Il Torlon PAI è indicato per applicazioni che devono funzionare in modo affidabile in presenza di carichi fisici e forze di attrito estremi, esposizione a radiazioni e sostanze chimiche, condizioni criogeniche e temperature elevate che superano i limiti della maggior parte dei polimeri.
I tubi in Torlon si sono dimostrati estremamente efficaci nella lavorazione di componenti con forma circolare o tubolare destinati ad apparecchiature che operano in condizioni di esercizio estreme.
Quali sono i vantaggi dei tubi in Torlon?
A prescindere dal fatto che un componente sia ricavato da un tubo, una barra o una Plate di Torlon, il punto di partenza per scegliere il materiale è la combinazione di proprietà offerte dai diversi Grades di Torlon.
Vantaggi prestazionali del Torlon PAI
Il Torlon PAI offre una combinazione di proprietà straordinaria e senza pari. Le caratteristiche prestazionali più notevoli di questo materiale sono:
- Resistenza alla temperatura – Il Torlon PAI presenta un’elevata stabilità termica sotto carico. La sua temperatura di transizione vetrosa (Tg) o punto di rammollimento, pari a275 °C(527 °F), è superiore a quella di qualsiasi termoplastica lavorabile per fusione ed è costante in tutti i Grades. I vari gradi di Torlon presentano inoltre un’elevata temperatura di distorsione termica pari a278 °C(532 °F), secondo i test standard ASTM.
Il Torlon PAI mantiene la sua tenacità e resistenza anche a temperature criogeniche. Questa caratteristica, unita alla sua resistenza all’esposizione alle radiazioni, ha portato alla definizione di specifiche per componenti funzionali ricavati da tubi in Torlon destinati alle apparecchiature dei veicoli spaziali.
- Resistenza all’usura – Il Torlon PAI ha un coefficiente di attrito intrinsecamente basso. Il Torlon 4301 e il Torlon 4275 offrono una maggiore resistenza all’usura. Questi gradi potenziati sono modificati con varie combinazioni di lubrificanti solidi come PTFE, grafite e fibre di carbonio, che vengono integrati in modo uniforme in ogni formulazione. Prolungano la durata dei componenti operativi e possono allungare gli intervalli tra i fermi macchina necessari per sostituire le parti, dando una spinta significativa alla produttività e alla resa.
Il tubo in Torlon viene spesso scelto come forma lavorabile per questi tipi di cuscinetti e materiali resistenti all’usura. È la soluzione più economica per la lavorazione di guarnizioni, boccole e altre applicazioni con configurazioni circolari che devono funzionare in modo affidabile sotto carichi dinamici elevati.
Oltre ai gradi standard di Torlon, Drake Plastics produce tre diversi gradi di Drake PAI per cuscinetti e resistenti all’usura, precedentemente realizzati da Syensqo, e li trasforma in tubi Torlon per una vasta gamma di applicazioni. Tutti i gradi sono realizzati con resina Torlon PAI con diversi livelli di lubrificanti solidi, in linea con le precedenti formulazioni di Syensqo. Drake estrude i profili utilizzando la sua esclusiva tecnologia Seamless Tube®, che elimina le linee di saldatura che possono rappresentare punti deboli nei tubi estrusi con metodi convenzionali.
- Elevata resistenza e rigidità alle alte temperature – Una delle caratteristiche distintive del Torlon PAI è che mantiene il suo elevato modulo di flessione a temperature che superano i limiti della maggior parte degli altri polimeri. Il Torlon 5030 rinforzato con fibra di vetro e il Torlon 7130 rinforzato con fibra di carbonio hanno una percentuale di riempitivo che porta la resistenza strutturale del materiale a livelli ancora più alti.
- Stabilità dimensionale – Il basso coefficiente di dilatazione termica del polimero PAI garantisce che i componenti di precisione ricavati dal tubo in Torlon mantengano le dimensioni critiche anche in caso di rapide variazioni delle temperature di esercizio. Inoltre, la resistenza allo scorrimento del materiale preserva l’integrità strutturale dei pezzi sotto carico.
- Resistenza chimica – Il Torlon PAI è in grado di resistere a una vasta gamma di sostanze chimiche, tra cui carburanti per aerei, oli e vari altri idrocarburi. Tuttavia, fattori come la temperatura e la pressione possono influire sulle prestazioni di qualsiasi materiale in un ambiente specifico. Si consiglia sempre di verificare la resistenza chimica per una determinata applicazione direttamente con il fornitore del materiale e, in ultima analisi, testando i componenti reali nel loro ambiente operativo.
