Equipamento de apoio para a moldagem por injeção de conexões de tubos plásticos, compatível com a linha de produção de extrusão de tubos plásticos

Um sistema completo de tubos plásticos nunca está concluído no extrusor. A linha de extrusão de tubos produz as extensões retas, mas cada rede também necessita de cotovelos, tees, reduções, acoplamentos e tampas de extremidade para virar, ramificar e terminar a linha. Esses acessórios são produzidos em uma máquina de moldagem por injeção, e os dois sistemas de produção devem ser projetados como um conjunto integrado. Harmonizar uma linha de extrusão de tubos com o seu equipamento de moldagem por injeção de apoio é a disciplina que decide se um tubo e seus acessórios se unem em uma junção homogênea ou falham na junção sob pressão. Este artigo explica como configurar, dimensionar e sincronizar as duas linhas para que o material, a cor, a tonelagem de produção e a qualidade sejam consistentes desde o primeiro metro de tubo até a última peça moldada. A fábrica Faygo, da Wanplas, com mais de duas décadas de experiência dedicada na extrusão de tubos e perfis, projeta tanto a linha de extrusão quanto a linha de moldagem por injeção correspondente para clientes que desejam ter uma única fonte responsável.

O argumento central deste guia é simples de ser enunciado e difícil de ser executado bem: a máquina de moldagem por injeção que produz os acessórios não é um acessório opcional da fábrica de tubos, é uma parte fundamental do plano de produção. Quando a produção de acessórios atrasa em relação à produção de tubos, o instalador compra acessórios de terceiros de um lote diferente, de uma cor diferente e com um sistema de estabilização diferente, e o risco de garantia passa do fornecedor de material para o local de trabalho. Quando a produção de acessórios excede a produção de tubos, o capital fica inativo. A resposta correta é um ajuste calculado, expresso em toneladas por ano e em força de fixação, e não uma estimativa aproximada.

Por que é importante harmonizar as linhas de extrusão de tubos com os equipamentos de moldagem por injeção de acessórios

O motivo pelo qual um tubo e seu acessório devem ser produzidos como um conjunto harmonizado começa no nível molecular. Uma junta soldada ou de fusão só atinge a força máxima quando as duas superfícies compartilham o mesmo resino de base, a mesma distribuição de peso molecular, o mesmo masterbatch de cor e o mesmo pacote de estabilizador térmico. Retire um tubo de PVC-U e um acessório de PVC-U de diferentes lotes de produção, e mesmo quando ambos carregam o mesmo grau nominal, a taxa de fluxo do fundido, a carga de carbonato de cálcio e a estabilidade térmica podem diferir o suficiente para deixar uma linha de solda fraca que passa num teste rápido no local e falha em um teste de prova hidrostática meses mais tarde. Para sistemas de PE100 e PPR, a mesma lógica se aplica através da fusão: a interface deve ser o mesmo polímero, não apenas a mesma designação nominal.

A cor é uma variável frequentemente negligenciada. Os tubos e os acessórios são frequentemente codificados por aplicação: azul para abastecimento de água fria, verde para drenagem, amarelo para gás, branco ou cinza para instalações sanitárias internas e laranja ou vermelho para condutos de energia e comunicação. O masterbatch de cor é carregado na etapa de compósito, e uma linha de extrusão de tubos e uma linha de acessórios que extraem de silos de lote separados irão mudar de tom. Além da aparência, a carga de pigmento altera a absorção térmica e, no caso do negro de carbono para tubos de PE, altera a resistência ao envelhecimento e à oxidação da junta. Um acessório que parece certo, mas carrega um conteúdo de negro de carbono diferente do tubo, envelhecerá de forma diferente na beirada de fusão.

O sistema de estabilizador é o terceiro ponto não negociável. O PVC-U rígido depende de um estabilizador térmico de cálcio-zinco ou livre de chumbo para sobreviver ao processamento sem degradação; o PE100 depende de um antioxidante fenólico e de um pacote de carbono negro ou HALS; o PPR depende de um sistema antioxidante controlado para manter a resistência hidrostática a longo prazo. Se o tubo é estabilizado para uma vida útil de 50 anos e o acessório é estabilizado para um período mais curto, o tempo de vida do sistema é definido pelo componente mais fraco. Produzir ambos em uma linha de compósito compartilhada e controlada pela receita é a única maneira de garantir que o estabilizador seja idêntico grama por grama.

