Especificar uma máquina extrusora de chapa de ETFE é uma decisão que recompensa a preparação e pune os atalhos. O etileno tetrafluoroetileno é o fluoropolímero por trás das almofadas translúcidas em estádios, cúpulas botânicas e terminais de aeroportos em todo o mundo, e é um dos materiais mais exigentes que processamos na JWELL. O derretimento é pegajoso, a janela de processamento é estreita e empurra o cilindro alguns graus a mais para quente e a resina se degrada em fluoreto de hidrogênio que danificará um parafuso padrão em semanas, não em anos.
O que diferencia uma máquina extrusora de folha de ETFE
Uma linha construída para operar ETFE compartilha o mesmo esqueleto de qualquer sistema de extrusão de matriz plana: extrusora, trocador de tela, matriz T, pilha de rolos, bobinadeira. O que a separa é a disciplina de metalurgia e controle térmico. O derretimento do ETFE, quando se degrada, libera gás fluoreto de hidrogênio. O HF ataca barris convencionais de aço nitretado, parafusos cromados e até mesmo alguns tipos de aço inoxidável. Execute o ETFE através de uma linha de poliolefinas commodities e você verá a corrosão do parafuso antes do final do primeiro trimestre.
É por isso que uma máquina extrusora de chapa de ETFE usa liga à base de níquel ou barris revestidos com Hastelloy, parafusos revestidos com revestimentos resistentes à corrosão e matrizes usinadas com materiais que resistem ao ataque ácido. Se você já especificou um Máquina extrusora de chapa de PVDF , a lógica de corrosão é semelhante, mas o ETFE é mais sensível termicamente e os medidores de filme são normalmente mais finos, o que aumenta todas as tolerâncias.
A outra distinção é a geometria do produto. O ETFE para uso arquitetônico é quase sempre um filme fino, de 50 a 250 mícrons, e não uma folha rígida espessa. Isto aproxima esta linha em espírito de uma máquina extrusora de folha transparente operando com PC ou PMMA de grau óptico do que com uma linha de construção de alto calibre.
Etileno Tetrafluoroetileno e a Janela de Processamento de Fluoropolímero
ETFE é um copolímero semicristalino de etileno e tetrafluoroetileno. Seu ponto de fusão cristalino fica em torno de 260°C, e a janela prática de processamento vai de 290 a 330°C na matriz. Abaixo de 290°C, a viscosidade do fundido é muito alta para a formação de filme limpo, e você obtém linhas de matriz e vibração de medição. Acima de 340°C você entra na zona de degradação. O fundido escurece, a resistência à tração diminui e o HF começa a se formar.
A janela entre o bom processamento e a degradação destrutiva é de aproximadamente 40 a 50 graus. Isso parece viável até que você considere o aquecimento por cisalhamento no parafuso, o tempo de residência no coletor da matriz e o atraso térmico nas zonas do cilindro. Uma linha mal ajustada pode apresentar leitura fria no termopar enquanto aquece no fundido, destruindo o ferramental antes que alguém perceba.
A resina ETFE também exige secagem. Ele é enviado com umidade superficial e passar resina úmida através de um barril quente causa degradação hidrolítica e defeitos de bolha. Um secador dessecante que mantém a resina entre 120 e 130°C por três a quatro horas é padrão. Pule esta etapa e você perseguirá bolhas por semanas.
Componentes principais de uma máquina extrusora de chapa JWELL ETFE
Extrusora. Uma extrusora de parafuso único com uma relação L/D de 28:1 a 30:1 é a configuração robusta. O parafuso é um projeto de medição com uma seção Maddock ou de mistura de barreira, mas o detalhe principal é a metalurgia. Construímos o cano com um revestimento bimetálico resistente à corrosão e revestimos as hélices do parafuso com uma camada de níquel-cromo-boro. A garganta de alimentação é resfriada com água para evitar a formação de pontes de resina.
Trocador de tela. Um trocador de tela contínuo ou tipo parafuso com placas rompedoras Hastelloy remove contaminantes que apareceriam como géis em filme transparente. As faces de vedação devem ser resistentes à corrosão, pois o aço para ferramentas padrão irá perfurar e vazar sob serviço de ETFE.
