusione dei
materiali Victrex. Il punto di fusione superiore dei materiali
VICTREX richiede di prestare speciale attenzione ad alcune
aree, brevemente riassunte qui di seguito.
MOVIMENTAZIONE
Capacità termica:
Le attrezzature devono essere in grado di operare a 450 °C.
I cilindri devono poter lavorare fino a 400 °C per trasformare il
PEEK e fino a 430 °C per trasformare i polimeri HT ed ST.
Raffreddamento:
Per ottenere un prodotto ottimamente cristallino l’aria di
raffreddamento/rulli di riscaldamento dovrebbero essere
utilizzati immediatamente dopo la fuoriuscita dalla filiera e
mentre la temperatura è superiore a quella di Tg (transizione
vetrosa).
L’acqua di raffreddamento può essere utilizzata per
raffreddare il pezzo estruso dopo che è avvenuta la
cristallizzazione
Contenuto di umidità:
Per quanto non igroscopici, i materiali VICTREX devono essere
essiccati prima di procedere all’estrusione
Pulizia:
Bisogna evitare la contaminazione – si raccomanda quindi
vivamente l’utilizzo di dosatori e vassoi dedicati per
l’essiccazione ed altre operazioni.
Procedure di partenza:
Per ottenere una produzione senza la presenza di macchie
scure, di solito è necessario, prima di ogni utilizzo, smontare e
pulire la vite nonché il blocco assemblato di cilindro e filiera.
Dettagli specifici in merito a questi punti sono meglio illustrati
nelle sezioni seguenti.
I materiali Victrex sono forniti in sacchi di polietilene
sigillati, posti all’interno di scatole di cartone pesante o
di scatoloni formato pallet. E’ vivamente consigliato di
mantenere i materiali sigillati negli imballi originali durante
le fasi di trasporto e di stoccaggio a magazzino. Quando
bisogna prelevare del materiale, le scatole devono essere
aperte in ambiente pulito facendo attenzione ad evitare
contaminazioni. Il materiale rimanente andrà nuovamente
sigillato appena possibile e conservato alle condizioni standard
(15-25 °C, in luogo asciutto e lontano dalla luce diretta del
sole). Se si osservano tali prescrizioni il prodotto può essere
conservato per oltre dieci anni.
ESSICCAZIONE
Nonostante il fatto che i materiali VICTREX vengano forniti
teoricamente già essiccati, i granuli possono assorbire fino
allo 0,5% dell’umidità presente nell’atmosfera. È quindi
fondamentale procedere all’essiccazione dei granuli portando
il contenuto di umidità al di sotto dello 0, 02% prima di
iniziare le operazioni di trasformazione, poiché i residui
di umidità creano una pressione elevata di vapore alla
temperatura di processo dei PAEK, provocando un effetto
poroso.
I granuli possono essere essiccati in un forno a circolazione
d’aria per un periodo di tre ore a 150 °C oppure per tutta la
notte a 120 °C. Nel caso di quantitativi elevati, come nelle
produzioni in serie, è preferibile che gli essiccatori abbiano un
punto di rugiada di -40 °C.
TRASFORMABILITÀ
Nella figura 1 viene mostrato l’indice di viscosità comparato
su una gamma di polimeri ad elevate prestazioni alla velocità
di taglio di 1000 s-1. Sebbene il PEEK, l’HT e l’ST presentino
temperature di processo fra le più elevate, la loro viscosità
di taglio si colloca nell’ambito delle poliammidi e dei
policarbonati.