Além da identidade do material, o problema de harmonização é um problema de quantidade. Uma rede de drenagem ou abastecimento consome acessórios em uma relação previsível à extensão do tubo instalado. Para um tubo de pressão ou drenagem DN110 colocado em comprimentos padrão de 6 metros, as junções de tubo retas só exigem aproximadamente um conector por tubo, o que se traduz em cerca de 160 conectores por quilômetro de extensão quando o tubo é fornecido em barras de 6 metros. Os acessórios de ramificação são dependentes da rede: uma lateral de drenagem típica consome de 40 a 70 cotovelos de 90 graus por quilômetro, de 20 a 40 tees iguais por quilômetro e um número menor de reduções e tampas finais. Expresso em peças por quilômetro, a demanda por acessórios para DN110 está na ordem de 160 conectores, 55 cotovelos e 30 tees, com o número total de peças aumentando à medida que a rede se torna mais ramificada. Para diâmetros menores, como DN50, o número de peças por quilômetro é maior porque os acessórios são mais baratos e as redes são mais densas, enquanto para diâmetros maiores o número de peças diminui, mas a massa por acessório sobe drasticamente.

Translating pieces per kilometer into tonnes per year is the bridge between the extrusion plan and the injection plan. A DN110 elbow in PVC-U weighs roughly 0.25 to 0.35 kg, a tee roughly 0.35 to 0.5 kg, and a coupling roughly 0.15 to 0.2 kg. Multiply the per-kilometer piece counts by the per-piece mass, then by the annual meters of pipe, and the fitting tonnage emerges directly. In practice, fitting tonnage lands between 8 and 18 percent of the associated pipe tonnage, with pressure water networks near the top of that band and long straight drainage near the bottom. That 8 to 18 percent ratio, not a vendor’s catalog, is the foundation of every machine-count decision that follows.

Configuração da linha de extrusão de tubos por diâmetro do tubo

Uma linha de extrusão de tubos é dimensionada primeiro pelo intervalo de diâmetros que deve cobrir, porque o diâmetro decide o tamanho do parafuso, a força de tração e a extensão da linha. A indústria divide as linhas de tubos em três níveis práticos, e cada nível carrega um modelo de extrusora, uma janela de capacidade, uma janela de velocidade da linha e o equipamento de apoio que a oficina de moldagem por injeção deve ser planejada ao lado.

Nível de diâmetro, extrusora, capacidade e velocidade da linha

Nível de diâmetro	Tipos de tubos típicos	Modelo de extrusora	Capacidade (kg/h)	Velocidade da linha (m/min)	Equipamento de apoio
Pequeno DN16 a DN63	Tubos de PPR, PE-RT, PVC-U para abastecimento de água e energia elétrica	Torção simples Φ45 a Φ65, ou torção cônica dupla SJZ51/SJZ55	120 a 350	8 a 25	Tanque de calibração a vácuo, transportador de caterpillar, cortador de faca, empilhador
DN75 a DN250, médio	Água e gás PE100, drenagem PVC-U, PPR	Tornos de parafuso Φ75 a Φ90, ou duplo cônico SJZ65 / SJZ132	350 a 800	2 a 10	Tanque de calibração a vácuo, tanque de resfriamento por pulverização, transportador, cortador planetário, máquina de belching para PVC
DN315 a DN800, grande	Água municipal HDPE, estruturas de drenagem grandes, de duplo revestimento	Φ120 a Φ150 com um único parafuso	800 a 1600	0,5 a 3	Tanque de calibração a vácuo grande, tanque de pulverização, sistema de remoção pesado, cortador planetário ou sem dentes, carrinho de inclinação

A cabeça do matriz e a ferramentaria de calibração definem a geometria do tubo mais do que o extrusor. Para tubos de parede sólida, a cabeça do matriz utiliza um distribuidor em espiral ou um design de mandril tipo cesta. O distribuidor em espiral oferece o maior espessamento uniforme da parede e é preferido para PE100 e PPR, onde o desempenho hidrostático é certificado para padrões de longa duração. A matriz de cesta é robusta e fácil de manter para drenagem de PVC-U, onde a consistência da parede não é tão crítica quanto o rendimento. Ambos alimentam uma mangueira de calibração, e para tubos de pressão, a mangueira de calibração está alojada em um tanque de calibração a vácuo, em vez de uma simples banheira de água.