T-morra. Uma matriz de cabide com borda flexível fornece o controle de medição exigido pelo filme fino de fluoropolímero. Os canais de fluxo são polidos e cromados ou niquelados, e o corpo da matriz mantém uniformidade térmica entre mais ou menos 2°C em toda a sua largura. Os pontos mortos no coletor causam faixas de material degradado, de modo que o caminho do fluxo é simplificado, sem bolsões rebaixados.
Medição de espessura e enrolador. Um medidor beta ou scanner a laser após o primeiro resfriamento fornece dados de espessura em tempo real. Em um filme tão fino, um desvio de 2 mícrons é visível, portanto o feedback de circuito fechado para os ajustadores das bordas da matriz é padrão. Uma bobinadeira central com tensão cônica lida com rolos leves, uma vez que a baixa energia superficial do ETFE causa deslizamento em uma bobinadeira de superfície.
Design de matrizes e calandragem para filmes de espessura fina
A pilha de matrizes e rolos decide a qualidade do filme. O filme ETFE para aplicações em membranas arquitetônicas normalmente varia de 50 a 250 mícrons. Nesses medidores, a geometria da borda da matriz, o comprimento da base e o equilíbrio do coletor determinam se você obtém um filme plano e uniforme ou uma folha com medidor central pesado e afinamento da borda.
Usamos um coletor de cabide com uma barra restritiva a montante da borda flexível. A barra restritiva controla a distribuição bruta do fluxo e a borda flexível controla o ajuste fino. Esta abordagem em dois estágios oferece melhor controle do medidor do que apenas uma borda flexível, em larguras de 1.500 a 2.200 mm.
A pilha de rolos de resfriamento é uma configuração de dois ou três rolos com superfícies cromadas altamente polidas. A temperatura do rolo varia de 60 a 100°C dependendo da bitola e da velocidade da linha. Muito frio e o filme carrega tensão interna e enrola no enrolador. Muito quente e o derretimento pegajoso gruda no rolo, formando listras. Circuitos de temperatura individuais em cada rolo com controle de circuito fechado são padrão, não opcionais.
Transmissão de luz, autolimpeza e padrões de membrana arquitetônica
A razão pela qual os arquitetos especificam o ETFE é o seu conjunto de propriedades. A transmissão de luz no filme transparente de ETFE excede 90% em todo o espectro visível, e é por isso que abrange jardins botânicos e centros de trânsito onde a luz natural é importante. O material tem aproximadamente um por cento do peso do vidro para cobertura equivalente, com 25 a 35 anos de vida útil externa.
A autolimpeza é a propriedade que comercializa ETFE para coberturas de grande porte. A superfície do fluoropolímero tem energia superficial muito baixa, portanto a sujeira e os poluentes não aderem fortemente. A água da chuva escoa e transporta partículas, mantendo a membrana limpa sem lavagem manual. Essa propriedade deve sobreviver ao processo de extrusão. Se o rolo de resfriamento estiver contaminado ou se os auxiliares de processamento florescerem na superfície do filme, a superfície de baixa energia será comprometida e o comportamento de autolimpeza será degradado.
Os compradores testam resistência à tração, alongamento, resistência ao rasgo e transmissão de luz de acordo com os métodos ASTM ou EN. Para sistemas de almofadas, o filme é impresso com padrões de frita para controle solar e soldado em almofadas infladas. A linha deve fornecer filme soldável e imprimível, e é por isso que uma estação de tratamento de corona ou chama em linha é padrão nas linhas de ETFE da JWELL.
Se você também executa um máquina extrusora de chapas de construção para produtos de construção mais pesados, tenha em mente que a produção de membranas de ETFE é uma disciplina diferente. As tolerâncias são mais restritas, o material é mais caro e o cliente final é um escritório de arquitetura com uma folha de especificações, e não um distribuidor que compra por tonelada.
Dimensionando a linha para produção de membranas e almofadas
O dimensionamento da máquina começa com a meta de metros quadrados anuais e o mix de produtos. Uma linha operando uma extrusora de 90 mm de 120 a 180 kg/h em uma matriz de 1.600 mm produz cerca de 4 a 6 milhões de metros quadrados de filme de 100 mícrons por ano com 80% de tempo de atividade.
