Tubos de poliamida (PA) y nailon: Análisis de materiales y proceso de extrusión de PA

Muestras de tubos de extrusión de PA
Muestras de tubos de extrusión de PA

La poliamida (PA), comúnmente conocida como nailon, es un material versátil muy utilizado en la extrusión de diversos tubos. Los tubos de nailon PA se fabrican utilizando tipos específicos de resinas de poliamida, como PA6, PA66 y PA1010. Estas resinas, cuando se procesan mediante equipos de extrusión, se funden y se moldean en tubos. Normalmente, para la extrusión de tubos de PA de menor diámetro se emplean extrusoras monohusillo.

Los tubos de PA son conocidos por no ser tóxicos, ser semitransparentes, tener una superficie lisa pero resistente, ser ligeros, autolubricantes y resistentes al desgaste. Sin embargo, sus propiedades eléctricas son inferiores. Químicamente estables, no se ven afectados por ácidos débiles, bases débiles y aceites, pero pueden disolverse en fenoles y ácidos inorgánicos concentrados. Los tubos de PA se utilizan ampliamente en líneas de freno de automóviles, cables de instrumentos, sistemas de aire acondicionado, sistemas de control de riego, fábricas textiles, fábricas de alimentos, transporte de combustible en vehículos y barcos, sistemas de vacío, aislantes de oscilación, aislantes estáticos, etc. Pueden utilizarse a temperaturas del aceite que oscilan entre 80 y 100°C durante periodos prolongados.

Línea de extrusión de tubos de nylon PA Composición:

La línea de extrusión de tubos de nailon PA suele incluir una extrusora monohusillo, una matriz, un depósito de agua de calibrado al vacío, un tractor/máquina de arrastre y una cortadora/enrolladora.

Cuestiones a las que prestar atención durante la producción por extrusión de PA

  1. Condiciones de secado:
    • Para evitar la decoloración por oxidación de la resina de nailon durante el secado, se prefiere el secado al vacío. Después del secado, el contenido de humedad debe ser inferior a 0,3%.
  2. Requisitos de la extrusora para tubos de nailon PA:
    • La extrusora debe tener una tolva de secado para evitar que la resina se vuelva a humedecer. El tornillo debe ser de tipo barrera, con un diseño de rosca completa o de cabezal mezclador, para mejorar los efectos de mezcla. La relación L/D debe ser superior a 25, y las secciones de alimentación y dosificación deben tener aproximadamente la misma longitud. La sección de compresión debe tener una longitud de 3-4 pasos con una relación de compresión de 3,0-4,0. Debido a la baja viscosidad de la masa fundida de nailon, se necesita una mayor relación de estirado en el diseño de la matriz, con una relación de estirado de 1,4-3,0 para tubos de nailon PA.
  3. Refrigeración y dimensionamiento de extrusión de PA:
    • Para tubos de menor diámetro, el material extruido puede enfriarse directamente en baños de agua. La temperatura del agua de refrigeración debe oscilar entre 15 y 22°C. Los tubos de mayor diámetro pueden requerir un dimensionado en vacío para obtener unas dimensiones precisas.
  4. Ajustes de temperatura en la extrusión:
    • La temperatura de la sección de alimentación debe estar cerca del punto de fusión de la resina de nailon para mejorar la eficacia del transporte de sólidos y la desgasificación.
    • Las secciones de compresión y dosificación deben tener temperaturas fijadas entre 10 y 30°C por encima del punto de fusión de la resina para garantizar un flujo uniforme.
    • Las temperaturas del cabezal y de la matriz deben ser inferiores a las de la sección de dosificación para estabilizar el proceso de moldeo.