O tanque de calibração a vácuo é a única unidade downstream mais importante para a precisão dimensional. Ele mantém um nível de vácuo de cerca de -0,02 a -0,06 MPa e circula água de refrigeração a 15 a 25 graus Celsius. O vácuo puxa o paraiso fundido contra a mangueira de dimensionamento, de modo que o diâmetro externo e a redondeza são bloqueados antes da solidificação da mistura, enquanto a temperatura da água controlada evita o choque térmico que, de outra forma, congelaria a tensão interna. Para PVC-U, a água é mantida na extremidade mais fria dessa faixa para evitar distorção; para PE e PPR, a faixa é usada de forma flexível, dependendo da velocidade da linha.

Após a calibração, o tubo passa por um tanque de pulverização de resfriamento, onde as bocas finas completam a cristalização ou solidificação, e depois entra no sistema de remoção. O sistema de remoção é um puxador de caterpillar ou de correia cuja força de fixação no tubo deve ser suficientemente alta para agarrá-lo sem esmagá-lo e sincronizada de forma suficientemente próxima à saída do extrusor para evitar alongamento ou compressão da parede. A perda de sincronização se manifesta imediatamente como variação da espessura da parede ao longo do comprimento, razão pela qual a unidade de remoção é acoplada ao controlador da linha, em vez de ser operada em modo aberto. Após o sistema de remoção, vem a corte: um cortador planetário para diâmetros grandes que gira em torno do tubo, ou um cortador sem dentes que corta sem gerar resíduos, e, finalmente, um carrinho de inclinação ou um empilhador automático que abaixa as peças acabadas no chão ou em uma palete.

Para tubos de pressão e drenagem de PVC-U, uma máquina de belling é adicionada no final da linha para formar a boca que recebe o anel de borracha ou o cimento solvente. A máquina de belling aquece e expande o final do tubo em um molde, e seu ciclo deve ser ajustado à velocidade da linha para que a boca seja formada sem interromper a extrusão. Como a boca bellingada e o encaixe ou conexão moldado se encontram no mesmo ponto de junção, a máquina de belling e a máquina de moldagem por injeção são duas partes de um sistema de conexão e devem ser especificadas juntas.

Seleção da Máquina de Moldagem por Injeção e Força de Ajuste

A máquina de moldagem por injeção que faz os encaixes é selecionada principalmente pela força de ajuste, porque um molde de encaixe se abre contra a pressão da mistura que, de outra forma, vaporizaria a linha de separação. A força de ajuste necessária é calculada a partir da área projetada das cavidades, da pressão das cavidades do material e de um margem de segurança. A área projetada é a área da cavidade como vista na direção da abertura do molde, incluindo o canal para uma ferramenta de canal frio. A pressão das cavidades é a pressão que a mistura exerce na parede da cavidade no final do enchimento e durante a retenção; para encaixes de PVC rígido, é tomada de 35 a 50 MPa, para PE de 30 a 45 MPa e para PPR de 30 a 40 MPa. A fórmula é simples: a força de ajuste é igual à área projetada multiplicada pela pressão das cavidades multiplicada por um fator de 1,1 a 1,2 para segurança.

Aplicando essa fórmula a encaixes reais, obtém-se níveis claros de força de ajuste. Um cotovelo ou uma junção DN50 é uma peça pequena com uma área projetada modesta e se encaixa naturalmente em uma máquina da classe de 130 toneladas, geralmente operando em várias cavidades. Um cotovelo ou uma junção DN110 tem uma área projetada muito maior e precisa de cerca de 320 toneladas de força de ajuste, normalmente em uma ferramenta de duas ou quatro cavidades. Um encaixe DN200 impulsiona a exigência para cerca de 800 toneladas, e um encaixe DN315 atinge aproximadamente 1600 toneladas, onde as ferramentas de uma cavidade são a norma. A tabela abaixo traduz o tamanho do encaixe em área projetada por cavidade, pressão das cavidades, nível de força de ajuste e número prático de cavidades.

