Tecnología de Los Plásticos_ Marzo 2011

8/10/2019 Tecnologa de Los Plsticos_ Marzo 2011

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nologa de los Plsticos: marzo 2011

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Blog dedicado a los materiales plsticos, caractersticas, usos, fabricacin, procesos detransformacin y reciclado

Tecnologa de los Plsticos

mircoles, 16 de marzo de 2011

Reciclado de Materiales Plsticos

Aqu les presento un video institucional de una empresa dedicada al reciclado demateriales plsticos, donde explica en sntesis, el proceso de reciclado de botellas de

PET post-consumo para la obtencin de flakes (escamas u hojuelas) y sus aplicacionesen la industria y los productos que se pueden obtener con este material reciclado.

Empresa: Reciclar S.A.

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martes, 15 de marzo de 2011

EXTRUSIN DE MATERIALES PLSTICOSExtrusinDefinicin: La palabra extrusin proviene del latn "extrudere" que significa forzar unmaterial a travs de un orificio. La extrusin consiste en hacer pasar bajo la accin de lapresin un material termoplstico a travs de un orificio con forma ms o menos compleja(hilera), de manera tal, y continua, que el material adquiera una seccin transversal iguala la del orificio. En la extrusin de termoplsticos el proceso no es tan simple, ya que

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durante el mismo, el polmero se funde dentro de un cilindro y posteriormente, enfriado enuna calandria, Este proceso de extrusin tiene por objetivos, proceso que es normalmentecontinuo, usarse para la produccin de perfiles, tubos, pelculas plsticas, hojas plsticas,etc.

Ventajas y restricciones:

Presenta alta productividad y es el proceso ms importantes de obtencin de formas

plsticas en volumen de produccin. Su operacin es de las ms sencillas, ya que una

vez establecidas las condiciones de operacin es de las ms sencillas, ya que una vez

establecidas las condiciones de operacin, la produccin contina sin problemas siempre

y cuando no exista un disturbio mayor. El costo de la maquinaria de extrusin es

moderado, en comparacin con otros procesos como inyeccin, soplado o Calandrado, y

con una buena flexibilidad para cambios de productos sin necesidad de hacer inversiones

mayores.

La restriccin principal es que los productos obtenidos por extraccin deben tener una

seccin transversal constante en cualquier punto de su longitud (tubo, lmina) o peridica(tubera corrugada); quedan excluidos todos aquellos con formas irregulares o no

uniformes. La mayor parte de los productos obtenidos de una lnea de extrusin requieren

de procesos posteriores con el fin de habilitar adecuadamente el artculo, como en el caso

del sellado y cortado, para la obtencin de bolsas a partir de pelcula tubular o la

formacin de la unin o socket en el caso de tubera.

Aplicaciones Actuales:

A continuacin, se enlistan productos que encuentran en el mercado, transformados por el

proceso de extrusin:- Pelcula tubular

Bolsa (comercial, supermercado)

Pelcula plstica para uso diverso

Pelcula para arropado de cultivos

Bolsa para envase de alimentos y productos de alto consumos

-Tubera

Tubera para condicin de agua y drenaje

Manguea para jardn

Manguera para uso mdico

Popotes Recubrimiento

Alambre para uso elctrico y telefnico
https://lh5.googleusercontent.com/-194PsoZTbKY/TYCiLxOtt_I/AAAAAAAAAB0/JgwO9irzIkY/s1600/12.JPG


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-Perfil

Hojas para persiana

Ventanera

Canales de flujo de Agua

-Lmina y Pelcula Plana

Rafia

Manteles para mesa e individualesCinta Adhesiva

Flejes para embalaje

-Monofilamento

Filamentos

Alfombra (Filamento de las alfombras)

Descripcin del Proceso:

Dentro del proceso de extrusin, varias partes debe identificarse con el fin de aprender

sus funciones principales, saber sus caractersticas en el caso de elegir un equipo y

detectar en donde se puede generar un problema en el momento de la operacin.

La extrusin, por su versatilidad y amplia aplicacin, suele dividirse en varios tipos,

dependiendo de la forma del dado y del producto eximido.

As la extrusin puede ser:

De tubo y perfil

De pelcula tubular

De lmina y pelcula plana

Recubrimiento de cable

De MonofilamentoPara pelletizacin y fabricacin de compuestos

Independientemente del tipo de extrusin que se quiera analizar, todos guardan similitud

hasta llegar al dado extrusor. Bsicamente, una de extrusin consta de un eje metlico

central con alabes helicoidales llamado husillo o tornillo, instalado dentro de un cilindro

metlico revestido con una camisa de resistencias elctricas.

En un extremo del cilindro se encuentra un orificio de entrada para la materia prima,

donde se instala una tolva para la materia prima, donde se instala una tolva de

alimentacin, generalmente de forma cnica; en ese mismo extremo se encuentra elsistema de accionamiento del husillo, compuesto por un motor y un sistema de reduccin

de velocidad.

En la punta del tornillo, se ubica la salida del material y el dado que forma finalmente

plstico.

Descripcin del equipo

Tolva: La tolva es el depsito de materia prima en donde se colocan los pellets de

material plstico para la alimentacin continua del extrusor.

Debe tener dimensiones adecuadas para ser completamente funcional; los diseos mal

planeados, principalmente en los ngulos de bajada de material, pueden provocar

estancamientos de material y paros en la produccin.

En materiales que se compactan fcilmente, una tolva con sistema vibratorio puede

resolver el problema, rompiendo los puentes de material formados y permitiendo la cada


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del material a la garganta de alimentacin.

Si el material a procesar es problemtico an con la tolva con sistema vibratorio puede

resolver el problema, rompiendo puentes de material formados y permitiendo la cada del

material a la garganta de alimentacin.

Si el material a procesar es problemtico an con la tolva en vibracin, la tolva tipo

crammer es la nica que puede formar el material a fluir, empleando un tornillo para

lograr la alimentacin,

Las tolvas de secado son usadas para eliminar la humedad del material que est siendoprocesado, sustituyen a equipos de secado independientes de la mquina. En sistemas

de extrusin con mayor grado de automatizacin, se cuenta con sistemas de transporte

de material desde contenedores hasta la tolva, por medios neumticos o mecnicos. Otros

equipos auxiliares son los dosificadores de aditivos a la tolva y los imanes o magnetos

para la obstruccin del paso de materiales ferrosos, que puedan daar el husillo y otras

partes internas del extrusor.

Barril o Can: Es un cilindro metlico que aloja al husillo y constituye el cuerpo principalde una mquina de extrusin, conforma, junto con el tornillo de extrusin, la cmara de

fusin y bombeo de la extrusora. En pocas palabras es la carcaza que envuelve al tornillo.

El barril debe tener una compatibilidad y resistencia al material que est procesando, es

decir, ser de un metal con la dureza necesaria para reducir al mnimo cualquier desgaste.

La dureza del can se consigue utilizando aceros de diferentes tipos y cuando es

necesario se aplican mtodos de endurecimiento superficial de las paredes internas del

can, que son las que estn expuestas a los efectos de la abrasin y la corrosin

durante la operacin del equipo.

El can cuenta con resistencias elctricas que proporcionan una parte de la energatrmica que el material requiere para ser fundido. El sistema de resistencias, en algunos

casos va complementado con un sistema de enfriamiento que puede ser flujo de lquido o

por ventiladores de aire. Todo el sistema de calentamiento es controlado desde un

tablero, donde las temperaturas de proceso se establecen en funcin del tipo de material

y del producto deseado.

Para la mejor conservacin de la temperatura a lo largo del can y prevenir cambios en

la calidad de la produccin por variaciones en la temperatura ambiente, se acostumbra

aislar el cuerpo del can con algn material de baja conductividad trmica como la fibra

de vidrio o el fieltro.

En el diseo de todo cilindro de extrusin se busca:

1) Mxima durabilidad.

2) Alta transferencia de calor.

3) Mnimo cambio dimensional con la temperatura.
https://lh6.googleusercontent.com/-_r-Mh3DAGNw/TYCi2tNjrBI/AAAAAAAAAB4/Drt3nfIxUmM/s1600/13.JPGhttps://lh6.googleusercontent.com/-_r-Mh3DAGNw/TYCi2tNjrBI/AAAAAAAAAB4/Drt3nfIxUmM/s1600/13.JPGhttps://lh6.googleusercontent.com/-_r-Mh3DAGNw/TYCi2tNjrBI/AAAAAAAAAB4/Drt3nfIxUmM/s1600/13.JPG


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En la fabricacin de cilindros de extrusin tales exigencias logran ser cubiertas utilizando

materiales tales como: Xaloy 101 (para extrusoras de propsito general, procesamiento de

PEAD y PEBD), Xaloy 800 (para el procesamiento de PELBD), Xaloy 306 (para

productos corrosivos, como los copolmeros cidos).