Viscosità [1000 s -1 ] / Pa.s
Figura 1: Viscosità di taglio ad una velocità di taglio di
1000 s-1 alle temperature di processo tipiche di svariati
materiali termoplastici
600
500
400
300
200
100
0
)
0
66
PA
2
8
(2
˚C
6T
PA
)
)
0
2
(3
˚C
PC
0
4
(3
˚C
S
PE
˚C
0
P
LC
)
)
)
0
9
(3
0
(3
˚C
0G
15
0
8
(3
˚C
1G
38
)
0
8
(3
˚C
0G
45
)
)
0
8
(3
˚C
0G
65
0
0
(4
T
H
˚C
22
G
)
0
0
(4
ST
˚C
45
G
)
0
1
(4
˚C
COLORE
I gradi di PEEK non caricati o rinforzati con fibra di vetro,
l’HT e l’ST sono disponibili in colore naturale/beige e nero.
Altri compound sono colorati in funzione dei loro materiali
di composizione, ad esempio i materiali caricati con fibra di
carbonio sono neri.
Si possono ottenere prodotti di altri colori aggiungendo
dei masterbatch al PEEK naturale, sia all’HT e all’ST, oppure
acquistando dei prodotti pre-colorati da un partner della
Victrex.
Vi invitiamo a prendere contatto con il rappresentante Victrex
locale per ulteriori informazioni
ATTREZZATURE
DISEGNO GENERALE
I polimeri e i compound a base di PEEK, HT ed ST possono
essere facilmente estrusi utilizzando le attrezzature di processo
convenzionali. È però opportuno osservare una serie di
parametri specifici elencati qui di seguito.
Gli estrusori devono essere in grado di raggiungere i 400 °C
per il PEEK oppure i 430 °C per l’HT e l’ST.
Il degasaggio non è necessario. Gli ingranaggi delle pompe
possono essere utilizzati ma bisogna porre particolare
attenzione a non provocare la formazione di zone morte
(ad esempio spazi intorno alle flange oppure un montaggio
sbagliato delle spine di chiusura) in quanto potrebbero causare
la formazione di gel e di macchie scure. Una vite progettata
correttamente e con una pressione stabile dovrebbe essere
sufficiente per la maggior parte dei processi di estrusione.
Per ottenere una massa fusa omogenea e una velocità
costante alla temperatura desiderata, è auspicabile monitorare
la temperatura e la pressione in modo da poter controllare il
processo adeguatamente.
Il tempo di residenza del polimero nelle attrezzature di
processo determina la qualità del prodotto finale. La stabilità
termica del PEEK è eccezionale; mentre per quanto riguarda
l’HT e l’ST, a causa dei crescenti ed elevati punti di fusione
cristallini, possono essere considerati rispettivamente buoni
e discreti. È possibile che, su tutti i materiali, si verifichi un
degrado durante il processo quando si prolungano i tempi di
residenza e/o la temperatura del cilindro sia alta. Quindi, la
capacità e la produttività dell’ estrusore deve essere settata
in modo da minimizzare la probabilità di formazione di gel e
macchie scure nel sistema.
MATERIALI DI COSTRUZIONE
Il requisito fondamentale è che l’acciaio utilizzato sia
compatibile a livello termico in quanto la massa fusa deve
essere mantenuta a 400 °C per il PEEK e a 430 °C per l’HT e
l’ST. L’usura da abrasione delle fibre di vetro o di carbonio con
cui vengono caricati i materiali VICTREX è simile a quella degli
altri tecnopolimeri termoplastici. Non si danno decomposizioni
L’attenzione rigorosa al dettaglio durante il processo di estrusione assicura la
massima qualità del prodotto.
corrosive dei prodotti quando si lavorano i materiali Victrex
ad eccezione di quando si trasformino alcuni gradi antiusura
che contengano PTFE o nel caso di temperature e/o tempi di
residenza eccessivi. I fornitori di attrezzature offrono estrusori
standard in grado di operare a queste condizioni.
Nel caso un materiale necessiti di essere specificato, l’utilizzo
di cilindri bimetallici (ad esempio WEXCO 777 o Xaloy X-800)
e materiali a base di metalli sinterizzati (ad esempio CPM-9V
o CPM-10V) oppure di viti in leghe di cromo, si sono mostrati
soddisfacenti.