A continuación se muestra la tabla de producción de extrusión de PA6 y PA66 y PA1010 de las temperaturas de moldeo por extrusión más utilizadas:

ÁREASPA6PA6PA66PA1010
Viscosidad mediaAlta viscosidad
Sección de alimentación200℃-230℃200℃-230℃230℃-260℃250℃-260℃
Sector de compresión240℃-260℃250℃-270℃270℃-290℃260℃-270℃
Segmento de medición240℃-260℃250℃-270℃270℃-20℃260℃-280℃
Cabeza230℃-250℃240℃-260℃270℃-20℃220℃-240℃
la tabla de producción por extrusión de PA de las temperaturas de moldeo por extrusión más utilizadas

Desafíos comunes en la extrusión de PA:

  1. Sensibilidad a la humedad y degradación:
    • Desafío: La naturaleza higroscópica del nailon PA puede provocar la absorción de humedad, causando una degradación hidrolítica durante el procesado. Esto provoca una disminución de las propiedades mecánicas y puede dar lugar a defectos superficiales.
    • Solución: Aplicar rigurosos procedimientos de presecado y mantener un entorno controlado en la tolva y las zonas de alimentación. Utilice secadores desecantes para garantizar que el contenido de humedad de la resina se mantiene por debajo del umbral crítico.
  2. Estabilidad térmica:
    • Desafío: El nylon PA tiene una ventana de procesamiento estrecha y es propenso a la degradación térmica si se sobrecalienta, lo que provoca decoloración y pérdida de propiedades.
    • Solución: El control preciso de la temperatura a lo largo del proceso de extrusión es esencial. Utilizar maquinaria de extrusión avanzada equipada con sistemas precisos de calefacción y refrigeración puede ayudar a mantener la temperatura óptima de procesamiento.
  3. Fractura de la masa fundida e hinchamiento de la matriz:
    • Reto: Las altas velocidades de cizallamiento en la extrusora pueden provocar la fractura de la masa fundida, lo que genera rugosidad en la superficie. Además, el polímero fundido puede hincharse debido a su naturaleza elástica, lo que afecta a la precisión dimensional del tubo extruido.
    • Solución: Optimizar el diseño del husillo para reducir la tensión de cizallamiento y utilizar una matriz con una longitud de paso adecuada puede minimizar estos problemas. El empleo de un equipo de dimensionado posterior a la extrusión también puede ayudar a conseguir las dimensiones deseadas.
  4. Uniformidad de las propiedades físicas:
    • El reto: Conseguir propiedades físicas uniformes a lo largo del tubo, sobre todo en tubos de paredes finas, puede ser todo un reto.
    • Solución: El empleo de un diseño de tornillo de barrera puede mejorar la mezcla y la homogeneización de la masa fundida. También son cruciales una calidad constante de la materia prima y un control preciso de los parámetros de extrusión.
  5. Consistencia del color en los tubos de color:
    • Desafío: En el caso de los tubos de nailon PA coloreados, conseguir un color uniforme en todo el lote puede ser un reto, sobre todo cuando se cambian los colores entre series de producción.
    • Solución: Utilice granulados de masterbatch con una alta concentración de pigmentos para una dispersión uniforme del color. Aplique procedimientos de limpieza exhaustivos durante los cambios de color para evitar la contaminación.
  6. Gestión de la contracción posterior a la extrusión:
    • Desafío: El nylon PA tiende a encogerse al enfriarse, lo que puede afectar a la precisión dimensional del tubo.
    • Solución: El uso de un tanque de encolado al vacío para controlar las dimensiones durante el proceso de enfriamiento puede compensar el encogimiento. Ajustar la velocidad de enfriamiento y la temperatura también puede ayudar a gestionar los niveles de encogimiento.

Conclusión:

Comprender y controlar las variables clave del proceso de extrusión, como el pretratamiento del material, el diseño del husillo, el control de la temperatura, la velocidad de enfriamiento y la velocidad de estiramiento, es crucial para la producción de tubos de nailon PA de alta calidad. Abordar estos retos requiere una serie de experimentos y ajustes para encontrar las mejores condiciones de producción. Nuestro proceso de extrusión de PA, con su énfasis en el control preciso y las soluciones innovadoras, representa el pináculo de la excelencia de fabricación en la industria del plástico.

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