Cavi THHN e cavi con guaina in PA

INTRODUZIONE

Il cavo THHN è una tipologia con isolamento in PVC e guaina in PA6. Può essere prodotto mediante:

  1. processo di coestrusione;
  2. processo tandem.

PRODUZIONE DI CAVI THHN

COESTRUSIONE

TANDEM

Testa triplo strato PVC + Nylon

Testa doppio strato per PVC

Testa per guaina in PA

1. PROCESSO TANDEM

La linea è composta da una testa di estrusione per isolamento in PVC e un’altra per guaina in nylon. Il cavo è PVC+PA ed è realizzato in un solo processo. Il marcaggio è fatto direttamente sulla superficie del cavo PVC caldo e immediatamente prima di applicare lo strato di nylon. In questo modo il marcaggio dura più a lungo. Successivamente, il marcaggio va direttamente nella testa monoestrusione per la guaina in nylon.

2. FATTORI DI PROCESSO

Un ruolo fondamentale è svolto da:

  1. distanza tra le teste PVC e nylon;
  2. distanza tra la teste nylon e “canala” di raffreddamento;
  3. la temperatura dell’acqua nella prima parte della “canala” di raffreddamento;
  4. forma e dimensioni delle teste e degli stampi;
  5. altri fattori che non saranno trattati in questo articolo.

3. DISTANZA TRA TESTE NYLON E PVC

La distanza agisce sulla temperatura della superficie del cavo PVC prima di applicare lo strato di nylon. A sua volta, la temperatura del cavo PVC influenza:

  1. il processo e la qualità del marcaggio;
  2. l’adesione dello strato di nylon sulla superficie in PVC.

Una distanza molto bassa (in funzione della velocità della linea stabilita) genera una temperatura di PVC più elevata e di conseguenza un surriscaldamento delle rotelle di marcatura. Le rotelle devono essere progettate per essere raffreddate da un flusso d’aria. In ogni modo, come illustrato successivamente, c’è un altro metodo per ridurre la temperatura del cavo PVC per il processo di marcaggio senza influire sull’adesione del nylon.

Una distanza elevata può ridurre di molto la temperatura del cavo in PVC: in tal modo si facilita il processo di marcaggio ma si reduce l’adesione del nylon creando difetti superficiali come, ad esempio, anellatura e buccia di arancia.

Una temperatura eccessiva delle rotelle di marcatura causa un difetto sul marcaggio poiché il PVC si incolla sulla rotella.

Per incrementare la velocità della linea e contemporaneamente ridurre il surriscaldamento, è necessario ridurre la temperatura della superficie in PVC. Il raffreddamento del PVC è necessario per eseguire il processo di marcatura senza agire sull’aderenza tra il PVC e il nylon.

3.1 RAFFREDDAMENTO DELLA SUPERFICIE IN PVC

Il raffreddamento della superficie in PVC può avvenire mediante:

  1. la rimozione dell’acqua dal cavo, attraverso un processo di asciugatura;
  2. un sistema di nebulizzazione.
a. RAFFREDDAMENTO DELL'ACQUA

Il cavo, dopo il passaggio nella testa PVC, è raffreddato dall’acqua all’interno di una piccola “canala”. Deve quindi essere accuratamento asciugato prima del passaggio nella testa nylon. Questo processo non garantisce né un’alta velocità della linea né la ripetitività del processo, per via della difficoltà del processo di asciugatura prima di entrare nella testa nylon.

b. SISTEMA DI NEBULIZZAZIONE

La superficie esterna del cavo PVC caldo può essere raffreddata solo mediante aria nebulizzata con particelle d’acqua. Queste, entrando in contatto con la superficie PVC, riducono la temperatura di superficie e conseguentemente l’acqua evapora. In questo modo si garantisce un’alta velocità della linea per via della regolazione sia della quantità d’acqua nell’aria che della pressione dell’aria stessa.

La distanza tra le teste PVC e nylon dovrebbe essere la minima per permettere l’evaporazione dell’acqua prima che il cavo entri nella testa nylon.