Várias decisões interagem. Matrizes mais largas aumentam o rendimento, mas exigem uma calandra maior e são mais difíceis de equilibrar termicamente. A velocidade mais rápida da linha reduz o tempo de residência da matriz, mas sobrecarrega o controle do medidor e a tensão do enrolador. Medidores mais finos são mais difíceis de manter planos.
Os compradores também devem confirmar se a linha pode lidar com a coextrusão. O filme ETFE multicamadas, com uma camada absorvente de UV ou superfície receptora de impressão sobre um núcleo, é comum em aplicações arquitetônicas premium. Isso requer um bloco de alimentação de coextrusão ou matriz multi-manifold e uma segunda ou terceira extrusora. A JWELL configura a estrutura da linha com capacidade de montagem e acionamento para extrusoras adicionais antecipadamente, mesmo que o pacote de coextrusão seja enviado posteriormente.
Controle de corrosão, manutenção e custo total de propriedade
O argumento comercial para uma linha de ETFE é forte, mas a disciplina de manutenção é o que a protege. A resina ETFE custa de US$ 12 a US$ 25 por quilograma, dependendo do grau, e o filme arquitetônico acabado tem um valor superior a isso. Uma linha de 150 kg/h gera uma margem saudável, mas uma única execução degradada desperdiça milhares de resinas e corre o risco de danificar as ferramentas.
O controle da corrosão é o tema central da manutenção. Mesmo com construção resistente à corrosão, o ataque de flúor é cumulativo. Recomendamos inspecionar o parafuso e a matriz anualmente e monitorar a estabilidade da pressão de fusão como um indicador de desgaste. Um aumento lento na pressão do cabeçote com rendimento constante significa que a matriz ou o conjunto de telas estão restringindo o fluxo, geralmente devido ao acúmulo de material degradado. Uma purga programada com um composto de limpeza compatível com fluoropolímero a cada 48 horas de operação mantém a matriz e o adaptador limpos.
A vida útil do parafuso e do cano é de 5 a 8 anos com os devidos cuidados. A borda da matriz passa por manutenção a cada troca de produto, portanto, as bordas sobressalentes e as placas do disjuntor devem estar na prateleira desde o primeiro dia. O consumo de energia é de 0,4 a 0,6 kWh por quilograma, superior ao das linhas de commodities devido às elevadas temperaturas de processamento e à carga de secagem. O ROI cai na faixa de 3 a 5 anos, com o retorno mais curto indo para os conversores que fornecem projetos arquitetônicos de destaque, onde o preço é superior.
Perguntas frequentes
Uma linha de ETFE também pode operar outros fluoropolímeros?
Com a metalurgia certa, sim. A mesma construção resistente à corrosão lida com PVDF e FEP, mas cada material tem uma janela de processamento diferente e requisitos de design de matriz. A maioria dos conversores dedica a linha a uma família de resina para evitar contaminação.
Qual é a espessura mínima de filme que uma linha de ETFE pode produzir?
Construímos linhas que funcionam de forma confiável até 50 mícrons. Abaixo disso, o controle do calibre e o enrolamento tornam-se difíceis, e o filme é muito frágil para a maior parte do manuseio arquitetônico. O filme arquitetônico padrão vai de 100 a 250 mícrons.
Como o filme ETFE é soldado em almofadas arquitetônicas?
O filme é impresso com padrões de frita, cortado conforme padrão e soldado com barras aquecidas ou soldadores de impulso no fabricante. A função da linha de extrusão é fornecer um filme limpo, plano e consistente que solde sem delaminação. O tratamento Corona garante que a superfície seja receptiva à impressão e ao primer.
A JWELL fornece a linha completa incluindo secador e bobinadeira?
Sim. Uma máquina extrusora de chapa JWELL ETFE é fornecida pronta para uso com secador de funil, extrusora, trocador de tela, matriz, calandra, medidor de espessura, estação de tratamento, bobinadeira e suporte de comissionamento.
O que causa defeitos de bolha no filme ETFE?
A causa mais comum é a resina úmida. O ETFE deve ser seco antes da extrusão, e uma falha no secador da tremonha aparece imediatamente como bolhas. A segunda causa é o ar preso devido a uma condição de baixa contrapressão na matriz, resolvida ajustando a densidade do conjunto de telas e a temperatura da matriz.
