di Antonio Gumina, direttore tecnico Eurotek

Transcript

1 Extrusion Process & Technology Insights Newsletter n.4/2018 TESTE DI ESTRUSIONE E PROCESSO di Antonio Gumina, direttore tecnico Eurotek 2018 Tutti i diritti sono riservati La testa di estrusione è senza dubbio il componente più importante nel processo di produzione del cavo. Per produrre una testa con performance elevate è estremamente importante possedere uno specifico know-how per quanto riguarda le materie plastiche e il processo di estrusione per la produzione di cavi. Ci sono due fattori strategici nella progettazione delle teste; - esigenze dell operatore; - esigenze di produzione e caratteristiche dei compound. Sia le teste che le linee di estrusione sono condotte da operatori professionisti, da cui dipende la qualità del prodotto finale e la produttività. Per questa ragione, la testa dev essere operator friendly in modo da garantire: - procedure di settaggio e di assemblaggio semplici; - bassi margini di errore degli operatori. Fig.1 - La testa Eurotek ECF10_FT, con sistema di microcentratura Fine Tuning, a lavoro con HFFR

2 Inoltre, la produttività e l alta qualità delle teste di estrusione dipendono dai compound da processare. Per questo, devono essere progettate considerando la reologia dei compound, la loro viscosità (e sue variazioni) e il flusso termico. Hanno un ruolo fondamentale: - la forma della testa di estrusione per la corretta distribuzione di calore attorno al convogliatore e all intera zona di passaggio del materiale; - la zona da termoregolare per il controllo della temperatura, che agisce sulla qualità del cavo, il processo, l aspetto della superficie, ecc. Fig.2 - Rendering di un convogliatore per fluoropolimeri Il progetto del convogliatore dipende dal compound da processare, considerando anche i parametri di processo durante la produzione del cavo. E molto importante calcolare i seguenti parametri, in considerazione con gli output massimi e minimi dell estrusore e la reologia dei compound da processare (tenere conto della viscosità e delle sue variazioni):

3 SEZIONE DEL CANALE DI INGRESSO DEL MATERIALE (S) Profondità dei canali (H 0) Questo valore agisce su: - pressione di lavoro; - pressione di impatto; - velocità di entrata del compound; - il gradiente di velocità e di taglio nei canali di distribuzione. Ampiezza dei canali (W 0) Questo valore agisce su: - velocità di entrata del compound; - effetto di rilassamento del compound nel convogliatore; - il gradiente di velocità e di taglio nei canali di distribuzione. - accelerazione del compound nei canali. Profondità dei canali, variazione di sezione lungo la traiettoria X, forma delle pareti del cuore del convogliatore. La sezione e la profondità dei canali seguiranno la traiettoria calcolata. La sezione cambierà continuamente in termini di H x, W x e di profondità, in considerazione del compound da processare e della dinamica del flusso di materiale. La forma del canale performante e la forma delle pareti del cuore del convogliatore sono sviluppati per aiutare sinergicamente l estrusore a lasciare il flusso di materiale nella testa, evitando stagnazione e surriscaldamento. Diametro del convogliatore nella zona di ingresso D e angolo θ Il valore dev essere definito in linea con altri parametri, come l angolo θ, la dimensione degli stampi da usare, la lunghezza del convogliatore L. Tra le altre cose, questi valori agiscono sulla pressione dell estrusore, la pressione del convogliatore, la velocità di distribuzione, la forza per estrarre il convogliatore dal blocco testa. L angolo del convogliatore dipende anche dal compound da processare, dal tipo e dalla dimensione del cavo da produrre. Questo angolo influenza anche la concentricità del prodotto finale. Lunghezza del convogliatore e gap del passaggio ξ g Questa lunghezza è collegata al compound da estrudere e influenza il tempo di residenza e di attraversamento del compound, il gradiente di taglio, la distribuzione della pressione, la pressione di lavoro. Per questa ragione, L

4 dev essere definito per evitare rischi di stagnazione, di surriscaldamento di materiale, di sovrapressione e di prereticolazione. Il gap di perdita del materiale (flusso assiale) ξ g è definito in linea con il compound da processare, la dimensione della testa, l output dell estrusore. Questo valore agisce sulla pressione dell estrusore, il flusso del convogliatore e il surriscaldamento del materiale durante il suo passaggio. Fig. 3 - Rendering di un convogliatore con sistema Fine Tuning per HFFR In conclusione, la lunghezza del convogliatore L dev essere scelta considerando: - il tempo di permanenza del compound nella testa; - l angolo e il diametro del convogliatore e la dimensione degli stampi da installare; - le dimensioni del canale (viscosità del compound); - gap di perdita del materiale e conseguentemente gap di uscita del convogliatore (flusso assiale) ξ g. L è fortemente legato al gap ξ g

5 Questi due valori devono essere definiti in modo sinergico poiché influenzano il tempo di permanenza, il gradiente di taglio e pressione. Altri valori che devono essere calcolati sono: - gradienti di taglio e di velocità nei canali di distribuzione d d; - gradienti di taglio e di velocità nella zona di travaso (zona di perdita o canali assiali) d d; - distribuzione della pressione. Il rapporto K tra i gradienti di taglio della sezione d ingresso e della zona di travaso assiale deve avere un valore appropriato per una corretta distribuzione del flusso. Il fattore K influenza anche le dimensioni del convogliatore (come ad esempio il diametro e i canali). Il disegno, i calcoli e l ottimizzazione della testa di estrusione sono fatti per uniformarsi con l incremento della viscosità di compound e le esigenze dei compound reticolabili. OPERATOR FRIENDLY Facilità di settaggio Settaggi di processo semplici e veloci Sicurezza Ripetibilità di prodotto Bassa possibilità di errori Manutenzione semplice e veloce PRODUTTIVITA Elevata produttività del cavo Alta qualità del cavo Bassa pressione dell estrusore Ripetibilità di prodotto Bassi scarti