EXTRUSIONEXTRUSIONDE LOSDE LOS

MATERIALESMATERIALESPLASTICOSPLASTICOS

REPASO...REPASO...

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNMOLECULA DE POLIMEROMOLECULA DE POLIMERO: Los polímeros, como : Los polímeros, como molécula (macromoléculas) están constituidas de molécula (macromoléculas) están constituidas de muchos muchos segmentossegmentos repetidosrepetidos de unidades llamadas de unidades llamadas merosmeros..

MONOMEROMONOMERO: Molécula constituida por un único : Molécula constituida por un único meromero..

POLIMEROPOLIMERO: Macromolécula constituida por varios : Macromolécula constituida por varios merosmeros..

POLIMERIZACIONPOLIMERIZACION: Reacciones químicas : Reacciones químicas intramoleculares mediante las cuales, los intramoleculares mediante las cuales, los monómerosmonómeros son unidos en forma de meros a una estructura son unidos en forma de meros a una estructura molecular de cadena.molecular de cadena.

NOMENCLATURANOMENCLATURA

La denominación de los plásticos se basa en los monómeros La denominación de los plásticos se basa en los monómeros que se utilizaron en su fabricación, es decir, en sus materias que se utilizaron en su fabricación, es decir, en sus materias primas.primas.En los homopolímeros termoplásticos se antepone el prefijo En los homopolímeros termoplásticos se antepone el prefijo "poli" por ejemplo:"poli" por ejemplo:

Como se puede observar, los nombres químicos de los Como se puede observar, los nombres químicos de los polímeros con frecuencia son muy largos y difíciles de utilizar.polímeros con frecuencia son muy largos y difíciles de utilizar.Para aligerar estos problemas se introdujeron las "siglas” o Para aligerar estos problemas se introdujeron las "siglas” o acrónimos. Para ejemplo citado, su acrónimo es:acrónimos. Para ejemplo citado, su acrónimo es:

Monómero InicialMonómero Inicial Metil MetacrilatoMetil Metacrilato

Nombre de PolímeroNombre de Polímero Polimetil MetacrilatoPolimetil Metacrilato

Nombre del PolímeroNombre del Polímero Polimetil MetacrilatoPolimetil Metacrilato

AcrónimoAcrónimo PMMAPMMA

CARACTERISTICAS GENERALES DE LOS CARACTERISTICAS GENERALES DE LOS PLASTICOSPLASTICOS

Los plásticos se caracterizan por una relación Los plásticos se caracterizan por una relación resistencia/densidad altaresistencia/densidad alta

Propiedades excelentes para el aislamiento Propiedades excelentes para el aislamiento térmico y eléctrico y una buena resistencia a los térmico y eléctrico y una buena resistencia a los ácidos, álcalis y disolventesácidos, álcalis y disolventes

Las enormes moléculas de las que están Las enormes moléculas de las que están compuestos pueden ser lineales, ramificadas o compuestos pueden ser lineales, ramificadas o entrecruzadas, dependiendo del tipo de plásticoentrecruzadas, dependiendo del tipo de plástico

TERMOESTABLE Y TERMOPLASTICOTERMOESTABLE Y TERMOPLASTICO

Termo-plástico: Las moléculas lineales y ramificadas Termo-plástico: Las moléculas lineales y ramificadas son termo-plásticas (se ablandan con el calor)son termo-plásticas (se ablandan con el calor) Termoestables: las moléculas entrecruzadas son Termoestables: las moléculas entrecruzadas son termo-fijos (se endurecen o no se ablandan por acción termo-fijos (se endurecen o no se ablandan por acción del calor). del calor).

