Tubos de nylon de poliamida (PA): Análise de materiais e processo de extrusão de PA

Amostras de tubos de extrusão PA
Amostras de tubos de extrusão PA

A poliamida (PA), vulgarmente conhecida como nylon, é um material versátil amplamente utilizado na extrusão de vários tubos. Os tubos de nylon PA são fabricados utilizando tipos específicos de resinas de poliamida, tais como PA6, PA66 e PA1010. Estas resinas, quando processadas através de equipamento de extrusão, fundem-se e são moldadas em tubos. Normalmente, são utilizadas extrusoras de parafuso único para a extrusão de PA de tubos de menor diâmetro.

Os tubos de PA são conhecidos pela sua não toxicidade, semi-transparência, superfície lisa mas resistente, leveza, boa auto-lubrificação e propriedades resistentes ao desgaste. No entanto, têm propriedades eléctricas inferiores. Quimicamente estáveis, não são afectados por ácidos fracos, bases fracas e óleos, mas podem dissolver-se em fenóis e ácidos inorgânicos concentrados. Os tubos de PA são amplamente utilizados em linhas de travões de automóveis, fios de instrumentos, sistemas de ar condicionado, sistemas de controlo de irrigação, fábricas têxteis, fábricas de alimentos, transporte de combustível em veículos e navios, sistemas de vácuo, isoladores de oscilação, isoladores estáticos e muito mais. Podem ser utilizados em temperaturas do óleo que variam entre 80-100°C durante longos períodos.

Linha de extrusão de tubo de nylon PA Composição:

A linha de extrusão de tubos de nylon PA inclui normalmente uma extrusora de parafuso único, um molde, um tanque de água de calibragem a vácuo, um trator/máquina de transporte e uma máquina de corte/bobinadora.

Questões a ter em conta durante a produção de extrusão de PA

  1. Condições de secagem:
    • Para evitar a descoloração por oxidação da resina de nylon durante a secagem, é preferível a secagem a vácuo. Após a secagem, o teor de humidade deve ser inferior a 0,3%.
  2. Requisitos da extrusora para tubos de nylon PA:
    • A extrusora deve ter um funil de secagem para evitar o reumedecimento da resina. O parafuso deve ser do tipo de barreira, com um desenho de rosca completa ou de cabeça misturadora, para aumentar os efeitos de mistura. A relação L/D deve ser superior a 25 e as secções de alimentação e de dosagem devem ter aproximadamente o mesmo comprimento. A secção de compressão deve ter 3-4 passos de comprimento com uma razão de compressão de 3,0-4,0. Devido à baixa viscosidade do nylon fundido, é necessária uma maior relação de tração no desenho da matriz, com uma relação de estiramento de 1,4-3,0 para tubos de nylon PA.
  3. Arrefecimento e dimensionamento de extrusão de PA:
    • Para tubos de menor diâmetro, o material extrudido pode ser arrefecido diretamente em banhos de água. A temperatura da água de arrefecimento deve situar-se entre 15-22°C. Os tubos de maior diâmetro podem necessitar de calibragem a vácuo para obter dimensões exactas.
  4. Definições de temperatura na extrusão:
    • A temperatura da secção de alimentação deve estar próxima do ponto de fusão da resina de nylon para melhorar a eficiência do transporte de sólidos e a desgaseificação.
    • As secções de compressão e de dosagem devem ter temperaturas definidas 10-30°C acima do ponto de fusão da resina para garantir um fluxo uniforme.
    • As temperaturas da cabeça e da matriz devem ser inferiores às da secção de dosagem para estabilizar o processo de moldagem.