Tamanho do encaixe, área projetada por cavidade, pressão das cavidades, nível de força de ajuste e número prático de cavidades

Especificação do encaixe	Aprox. Área projetada por cavidade	Pressão das cavidades (material)	Nível de força de ajuste	Número prático de cavidades
Cotovelo ou junção DN50 (PVC-U)	cerca de 30 a 55 cm²	35 a 50 MPa	130 toneladas	4 a 8 cavidades
Elbow ou tee DN110 (PVC-U ou PPR)	cerca de 110 a 190 cm²	35 a 50 MPa (PVC), 30 a 40 MPa (PPR)	320 toneladas	2 a 4 cavidades
Elbow ou tee DN200 (PE100 ou PVC-U)	cerca de 320 a 520 cm²	30 a 50 MPa	800 toneladas	1 a 2 cavidades
Elbow ou redutor DN315 (PE100)	cerca de 700 a 1050 cm²	30 a 45 MPa	1600 toneladas	1 cavidade

Clamping force is only the first filter. The machine must also deliver enough injection capacity, expressed as shot weight, to fill the selected cavity count in one stroke with an acceptable residual cushion. The shot size is the maximum mass of melt the injection molding machine can deliver in one stroke, and good practice keeps the actual shot, including runner, between 30 and 70 percent of the machine’s maximum shot weight. Below 30 percent the screw cannot meter consistently and the melt homogenizes poorly; above 70 percent the decompression and cushion control degrade and short shots or flash appear. For a DN110 tee in a four-cavity cold runner tool the part-plus-runner mass may reach 250 to 400 grams, which a 320-tonne machine with a 600 to 900 gram shot covers comfortably in the middle of its range.

O tamanho da placa e a espaçamento das barras de fixação decidem se a moldura multi-cavidade escolhida se encaixa fisicamente. Uma ferramenta de quatro cavidades DN110 é um grande bloco de aço, e as dimensões do molde devem passar pelas barras de fixação com espaço para os cilindros de tração do núcleo. É por isso que as linhas de encaixe costumam combinar uma máquina de 320 toneladas com uma máquina de 130 toneladas, em vez de duas máquinas de 320 toneladas: a máquina menor opera os encaixes de baixo volume em muitas cavidades, deixando a máquina maior para os corpos menos numerosos, e o custo total combinado é menor do que duas máquinas superdimensionadas.

Parafusos, tamanho da injeção e projeto do molde para acessórios de tubos

O parafuso e o cilindro da máquina de moldagem por injeção são os locais onde o projeto específico do material se torna decisivo. O PVC-U rígido é um polímero sensível à temperatura e à cisalhamento que se degrada se for trabalhado com muita força, portanto, requer um parafuso dedicado para PVC: geometria de baixo cisalhamento, uma superfície do cilindro cromada para resistir à leves acidez da mistura fundida, uma relação de compressão de 1,8 a 2,2 e uma relação L/D de 18:1 a 20:1. A baixa relação de compressão e a curta relação L/D reduzem o aquecimento por cisalhamento e o tempo de permanência, de modo que o estabilizador não é esgotado antes que a peça seja preenchida. O PE e o PPR são muito mais tolerantes e utilizam um parafuso de uso geral com uma relação de compressão de 2,5 a 3,0 e uma relação L/D de 20:1 a 22:1, o que causaria cisalhamento excessivo e decomposição do PVC rígido se utilizado para esse material.

A comparação do material torna a escolha do parafuso concreta. A tabela abaixo estabelece a janela de temperatura de fusão, a temperatura do molde, o coeficiente de compressão do parafuso, L/D e a faixa de pressão das cavidades para cada um dos quatro materiais comuns de encaixes de tubos. Observe que o PPR opera a mistura mais quente devido à sua temperatura de processamento mais alta, enquanto o PVC-U é mantido bem abaixo de seu ponto de degradação e depende de um ciclo longo para que a peça se rigidifique.

Parâmetros de processo do material e comparação da configuração do parafuso

Material	Temperatura de fusão (°C)	Temperatura do molde (°C)	Rácio de compressão do parafuso	L/D do parafuso	Pressão da cavidade (MPa)
PVC-U	180 a 210	30 a 60	1,8 a 2,2	18:1 a 20:1	35 a 50
PE100	200 a 230	20 a 50	2,5 a 3,0	20:1 a 22:1	30 a 45
PPR	230 a 260	40 a 70	2,5 a 3,0	20:1 a 22:1	30 a 40
PE-RT	200 a 230	20 a 50	2,5 a 3,0	20:1 a 22:1	30 a 40

Mold design for pipe fittings carries two features that general-purpose molds do not. The first is the core-pulling mechanism. An elbow or a tee has an internal flow passage that is not parallel to the mold-opening direction, so the core that shapes the bore must be withdrawn sideways before the part ejects. Small fittings use a rack-and-pinion or cam core-pull built into the mold; larger fittings use a hydraulic core-pull cylinder actuated by the machine’s auxiliary hydraulic circuit. A tee needs two side core-pulls plus the main bore core, which is why multi-cavity tee tools are mechanically complex and favor lower cavity counts than elbows of the same size.

