Tubo in TPU a trama intera: struttura e prestazioni

Cosa Tubo in TPU intrecciato Mezzi di costruzione

A Tubo in TPU intrecciato è costruito estrudendo poliuretano termoplastico fuso direttamente attraverso e attorno a un tessuto di rinforzo intrecciato, anziché laminando strati TPU separati all'esterno e all'interno di un tubo di tessuto preformato. Durante l'estrusione, il TPU penetra completamente negli spazi della trama, incapsulando ciascun filo e fondendo gli strati polimerici interno ed esterno in un'unica matrice continua attraverso il tessuto stesso. Questo è meccanicamente diverso da un tubo incollato o laminato, in cui gli strati interno ed esterno di TPU sono essenzialmente due film separati tenuti insieme mediante adesione sulla superficie del tessuto, con la trama che si trova come uno strato distinto tra di loro.

Il risultato pratico della costruzione a trama passante è una parete del tubo che si comporta come un'unica struttura composita sotto pressione e flessione, piuttosto che come tre strati impilati che possono separarsi l'uno dall'altro. Questa distinzione diventa significativa soprattutto nelle applicazioni ad alto ciclo o ad alta pressione, dove la separazione degli strati, comunemente chiamata delaminazione, è la modalità di guasto dominante nei tubi laminati di qualità inferiore.

Perché la penetrazione del tessuto previene la delaminazione

La delaminazione nei tubi flessibili stratificati inizia tipicamente in un vuoto microscopico o in un punto di legame debole tra il tessuto e uno degli strati di TPU e si propaga sotto ripetuti cicli di pressione finché non si forma una bolla o una vescica visibile nella parete del tubo. Poiché l’estrusione attraverso la trama elimina l’interfaccia discreta tra tessuto e polimero – il TPU è continuo attraverso il tessuto anziché legato alle sue due facce – non esiste un piano di separazione pulito per avviare la delaminazione.

• Il tubo laminato fa affidamento sulla forza adesiva o di legame termico sulla superficie del tessuto, che si degrada in caso di esposizione ai raggi UV, contatto chimico e flessione ripetuta
• Il tubo a trama intrecciata si basa sull'interblocco meccanico (il polimero polimerizzato si inserisce fisicamente nella struttura della trama) che è molto meno sensibile al degrado dei legami superficiali nel tempo
• Questo è il motivo per cui il tubo a trama passante è specificato preferibilmente per applicazioni di cicli ad alta pressione come il trasferimento di fluidi di fratturazione idraulica, il drenaggio in miniera e la soppressione degli incendi, dove il guasto del tubo comporta notevoli costi in termini di sicurezza e tempi di inattività.

Tipi di trame di rinforzo e loro effetto sulle prestazioni

Il tessuto di rinforzo stesso rappresenta una variabile importante nelle prestazioni del tubo, indipendentemente dal composto TPU utilizzato. Il filato di filamenti di poliestere è la scelta standard per i tubi flessibili layflat industriali e agricoli in generale grazie al suo equilibrio tra resistenza alla trazione, basso allungamento sotto carico e costo. Il rinforzo in poliestere o nylon ad alta tenacità viene utilizzato laddove sono richiesti valori di pressione di scoppio più elevati, poiché la resistenza alla trazione delle fibre, non lo spessore della parete in TPU, è in genere il fattore limitante nella pressione di esercizio massima di un tubo.

La densità della trama, espressa come estremità per pollice in entrambe le direzioni dell'ordito e della trama, influisce anche sulla completa penetrazione del TPU durante l'estrusione: una trama troppo fitta può intrappolare sacche d'aria e impedire la penetrazione completa del polimero, mentre una trama troppo aperta riduce il contributo del tessuto alla resistenza allo scoppio.

Pressione di esercizio, rapporto di scoppio e dimensionamento

A Tubo in TPU intrecciato è valutato in base a due parametri correlati ma distinti: pressione di esercizio, la pressione sostenuta a cui il tubo è progettato per funzionare in modo continuo, e pressione di scoppio, la pressione alla quale è previsto il cedimento del tubo. Produttori rispettabili progettano con un rapporto di sicurezza tra pressione di scoppio e pressione di esercizio di almeno 3:1 e gli acquirenti dovrebbero sempre richiedere esplicitamente questo rapporto piuttosto che accettare solo un valore di pressione di esercizio, poiché un tubo valutato vicino al suo punto di scoppio effettivo offre poco margine per picchi di pressione o eventi di sovratensione comuni nei sistemi azionati da pompe.

• Il tubo layflat standard per l'agricoltura e l'irrigazione funziona generalmente nell'intervallo di pressione di esercizio di 6-10 bar
• Il tubo flessibile per drenaggio industriale e per i vigili del fuoco esegue normalmente una pressione di esercizio di 10-16 bar con un rinforzo di tenacità corrispondentemente più elevato
• Il tubo per il trasferimento del fluido di fratturazione può superare la pressione di esercizio di 20-25 bar e utilizza il rinforzo più pesante e la struttura a parete a trama più spessa disponibile

Considerazioni sulla resistenza chimica e ai raggi UV

La scelta del composto del TPU influisce sulle prestazioni del tubo rispetto al fluido trasferito e sull'ambiente in cui è immagazzinato o utilizzato. Il TPU a base di esteri offre una migliore resistenza agli oli e agli idrocarburi, rendendolo il composto preferito per il trasferimento di carburante e le applicazioni di fratturazione dei fluidi, mentre il TPU a base di etere offre una migliore resistenza all'idrolisi ed è generalmente preferito per il trasferimento prolungato dell'acqua e lo stoccaggio all'aperto in cui il tubo viene ripetutamente bagnato e asciugato.

Il contenuto di stabilizzante UV nello strato esterno in TPU influisce direttamente sulla durata di servizio del tubo lasciato esposto alla luce solare per periodi prolungati, come il tubo per l'irrigazione agricola posato su campi aperti per un'intera stagione di crescita. Gli acquirenti che specificano un tubo per un'esposizione prolungata all'esterno devono confermare esplicitamente l'inclusione dello stabilizzatore UV, poiché si tratta di un additivo a livello di composto che non è visibile nella scheda tecnica del prodotto di base.

Lista di controllo di approvvigionamento e specifiche

Poiché la qualità della costruzione attraverso l'intreccio è difficile da verificare visivamente, gli acquirenti che acquistano questo tipo di tubo dovrebbero richiedere la documentazione del processo e i dati dei test piuttosto che fare affidamento solo sull'aspetto del tubo finito, poiché un processo attraverso l'intreccio mal eseguito può comunque sembrare simile a un tubo prodotto correttamente finché non viene sottoposto a un ciclo di pressione prolungato.

1. Richiedi la documentazione sul rapporto di scoppio/pressione di esercizio, non solo il valore della pressione di esercizio dichiarata
2. Verificare che il tipo e la densità della trama di rinforzo corrispondano alla pressione di servizio e al ciclo di lavoro previsti
3. Verificare il tipo di composto TPU (a base di estere o etere) rispetto al fluido specifico da trasferire e all'esposizione chimica prevista
4. Richiedi campioni di sezioni trasversali che mostrino la piena penetrazione della trama, in particolare per ordini ad alta pressione o critici per la sicurezza
5. Richiedere dati sui cicli o sui test di fatica per applicazioni che comportano pressurizzazione e depressurizzazione frequenti, come operazioni di fratturazione o di drenaggio