Husillo:Gracias a los intensos estudios del comportamiento del flujo de los polmeros, el

husillo ha evolucionado ampliamente desde el auge de la industrial plstica hasta el grado

de convertirse en la parte que contiene la mayor tecnologa dentro de una mquina de

extrusin.Por esto, es la pieza que en el alto grado determina el xito de una operacin de

extrusin. Con base al diagrama, se describen a continuacin las dimensiones

fundamentales para un husillo y que, en los diferentes diseos, varan en funcin de las

propiedades de flujo de polmero fundido que se espera de la extrusora.

Cilindros con Zonas Acanaladas: Son cilindros de extrusin que poseen una superficie

interna con canales de formas especficas. Zonas acanaladas ubicadas en la etapa de

alimentacin de los cilindros de extrusin, suelen ser utilizadas para favorecer el

procesamiento de resinas de bajo coeficiente de friccin (Ej.- HMW PEAD y PP ). Para ser

transportado hacia adelante, el material no debe girar junto con el tornillo, o al menos

debe girar a una menor velocidad que el tornillo. La nica fuerza que puede evitar que el

material de vueltas junto con el tornillo y, por tanto hacer que el material avance a lo largo

de la camisa, es la fuerza de arrastre o friccin entre el material y la superficie interna de

la camisa. A mayor friccin menor rotacin del material junto con el tornillo y, por lo tanto,

ms movimiento hacia delante. El caudal se hace tanto mayor cuanto mayor sea el

coeficiente de rozamiento del slido con la carcasa con respecto al del slido con el eje

del tornillo. Por ello las carcasas de las extrusoras en la seccin de alimentacin suelen

rasurarse segn las generatrices del cilindro.

Existe un variado diseo de zonas de alimentacin acanaladas; sin embargo, las de

canales de seccin cuadrado maximizan el volumen de material alimentado. Las zonas de

alimentacin acanaladas permiten controlar el coeficiente de friccin polmero-cilindromediante la geometra reduciendo la sensibilidad con respecto a la temperatura y las

propiedades termodinmicas de las resinas. Por otro lado, las zonas de alimentacin

acanaladas permiten incrementar el volumen de la seccin de alimentacin, acelerando

Seccin transversal de las zonas de alimentacin acanaladas
http://www.xaloy.com/barrels.htmlhttp://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/06/polietileno-de-ultra-alto-peso.htmlhttp://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/06/polipropileno.htmlhttps://lh3.googleusercontent.com/-JMeBshvphLA/TYCj6JUWPyI/AAAAAAAAACA/aBBaoOpMh9c/s1600/15.JPGhttps://lh4.googleusercontent.com/-38dQ_PeujTE/TYCjbjVFSxI/AAAAAAAAAB8/Ogy3O1i_KCo/s1600/14.JPGhttp://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/06/polipropileno.htmlhttp://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/06/polietileno-de-ultra-alto-peso.htmlhttp://www.xaloy.com/barrels.html


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as la fusin; con lo que se logran importantes aumentos en el caudal de extrusin (ver

tablas 1 y 2).

Con mayores precauciones que con los extrusores tradicionales, las secciones de

alimentacin acanaladas deben mantenerse refrigeradas y aisladas del cilindro de

extrusin; para favorecer el desplazamiento axial del polmero.

Tabla 1. Caudales de extrusin de PEBD para maquinas con seccin de alimentacin lisa

y acanalada.

Tabla 2. Caudales de extrusin de PP para maquinas con seccin de alimentacin lisa y

acanalada.

En los cilindros con zonas de alimentacin lisas (convencionales) las etapas de dispersin

y mezclado del tornillo se encuentran localizadas en la zona de dosificacin (ltima

seccin del tornillo); lo cual frecuentemente genera merma en la produccin.

En cilindros acanalados los mejores resultados se han obtenido ubicando las etapas demezclado a dos tercios (2/3) de la longitud del tornillo. Esta ubicacin promueve la

dispersin de aglomerados y la finalizacin de la fusin.

Control de la temperatura en los cilindros: Sistema de calentamiento del cilindro: El

calentamiento del cilindro se produce, casi exclusivamente, mediante resistencias

elctricas.

El sistema de calentamiento de la extrusora es responsable de suministrar entre un 20-

30% del calor necesario para fundir la resina. Para suministrar el calor requerido, el

calentamiento suele ser de 25 a 50 vatios/in 2 (38750 a 77500 W/m2).Sistema de enfriamiento del cilindro: Aunque pueda lucir contradictorio, cada zona de

calentamiento del tornillo de la extrusora est acompaada, en la mayor parte de los

equipos comerciales, de un ventilador el cual permite el control de la temperatura

eliminando calor de la extrusora mediante el flujo de aire sobre la superficie requerida.

Los ventiladores son accionados por controladores de temperatura que comandan la

operacin de los calefactores elctricos. Los ventiladores entran en operacin cuando la

temperatura de una zona supera el punto prefijado, por efecto de:

a.- La transferencia excesiva de calor por parte de la resistencia (Ej.- Durante el arranque

de la mquina).b.- La generacin excesiva de calor por parte de los elementos de mezclado presentes en

el tornillo de la extrusora.

La temperatura de extrusin slo puede ser controlada de manera precisa mediante la
http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/06/polietileno-de-baja-densidad.htmlhttps://lh5.googleusercontent.com/-wLhKtNSm9FM/TYCknhgaiYI/AAAAAAAAACI/AJeLLtF97r8/s1600/17.JPGhttps://lh5.googleusercontent.com/-C0IjjyFbjro/TYCkOWRvTNI/AAAAAAAAACE/jnWHSNG6Gew/s1600/16.JPGhttp://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/06/polietileno-de-baja-densidad.html


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accin combinada de las bandas de calentamiento elctrico y los ventiladores de cada

zona.

Importancia de la temperatura en la fase de alimentacin de la resina: Sistema de

enfriamiento de la garganta:

Con la mayor parte de los materiales polimricos, y en especial las poliolefinas, es

necesario mantener la temperatura de la zona de alimentacin al tornillo, conocida como

"garganta de alimentacin", al menos a 50C por debajo de la temperatura de fusin del

polmero. Una temperatura muy baja en la zona de alimentacin impide que la fusin de

la resina produzca la adhesin de la misma a la superficie del tornillo; minimizando el flujo

de material por arrastre, y por lo tanto el caudal extrudo.

Generalmente, el uso de agua corriente permite mantener la temperatura de la garganta

en los lmites deseados (Tm-50C); sin embargo, en ambientes calientes y con equipos de

alto caudal de produccin puede requerirse el uso de agua enfriada en torres o incluso,

refrigerada.

El Motor: El motor de la extrusora es el componente del equipo responsable de

suministrar la energa necesaria para producir: la alimentacin de la resina, parte de su

fusin (70 a 80%), su transporte y el bombeo a travs del cabezal y la boquilla.

Los motores incorporados en las lneas de extrusin son elctricos y operan con voltajes

de 220 y 440 V. Las extrusoras modernas emplean motores DC (corriente continua), ya

que permiten un amplio rango de velocidades de giro, bajo nivel de ruido y un preciso

control de la velocidad. Se recomienda que la potencia de diseo sea de 1 HP por cada

10 a 15 Ib/h de caudal, sin embarco para las aplicaciones fe alto requerimiento de

mezclado esta relacin puede llegar a ser de 1HP porcada 3a5 lb/h.

La velocidad alcanzada por los motores resulta ms elevada que la requerida por el

tornillo. Las cajas reducen la velocidad hasta en un 20:1.

El Cabezal: El componente de la lnea denominado cabezal, es el responsable de

conformar o proporcionar la forma del extrudado.

De forma detallada, los principales componentes de un cabezal para la extrusin son:

Plato rompedor y filtros: Constituyen el punto de transicin entre la extrusora y el

cabezal. A estos componentes les corresponde una parte importante de la calidad del

material extrudado. El plato rompedor es el primer elemento del cabezal destinado a

romper con el patrn de flujo en espiral que el tornillo imparte; mientras que la funcin de

los filtros es la de eliminar del extrudado partculas y/o grumos provenientes de

impurezas, carbonizacin, pigmentos y/o aditivos, etc.
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En lo que respecta a su diseo, el plato rompedor no es ms que una placa cilndricahoradada. Por otro lado, las mallas deben ser fabricadas con acero inoxidable, ya que lascompuestas con cobre o bronce tienen un efecto cataltico sobre las reacciones termo-oxidativas. Torpedo: Algunos cabezales de extrusin suelen presentar en el ducto deacople entre la extrusora y el cabezal, un elemento que contribuye con la funcin del platorompedor (modificar el patrn de flujo en espiral a uno longitudinal). Por su geometra, aeste dispositivo se le suele denominar torpedo.