I materiali nitrurati dovrebbero essere utilizzati con la massima
cura in modo da assicurare che i materiali VICTREX non
solidifichino a contatto con i rivestimenti superficiali di nitruro
in quanto essi possono staccarsi dal substrato di acciaio.
È opportuno evitare il rame e le leghe di rame a contatto con
la massa fusa in quanto provocano il degrado dei materiali
Victrex. Per applicazioni come rivestimenti di fili e cavi, in cui i
materiali Victrex risultano a contatto diretto con rame o leghe
di rame, il tempo di contatto fra la massa fusa e la superficie
del metallo non è sufficiente a causare problemi prima della
cristallizzazione e del raffreddamento.
Per l’adattatore, la filiera e la testa, è opportuno scegliere
materiali adatti in funzione delle elevate temperature di
processo (ad esempio H13, Stavax, Hastalloy o Inconel).
777- Durocast è un marchio registrato della Wexco Corporation, Xaloy è un marchio registrato della Xaloy Incorporated. CPM è un marchio registrato della Crucible Industries, LLC. STAVAX
è un marchio registrato della Bohler-Uddeholm. Hastelloy è un marchio registrato della Haynes International Inc. Inconel è un marchio registrato della Special Metals Corporation.
3
VITE / DISEGNO DEL CILINDRO
RISCALDAMENTO DEL CILINDRO
Sarebbe opportuno utilizzare una lunghezza minima del
cilindro con rapporto di L/D 24:1, ma i trasformatori possono
avere una finestra operativa maggiore con un cilindro
prossimo al rapporto L/D di 30:1. Il cilindro dovrebbe
essere di calibro liscio. Non si consiglia una sezione di
alimentazione rigata.
I riscaldatori del cilindro devono essere in grado di mantenere
una temperatura di 400 °C per l’estrusione del PEEK e dei
suoi compound, o di 430 °C per l’estrusione dell’HT, dell’ST
e dei loro compound. La maggior parte delle macchine per
estrusione sono in grado di raggiungere questa temperatura
senza essere modificate. Le eventuali modifiche di solito si
rendono necessarie per potenziare le bande di riscaldamento
e/o le termocoppie. Le bande di riscaldamento in ceramica
sono preferibili in quanto possono fornire una maggiore
regolarità di controllo rispetto a quelle in mica. Inoltre, è
possibile usare delle coperture del cilindro in modo da fornire
dei vantaggi dal punto di vista produttivo e dell’ottimizzazione
dei costi.
Poiché il PEEK, l’HT e l’ST presentano temperature del fuso più
elevate rispetto alla maggior parte dei polimeri convenzionali,
è auspicabile prevedere una sezione di alimentazione più
lunga in modo da consentire ai granuli un tempo sufficiente
di residenza in questa sezione della vite, in prossimità del
punto di fusione. Così come mostrato nella figura 2, una
zona di alimentazione di almeno 8D rappresenta una buona
base. Il PEEK, l’HT e l’ST non temono un drastico scivolamento
della viscosità nei pressi del punto di fusione rispetto ad altri
polimeri come ad esempio le poliammidi o l’LCP. È preferibile
una transizione graduale dalla sezione di alimentazione a
quella di dosaggio, le sezioni di compressione più brevi di 5D
possono funzionare, ma le sezioni di compressione di 8D sono
migliori. I rapporti di compressione compresi fra 2-3 coprono
la maggior parte delle situazioni tipiche di estrusione.
Le lunghezze tipiche di dosaggio sono di 8D, anche se
si possono utilizzare lunghezze superiori. Se lo si reputa
necessario, è possibile utilizzare dei dispositivi di mescola
dedicati nella sezione di dosaggio. La punta della vite
dovrebbe essere di forma arrotondata o conica in modo da
evitare la formazione di zone morte alla fine della vite.
L
Zona di
compressione
Si raccomanda l’utilizzo di almeno quattro zone separate di
riscaldamento, ognuna delle quali con la propria termocoppia
e controllore PID, ai fini di un controllo termico scrupoloso.