LinealLineal

RamificadaRamificada

Con uniones cruzadas Con uniones cruzadas

CLASIFICACION SEGUN SU PROCEDENCIACLASIFICACION SEGUN SU PROCEDENCIA

Polímeros naturales: Polímeros naturales:

1.1. Derivados de la celulosaDerivados de la celulosa

2.2. Derivados de la caseínaDerivados de la caseína

3.3. Derivados del cauchoDerivados del caucho

Polímeros sintéticos: Polímeros sintéticos:

1.1. Termoestable: Resinas fenólicas, Resinas de Termoestable: Resinas fenólicas, Resinas de poliéster, Resinas epoxi, etc.poliéster, Resinas epoxi, etc.

2.2. Termoplásticos: Polietileno, Poliestireno, Termoplásticos: Polietileno, Poliestireno, PVC, Polipropileno, etc.PVC, Polipropileno, etc.

PROCESOS DE TRANSFORMACIONPROCESOS DE TRANSFORMACION

Procesos para TermoplásticosProcesos para Termoplásticos::

Extrusión Calandrado

Inyección Sinterizado

Soplado Recubrimiento por Cuchilla

Termoformado Inmersión

Procesos para TermofijosProcesos para Termofijos:

Laminado Embobinado de filamento continúo

Transferencia Poltrusión

Procesos para Termoplásticos y TermofijosProcesos para Termoplásticos y Termofijos:

Vaciado

Rotomoldeo Espreado (por Spray)

Compresión RIM (moldeo rotacional)

CLASIFICACION DE LOS PROCESOS DE CLASIFICACION DE LOS PROCESOS DE MOLDEADO DE PLASTICOSMOLDEADO DE PLASTICOS

Una clasificación de los procesos de transformación se basa en los Una clasificación de los procesos de transformación se basa en los cambios del estado que sufre el plástico dentro de la maquinaria. cambios del estado que sufre el plástico dentro de la maquinaria. Así, podemos encontrar la siguiente división:Así, podemos encontrar la siguiente división:• Procesos PrimariosProcesos Primarios• Procesos SecundariosProcesos Secundarios

En el primer caso, el plástico es moldeado a través de un proceso En el primer caso, el plástico es moldeado a través de un proceso térmico donde el material pasa por el estado líquido y finalmente se térmico donde el material pasa por el estado líquido y finalmente se solidifica, mientras que en los procesos secundarios se utilizan solidifica, mientras que en los procesos secundarios se utilizan medios mecánicos o neumáticos para formar el articulo final sin medios mecánicos o neumáticos para formar el articulo final sin pasar por la fusión del plástico.pasar por la fusión del plástico.

PROCESOS PRIMARIOSPROCESOS PRIMARIOS PROCESOS SECUNDARIOSPROCESOS SECUNDARIOS

ExtrusiónExtrusión InmersiónInmersión DobladoDoblado

InyecciónInyección RotomoldeoRotomoldeo CorteCorte

SopladoSoplado CompresiónCompresión TorneadoTorneado

CalandradoCalandrado TermoformadoTermoformado BarrenadoBarrenado

PROCESO PROCESO DEDE

EXTRUSIONEXTRUSION

EXTRUSIONEXTRUSIONDefinición: La palabra extrusión proviene del latín Definición: La palabra extrusión proviene del latín “extrudere” que significa forzar un material a través de “extrudere” que significa forzar un material a través de un orificio.un orificio.

En la extrusión de termoplásticos, el polímero se En la extrusión de termoplásticos, el polímero se funde dentro de un cilindro y posteriormente, enfriado funde dentro de un cilindro y posteriormente, enfriado en una calandria. Este proceso de extrusión tiene por en una calandria. Este proceso de extrusión tiene por objetivos, proceso que es normalmente continuo, objetivos, proceso que es normalmente continuo, usarse para la producción de perfiles, tubos, películas usarse para la producción de perfiles, tubos, películas plásticas, hojas plásticas, etc.plásticas, hojas plásticas, etc.