Boquilla: La boquilla de extrusin es el componente del cabezal encargado de la

conformacin final del extrudado. Se debe velar por que el polmero fluya, con volumen y

velocidad de flujo uniforme, alrededor de toda la circunferencia de la boquilla, de manera

de lograr espesores uniformes. Los diseos actuales de boquillas presentan dos secciones

claramente definidas. La primera de estas secciones es conocida como: cmara derelajacin; mientras que la segunda puede ser llamada cmara de salida (die land). La

cmara de relajacin de la boquilla tiene como propsito producir la desaceleracin del

material e incrementar el tiempo de residencia en la boquilla de manera tal que el

polmero relaje los esfuerzos impartidos por el paso a travs de los paquetes de filtros y

el plato rompedor. La cmara de descarga (Die land) produce el formado del perfil

deseado con las dimensiones requeridas. Los parmetros bsicos para la especificacin

de una boquilla son:

El dimetro y la abertura de la salida, Adaptadores: Son requeridos cuando la boquilla no

es diseada especficamente para un determinado extrusor. Debido a que los fabricantesde extrusoras y boquillas no siempre son los mismos, el uso de adaptadores suele ser

comn.

Alabes o Filetes o Paleta Pistn: Los alabes o filetes, que recorren el husillo de un

extremo al otro, son los verdaderos impulsores del material a travs del extrusor. Las

dimensiones y formas que stos tengan, determinar el tipo de material que se pueda

procesar y la calidad de mezclado de la masa al salir del equipo.

En un tornillo de extrusin se pueden distinguir tres zonas caractersticas: zona de

alimentacin, zona de compresin y la zona de dosificacin

Esquema de un torpedo de un cabezal de extrusin de pelcula tubular

Seccin de una boquilla circular de extrusin.
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Zona de Alimentacin: En esta parte, los filetes (distancia entre el extremo del filete y la

parte central o raz del husillo) son muy pronunciados con el objeto de transportar una

gran cantidad de material al interior del extrusor, aceptado el material sin fundir y aire que

est atrapado entre el material slido.

Zona de compresin: los filetes del tornillo decrecen gradualmente (compactacin) y se

expulsa el aire atrapado entre los pellets. Cumple la funcin de fundir y homogenizar el

material.

Zona de dosificacin: Ejerce presin sobre el material para dosificarlo hacia el cabezal y

garantiza que el material salga de la extrusora homogneo, a la misma temperatura y

presin.

a) Relacin de Compresin: Como la profundidades de los alabes no son constantes, las

diferencias que disean dependiendo del tipo de material a procesar, ya que los plsticos

tienen comportamiento distintos al fluir. La relacin entre la profundidad del filete en la
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alimentacin y la profundidad del filete en la descarga, se denomina relacin de

compresin. El resultado de este cociente es siempre mayor a uno y puede llegar incluso

hasta 4.5 en ciertos materiales.

b) Longitud: Tienen una importancia especial; influye en el desempeo productivo de la

mquina y en el costo de sta. Funcionalmente, al aumentar la longitud del husillo y

consecuentemente la del extrusor, tambin aumenta la capacidad de plastificacin y la

productividad de la mquina. Esto significa que operando dos extrusores en las mismas

condiciones de rpm. y temperatura que slo se distingan en longitud no tenga capacidad

de fundir o plastificar el material despus de recorrer todo el extrusor, mientras que el

extrusor de mayor longitud ocupar la longitud adicional para continuar la plastificacin y

dosificar el material perfectamente fundido, en condiciones de fluir por el dado.

Otro aspecto que se mejora al incrementar la longitud es la calidad de mezclado y

homogeneizacin del material. De esta forma, en un extrusor pequeo la longitud es

suficiente para fundir el material al llegar al final del mismo y el plstico se dosifica mal

mezclado.

En las mismas condiciones, un extrusor mayor fundir el material antes de llegar al final y

en el espacio sobrante seguir mezclando hasta entregarlo homogneo. Esto es

importante cuando se procesan materiales pigmentado o con lotes maestros (master

batch), de cargas o aditivos que requieran incorporarse perfectamente en el producto.

c) Dimetro: Es la dimensin que influye directamente en la capacidad de produccin de

la mquina generalmente crece en proporcin con la longitud del equipo. A dimetros

mayores, la capacidad en Kg/hr es presumiblemente superior. AI incrementar esta

dimensin debe hacerlo tambin la longitud de husillo, ya que el aumento de la

productividad debe ser apoyada por una mejor capacidad de plastificacin.

Como consecuencia de la importancia que tienen la longitud y el dimetro del equipo, y

con base en la estrecha relacin que guardan entre s, se acostumbre especificar las

dimensiones principales del husillo como una relacin longitud / dimetro (L/D).Comercialmente las relaciones L / D ms comunes van desde 16:1 a 32:1. Fuera de este

rango tambin est disponible.

Extrusin de Pelcula Tubular

Consiste tpicamente en: extrusora, cabezal o dado, anillo de aire de enfriamiento,

dispositivo estabilizador o calibrador de pelcula, dispositivo estabilizador o calibrador

pelcula, dispositivo de colapsado de la burbuja, rodillo de tiro superior, embobinadora y

una torre estructural que soporta las partes anteriores.

a) Dado o Cabezal para pelcula tubular. El cabezal de una lnea de pelcula soplada,

puede definirse como un ncleo y una envolvente cilndricos y concntricos, separados

por un espacio que puede oscilar entre los 0.6 y 3.8 mm, llamado abertura o tolerancia.
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Ambas estructuras metlicas estn controladas en temperatura por una serie de

resistencias elctricas.

La funcin del cabezal es ofrecer al polmero fundido la forma de un tubo de pared

delgada de espesor constante a lo largo de su circunferencia, que se transforma en una

pelcula por la accin de una expansin longitudinal y transversal al llegar a la zona de

formacin de la burbuja.

De la construccin del cabezal para pelcula tubular, las siguientes partes son de gran

importancia:

Ranura de Flujo Helicoidal: En el diseo de un cabezal, se observa la inconveniencia de

tener flujos totalmente longitudinales, ya que las partes slidas que dividen el paso del

material y que son inevitables en el ensamble del cabezal, pueden producir lneas de

unin o soldadura visibles a la salida del cabezal.

Este defecto puede ser eliminado al practicar ranuras helicoidales en el cuerpo del

mandril o parte central del cabezal. Las ranuras que se promueven un efecto de

movimiento lateral del material, que en conjunto con el movimiento ascendente

longitudinal, provoca el desvanecimiento de cualquier defecto por la presencia de objetos

estticos previos y, por consiguiente, homogeneiza la salida del material por el cabezal.

Tomillos de Calibracin de Espesor Se utiliza para instalar de manera perfectamente

concntrica las partes componente del cabezal, lo cual es indispensable despus de una

labor de desensamble para su limpieza y mantenimiento.

b) Anillo de Enfriamiento:Por la accin del extrusor, el polmero fundido abandona el

cabezal, toma el perfil tubular de los labios del dado y contina modificndose con un

estiramiento longitudinal por accin del tiro de unos rodillos superiores y una expansin

lateral por efecto de la presin del aire atrapado dentro de la burbuja.

Si el cabezal se encuentra uniformemente centrado y calentado y el material sale

homogneo, la pelcula se forma con un espesor y dimetro constante.El material extrudo recibe un enfriamiento superficial mediante una corriente de aire

proveniente del dispositivo llamado anillo de enfriamiento.

El anillo de enfriamiento cumple con las siguientes funciones:

Llevar el material fundido al estado slido

Estabilizar a la burbuja en dimetro y forma circularReducir la altura de la burbuja

En ciertos casos, proporcionar claridad a la pelcula, deteniendo la cristalizacin del

polmero

Mejorar la productividad.Las variables a controlar para llegar al mejor enfriamiento de la pelcula son:

Volumen del aire

Velocidad del aire

Direccin del aire

Temperatura del aire

Los diseos de anillos de enfriamiento son variados, dependiendo del tipo de material que

se vaya a procesar. Los diseos ms complicados son los anillos con una y dos etapas de

enfriamiento, que se eligen segn los requerimientos de enfriamiento del proceso.