A segunda característica do molde é o sistema de correia. Uma correia quente fornece a mistura diretamente para cada cavidade através de canais aquecidos, eliminando o resíduo da correia e do canal de alimentação, e é atraente para o PE e o PPR, onde a mistura é estável. Para o PVC-U rígido, uma correia quente é normalmente evitada porque a mistura mantida a temperatura no manifold se degrada e contamina a próxima carga; as ferramentas de correia fria são padrão para acessórios de PVC, e o resíduo da correia e do canal são granulado e refeed no fluxo de compósitos. O trade-off é o volume de resíduo: uma ferramenta de junção de correia DN110 pode perder de 30 a 50 por cento de sua carga para a correia, que é reciclagem, enquanto uma ferramenta de PE com correia quente pode manter o resíduo abaixo de 10 por cento. Portanto, a escolha é uma decisão de material em primeiro lugar e uma decisão de custo em segundo lugar.

O número de cavidades e o resfriamento decidem o tempo do ciclo, o que por sua vez decide quantas máquinas são necessárias. Os acessórios para tubos executam ciclos de cerca de 25 a 90 segundos, dependendo do tamanho e do espessamento da parede: um acoplamento DN50 de espessura fina executa ciclos na faixa de 25 a 40 segundos, um tee DN110 sólido na faixa de 45 a 70 segundos e um corpo DN200 ou DN315 pesado na faixa de 70 a 90 segundos. O ciclo é mais governado pelo tempo de injeção do que pelo resfriamento, porque a peça deve solidificar o suficiente para se ejectar sem distorção. Canais de resfriamento adequados, fluxo de água equilibrado e um controlador de temperatura do molde ajustado para a janela do material são o que permite que uma ferramenta de acessórios atinja o extremo inferior da faixa de seu ciclo. Uma ferramenta com resfriamento deficiente dobra o ciclo e silenciosamente reduz pela metade o número efetivo de máquinas.

Para acessórios acima de aproximadamente DN315, a moldagem por injeção deixa de ser a via óbvia. A força de fixação e o peso da carga necessárias para um corpo DN400 ou DN630 impõem o tamanho da máquina e o custo do molde em um intervalo em que a fabricação do acessório a partir de chapas soldadas, soldagem segmentada de cotovelos mitrados ou um processo de enrolamento se torna mais econômico. Acessórios soldados mantêm o mesmo material e a mesma cor porque são cortados da mesma tubulação extrudada, e evitam o enorme custo de ferramentas para um único acessório grande. O limite prático é que a moldagem por injeção detém os acessórios pequenos e médios de alta volume, enquanto a soldagem e o enrolamento detêm os acessórios grandes de baixo volume, e uma planta compatível especifica ambas as capacidades em vez de forçar todos os tamanhos através de um processo.

Método de cálculo de correspondência de capacidade entre a linha de extrusão de tubos e as máquinas de moldagem por injeção

O cálculo que liga a linha de extrusão de tubos às máquinas de moldagem por injeção procede em quatro etapas. A primeira etapa: fixar as horas de operação anuais e a utilização da linha de tubos, em seguida, multiplicar a capacidade nominal por essas horas para obter a tonelagem anual de tubos. A segunda etapa: aplicar a relação de 8 a 18% entre a tonelagem de tubos e a de acessórios para obter a tonelagem anual de acessórios necessária. A terceira etapa: dividir a tonelagem de acessórios pela produção anual de uma máquina de moldagem por injeção que opera a mistura de acessórios dominante, que é, por sua vez, o peso do grão multiplicado por o número de cavidades dividido pelo tempo do ciclo multiplicado pela utilização. A quarta etapa: escolher uma combinação de níveis de fixação cujo rendimento total cubra a tonelagem de acessórios necessária, com um pequeno buffer para trocas de ferramentas e manutenção.