Bisogna inoltre essere certi della distribuzione di un calore
sufficiente lungo l’intera lunghezza del cilindro così come su
tutte le superfici della testa a croce e la temperatura dovrebbe
essere controllata nell’ambito di ±2 °C.
La temperatura tipica del cilindro dovrebbe essere settata
così come illustrato nella figura 3, settaggi più specifici sono
reperibili sulle schede tecniche dei singoli gradi che sono
disponibili presso i rappresentanti Victrex locali.
Figura 2: tipologie raccomandate di viti
Zona di
alimentazione
La conduzione termica lungo la vite e il cilindro alla tramoggia
può determinare una riduzione di efficienza di alimentazione.
Per ottenere la corretta alimentazione alla tramoggia, la gola
di alimentazione deve essere mantenuta ad una temperatura
compresa fra 70 e 100 °C. Il controllo termico può essere
ottenuto tramite un raffreddamento ad acqua ma bisogna
porre attenzione al mantenimento della temperatura nella
zona retrostante.
Zona di
dosaggio
Figura 3: profilo termico tipico per i materiali Victrex
70˚ C – 100˚ C
D
420
Le dimensioni e la produzione dell’estrusore dovrebbero
essere abbinati in modo da ottenere un tempo di residenza
idealmente inferiore ai 30 minuti. Gestire il processo di
estrusione con una vite a basso indice di velocità rotazionale
(<10 rpm) comporterà un tempo maggiore di residenza
che aumenterà l’insorgenza di problematiche provocate
dal maggior tempo di residenza ed esposizione termica.
Non dovrebbero esserci “zone morte”. Tutte le superfici
interne dovrebbero essere pulite e lucidate prima di iniziare
l’estrusione.
4
Polimeri Victrex
Settaggio termico / ˚C
CAPACITÀ DEL CILINDRO E TEMPO DI RESIDENZA
400
380
ST
HT
360
PEEK
340
SCHERMI E PIASTRA DEL FILTRO
La piastra del filtro contribuisce a sviluppare la pressione
posteriore nella vite e arresta la rotazione del fuso;
le dimensioni del foro dovrebbero essere calcolate in
proporzione alla dimensione dell’estrusione e concepite in
modo da eliminare - laddove possibile - la formazione di
zone morte.
I fori dovrebbero essere lisci per migliorare il flusso. Di solito
vengono posizionati dei pacchetti di filtri di fronte alla piastra
del filtro per rimuovere ogni impurità residua del materiale o
qualsiasi contaminazione accidentale in modo da contribuire
ulteriormente alla pressione nella vite. Tuttavia, il pacchetto di
filtri non dovrebbe essere così sottile da creare un eccessivo
taglio del fuso e cali di pressione esagerati. La pressione
dovrebbe essere monitorata e i filtri cambiati quando
necessario. Il riscaldamento e l’isolamento di quest’area
rappresentano fattori critici.
ADATTATORE, TESTA E FILIERA
Le zone morte/basso flusso possono generare un degrado
locale e portare ad uno scolorimento del materiale o alla
formazione di macchie scure nella massa fusa. Quindi, si
dovrebbe affinare il flusso lungo l’adattatore, la testa e la
filiera in modo da prevenire la formazione di zone morte/
basso flusso, così come dovrebbero essere effettuate
gradualmente le modifiche nella sezione trasversale e le
giunzioni dovrebbero essere allineate e di forma aerodinamica.
Si può procedere anche ad una modellazione del sistema in
modo da assicurare che non ci siano aree di basso flusso: le
sezioni dovrebbero essere ridotte se lo si ritiene necessario.
È auspicabile un controllo separato delle zone di
riscaldamento (di dimensioni sufficientemente grandi) per ogni
sezione (adattatore, testa e filiera), applicando un isolamento,
laddove possibile.
Grazie ai corretti parametri di processo e al disegno della filiera si possono
ottenere particolari caratterizzati da tolleranze critiche.