Tambin en la parte de enfriamiento de la burbuja existen equipos con la opcin de

enfriamiento interno del producto. Es conveniente aclarar que el aire que se encuentra en

el interior de la burbuja, en equipos convencionales, se mantiene sin reemplazo durante

toda la operacin de produccin. Esto provoca que el enfriamiento principal slo ocurra

por la accin del anillo de enfriamiento.


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En la operacin de equipos con enfriamiento interno, el rea de contacto se duplica,

permitiendo aumentos de productividad del 30 al 59%, aunque se requiere de un cabezal

especial y un segundo compresor para abastecer el enfriamiento interno.

c) Unidades de Calibracin: Las unidades de calibracin dispositivos que controlan el

dimetro de la burbuja se requieren cuando se trabaja con la opcin de enfriamiento

interno. Estas unidades constan de pequeos rodillos soportados por ejes curvos

dispuestos alrededor de la burbuja y mantienen constantemente las dimensiones de sta.

Adicionalmente, un sensor de dimetro colocado justo arriba de la lnea de enfriamiento,manda una seal para aumentar o reducir el volumen de aire; con ellos se puede lograr

diferencia de 0.2 mm en el dimetro.

Una ventaja ms de la circulacin interna de aire es la reduccin de la tendencia de la

pelcula a adherirse o bloquearse internamente, gracias a la remocin de ciertos voltiles

emitidos por el polmero caliente.

En los equipos sin enfriamiento interno, debido a que la cantidad de aire en el interior de

la burbuja es constante, generalmente no requieren ms ajustes ocasionales de

introduccin o extraccin de aire, para llevar la pelcula nuevamente a las dimensiones

especficas. En este caso, las variaciones en la temperatura ambiente a los largo del da,

pueden provocar ligeras variaciones en el dimetro. Cuando un mayor control de

dimensiones sea requerido, se puede usar la unidad o canasta de calibracin.

d) Unidad de Tiro: Incluye un marco para colapsado de la burbuja y un rodillo de presin

y jalado de la pelcula, que al igual que el embobinador, son partes que no influyen en la

productividad de una lnea de extrusin, pero tienen influencia en la calidad de formado

de la bobina de pelcula.

La primera parte de la unidad de tiro que tiene contacto con la pelcula es el marco de

colapsado que tiene la funcin de:

-Llevar a la pelcula en forma de burbuja a una forma plana por medio de una disminucin

constante del rea de paso-Evitar que durante el colapsado de la burbuja se formen pliegues o arrugas.

El marco de colapsado puede fabricarse de diversos materiales que van desde tiras de

madera hasta rodillos de aluminio u otros metales. Los parmetros principales para el

buen desempeo de la unidad de colapsado es la friccin entre la pelcula, el marco y los

ngulos de colapsado de la burbuja.

e) Rodillos de Tiro: Aunque no afectan la productividad de la lnea de extrusin, influyen

en la calidad de la pelcula final, ya que debe tirar uniformemente para no provocar

variaciones en el espesor. La pelcula debe oprimirse con la firmeza necesaria para evitar la fuga de aire que pueda causar un descenso en el dimetro final. Para el logro de esta

ltima funcin, uno a ambos rodillos son de acero recubierto con hule y uno de ellos est

refrigerando.

f) Embobinadotes: Las unidades de embobinado de pelcula, son dispositivos para la

capacitacin del material producido para suministrarlo a mquinas de procesado final

como impresoras, cortadoras, selladoras, etctera.

Existen bsicamente dos tipo de embobinadotes

- De contacto

- Centrales

Embobinadores de Contacto: En el embobinador de contacto, el eje que porta el ncleo

sobre el cual se enrollar la bobina, llamado rodillo de pelcula, no est motorizado, pero

gira por la transmisin del movimiento de otro rodillo (sobre el cual se recarga) que s


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cuenta con un motor accionador llamado rodillo de contacto.

El rodillo de contacto es fijo y puede estar cromado o recubierto con hule, mientras que el

rodillo de pelcula no tiene un eje fijo y se mueve sobre un riel curvado que mantiene la

presin constante entre los rodillos.

Este tipo de embobinador es el de mayor uso en las lneas de pelcula soplada. Sus

ventajas son: Simplicidad de operacin y economa. Desventajas: Slo produce bobinas

apretadas y tiene dificultad para producir rollos de pelcula angosta de gran longitud.

Embobinadores Centrales: En los embobinadores centrales, el rodillo de la pelcula est

motorizado, vara de velocidad al incrementarse el dimetro de la bobina, as como vara

el torque para mantener constante la tensin en el producto. Todas estas variaciones son

controladas por PC,

El uso de sistemas computarizados vuelve al enrollado central costoso, y en cierta forma,

ms complicado de manejar en comparacin con el embobinado de contacto. Entre las

ventajas del sistema de embobinado central est la produccin de bobinas de baja tensin

de enrollado, que reduce la sensibilidad de los rollos al encogimiento post-enrollado.

Coextrusin de Pelcula

El proceso de coextrusin de pelcula tubular, cobra importancia por la gran versatilidad y

variedad de pelculas que se pueden obtener. Entre sus usos se encuentra la combinacin

de propiedades de dos distintos polmeros para obtener un producto con la suma de sus

ventajas en una pelcula Sndwich, para obtener un espesor menor y reducir el costo del

producto.

Las diferencias bsicas entre una lnea de extrusin de pelcula y una co-extrusin, se

observan en la aparicin de dos o ms extrusores y la modificacin del cabezal o dado

con la adicin de ms canales de flujo compatibilidad fsica y condiciones de extrusin

similares.Cuando los polmeros que van a formar una pelcula de varias capas tienen compatibilidad

fsica es posible que se unan sin la necesidad de utilizar sustancias intermedias que

funcionen con adhesivos. Por otra parte, si los materiales tienen condiciones de extrusin

parecidas se tendrn menos problemas en los diseos del cabezal.

Aplicacin de los Productos: A continuacin, se enlistan algunos de los artculos

terminado ms comunes que se producen en una lnea pelcula tubular:

-Bolsa comercial

-Bolsa para empaque

-Pelcula para uso agrcola-Bolsa desprendible para autoservicio

-Pelcula encogible para embalaje

-Bolsa para transporte de basura

-Sacos industriales

-Otros

La lista anterior slo pretende ilustrar usos generales, sin embargo, los usos especficos

son ilimitados, principalmente en el sector de envase, siendo el mercado que consume el

mayor volumen de plsticos.

Extrusin de tubo y perfil

Componentes de la Lnea: Este proceso consta de una extrusora con un diseo de barril

y husillo adecuado al tipo de material que se quiera procesar. En la produccin de tubo y

perfil, el plstico de uso ms comn es el Policloruro de Vinilo (PVC), aunque la tubera


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de Polietileno es tambin usada por su bayo costo.

En el extremo del extrusor, un cabezal o dado conformar al polmero en estado plstico

a las dimensiones del tubo o perfil requeridos. Sin embargo, para asegurar la exactitud de

dimensiones del producto, se hace necesaria la instalacin de la unidad de formacin o

calibracin, en el cual, el tubo o perfil adquirir las dimensiones que aseguren los

posteriores ensambles o soldaduras que con ellos se hagan.

Una vez logradas las dimensiones del producto, una tina de enfriamiento remueve el calor

excedente, evitando cualquier deformacin posterior del producto. Antes de la tina de

enfriamiento, no es posible aplicar ningn esfuerzo o presin al producto sin correr el

riesgo de provocarte una deformacin permanente. Junto a la tina de enfriamiento, un

elemento de tiro aplica una tensin o jalado constante al material para que est siempre

en movimiento. Por ltimo, dependiendo de la flexibilidad del producto, una unidad de

corte o de enrollado prepara el producto para su distribucin. A Continuacin, se muestran

arreglos tpicos de lneas de extrusin de tubera flexible, perfil y tubera.

a) Dado o Cabezal para la Tubera: Cuatro tipos de cabezal se pueden distinguir en los

equipos para la produccin de tubera: el cabezal con mandril-araa, el cabezal mandril

en espiral, el cabezal con alimentacin lateral y el cabezal con alimentacin lateral y el

cabezal o dado con paquete de mallas. Cada uno de estos diseos proporciona diferente

patrones de flujo para el plstico, debiendo seleccionar el tipo ms adecuado para evitar efectos de degradacin del polmero o defectos de calidad en el producto.