Exemplo de trabalho para uma linha de drenagem de PVC-U DN110. Uma linha de extrusão de tubos de médio tamanho, a 600 kg/h, que funciona 6000 horas por ano com 85% de utilização, produz cerca de 3060 toneladas de tubos por ano. Aplicando uma relação de acessórios de 12%, resulta em cerca de 367 toneladas de acessórios por ano. A mistura de acessórios é dominada por tees e cotovelos DN110, além de acessórios de ramificação DN50 e DN75. Uma máquina de 320 toneladas que trabalha tees DN110 em quatro cavidades, com um tiro de 320 gramas, ciclo de 55 segundos e utilização de 85%, produz cerca de 190 toneladas por ano; uma segunda máquina de 320 toneladas que trabalha cotovelos DN110 em quatro cavidades, com a mesma produção, fornece outras 190 toneladas; e uma máquina de 130 toneladas que trabalha acessórios de ramificação DN50 e DN75 em oito cavidades, cobre a demanda de acessórios pequenos restantes e o volume de conexões. O resultado é a combinação canônica: uma linha de extrusão de tubos de drenagem DN110 associada a duas máquinas de 320 toneladas e uma máquina de 130 toneladas.

A tabela abaixo generaliza esse exemplo em várias linhas de tubos comuns, para que um planejador possa ler a combinação de máquinas diretamente. As combinações assumem 6000 horas de operação por ano e utilização de 85%, e a relação de encaixe é escolhida no ponto médio conservador da faixa de 8 a 18% para o tipo de tubo especificado.

Exemplos de configurações de correspondência da capacidade das máquinas de extrusão de tubos e de montagem de acessórios

Configuração da linha de tubos	Tonelagem anual de tubos	Relação de conexões utilizadas	Volume de montagem necessário	Combinação de máquinas de injeção correspondente
Uma linha de drenagem de PVC-U de DN110, 600 kg/h	cerca de 3060 t	12 por cento	cerca de 367 t	Duas máquinas de 320 toneladas mais uma de 130 toneladas
Uma linha de água DN160 PE100, 700 kg/h	cerca de 3570 t	15 por cento	cerca de 536 t	Duas máquinas de 800 toneladas mais uma de 320 toneladas
Uma linha de encanamento DN63 PPR, 250 kg/h	cerca de 1275 t	14 por cento	cerca de 178 t	Uma máquina de 320 toneladas mais uma de 130 toneladas
Uma linha municipal DN315 HDPE, 1100 kg/h	cerca de 5610 t	10 por cento	cerca de 561 t	Duas máquinas de 1600 toneladas mais uma de 800 toneladas, mais célula de montagem soldada

O buffer é mais importante do que a estimativa central. Alterações de ferramentas entre tipos de montagem, alterações de parafusos entre materiais e manutenção programada significam que o lado de injeção deve ter cerca de 10 a 15% de capacidade de reserva em relação à necessidade calculada. Uma fábrica que dimensiona o lado de injeção exatamente para a produção de tubos ficará para trás no momento em que uma ferramenta falha, porque a linha de extrusão continua produzindo tubos que não têm encaixes correspondentes. O lado de injeção é, portanto, o limite que deve ser protegido, e a combinação de máquinas acima já incorpora essa margem.

As alterações de material merecem planejamento separado. Uma fábrica que produz tanto encaixes de drenagem de PVC-U quanto de água de PE100 não pode produzi-los na mesma ferramenta sem uma troca de parafusos e barris, portanto, as máquinas de injeção são melhor dedicadas por material: um grupo de máquinas com parafusos de PVC e ferramentas de PVC, outro grupo com parafusos e ferramentas de PE e PPR. Isso mantém a relação de 8 a 18% válida por material em vez de forçar a flexibilidade entre materiais, o que custa horas de alteração. A Faygo, como parte da rede de fábricas especializadas Wanplas, fornece tanto as linhas de extrusão de tubos quanto as máquinas de moldagem por injeção para que os dois grupos sejam comissionados contra o mesmo banco de dados de receitas.

Sistemas Auxiliares Comuns para a Fábrica Combinada

Quando a linha de extrusão de tubos e as máquinas de moldagem por injeção estão em uma fábrica, o maior retorno sobre o investimento vem da centralização dos sistemas auxiliares em vez de duplicá-los em cada máquina. O primeiro deles é o sistema central de alimentação e mistura. Para PVC-U, um par de misturadores de alta velocidade e baixa velocidade de 500 litros e 1000 litros prepara a mistura seca: o misturador de alta velocidade plastifica o PVC com estabilizador, lubrificante e enchimento sob calor de cisalhamento, depois descarrega para o misturador de baixa velocidade de resfriamento que leva a mistura para uma temperatura segura antes do armazenamento em silos. Este único lote misturado alimenta tanto a linha de extrusão de tubos quanto a máquina de moldagem por injeção, o que é a garantia prática de que a cor e o estabilizador são idênticos nos tubos e nas montagens.