3.2 DISTANZA TRA LA TESTA NYLON E LA "CANALA" DI RAFFREDDAMENTO

Questa distanza agisce sulla cristallinità dello strato di nylon in termini di grado e dimensione dei cristalli. Tra le altre cose, questo fatto agisce conseguentemente:

  1. sulla trasparenza della guaina;
  2. sul restringimento dello strato di nylon;
  3. sull’adesione attorno al cavo PVC;
  4. sull’allungamento a rottura;
  5. carico a rottura.
3.3 TEMPERATURA DELL’ACQUA NELLA “CANALA” DI RAFFREDDAMENTO

La temperatura dell’acqua influenza la cristallinità del nylon, l’adesione dello strato di nylon sulla superficie in PVC, l’aspetto della superficie, l’allungamento e la resistenza alla trazione.

4. STAMPI
4.1 ISOLAMENTO

Possono essere usati stampi a compressione. Il diametro della filiera può essere calcolato come di seguito indicato:

D = C – k

0,17 < k* < 0

D: diametro della filiera [mm];

C: diametro del cavo finale [mm];  

k: fattore correttivo [mm];

 

*K dipende diametro del cavo e del conduttore, tipo di compound, velocità della linea, adesione, ecc.

4.2 GUAINA IN NYLON

La testa deve avere un appropriato ed efficiente progetto del convogliatore per il corretto flusso di nylon e un’alta concentricità del cavo.

La testa dovrebbe permettere un centraggio fine se è necessaria una regolazione fine della concentricità. La poliammide dev’essere applicata usando stampi a tubo.

DDR = C2/ C1 = S1/S2 = [D2 – T2] / [F2 – C2]

DRB = D*C/F*T

Per il calcolo degli stampi bisogna considerare che:

  1. il cavo in entrata testa nylon è PVC caldo;
  2. Il cavo PVC non deve toccare il guidafilo della testa nylon per via dell’alta temperatura.

Il guidafilo a tubo deve avere un diametro del foro abbastanza grande, per evitare il contatto con il cavo in PVC che entra. La filiera dev’essere calcolata considerando il corretto valore di DDR.

Il vuoto dev’essere correttamente applicate anche in considerazione del DDR scelto della lunghezza massima accettabile del cono di nylon.

Considerando che la PA è applicato sul cavo PVC caldo e che i materiali hanno un proprio restringimento, il diametro della filiera dev’essere calcolato considerando il diametro del PVC caldo e lo spessore del nylon caldo.

5. ESEMPIO DI CALCOLO (PVC+PA in processo tandem)

Conduttore: 12 AWG

Diametro rame: 2,05 mm

Spessore PVC: 0,38 – 0,40 mm

Diametro isolamento PVC freddo: 2,81 – 2,85 mm

Spessore nylon: 0,10 mm

Diametro finale freddo: 3,01 – 3,05 mm

Il prossimo step è definire il valore del:

  1. diametro del cavo PVC caldo;
  2. diametro del cavo caldo con la guaina.

Il diametro si individua attraverso un lettore diametro o con un calcolo teorico.

CALCOLO DEL DIAMETRO (senza lettore diametro)

Diametro isolamento PVC caldo: 2,89 – 2,94 mm

Diametro finale caldo: 3,12 – 3,16mm

ESEMPIO DI CALCOLO DEGLI STAMPI (in condizione di caldo)

DDR: 7,5 (in condizione di caldo)

DRB: 1,012 (in condizione di caldo)

Diametro filiera: 7,65mm

Diametro guidafilo esterno: 7,05 mm

Diametro guidafilo interno: 4,60 – 5,00 mm

Allungamento del nylon: 85-87%

Il DDR può essere scelto tra 3 e 20: il valore dipende da tipo di PA, dimensione del cavo, spessore della poliammide, velocità della linea. Un alto valore di DDR è normalmente applicato per linee a velocità elevate e con piccolo cavo.

In base al diametro del cavo, un valore molto alto di DDR può causare:

  1. superficie ovale;
  2. non omogenea distribuzione di nylon;
  3. superficie del nylon fuori centro;
  4. cono del nylon molto lungo.

Di contro, un valore molto basso di DDR può generare, tra l’altro, bassa adesione del nylon sulla superficie PVC, bassa qualità dell’aspetto della superficie stessa, bassa trasparenza.

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