El cabezal con mandril-araa es empleado en el procesamiento de PVC; ste material por

su tendencia a la degradacin, exige canales de flujo que no causen turbulencias ni

estancamientos de material.

b) Sistemas de Calibracin de Tubera: Tienen la funcin de proporcionar al tubo el

dimetro especificado y la forma circular que el producto requiere. Se puede distinguir dos

tipos de sistemas de calibracin, con base en la forma de la pared del tubo producido:

- Calibracin para la tubera de pared lisa

- Calibracin para tubera de pared corrugada

A su vez, cada uno de los sistemas anteriores se clasifica en los siguientes principios de

funcionamiento:

Calibracin externa utilizando vaco

Calibracin interna utilizando presin

Las cuatro combinaciones resultantes se explican con detalle a continuacin.

c) Calibracin de Tubera Pared Lisa:

Calibracin por Vaco. Por el volumen de tubera que se produce por este mtodo, es la

forma de calibracin que se encuentra con mayor frecuencia. En este tipo de calibracin,

el vaco provocado en la parte externa del tubo ocasiona una diferencia de presiones que

hace que el polmero, an moldeable por la temperatura elevada a que se encuentra, se

mantenga en contacto con el tubo formador metlico, que tienen un dimetro interior igual

al dimetro exterior que se especifica para el producto.
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La inmersin total o aspersin de agua de enfriamiento suministra la estabilidad fila para

evitar deformaciones posteriores.

Calibracin por Presin. En la calibracin externa por presin, el mismo efecto de

diferencia entre la presin exterior e interior del tubo plstico, promueve la formacin del

tubo contra las paredes del tubo de calibracin, con la diferencia de que en este caso es

aire el que se inyecta al interior del tubo que es extrudo. La calibracin externa por

presin puede lograr mejores efectos, pero requiere de un diseo especial del cabezal

para permitir la inyeccin de aire.

d) Calibracin de Tubera Corrugada:

Calibracin por Vaco. El proceso de formacin de tubo corrugado por vaco tiene el

mismo principio que para el tubo liso; se diferencian en los formadores tienen la pared

ondulada y est en continuo movimiento, ya que el tubo no podra circular entre las

muescas de las piezas formadoras. Este tipo de tubera no es muy comn, ya que se

utiliza principalmente en sectores industriales.

Calibracin por Presin. En este tipo de calibracin, el aire a presin penetra por

conductos practicados en el cabeza y se inyectan en el tubo extrudo an caliente. La

diferencia de presin provocada moldea la pared del plstico contra los formadores

mviles, proporcionando al producto el corrugado requerido. En este diseo, se observa

tambin el sello que impide parcialmente la fuga de aire de la zona de mayor presin,

pero pequeas porciones de aire escapan entre las depresiones de la pared del tubo,

teniendo que ser repuesto constantemente para uniformizar la calidad del producto.

Sistemas con mayor complejidad como los que cuentan con mayor enfriamiento interno,

incrementan la productividad de estas lneas de extrusin.

e) Unidad o Tina de Enfriamiento: Tiene por objeto remover el calor excedente que la

tubera conserva a la salida del tanque de calibracin. La importancia del enfriamiento,radica en la estabilidad que adquiere el plstico para no deformarse al pasar por la

unidad de tiro, en donde el tubo se somete a presiones que podra producir alteraciones

en la forma circular requerida. Se puede encontrar dos tipos de tinas de enfriamiento:

Enfriamiento por esperado

Enfriamiento por inmersin

Enfriamiento por Espreado: El tubo pasa por la unidad de enfriamiento, que consiste en

una cmara donde numerosas boquillas instaladas rocan agua fra sobre la tubera. Este

enfriamiento es usado para tubera de gran dimetro donde las velocidades de produccinson bajas y la aspersin puede lograr un enfriamiento efectivo, por el tiempo de

permanencia elevado del producto dentro de este equipo.

Enfriamiento por Inmersin: En el enfriamiento por inmersin, el tubo pasa por una tina

llena de agua en constante enfriamiento; as se lleva acabo por un intercambio de calo

tambin constante. A diferencia del enfriamiento por esperado, la inmersin es usada para

tubera de dimetro, donde por las velocidades altas de extrusin se requiere de un

enfriamiento intenso.

En ambos mtodos, algunos autores sugieren el clculo exacto de la longitud de la tina

de enfriamiento, requiriendo datos como: dimetro, espesor, material de fabricacin,

velocidad de produccin de la tubera y temperatura de agua de enfriamiento. Tambin es

comn para los dos mtodos, el uso de un enfriador y una bomba de recirculacin, para

poder enfriar el agua que se calienta por el contacto con el plstico, se devuelve a la tina

de enfriamiento y se completa el ciclo.


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f) Unidad de Tiro: Una vez terminado el paso por la unidad del enfriamiento, la tubera

pasa a la unidad del enfriamiento, la tubera pasa a la unidad de tiro donde se genera

toda la fuerza que mantiene el plstico en movimiento dentro de una lnea de extrusin.

Se conocen tres tipos de unidades de tiro:

- Por Oruga

- De Bandas

- De Ruedas o RodillosDe estos tipos de unidades, las dos primeras se prefieren cuando el artculo producido es

sensible a la presin, esto es, que pueda sufrir deformaciones bajo presiones moderadas

o en productos de grandes dimensiones. Los sistemas por rodillos, son ms sencillos y

adecuados cuando es muy pequea de rea de contacto.

g) Unidades de Corte: Existen varios tipos de unidades de corte, diseadas para

adecuarse al trabajo requerido en la produccin de tubera flexible, la prctica comn es

formar rollos, lo cual reduce el trabajo de corte, mientras que en la produccin de tubera

rgida el corte del tubo debe hacerse con precisin en intervalos de longitud iguales.

Para la seleccin de unidades de corte de tubera rgida y flexible, ser necesario tomar

en cuenta los siguientes factores:

- El dimetro y espesor de pared

- La materia prima utilizada

- La forma y calidad del corte

- La longitud del corte

De los puntos anterior, el dimetro y espesor de la pared con de mayor importancia.

Cuando se requiere un mejor terminado en el corte y aumentar la facilidad en el

acoplamiento de tramos de tubo se puede colocar un mecanismo que forma un chafln a

la tubera.

El tipo de guillotina usado en el corte de tubera semirrgida como PEAD, PP PEBD, es

efectivo, pero puede conducir a ligeras deformaciones por accin de impacto de la

cuchilla.

En los cortes por sierras, las pequeas denticiones que cortan la tubera provocan al

mismo tiempo la formacin de pequeas virutas que algunas veces permanece unidas al

tubo.

Cuando se requiere evitar la formacin de estos residuos, se utilizan mecanismos donde

las cuchillas se insertan en la pared del tubo y giran a alta velocidad, produciendo slouna viruta que por su tamao relativamente grande se desprende de la tubera.

h) Unidades de Enrollado: Se ocupa para materiales flexibles, que son los que no sufren

una deformacin permanente por ser enrollados. La tubera de Poliolefinas y mangueras

de PVC flexible, son adecuadas para este proceso. A pesar de que no son sistemas muy

complicados, se debe observar las siguientes consideraciones al emplear un embobinador

de tubera:

El dimetro del carrete embobinador en su ncleo, no debe ser menor a 20 - 25 veces el

dimetro exterior del tubo a enrollar, para evitar el colapsado en el producto,

El dimetro exterior del carrete debe ser 10 a 20 cm. mayor que el dimetro exterior

formado por el producto enrollado.

Una sola estacin de enrollado se puede usar con velocidades de extrusin menores a


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2m/min., mnimo dos estaciones cuando se trabaje entre 2 y 20 m/min. y estaciones

automticas y semiautomticas a mayores velocidades.

Coextrusiones de Tubera:

Tiene su principal ventaja al poder usar materiales reciclados, pues produce tuberas en

cuya parte interior se extruye material reciclado y una cubierta exterior de material virgen

que conserva una buena apariencia del producto y contiene mayores cantidades de

aditivos para la proteccin a los ataques del medio ambiente.

En algunos usos elctricos y de drenaje es vlida esta prctica, ya que se pueden obtener

productos de menor costo con buenas propiedades para las aplicaciones a las que se

dirigen.

Otro tipo de coextrusin se presenta en la tubera corrugada, que requiere flexibilidad y

resistencia mecnica pero con un pared interior lisa para evitar los estancamientos de los

lquidos que se transporten.