SPURGO E CHIUSURA
Le normali procedure di chiusura prevedono innanzitutto di
svuotare prima l’estrusore per poi procedere ad un graduale
disassemblaggio e pulitura di tutte le attrezzature, compresa
la rimozione della vite. Alcuni componenti dovranno essere
messi in forno per effettuare una pulizia completa. Nel caso di
produzioni giornaliere può essere necessario disporre di due
set separati di filiera e vite per ogni estrusore.
VICTREX Pipes estrusi.
5
RIVESTIMENTO DI FILI E CAVI
Il PEEK è largamente utilizzato nell’industria dei fili e dei cavi.
Anche l’HT e l’ST possono essere utilizzati come rivestimento
di fili usando una tecnica similare. Le applicazioni che ne
derivano comprendono l’isolamento primario, le guaine e il
rivestimento superficiale per fili e cavi.
DISEGNO DELLA FILIERA E DELLA TESTA A CROCE
L’isolamento in PEEK, HT ed ST può essere applicato
utilizzando una filiera a pressione o un sistema tube-on,
così come mostrato nella figura 4. Il processo tube-on qui
riportato fornisce risultati preferibili per la maggior parte delle
applicazioni di rivestimento cavi.
Figura 4: rivestimento cavi a) pressione filiera b) filiera tube-on
a)
b)
A
C
A
C
B
B
D
D
B
C
A = filiera
B
E
A
B = mandrino
E
C
C = fuso
La pressione delle filiere consente un diametro specifico
di rivestimento che può essere misurato direttamente sul
conduttore in quanto scorre attraverso la filiera. L’adesione fra
il conduttore e il rivestimento sarà elevata, e anche la forma
della filiera sarà mantenuta (nel caso ad esempio di conduttori
multi spine), tuttavia lo spessore di isolamento potrebbe
variare (in quanto la concentricità del conduttore al cavo non
è controllata).
A
D = materiale del nucleo
E = Calibrazione
Figura 5: calcolo di DBR e DDR
dcw
DD DT
dbw
Con una filiera tube-on la massa fusa entra in contatto con il
conduttore solo dopo che entrambi sono usciti dalla filiera. Il
VICTREX PEEK, l’HT o l’ST sono estrusi come tubazioni sottili
con il conduttore stirato attraverso il centro. La massa fusa
è stirata per ridurre il diametro del tubo in quanto aderisce
al conduttore formando uno strato isolante dello spessore
desiderato.
Il processo tube-on non è semplice quanto il processo a
pressione ma, tipicamente, fornisce proprietà migliori per la
maggior parte delle applicazioni, compresa una riduzione
dell’adesione fra il rivestimento e il conduttore (con facilità
di distacco per la parte terminale del cavo), uno spessore di
isolamento regolare e una migliore finitura superficiale. Il
processo tube-on consente anche di schermare/incamiciare
cavi pre-rivestiti.
Per il processo tube-on bisogna tenere in considerazione il
rapporto di riduzione per stiro (DDR - Draw Down Ratio) e
quello di bilanciamento di riduzione per stiro (DBR - Draw
Balance Ratio) così come illustrato nella figura 5.
6
DD = diametro dell’apertura della filiera
rapporto di riduzione per stiro
DT = diametro delle punte delle guide
DD – DT
DDR = 2
2
dcw – dbw
rapporto di bilanciamento
di riduzione per stiro
dcw = diametro del cavo rivestito
dbw = diametro del cavo non rivestito
2
2
DD dbw
•
DBR =
DT dcw
Il DDR è espresso come il rapporto fra l’area di sezione
incrociata della corona circolare e l’area del rivestimento
finale. Il rapporto di riduzione per stiro consigliato per il PEEK
naturale, l’HT e l’ST si colloca fra 3:1 e 10.1, anche se il DDR
si è mostrato prossimo a 50:1 per rivestimenti a parete molto
sottile. E’ opportuno prestare grande attenzione al DBR, che
dovrebbe essere mantenuto il più possibile vicino a 1:1.
