Tuyaux PEHD grand diamètre et problèmes de refroidissement

Maintenir des dimensions conformes aux spécifications complique l'extrusion des tuyaux PEHD à paroi épaisse et grand diamètre (paroi > 75 mm ) du fait du fléchissement dû à une résistance insuffisante de la résine à l'état fondu. L'opération d'extrusion entraîne une augmentation du diamètre d'un tuyau PEHD et son épaississement ; l'intérieur du tuyau ne se refroidit pas suffisamment et sa vitesse linéaire diminue.

La production des tuyaux de diamètre élevé exige généralement 3 h 30 et certains segments peuvent présenter des différences de cristallinité, d'épaisseur et de taux d'humidité. Dans la plupart des processus d'extrusion du PEHD, entre 60 % et 80 % de la cristallisation s'effectue durant la phase de refroidissement, et 90 % dans un délai d'une semaine. La cristallisation complète peut exiger des mois en fonction de la température ambiante. Le processus se poursuit toutefois jusqu'à atteinte d'une structure cristalline stable.
 
Pour les tuyaux à paroi épaisse, l'intérieur de ces derniers reste souple durant une période de dix heures, entraînant un affaissement du flux à l'état fondu. Cette réalité peut entraîner des non-uniformités importantes dans l'épaisseur de la paroi du tuyau.
 
Il existe deux moyens de compenser ce phénomène :

• En modifiant l'entrefer de la filière, mais l'opération prend du temps et exige d'utiliser un supplément de matéria
• ​En utilisant un matériau PEHD à faible affaissement et en optimisant le processus de refroidissement.

La manière conventionnelle de réduire l'affaissement consiste à réguler manuellement l'excentricité de la filière jusqu'à obtenir un profil d'épaisseur de la paroi acceptable. En vue de réduire les efforts et de compenser l'effet d'affaissement, l'entrefer de la filière est régulé avant l'extrusion afin de le remonter.
 
On peut pour cela utiliser des instruments de mesure de l'épaisseur à ultrasons, placés à quatre points à 90 ° les uns des autres, lesquels affichent la variation de l'épaisseur. En alternative, un équipement portatif permet de mesurer l'épaisseur à différentes hauteurs du tuyau. Une fois familiarisé avec la variation d'épaisseur, il est possible de procéder à un réglage fin en modifiant la température de la résistance segmentée de manière à contrôler l'épaisseur et éviter les déchets tout en améliorant la qualité.
Du fait de la haute épaisseur des parois et du refroidissement lent dû à la conductivité thermique du PE, il est absolument indispensable que le PEHD à l'état fondu présente une résistance suffisante à éviter l'affaissement du matériau vers le bas du tuyau.
 
L'utilisation d'Hexene, composé organique développé pour les tuyaux très grande épaisseur garantit une meilleure résistance aux fissures lentes et à la propagation des fissures rapides ainsi qu'une résistance supérieure à l'état fondu.
La distribution du poids moléculaire a été corrigée en vue d'augmenter la viscosité à faible vitesse de cisaillement et permet simultanément d'utiliser le matériau pour les tuyaux de diamètre inférieur.
La nouvelle manière de réduire l'affaissement proposée consiste à mettre le tuyau en rotation durant le refroidissement.

On trouvera davantage de détail auprès de Yashodhan Kanade, spécialiste hors pair en matière de PVC.