APLICACIONESAPLICACIONESProductos obtenidos por extrusiónProductos obtenidos por extrusión

Película tubularPelícula tubular: bolsas, película plástica: bolsas, película plástica

TuberíaTubería: caños para condición de agua y drenaje: caños para condición de agua y drenaje

RecubrimientoRecubrimiento: cables para uso eléctrico y telefónico: cables para uso eléctrico y telefónico

PerfilPerfil: hojas para persiana, ventanearía, canales de : hojas para persiana, ventanearía, canales de flujo de aguaflujo de agua

Lámina y película planaLámina y película plana: rafia, manteles para mesa, : rafia, manteles para mesa, cinta adhesiva, fleje para embalaje.cinta adhesiva, fleje para embalaje.

MonofilamentoMonofilamento: filamentos, alfombra (filamento de la : filamentos, alfombra (filamento de la alfombras)alfombras)

Para pelletización y fabricación de compuestosPara pelletización y fabricación de compuestos

DESCRIPCION DEL PROCESODESCRIPCION DEL PROCESODentro del proceso de extrusión, varias partes deben Dentro del proceso de extrusión, varias partes deben identificarse con el fin de aprender sus funcione principales, identificarse con el fin de aprender sus funcione principales, saber sus características en el caso de elegir un equipo y saber sus características en el caso de elegir un equipo y detectar donde se puede generar un problema en el momento detectar donde se puede generar un problema en el momento de la operación. Independientemente del tipo de extrusión que de la operación. Independientemente del tipo de extrusión que se quiera analizar, todos guardan similitud hasta llegar al se quiera analizar, todos guardan similitud hasta llegar al dado extrusor.dado extrusor.La extrusión consta de un eje metálico central con alabes La extrusión consta de un eje metálico central con alabes helicoidales llamado husillo o tornillo, instalado dentro de un helicoidales llamado husillo o tornillo, instalado dentro de un cilindro metálico revestido con una camisa de resistencias cilindro metálico revestido con una camisa de resistencias eléctricas. En un extremo del cilindro se encuentra un orificio eléctricas. En un extremo del cilindro se encuentra un orificio de materia prima, donde se instala una tolva de alimentación; de materia prima, donde se instala una tolva de alimentación; en ese mismo extremo se encuentra el sistema de en ese mismo extremo se encuentra el sistema de acondicionamiento del tornillo compuesto de motor y sistema acondicionamiento del tornillo compuesto de motor y sistema de reducción de velocidad. En la punta del tornillo se ubica la de reducción de velocidad. En la punta del tornillo se ubica la salida del material y el dado que forma finalmente al plásticosalida del material y el dado que forma finalmente al plástico

ESQUEMA DE PROCESO DE ESQUEMA DE PROCESO DE EXTRUSIONEXTRUSION

PARTES PRINCIPALES DE UNA PARTES PRINCIPALES DE UNA EXTRUSORAEXTRUSORA

DESCRIPCION DESCRIPCION DEL EQUIPODEL EQUIPO

TOLVA DE ALIMENTACIONTOLVA DE ALIMENTACIONLa tolva es el deposito de materia prima en donde se colocan los pellets de La tolva es el deposito de materia prima en donde se colocan los pellets de material plástico para la alimentación continua del extrusor.material plástico para la alimentación continua del extrusor.Debe tener dimensiones adecuadas para ser completamente funcional; los Debe tener dimensiones adecuadas para ser completamente funcional; los diseños mal planeados, principalmente en los ángulos de bajada del diseños mal planeados, principalmente en los ángulos de bajada del material, pueden provocar estancamientos de material y paros en la material, pueden provocar estancamientos de material y paros en la producción.producción.En materiales que se compactan fácilmente, una tolva con sistema En materiales que se compactan fácilmente, una tolva con sistema vibratorio puede resolver el problema.vibratorio puede resolver el problema.Si el material a procesar es problemático aun con la tolva en vibración, la Si el material a procesar es problemático aun con la tolva en vibración, la tolva tipo tolva tipo crammer crammer es la única que puede formar el material a fluir, mediante es la única que puede formar el material a fluir, mediante el empleo de un tornillo para lograr la alimentaciónel empleo de un tornillo para lograr la alimentaciónLa tolvas de secado son usadas para la eliminación de la humedad del La tolvas de secado son usadas para la eliminación de la humedad del material que esta siendo procesado, sustituyen a equipos de secado material que esta siendo procesado, sustituyen a equipos de secado independientes del a maquina.independientes del a maquina.En sistemas de extrusión con un mayor grado de automatización, se cuenta En sistemas de extrusión con un mayor grado de automatización, se cuenta con sistemas de transporte de material desde contenedores hasta la tolva, con sistemas de transporte de material desde contenedores hasta la tolva, por medios neumáticos o mecánicos.por medios neumáticos o mecánicos.Otros equipos auxiliares son los dosificadores de aditivos a la tolva y los Otros equipos auxiliares son los dosificadores de aditivos a la tolva y los imanes para la obstrucción del paso de materiales ferrosos, que puedan imanes para la obstrucción del paso de materiales ferrosos, que puedan dañar el tornillo y otras partes internas del extrusordañar el tornillo y otras partes internas del extrusor