Il disegno a croce della testa non rappresenta un fattore
critico per i sistemi tube-on. Tuttavia, il disegno considerato
migliore è costituito da un dispositivo di separazione del
flusso singolo che convoglia la massa fusa a 90° mantenendo
al contempo una buona direzione di flusso. Anche se il
convogliamento separato di masse fuse è più complesso ha
mostrato di essere soddisfacente, ma tali sistemi risultano più
difficili da pulire.
Una corretta attrezzatura a valle consente al processo di essere personalizzato al fine di ottenere la cristallinità richiesta.
ATTREZZATURA A VALLE
Nella figura 6 si può vedere un diagramma basilare del
settaggio per rivestimenti di cavi. I requisiti possono però
dipendere dall’applicazione specifica e ogni linea può essere
diversa.
Figura 6: diagramma schematico per il rivestimento di cavi
Svolgitore
Preriscaldamento
del cavo
Estrusore
Riscaldatori
radianti
Vasca di
raffreddamento
Rullo di trascinamento
Prova scintilla
Avvolgimento
CRISTALLINITÀ
Molte delle eccezionali proprietà fisiche del PEEK, dell’HT e
dell’ST dipendono dalla loro morfologia semi-cristallina.
Nel rivestimento di fili e cavi, la massa fusa viene condotta
dalla filiera con testa a croce fino a raffreddarsi ad aria per
circa un metro (in funzione della velocità della linea). Durante
il raffreddamento, il colore del PEEK naturale, dell’HT e dell’ST
cambia da un marrone scuro trasparente ad un grigio/beige.
Questa variazione cromatica è data dal raffreddamento e dalla
cristallizzazione della superficie dell’isolante.
La temperatura del conduttore può ritardare la cristallizzazione
durante il processo di rivestimento di fili e cavi. Quindi,
quando si richieda un’elevata cristallinità, è consigliabile
riscaldare il conduttore prima di entrare nella testa a croce.
La temperatura di pre-riscaldamento dipenderà dalla natura e
dalla geometria del conduttore, ma sono stati ottenuti risultati
eccellenti con temperature comprese fra 120 °C e 200 °C.
Se il livello desiderato di cristallinità non può essere ottenuto
in linea, è possibile effettuare una post-cristallizzazione
dell’isolamento tramite un trattamento termico successivo.
Una volta che questa transizione è avvenuta, si può
effettuare un ulteriore raffreddamento ad acqua in quanto
la cristallizzazione all’interno della massa del polimero fuso
non sarà interessata in misura significativa. Nel caso in cui sia
richiesto un rivestimento amorfo del cavo, il bagno d’acqua
può essere spostato più vicino alla filiera.
7
PRODUZIONE DI FILM E LASTRE
Il PEEK naturale, l’HT e l’ST possono essere utilizzati
per formare film/lastre. Il processo comporta l’utilizzo
di un estrusore convenzionale dotato di filiera adatta
all’attrezzatura di traino, come mostrato nella figura 7.
Figura 7: attrezzature per la produzione di lastre
filiera piana
calandra a tre
cilindri
chiusure
Misurazione dello spessore di film estrusi APTIV® PEEK.
DISEGNO DELLA FILIERA
Le filiere piane di solito sono utilizzate per la trasformazione
delle lastre in PEEK naturale, in HT e in ST. Questi sistemi
devono facilitare il flusso della massa fusa e presentare parti
interne levigate per impedire blocchi o adesioni (stick-slip) in
corrispondenza della filiera. La temperatura dei labbri della
filiera è determinante per la finitura superficiale e il controllo
dimensionale.
CRISTALLINITÀ DI FILM SOTTILI E LASTRE
E’ possibile produrre lastre sottili (< 500 µm) in forma sia
semicristallina oppure amorfa controllando la temperatura
dei tamburi. Una temperatura al di sotto di quella di Tg sul
tamburo, produrrà un film trasparente amorfo mentre ad
oltre 170 °C si ottiene un film opaco semicristallino. I film di
spessore maggiore cristallizzano al di sotto del calore che essi
stessi trattengono.