O segundo sistema compartilhado é a água de resfriamento central e a planta de refrigeração. A linha de extrusão de tubos extrai grandes volumes de água de resfriamento através do tanque de calibração a vácuo e do tanque de resfriamento por pulverização, enquanto as máquinas de moldagem por injeção extraem água temperada através dos controladores de temperatura do molde. Um conjunto de bombas central e uma planta de refrigeração dimensionada para a carga de refrigeração combinada, expressa em quilowatts, serve a ambos. Alinhar a capacidade da planta de refrigeração à soma da carga de resfriamento da extrusão e da demanda de temperatura do molde evita o falha comum de uma fábrica subdimensionada que deixa as temperaturas do molde subir e os ciclos esticar. Torres de resfriamento lidam com o calor de baixa qualidade do lado de extrusão, enquanto a planta de refrigeração lida com a demanda precisa de temperatura do molde do lado de injeção.

Qualidade, Controlo, Testemunhoes e Disposição da Fábrica

O quinto sistema compartilhado é a frota de controladores de temperatura do molde. Embora cada máquina de moldagem por injeção carregue seu próprio controlador, os controladores extraem das redes de água refrigerada e de torre central e são programados contra a janela de material na tabela acima. Centralizar a fonte de temperatura permite que a fábrica mantenha os moldes de PVC entre 30 e 60 graus, os moldes de PE entre 20 e 50 graus e os moldes de PPR entre 40 e 70 graus sem que cada máquina lute pelo resfriamento. O retorno é tempos de ciclo consistentes em todo o ateliê de montagem e, por extensão, uma produção de montagens que permanece alinhada à linha de tubos.

Controle de Qualidade, Testemunhoes e Layout da Fábrica

Uma fábrica de tubos e montagens combinada é tão credível quanto seus relatórios de teste, e o programa de testes deve cobrir tanto o tubo extrudido quanto a montagem moldada contra os mesmos padrões. O teste hidrostático é a espinha dorsal da qualificação de tubos de pressão: os tubos de PE100 são testados de acordo com a norma ISO 1167 a 20 graus Celsius por 100 horas e a 80 graus Celsius por 165 horas na tensão nominal, e as montagens moldadas usadas no sistema devem passar pelo mesmo teste de junta quando montadas com o tubo. Os tubos de PVC-U referenciam a norma ISO 4422 e a EN 1401 para drenagem não pressurizada e pressurizada, e as montagens devem atender à mesma série. Os tubos de PE referenciam a norma ISO 4427 e a EN 12201, enquanto a ASTM D1784 e a ASTM F714 cobrem o PVC composto e os tubos de PE para os mercados que especificam a ASTM. Na China, o GB/T 10002.1 rege os tubos de PVC-U e o GB/T 13663 rege os tubos de PE, e a fábrica de montagens deve ser certificada para os mesmos padrões nacionais que a fábrica de tubos.

Os testes de nível de material detectam a degradação e a variação de lote antes que cheguem à junta. A temperatura de amolecimento Vicat para PVC-U deve atingir pelo menos 80 graus Celsius, confirmando que o composto está adequadamente estabilizado. Os testes de impacto de peso livre relatam a taxa real de impacto, o TIR, que deve permanecer dentro do limite padrão. A reversão longitudinal não deve exceder 5%, confirmando que a orientação de extrusão e o resfriamento estão controlados. Para o PE, o tempo de indução de oxidação medido de acordo com a norma ISO 11357, o OIT, deve ser de pelo menos 20 minutos, confirmando que o pacote de antioxidantes está intacto; a taxa de fluxo de fusão, a MFR, não deve variar mais do que 20% do valor nominal; a densidade deve ficar na janela de classificação; e o teor de carbono negro deve ser de 2,0 a 2,5% para proteção UV e térmica. Como a montagem é moldada a partir do mesmo lote misturado, os mesmos testes em regrind de montagem e em montagens amostradas fecham o ciclo entre os dois sistemas de produção.