I vantaggi del post-indurimento dei tubi e dei pezzi lavorati in Torlon
La composizione chimica unica del Torlon PAI permette alle sue catene polimeriche di allungarsi e reticolarsi durante la polimerizzazione termica. Il vantaggio è che condizioni ottimali di post-polimerizzazione creano, sulla superficie esterna dei tubi e dei pezzi lavorati in Torlon, una struttura che presenta la Tg più elevata e la migliore resistenza all’usura e agli agenti chimici.
Una corretta post-polimerizzazione richiede in genere più di due settimane alla temperatura ottimale di 500°F/262°C. Queste condizioni creano una superficie dura, scurita e ad alte prestazioni, mentre il materiale interno rimane meno polimerizzato. La lavorazione meccanica della superficie mette inoltre in evidenza il colore più chiaro del materiale interno (foto).
Nel caso dei tubi in Torlon, la post-polimerizzazione completa garantisce proprietà ottimali di scorrimento e resistenza all’usura sulle superfici del diametro esterno (OD) e del diametro interno (ID). Di conseguenza, il diametro esterno e/o quello interno possono fungere da superfici altamente resistenti all’usura e in grado di sostenere carichi, ad esempio per applicazioni come i rulli. Se per rispettare le specifiche di progettazione del pezzo è necessario lavorare la superficie ottimizzata, è consigliabile sottoporre i pezzi finiti a post-polimerizzazione per ripristinare le proprietà ideali sull’interfaccia di appoggio e di usura.
Drake Plastics è un’azienda leader nell’estrusione di tubi in Torlon che sottopone a post-polimerizzazione tutti i suoi profilati standard e dispone anche della capacità e dell’esperienza necessarie per effettuare la post-polimerizzazione di componenti lavorati.
I vantaggi dei tubi in Torlon nella produzione di componenti
Il tubo in Torlon è la soluzione ideale per componenti come guarnizioni e anelli. Si presta bene anche alla lavorazione meccanica, a patto che il tubo sia stato estruso e post-polimerizzato correttamente.
- Lavorabilità – L’efficienza e la riproducibilità delle dimensioni precise dei pezzi durante la lavorazione dipendono innanzitutto dalla qualità e dalla stabilità del tubo in Torlon estruso. Condizioni ottimali di estrusione e post-polimerizzazione riducono al minimo le tensioni interne nel tubo in Torlon, che altrimenti potrebbero causare deformazioni durante la lavorazione e quando esposto alle variazioni di temperatura nelle apparecchiature operative. Un tubo in Torlon di alta qualità, al contrario, garantisce ai pezzi lavorati tolleranze di precisione ripetibili e basse sollecitazioni residue.
- Aspetti economici della produzione – La configurazione a tubo è la scelta più ovvia per la lavorazione di componenti come anelli di tenuta, ingranaggi circolari e boccole. La minima perdita di materiale rispetto alla lavorazione di questi tipi di pezzi partendo da barre è davvero notevole.
In passato, alcune applicazioni di grande diametro venivano realizzate anche dalla lavorazione di lastre, con una notevole perdita di materiale a causa della mancanza di tubi in Torlon di grandi dimensioni. Drake Plastics, però, ha sviluppato una tecnologia per estrudere tubi in Torlon in un’ampia gamma di combinazioni di diametro interno ed esterno, eliminando così la necessità di ricorrere ad altre forme di materiale meno efficienti.
Quali sono gli impieghi più comuni dei tubi in Torlon?
I tubi in Torlon offrono un ottimo rapporto costo-prestazioni per componenti lavorati complessi che devono funzionare in modo affidabile a temperature estreme e sotto carichi strutturali o dinamici elevati. Tra le applicazioni tipiche ci sono:
- Manicotti e boccole per cuscinetti – I tubi in Torlon sono spesso la scelta preferita per manicotti, boccole e altri componenti rotanti soggetti a usura lavorati a macchina, e spesso sostituiscono il metallo che richiede lubrificazione esterna. I Grades di Torlon per cuscinetti e componenti soggetti a usura hanno inoltre dato prova della loro efficacia in applicazioni con elevate sollecitazioni termiche nelle attrezzature per pozzi petroliferi e di gas. Le loro prestazioni affidabili in condizioni criogeniche e in presenza di radiazioni hanno portato a numerose applicazioni anche nel settore aerospaziale e nelle apparecchiature per veicoli spaziali.