La pulizia dell’attrezzatura e un accurato controllo di processo costituiscono i
fattori essenziali per ottenere film di elevata qualità.
8
MONOFILAMENTO
Il PEEK, l’HT e l’ ST possono essere trasformati in
monofilamento mediante un estrusore dotato di dispositivi
di traino e stiramento a valle. Gli estrusori utilizzati per la
produzione di monofilamenti sono generalmente equipaggiati
con pompe ad ingranaggi che garantiscono l’alimentazione
alla filiera di una quantità di massa fusa accuratamente dosata
e a pressione costante. Altri sistemi senza dosaggio si sono
dimostrati validi dal punto di vista operativo. Una tipica linea
di produzione di monofilamenti è illustrata nella figura N. 8.
Il processo a valle dell’estrusore illustrato nella figura N. 8 può
considerarsi composto da due fasi distinte: l’orientamento
ed il rilassamento della massa fusa. In fase di orientamento,
la massa estrusa viene raffreddata ad aria e ad acqua ad una
maggiore velocità (V2>V1) attraverso un forno regolato ad
una temperatura superiore a quella di transizione vetrosa
del materiale. La maggiore velocità serve a stirare il polimero
riducendo il diametro e ad orientare il filamento.
Figura 8: rappresentazione schematica dell’attrezzatura di
produzione di monofilamento
V1
T2
T1
Fibre estruse in Victrex PEEK.
V2
T3
V3
V = velocità
T = temperatura
A seguito del rilassamento del fuso avviene un fissaggio
termico in cui il filamento passa in un secondo forno settato
ad una temperatura prossima a quella del fuso.
SUPPORTO TECNICO
La Victrex Polymer Solutions è l’unica realtà produttiva interamente dedicata alla produzione di prodotti in poliarileterchetoni ed è
assolutamente in grado di soddisfare qualsiasi richiesta in tema di qualità, supporto tecnico e certezza delle forniture. Nell’attuale
contesto competitivo, la collaborazione con un fornitore leader che dispone delle tecnologie più evolute nonché dei servizi più
completi ed avanzati, rappresenta un fattore critico e determinante per il successo.
Nel caso desideriate ulteriori informazioni oppure assistenza specifica, invitiamo a prendere contatto con la sede o il
rappresentante locale della Victrex Polymer Solutions oppure a visitare il sito www.victrex.com.
9
E urope
A mericas
Victrex plc
Victrex Technology Centre
Hillhouse International
Thornton Cleveleys
Lancashire FY5 4QD
United Kingdom
Phone +44 (0) 1253 897 700
Fax
+44 (0) 1253 897 701
[email protected]
Victrex Europa GmbH
Langgasse 16
65719 Hofheim/Ts.
Germany
Phone + 49 (0) 6192 964 90
Fax
+ 49 (0) 6192 964 94 8
[email protected]
Victrex USA, Inc.
300 Conshohocken State Road
Suite 120
West Conshohocken, PA 19428
USA
Phone +1 (0) 800-VICTREX
Phone +1 (0) 484-342-6001
Fax
+1 (0) 484-342-6002
[email protected]
A sia P acific
J apan
Victrex High-Performance
Materials (Shanghai) Co Ltd
Part B Building G
1688 Zhuanxing Road
Xinzhuang Industry Park
Shanghai 201108
China
Phone + 86 (0) 21 6113 6900
Fax
+ 86 (0) 21 6113 6901
[email protected]
Victrex Japan Inc.