Aplicaciones de los Productos:

La tubera obtenida por los mtodos anteriores tienen los siguientes usos:

Tubera a presin (PVC, HDPE)

Tubera Conduit (PVC, HDPE)

Tubera de conduccin de drenaje y desage

Tubera para drenaje domstico (PV)

Tubera para instalaciones elctricas (PVC, HDPE, LDP)

Tubera para gas (PVC, HDPE)

Mangueras (PVC)

Tubera para uso mdico

Tubera para agua de riego

Tubera Industrial (PVC, HDPE, PP)Tubera para conduccin de agua potable (HDPE)

Extrusin de lmina y pelcula en dado plano

El proceso de extrusin por dado plano ofrece algunas variantes con respecto a la

extrusin de pelcula, siendo el mtodo para obtener lmina para aplicaciones como

termo-formado (blister pack, skin pack (empaque al vaco), artculos desechables) y

lminas de varios espesores para diversos usos

Algunas caractersticas del proceso son: alta productividad, mejor enfriamiento y buen

control de las dimensiones y propiedades del producto obtenido.

Las partes ms importantes en la extrusin por dado plano son:

Dado o cabezal

Rodillo de enfriamiento

Sistema de Tiro

Unidad de embobinado
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Componentes de la lnea

a) Dado o Cabezal:

En una lnea de extrusin de pelcula plana, el dado es la pieza esencial del sistema, ya

que otorga la forma que el polmero tendr en su aplicacin final. Para una correcta

uniformidad en el espesor de la pelcula a la salida del dado, el factor fundamental es el

diseo y la distribucin correcta de las temperaturas a lo largo del mismo, as como el

ajusta de los labios por donde el plstico fluir y tomar su forma final. Debe considerarseque el ancho mximo de los labios del dado, debido al efecto de "formacin de cuello" a

la salida del dado y al recorte lateral, necesario para uniformizar los costado de la

pelcula. Los diseos de dados para la produccin de pelcula plana y lmina son

similares, es posible distinguir tres tipos, con base en la forma del canal de distribucin

del polmero fundido a la salida del dado. Los diseos diferentes son los encargados de

transformar secuencialmente el material fundido que avanza con un perfil cilndrico en una

lmina rectangular plana, libre de tensiones y esfuerzos, para evitar deformaciones en el

tiempo de solidificacin. Los tipos de colectores o canales de distribucin que distinguen

el diseo de dado son:

Tipo T" (normal y biselado)

Tipo "Cola de Pescado

Tipo "Gancho para Ropa"

El ltimo es el ms recomendado, ya que muestra gran consistencia en la uniformidad de

distribucin del flujo a pesar de cambios en las condiciones de operacin. La desventaja

es el costo, ya que el diseo de alta tecnolga de los canales de flujo eleva se precio en

comparacin con los otros tipos.

Si se toman en cuenta aspecto de calidad y costo, el diseo de colector tipo "cola de

Pescado" es el ms equilibrado, pero al igual que en el diseo tipo T, es necesario

agregar elementos mecnicos que permitan hacer ajustes a la distribucin de flujos

cuando existan variaciones en las condiciones de proceso.

El diseo de "Gancho para Ropa", es usado preferentemente en operaciones en que la

calidad y uniformidad de espesor del producto sean aspectos importantes, mientras en el

otro extremo, el diseo de dato con colector T, tienen mejor aplicacin en la produccin

de recubrimientos y laminaciones con papel y/o aluminio, donde las variaciones en

uniformidad son prcticamente despreciables. Sumando a la incidencia del tipo de diseo

sobre el costo de un dado plano, se debe considerar el rea en el dado sujeta a presin,

que es proporcional a la longitud de los labios de salida del dado.

Esta rea, adems de influir por el aumento en la cantidad de material de fabricacin,

tiene otro aspecto importante: las reas que son recorridas por el plstico fundido estn

expuestas a grande presiones y, por ello, debe ser utilizados mecanismo de cierre del
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dado de mejor desempeo, pero que tambin son ms costosos. Estos efectos son ms

crticos cuando se procesan materiales de alta viscosidad, se requiere el uso de sistemas

de cierre mecnico reforzado por pistones hidrulicos o por diseos de dados especiales

de mayor resistencia a presiones que tiendan a abrir los labios.

En dados de gran longitud de salida, el efecto de la presin causa el efecto llamado

"Concha de Almeja", que es una deformacin en la zona central del dado donde se

presenta una mayor abertura por la deflexin de las paredes metlicas.

b) Sistema de enfriamiento:

Tomando una forma laminar al salir del dado, el polmero para por un corto tramo donde

no hay contacto, excepto con el aire ambiental hasta llegar al rodillo en donde empieza el

enfriamiento. En este punto, dos diferentes tipos de lneas de extrusin se pueden

distinguir:

- Para pelcula (10 - 400 m) (0.01 - 0.4 mm)

- Para lmina (0.2 - 2.5 mm)

Esta ltima divisin se puede emplear en casos prcticos pero no es una clasificacin

definitiva, si se toma en cuenta que los criterios para distinguir una lmina de una pelcula

se basan en el espesor y en la posibilidad de formar rollos sin daos ni deformaciones

permanentes, es caracterstica slo de las pelculas. Ya que esta ltima cualidad no fcil

de establecer en un espesor definido, sino que aumenta de manera paulatina, no es

imposible fijar un diferenciacin exacta por espesor entre las pelculas y las lminas. Las

diferencias entre las lneas de produccin de pelcula plana y de lmina termoformable se

observan en la zona de rodillos de enfriamiento, donde el primer caso la pelcula tienen

contacto en un solo lado al momento de unirse al rodillo enfriador, mientras en la lmina

termoformable, la resina cae entre dos rodillos que calibran el espesor final y permanece

unida al rodillo mayor para continuar enfrindose. El rodillo de enfriamiento requiere un

efectivo sistema de intercambio de calor; entre mejor y ms rpido sea el enfriamiento,mayor ser la productividad y algunas propiedades fsicas de la pelcula, entre las que se

incluye la transparencia. Para un mejor efecto de enfriado, varios sistemas acompaan al

rodillo de enfriamiento:

- Cmaras de succin

- Cuchillas de aire

- Estabilizadores laterales

Cmara de Succin: Auxilia para lograr un buen contacto entre la pelcula y el tambor de

enfriamiento, al crear un rea de baja presin que jala a la pelcula hacia el tambor,

adems de remover cualquier voltil que pueda adherirse al tambor y ocasione lareduccin de la capacidad de enfriamiento.

Cuchilla de Aire: Debido a que mecnicamente seria difcil oprimir la pelcula contra el

rodillo de enfriamiento, la cuchilla de aire realiza esta operacin al lanzar una cortina de

aire a alta presin contra la pelcula en el punto de contacto con el rodillo. Cuando se usa

el aire fro para la funcin, ste contribuye en parte con la remocin del calor excedente.

Estabilizadores Laterales: Son boquillas de aire que reducen el encogimiento de los

costado de la pelcula.

c) Elementos Posteriores al Enfriamiento:

Ya estabilizado el polmero por el rodillo de enfriamiento, pasa por una serie de etapas

preparndolo para su acondicionamiento final. El camino del plstico ya moldeado incluye

rodillos libres, rodillos para eliminacin de pliegues, medidor y controlador de espesor, un

sistema de tratamiento superficial para facilitar la impresin, equipo de corte y succin de


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bordes.

Dependiendo de las especificaciones establecidas para el producto final, vario de los

equipos de corte longitudinal de las pelculas y de embobinado.

d) Equipos de Corte:

Dos tipos son utilizados: el corte lateral, para tener un producto con borde uniforme y el

corte central, cuando se requiere de pelculas de un ancho menor al que se produce en el

dado. En los corte laterales con funciones automatizadas, se cuenta con sistemas queconduce el recorte a equipos que reducen su tamao hasta dejarlo disponible para

reintroducirlo al extrusor.

e) Unidades de Enrollado:

Tienen la funcin de producir bobinas compactas y uniforme, pero generalmente la

pelcula es usada en otros procesos como impresin y/o envase, el producto debe ser de

fcil procesamiento y uso, esto es, no presentar bloqueo y no estar excesivamente tenso.

Los procesos bsicos de embobinado son:

- Embobinado por contacto

- Embobinado central

El embobinador por contacto, es usado para obtener rollos de pelcula no sensible a la

tensin, mientras que el embobinador central, se usa cuando se requiere de rollos donde

se puede regular la compactacin. Los detalles de estos equipos son bsicamente los

mencionados para los bobinadores descritos en la seccin de pelcula tubular.