- Anelli di usura, anelli di guida e componenti di spinta: l’eccellente resistenza all’usura e il basso scorrimento del Torlon lo rendono una scelta ottimale per i componenti che devono resistere alle forze di attrito e mantenere le dimensioni anche sotto pressioni elevate.
- Sedi delle valvole – Il Torlon PAI è particolarmente indicato per le sedi delle valvole che devono funzionare in modo affidabile a temperature e pressioni elevate o sotto carichi fisici. La sua resistenza chimica è un altro fattore determinante per molte specifiche relative a questi componenti.
- Componenti per pompe e compressori – Il Torlon è una scelta comune per anelli di compressori, manicotti per pompe, supporti per cuscinetti e componenti cilindrici esposti a pressioni, temperature e attrito elevati.
- Componenti per l’industria aerospaziale e della difesa – Il fatto che il Torlon PAI sia conforme alle specifiche FAR 25.853 della FAA in materia di infiammabilità, fumo e tossicità, nonché agli standard globali AS9100 per l’aviazione, la difesa e i veicoli spaziali, ne spiega l’impiego in numerose applicazioni strutturali, di cuscinetti e di resistenza all’usura in questi settori. Viene anche usato come raccordo per tubi nei sistemi di alimentazione dei jet da combattimento.
- Componenti per la produzione di semiconduttori – I tubi in Torlon vengono lavorati per ottenere boccole, isolanti termici ed elettrici e isolatori destinati alle apparecchiature per la produzione di semiconduttori.
- Componenti specializzati per le prestazioni automobilistiche – Il Torlon viene utilizzato nelle rondelle di spinta delle trasmissioni, nelle boccole specializzate per i sistemi di sterzo e nei componenti di turbocompressori e compressori meccanici che richiedono prestazioni elevate alle alte temperature, in presenza di carichi fisici e dinamici estremi.
L’utilizzo dei tubi in Torlon per i componenti lavorati ha registrato una crescita costante nei settori dell’alta tecnologia di tutto il mondo, e l’incremento è stato eccezionale grazie all’espansione delle applicazioni nei veicoli spaziali e nelle apparecchiature per l’esplorazione e la mappatura dello spazio profondo.
Perché è importante il metodo di estrusione dei tubi in Torlon?
I tubi in Torlon vengono prodotti principalmente tramite estrusione a fusione. Tuttavia, la tecnologia di estrusione dei tubi varia notevolmente nel settore e può influire sulle prestazioni dei pezzi lavorati.
Ad esempio, l’uso di una matrice a “ragno” con un mandrino centrale che determina le dimensioni del diametro esterno (OD) e interno (ID) è un metodo comune per l’estrusione di tubi rigidi in materie plastiche ad alte prestazioni. Tuttavia, le matrici a ragno dividono il flusso di materiale fuso in diversi percorsi che poi formano delle linee di saldatura quando il materiale si ricombina o si “intreccia” nella configurazione finale del tubo a valle.
Le linee di saldatura possono costituire punti deboli nel tubo in Torlon, il che può creare problemi per i componenti sottoposti a elevate sollecitazioni circolari. Altri problemi legati a questo metodo di estrusione del tubo in Torlon includono uno spessore delle pareti non uniforme.
Per ovviare a questi problemi, Drake Plastics ha sviluppato quella che chiama la tecnologia Seamless Tube® per il Torlon e altre materie plastiche ad alte prestazioni. Il processo garantisce una sezione trasversale omogenea, senza linee di flusso o di saldatura. Con i gradi rinforzati con fibre, il processo orienta le fibre nella direzione che massimizza la resistenza allo scoppio e la resistenza alle sollecitazioni circolari.
I progressi nella tecnologia di estrusione, che hanno garantito prestazioni più affidabili, e la maggiore disponibilità di combinazioni di diametro esterno e interno hanno portato a una crescita significativa delle applicazioni di lavorazione meccanica dei tubi in Torlon in tutto il mondo.
Oltre alle attrezzature di estrusione e alle considerazioni relative alle matrici, la post-polimerizzazione è parte integrante del processo di estrusione dei tubi per ottenere il massimo delle prestazioni da qualsiasi profilo in Torlon. Gli estrusori competenti avranno l’esperienza, la tradizione e la capacità di gestire la fase di post-polimerizzazione con tempi di consegna affidabili per le applicazioni con tubi in Torlon, che sono solitamente molto critiche.