Itens de teste, padrão de referência e critérios de aceitação

Item de teste	Norma de referência	Indicador de aceitação
Pressão hidrostática	ISO 1167, ISO 4427, EN 12201 [2] ISO 4422, EN 1401, ASTM D1784 [2] ISO 4422, EN 1401, ASTM D1784	PE100: 20°C/100 h e 80°C/165 h sem falhas à tensão nominal
Temperatura de amolecimento Vicat	ISO 4422, EN 1401, ASTM D1784	PVC-U pelo menos 80°C
Impacto de queda (TIR)	ISO 4422, GB/T 10002.1	Taxa de impacto real dentro do limite padrão
Reversão longitudinal	ISO 4427, GB/T 13663	não mais de 5 por cento
Tempo de indução da oxidação (OIT)	ISO 11357	PE pelo menos 20 minutos
Variação da taxa de fluxo do material fundido (MFR)	ISO 4427, GB/T 13663	dentro de 20 por cento do valor nominal
Densidade e conteúdo de fuligem de carbono	ISO 4427, EN 12201	densidade na janela de classificação; fuligem de carbono de 2,0 a 2,5 por cento
Sistema de gestão	ISO 9001	controle documentado de receita, lote e rastreabilidade

O layout da fábrica transforma o cálculo em um plano de piso construível. A linha de extrusão é longa: uma montagem completa de produção de tubos de extrusão, desde o extrusor até a calibração, refrigeração, descarga, cortador e empilhador, ocupa 30 a 60 metros, dependendo do diâmetro, portanto, a bai de extrusão precisa dessa extensão clara, mais um corredor de serviço. As máquinas de moldagem por injeção ocupam uma zona separada com sua própria cobertura de guindaste para alterações de moldes, e as duas zonas são divididas para que a poeira da mistura de PVC e do reciclado não contamine a área de moldagem mais limpa. Os armazéns de matérias-primas ficam entre a área de mistura e ambas as zonas de produção para curtas viagens de transporte, e o armazém de produtos acabados fica no extremo de saída, com espaço para empilhar os fios de tubos e as caixas de acessórios moldados.

Uma guindaste de sobrecarga, a guindaste de transporte de sobrecarga, abrange tanto a zona de injeção quanto o armazenamento do molde, permitindo que molas pesadas e acessórios grandes se movam sem congestionamento do piso. Para uma célula de montagem de acessórios soldados DN315 e maiores, a guindaste também manobra os seções de tubos e os acessórios de solda. O piso é projetado com trançamentos de utilidade para os circuitos de refrigeração central e ar comprimido, para que as linhas entre os sistemas compartilhados e as máquinas permaneçam curtas e acessíveis. Todo o layout é fornecido pela Faygo como um pacote chave na mão que inclui projeto de água e eletricidade, desenho tridimensional da oficina, configuração de trabalhadores e treinamento, porque uma fábrica combinada é um projeto integrado e não duas compras separadas de máquinas.

Perguntas Frequentes

Conclusão

Corresponder uma linha de extrusão de tubos ao seu equipamento de moldagem por injeção é um problema de planejamento de capacidade resolvido em toneladas, força de fixação e identidade do material, em vez de uma combinação de equipamentos desorganizada. A linha de tubos é dimensionada por nível de diâmetro, as máquinas de acessórios são dimensionadas pelo cálculo de área projetada e pressão de cavidade, e os dois são reconciliados através da relação de 8 a 18 por cento de acessórios para tubos em toneladas em uma combinação de máquinas concreta, como duas máquinas de 320 toneladas mais uma de 130 toneladas para uma linha de drenagem de DN110. A consistência do material é garantida na etapa central de compósito, para que o tubo, o final bombado e o acessório moldado compartilhem uma resina, uma cor e um sistema de estabilizadores, e os mesmos padrões de teste, de ISO 1167 a ISO 11357, qualificam a junção como um sistema único.

Para um comprador, a recomendação prática é especificar a linha de extrusão e as máquinas de moldagem por injeção como um projeto chave na mão de um único fornecedor responsável, porque a harmonia vive no banco de dados de receitas, no circuito de resfriamento e no plano de layout, tanto quanto nos painéis de nome de máquina. A fábrica Faygo, da Wanplas, com mais de duas décadas de especialização em extrusão de tubos e perfis e uma rede de fábricas irmãs sob a marca Wanplas, projeta e comissiona ambas as partes juntas, incluindo o projeto de água e energia elétrica, o layout tridimensional da oficina, a instalação, a comissionamento e o treinamento do operador. O grupo Wanplas apoia suas fábricas com padrões de qualidade compartilhados e uma política de pós-venda que inclui peças de reposição gratuitas por ano, além de substituição de garantia e suporte online contínuo. Quando o tubo e o acessório provêm de uma fábrica harmonizada e controlada por receita, a junta é tão forte quanto o tubo em si, e esse é o resultado que uma montagem de produção harmonizada foi construída para entregar.