Coextrusin en dado Plano:

Al igual que cualquier otro producto coextrudo, la produccin de pelcula o lmina con

distintas capas de dos o ms materiales encuentra su principal diferencia con respecto a

una lnea de extrusin simple, en la construccin del cabezal dado.En el caso de pelcula o lmina plana, se pueden distinguir tres formas distintas de

produccin de coextrucciones, dependiendo de la forma en que los flujos de los distintos

materiales se encuentren para formar una sola estructura:

- Flujos separados dentro del cabezal y unin de materiales externa

- Flujos separados dentro del cabezal y unin en la salida

- Flujos completamente juntos dentro del cabezal.

a) Flujos Separados Dentro del Cabezal y Unin Externa: En este caso, cuando losmateriales an caliente se unen fuera de cabezal, corren independientes dentro de ste e

incluso pasan al exterior por dos aberturas o labios diferentes, siendo posteriormente

unidos al contacto con el rodillo enfriador.

Puede ser instalado un rodillo que presiones y asegure la unin de los materiales, aunque

ste se vuelve indispensable slo cuando una tercera capa de algn otro material fro se

agrega al sistema o cuando debido a las altas velocidades de extrusin, pequeas

cantidades de aire pueden quedar atrapadas entre ambas capas. Para esta construccin

de cabezal, las ventajas se observan cuando se quiere procesar dos materiales de

propiedades de flujo muy diferente (principalmente temperatura de proceso), ya que el

diseo de los canales de flujo de cada material puede ser completamente distinto y

aislado trmicamente con relativa facilidad.

Entre las desventajas, slo los dado con dos ranuras de salida son recomendables de

construir, ya que de tres en adelante se convierten en dados de extrema complejidad y


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elevado costo.

Operativamente, el problema de manejar materiales distintos en un solo canal tiene el

inconveniente de controlar dos salidas de materiales independientes. Adems, las

contradicciones laterales deben ser mnimas y la produccin de humos entre las capas

extradas puede generar problemas de calidad en la lmina final. Un factor adicional a

considerar, es que en la extrusin de pelculas muy delgadas que tienden a enfriarse

rpidamente, se pueden presentar problemas de baja adhesin.

b) Flujos Separados dentro del Cabezal y Unin Antes de Salir: En este tipo de

dados, los materiales llegan al cabezal y se distribuyen por colectores distintos, se unen

antes de abandonar el dado, teniendo ste una construccin de varias entradas con otros

canales de flujo y una sola ranura de salida.

En este tipo de coextrusin, los materiales que tienen distintas propiedades de flujo

pueden ser controlados y ajustado individualmente, mientras que un control total del

espesor se logra con mayor eficiencia al tener una sola ranura de salida. El aislamiento de

los canales individuales, es posible de lograr, pero es ms complejo que en la

construccin del tipo mencionado en el inciso anterior. Como desventajas, adems de los

problemas de aislamientos ya mencionados, se debe considerar que la construccin del

cabezal es compleja, aunque la introduccin de hasta una curta capa es factible.

c) Flujos juntos dentro del Cabezal: Este tipo de coextrusin se puede realiza en

cabezales convencionales, con la inclusin de un adaptador que dosifica los diferentes

materiales para la formacin de una sola comente. La ventaja de este tipo de

construccin, es que casi cualquier nmero de capas puede incluirse para obtener

lminas de aplicaciones muy especializadas, todo esto con una complejidad relativamente

menor a los mtodos anterior. Como restriccin, se debe tomar en cuenta que los

materiales deben tener propiedades Teolgicas y temperaturas de proceso similares. Se

puede considerar que este es el sistema ms usado en la produccin de coextrusiones.

Aplicac iones de los Productos Pelcula Plana (0.01 - 0.4 mm)

Laminaciones

Pelculas encogibles

Pelculas para envoltura

Pelculas para envases

Pelculas para bolsas

Pelculas para uso decorativo

Pelculas para paalPelculas con relieve

Cintas adhesivas

Otras

Lmina Termo-formable (0.03 - 2.5 mm)

Cubiertas

Desechables

Blister Pack

EnvasesSkin Pack

Coextrusiones

Envases de productos qumicos


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Envases de alimentos

Coextrusora: dimetro 15 a 45 mm (a modo de ejemplo)

Di m etr o d el h us il lo (m m) Rel ac i n L /D Mo to r (K w) Pro du cc in (K g/h ) Ob ser vac ion es

15 25 1.5 3 PE rayas tubo

20 25 2.2 6 PE rayas tubo

25 25 3 10 PE rayas tubo

30 25 4 18 Plastificado

45 25 11 50 Plastificado

Temperatura de la masa: Hemos visto que es importante mantener la temperatura de la

masa, antes de la entrada al cabezal, en un nivel bajo. Para un procesamiento

inmejorable con un tornillo de barrera, el perfil de temperatura de las zonas de la

extrusora debe ser del tipo "joroba" (humped"). Esto es que la primera zona debe estar

caliente pero no tanto; la segunda zona debe estar muy caliente para fundir el material

rpidamente para disminuir desgaste del tornillo por friccin y el calor de cizallamiento;

luego cada zona que sigue debe estar ms fra en forma progresiva; hasta que la ltima

zona est relativamente fra.

Consideremos que la extrusora es el intercambiador de calor ms eficiente de la Lnea

porque cuenta con un sistema de enfriamiento forzado y el espesor de la capa de resina

es relativamente bajo.

Perfil de la temperatura de "Joroba" de una extrusora en C.

Zona N1 Zona N2 Zona N3 Zona N4

180 240 220 220

Este es un perfil tpico para una extrusora de cuatro zonas: 180 240 220 220 C. Tener

en cuenta que cada diseo de tornillo es diferente por lo que el perfil de temperatura para

cada caso determinado debe establecerse para lograr los mejores resultados. Igualmente

se debe tener siempre en cuenta que la temperatura de la ltima zona no debe ser menor

que la temperatura de fusin del material, porque si lo es el polmero se solidificar en la

camisa de la extrusora si el tornillo deja de operar.

La comprensin de lo que realmente es la temperatura de la masa puede permitir a los

ingenieros de planta mejorar la calidad de sus productos finales. Una masa que no tiene

una gradiente de temperatura uniforme a travs del flujo de la masa fundida tendr

consecuentemente una gradiente no uniforme de viscosidad. Todos los diseos de

cabezales por sistemas de simulacin de flujo con computadoras asumen una viscosidad

constante.

Recubrimiento de cable:

Componentes de la lnea. En la industria de cables aislados, una amplia variedad de

productos hace que existan muchos tipos de configuraciones para lneas recubrimiento. Apesar de la diferencias entre ellas, todas guardan una estrecha relacin; la parte

fundamental de estos procesos se encuentra en el lado o cabezal y ste es comn a

todos los tipos de recubrimiento.


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a) Descripcin del Dado: Para el proceso de recubrimiento de cable, se utiliza un

cabezal del tipo de seccin anular, por su similitud con salidas de los cabezales para

pelcula tubular y tubera. En el caso del proceso de recubrimiento de cable, el propsito

es aislar a un producto semi-terminado como el cable de cobre o la fibra ptica.

Recubrimiento por Presin: En este tipo de cabezal, el cable a recubrir se encuentraenvuelto por el plstico fundido bajo presin en el interior del dado. En este caso, la

adherencia del plstico al cable por las condiciones de presin y temperatura es muy

buena; en el caso de alambre trenzado, se asegura la penetracin del plstico entre las

tramas metlicas. Para un mejor logro propsito de este propsito se puede crear un

vaco en la parte central del cabezal.

Recubrimiento por Tubo: En el dado para recubrimiento por tubo, se utiliza un dado

similar al usado en la produccin de tubera, pero un dimetro muy pequeo. En la etapa

de recubrimiento, el pequeo tubo formado en el cabezal se contrae, disminuyendo un

poco su espesor y cubriendo la superficie del cable.b) Elementos Posteriores al Cabezal: Todas las lneas deben tener despus del cabezal

un sistema de enfriamiento, un elemento de tiro y un embobando, y adicionarles un

sistema de medicin de espesores de pared, un probador de fuga de corriente y otros

sistemas de medicin que dependern de la especialidad que se est trabajando.

Aplicaciones de los productos

Aislado de fibra ptica

Cable fino

Cables telefnicos

Cables sencillos o trenzados

Cable de alta tensin con Polietileno entrecruzado

Cable de alto Calibre.

Lneas de Pelletizacin y Produccin de Compuestos.