Japan Technology Center
Mita Kokusai Building Annex
4-28 Mita 1-chome
Minato-ku
Tokyo 108-0073
Japan
Phone +81 (0) 3 5427 4650
Fax
+81 (0) 3 5427 4651
[email protected]
www.victrex.com
LA VICTREX PLC RITIENE CHE TUTTE LE INFORMAZIONI CENTENUTE NELLA PRESENTE PUBBLICAZIONE DESCRIVANO ACCURATAMENTE LE CARATTERISTICHE TIPICHE E/O GLI USI DEL PRODOTTO O DEI PRODOTTI, TUTTAVIA, È
RESPONSABILITÀ DEL CLIENTE ESEGUIRE TEST COMPLETI SUL PRODOTTO IN OGNI SPECIFICA APPLICAZIONE A CUI INTENDE DESTINARLO ALLO SCOPO DI ACCERTARNE LE PRESTAZIONI, L’EFFICACIA A LA SICUREZZA PER CIASCUN
PRODOTTO FINALE, DISPOSITIVO O ALTRA APPLICAZIONE. LE INDICAZIONI SUGLI USI POSSIBILI NON DEVONO ESSERE INTERPRETATE COME SUGGERIMENTO A VIOLARE ALCUN BREVETTO. LE INFORMAZIONI E I DATI QUI CONTENUTI
SI BASANO SU INFORMAZIONI CHE RITENIAMO AFFIDABILI. LA CITAZIONE DI UN PRODOTTO NELLA PRESENTE DOCUMENTAZIONE NON COSTITUISCE GARANZIA DI DISPONIBILITÀ DI TALE PRODOTTO. VICTREX PLC SI RISERVA IL
DIRITTO DI MODIFICARE I PRODOTTI, LE SPECIFICHE E/O GLI IMBALLAGGI NELL’AMBITO DI UN PROGRAMMA CONTINUO DI SVILUPPO DEI PRODOTTI. VICTREX® È UN MARCHIO REGISTRATO DELLA VICTREX MANUFACTORUNG LIMITED.
VICTREX PIPES™ È UN MARCHIO REGISTRATO DELLA VICTREX MANUFACTURING LIMITED. PEEK-ESD™, HT™, ST™ È WG™ SONO MARCHI REGISTRATI DELLA VICTREX PLC. VICOTE® ED APTIV® SONO MARCHI REGISTRATI DELLA VICTREX PLC.
LA VICTREX PLC NON FORNISCE ALCUNA GARANZIA ESPLICITA O IMPLICITA, COMPRESA QUELLA, SENZA LIMITAZIONI, IN MERITO ALL’IDONEITÀ PER UN PARTICOLARE UTILIZZO OPPURE DI NON-VIOLAZIONE DI PROPRIETÀ INTELLETTUALE, COMPRESA,
MA NON LIMITATA, AI BREVETTI DI NON-CONTRAFFAZIONE, CHE SIANO ESPRESSAMENTE O IMPLICITAMENTE CITATI, OPPURE DEFINITI NEI FATTI O PER LEGGE. INOLTRE, LA VICTREX PLC NON OFFRE GARANZIE AI VOSTRI CLIENTI O AGENTI E NON HA
AUTORIZZATO NESSUNO AD OFFRIRE RAPPRESENTANZA O GARANZIA DIVERSA RISPETTO A QUANTO INDICATO SOPRA. LA VICTREX PLC NON SARÀ IN NESSUN CASO RITENUTA RESPONSABILE DI QUALSIASI INCIDENTE GENERALE, INDIRETTO, SPECIALE
O CONSEGUENTE EVENTO NEGATIVO, SENZA LIMITAZIONE ALCUNA, PER DANNI DI VARIA NATURA ALL’ATTIVITÀ DI BUSINESS, PERDITE DI PROFITTI O DI MARGINI DI RISPARMIO, ANCHE SE LA VICTREX È STATA INFORMATA DELLA POSSIBILITÀ DI
TALI DANNI, INDIPENDENTEMENTE DALLA FORMA DI AZIONE.
©Victrex plc ITA 2012-04 Design: www.abgdesign.uk.com
SEDI CENTRAL NEL MONDO

Download Report