Segue-se a tabela de produção de extrusão PA6 e PA66 e PA1010 das temperaturas de moldagem por extrusão normalmente utilizadas:

ÁREASPA6PA6PA66PA1010
Viscosidade médiaAlta viscosidade
Secção de alimentação200℃-230℃200℃-230℃230℃-260℃250℃-260℃
Sector da compressão240℃-260℃250℃-270℃270℃-290℃260℃-270℃
Segmento de medição240℃-260℃250℃-270℃270℃-20℃260℃-280℃
Cabeça230℃-250℃240℃-260℃270℃-20℃220℃-240℃
a tabela de produção de extrusão PA das temperaturas de moldagem por extrusão habitualmente utilizadas

Desafios comuns na extrusão de PA:

  1. Sensibilidade à humidade e degradação:
    • Desafio: A natureza higroscópica do nylon PA pode levar à absorção de humidade, causando degradação hidrolítica durante o processamento. Isto resulta numa diminuição das propriedades mecânicas e pode levar a defeitos na superfície.
    • Solução: Implementar procedimentos rigorosos de pré-secagem e manter um ambiente controlado na tremonha e nas zonas de alimentação. Utilizar secadores dessecantes para garantir que o teor de humidade da resina é mantido abaixo do limiar crítico.
  2. Estabilidade térmica:
    • Desafio: O nylon PA tem uma janela de processamento estreita e é propenso à degradação térmica se for sobreaquecido, levando à descoloração e à perda de propriedades.
    • Solução: O controlo preciso da temperatura ao longo do processo de extrusão é essencial. A utilização de máquinas de extrusão avançadas equipadas com sistemas de aquecimento e arrefecimento precisos pode ajudar a manter a temperatura de processamento ideal.
  3. Fratura da massa fundida e dilatação da matriz:
    • Desafio: As elevadas taxas de cisalhamento na extrusora podem provocar a fratura da massa fundida, levando à rugosidade da superfície. Além disso, a dilatação da matriz pode ocorrer devido à natureza elástica do polímero fundido, afectando a precisão dimensional do tubo extrudido.
    • Solução: A otimização do design do parafuso para reduzir a tensão de cisalhamento e a utilização de uma matriz com um comprimento de terra adequado podem minimizar estes problemas. A utilização de um equipamento de dimensionamento pós-extrusão também pode ajudar a obter as dimensões pretendidas.
  4. Uniformidade nas propriedades físicas:
    • Desafio: Conseguir propriedades físicas uniformes ao longo do comprimento do tubo, especialmente em tubos de paredes mais finas, pode ser um desafio.
    • Solução: A utilização de um design de parafuso de barreira pode melhorar a mistura e a homogeneização da massa fundida. A qualidade consistente da matéria-prima e o controlo preciso dos parâmetros de extrusão são também cruciais.
  5. Consistência de cores em tubos coloridos:
    • Desafio: Para os tubos de nylon PA coloridos, conseguir uma cor consistente em todo o lote pode ser um desafio, especialmente quando se mudam as cores entre os ciclos de produção.
    • Solução: Utilizar granulados de masterbatch com uma elevada concentração de pigmentos para uma dispersão uniforme da cor. Implementar procedimentos de limpeza minuciosos durante as mudanças de cor para evitar a contaminação.
  6. Gerir a contração pós-extrusão:
    • Desafio: O nylon PA tende a encolher após o arrefecimento, o que pode afetar a precisão dimensional do tubo.
    • Solução: A utilização de um tanque de dimensionamento a vácuo para controlar as dimensões durante o processo de arrefecimento pode compensar a contração. O ajuste da taxa de arrefecimento e da temperatura também pode ajudar a gerir os níveis de contração.

Conclusão:

Compreender e controlar as principais variáveis no processo de extrusão, como o pré-tratamento do material, o design do parafuso, o controlo da temperatura, a velocidade de arrefecimento e a velocidade de estiramento, é crucial para a produção de tubos de nylon PA de alta qualidade. A resposta a estes desafios requer uma série de experiências e ajustes para encontrar as melhores condições de produção. O nosso processo de extrusão de PA, com ênfase no controlo preciso e em soluções inovadoras, representa o auge da excelência de fabrico na indústria dos plásticos.

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