Las lneas de mezclado y produccin de compuestos, en trminos generales cumplen con

las siguientes funciones: Mezclado y Homogenizacin de Polmeros con Aditivos

Estabilizadores de temperatura y radiaciones

Lubricantes de proceso

Plastificantes y modificadores de impacto

Colorantes

Cargas

Retardantes a la Flama
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Agentes de entrecruzado

Agentes clarificantes

Otros

Incluso de Refuerzos Mecnicos en los Polmeros como:

Fibra de Vidrio

Fibra de Carbono

Otros Usos:

Aleacin de polmeros compatibles para obtener un material de caractersticas deseadas

Homogeneizacin y obtencin de condiciones de flujo deseadas en polmeros vrgenes

Formacin de Perlas o "pellets", que es la forma ms prctica que pueden tener las

resinas plsticas para su manejo, transportacin y alimentacin de la maquinaria de

moldeo final.

Filtracin de polmeros que contengan slidos y contaminantes insufribles

Mezclas de material virgen con reciclado

Eliminacin de voltiles del polmero.

A principios de siglo, la maquinaria para formar compuestos para termoplsticos, tuvo su

punto de origen en los mezcladores y amasadores por lotes usados en el procesamiento

del hule, pero a causa del continuo desarrollo de la industria del plstico y de la

necesidad de compuestos de mejor calidad y de un mayor volumen de produccin, las

lneas de "compounding" han logrado un elevado nivel de especializacin y tecnificacin.

Descripcin de las lneas de Compuestos: Las lneas de formacin de compuestos,

consisten en maquinaria de mezclado, amasado y equipo perifrico para lograr el

producto requerido. La especializacin de una lnea de "compounding". Consiste en que el

conjunto de husillo - barril tenga un diseo adecuado que cumpla con las funciones de:

Plastificar - Mezclar y Homogeneizar - Dispersar - Remover voltiles - Filtrar - Pelletizar

Para lograrlo, se debe contar con un equipo con zonas localizadas de diferente rango e

intensidades de mezclado y corte del material plastificado. Los grados de mezcla y corte,

se obtiene con repetidos cambios del sentido del flujo lquido, separaciones de corrientes

e intercambios de capas de materiales en los diversos canales de un tornillo.

Generalmente, en la construccin de maquinaria para lneas de compounding, la

caracterstica es usar motores de accionamiento de alta potencia, ya que el calor usado

en la plastificacin del material debe provenir en mayor grado por la accin de friccin en

el mezclado que por los elementos calefactores exteriores.Equipo Auxiliar

La mayor parte de los siguientes elementos son frecuentemente encontrados al observar

una lnea de compuestos:

- Silos de almacenaje de materia prima de material (pellets) procesado o compuesto

- Unidad de premezclado continua o intermitente, que en ciertos casos mejoran

notablemente la eficiencia de la lnea completa.

- Unidades de alimentacin, que pueden ser tornillos alimentadores, bandas sinfn

gravimtricas, tolvas dosificadores, vlvulas rotatorias, bombas de engrane, etc. Se eligen

segn la precisin requerida en la alimentacin y el estado fsico del material alimentado

(grano, polvo, lquido, etctera).

- Sistemas de proteccin contra objetos extraos basado en principios mecnicos,

inductivos o magnticos.

- Sistemas de tamizados y cambio de tamiz para retencin de partculas e impurezas que


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pudieran pasar al extrusor.

- Unidades de pelletizacin con sistemas de transporte de pellets, neumticos o por agua

- Enfriadores o secadores de pellets, dependiendo del sistema del transporte anterior

- Sistema de envasado del producto final

- Sistemas de control de temperatura del extrusor con calentamiento elctrico o por aceite

y de enfriamiento con agua.

- Combas de vaco para extraccin de voltiles del polmero.

- Paneles centrales de control de instrumentos.

Tipos de Lnea de Compounding para Termoplsticos: Destacan cuatro tcnicas de

manufactura de compuestos, con base en el tipo de resina que se procesa:

Para Poliolefinas

Para plsticos sensibles a la temperatura

Para Polmeros de Estireno

Para plsticos de ingenieria

a) Compounding de Poliolefinas

Se distinguen tres formas para producir compuestos de Poliolefinas, por el estado fsico

de la resina que abandona el reactor donde se genera:

Para resina fundida

Para resina en solucin

Para resina en Polvo

Lneas para Compounding de Resina Fundida: En este tipo de formacin de

compuestos, la descarga directa del reactor en forma de masa fundida pasa a una

extrusor con un husillo de relacin de 24 L/D y una configuracin especial, o con husillo

gemelos co- rotantes donde las labores de aditivacin, homogeneizacin y pelletizado

llevan a cabo remocin de gases para abatir las concentraciones de etileno residual hasta

50 ppm o menor. Aunque este tipo de maquinaria haba sufrido un constante desarrollopara satisfacer las crecientes demandas de LDPE hasta llegar a mquinas con una

produccin de 20 a 30 ton/hr. El uso creciente de LDPE, obtenido como una solucin o

como polvo, hace que el diseo de mquinas ms productivas sea poco probable.

Lneas de Concentracin de Soluciones: En la obtencin de Poliolefina por el mtodo

de solucin, el principal obstculo de un material procesable es la separacin del

solvente, usado en la polimerizacin de la resina obtenida. Una solucin a este problema

era la separacin por agotamiento con vapor de agua, pero esto implicaba con vapor de

agua, pero esto implicada una costosa separacin y purificacin posterior del solvente,

que debe estar libre de agua para poder reutilizarse.La mejor opcin se encuentra en concentrar directamente mezclas de polmero al 85% en

extrusora, debido a la alta viscosidad del producto. Para algunos casos como el de la

resina de PEAD para grado inyeccin, la desgasificacin se lleva en extrusores

monohusillo que operan en cascada, eliminando los voltiles durante la transferencia entre

ambos equipos.

Otros equipos de tornillos gemelos o multihusillo, son usados para Poliolefina de alta

viscosidad. Los equipos actuales para la aditivacin y pelletizacin de resinas obtenidas

por solucin, llegan a tener productividades de 15 ton/hr, con dimetros hasta de 460 mm.

Lneas para Compounding de Resina en Polvo: Este tipo de lneas tienen

productividades hasta 20 - 25 ton/hr, ligeramente menores que las lneas para resina

fundida, pero mayores a las concentracin de soluciones. Han tenido poco desarrollo

tecnolgico desde su creacin, avanzado nicamente en el aspecto de velocidades de

produccin.-El uso de equipos monohusillo, se encuentra limitado en capacidad, llegando


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slo a 5 ton/hr como mximo. En husillos gemelos, las mquinas con husillos engranados

y de giro contrario, tienen poca efectividad y debido a problemas de construccin no se

pueden disear mquinas de grande dimetros, ello limita la capacidad de produccin. Sin

embargo, en sistemas de husillos gemelos no engranados de giro opuesto o engranado

de giro en el mismo sentido, se pueden lograr mayores dimetros, hasta de 380 mm y se

obtienen producciones mximas.

Pelletizadores para Poliolefina: Para la formacin de perlas o pellets de Poliolefinas,

provenientes de los equipos de alta productividad mencionados, se usan equipos concapacidad de 25 ton/hr. Un esquema del equipo de pelletizacin.

b) Compounding de Polmeros Sensible a la Temperatura: Al tratar sobre polmeros

sensibles a la temperatura, la atencin principal se dirige al PVC que es el caso ms

tpico, pero tambin debe mantenerse presente a los Polietilenos entrecruzable,

espumable y algunos hules termoplsticos como miembros de este grupo. En el caso de

produccin de compuestos de PVC, la mezcla de un mayor nmero de aditivos en

comparacin con la Poliolefinas y por consecuencia, la necesidad de un trabajo de

incorporacin de materiales ms efectivo, encuentra la dificultad del manejo de una resina

que puede degradarse con facilidad. En el caso de extrusin de tubera o perfil de PVCrgido, se prefiere premezclar la resina de PVC con los aditivos necesarios en

mezcladores de alta velocidad. Los polvos obtenidos de este equipo, son alimentados

directamente al extrusor donde el producto final ser obtenido. Cuando el uso del material

pleiteado es necesario como en los casos de produccin d cable recubierto, suelas de

calzado con PVC plastificado, o botellas de compuesto de PVC rgido, es necesario el uso

de una lnea de extrusin especializada para el mezclado y pelletizacin de los

componentes que, por complejidad del proceso, regularmente llegan a 3 ton/hr para

compuesto de PVC rgido y hasta 6 ton/hr para material plastificado. Paras las resinas de

Tecnología de Los Plásticos_ Marzo 2011

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