ESQUEMAS DE TOLVASESQUEMAS DE TOLVAS

BARRIL O CAÑONBARRIL O CAÑONEs un cilindro metálico que aloja al tornillo y constituye el cuerpo Es un cilindro metálico que aloja al tornillo y constituye el cuerpo principal de una máquina de extrusión, conforma, junto con el principal de una máquina de extrusión, conforma, junto con el tornillo, la cámara de fusión y bombeo de la extrusora. El cañón tornillo, la cámara de fusión y bombeo de la extrusora. El cañón debe tener una resistencia al material que este procesando.debe tener una resistencia al material que este procesando.La dureza del cañón se consigue utilizando aceros de diferentes La dureza del cañón se consigue utilizando aceros de diferentes tipos y cuando es necesario se aplican métodos de endurecimiento tipos y cuando es necesario se aplican métodos de endurecimiento superficial de las paredes internas del cañón.superficial de las paredes internas del cañón.El cañón cuenta con resistencias eléctricas que proporcionan una El cañón cuenta con resistencias eléctricas que proporcionan una parte de la energía térmica que el material requiere para ser parte de la energía térmica que el material requiere para ser fundido. El sistema de resistencias en algunos casos va fundido. El sistema de resistencias en algunos casos va complementado con un sistema de enfriamiento, que puede ser de complementado con un sistema de enfriamiento, que puede ser de flujo de líquido o por ventiladores de aire. flujo de líquido o por ventiladores de aire. Todo el sistema de calentamiento es controlado desde un tablero , Todo el sistema de calentamiento es controlado desde un tablero , donde las temperaturas se establecen en función del tipo de donde las temperaturas se establecen en función del tipo de material y del producto deseado.material y del producto deseado.Para mejor conservación de la temperatura a lo largo del cañón y Para mejor conservación de la temperatura a lo largo del cañón y prevenir cambios de la calidad de la producción por variaciones en prevenir cambios de la calidad de la producción por variaciones en la temperatura ambiente, se acostumbra aislar el cuerpo del cañón la temperatura ambiente, se acostumbra aislar el cuerpo del cañón con algún material de baja conductividad térmica como la fibra de con algún material de baja conductividad térmica como la fibra de vidrio o el fieltrovidrio o el fieltro

CARACTERISTICAS DEL MATERIAL CONSTITUTIVO CARACTERISTICAS DEL MATERIAL CONSTITUTIVO DE UN CAÑON DE EXTRUSIONDE UN CAÑON DE EXTRUSION

1.1. Máxima durabilidad Máxima durabilidad

2.2. Alta transferencia de calorAlta transferencia de calor

3.3. Mínimo cambio dimensional con la temperaturaMínimo cambio dimensional con la temperatura

En la fabricación de cilindros de extrusión tales En la fabricación de cilindros de extrusión tales exigencias logran ser cubiertas utilizando exigencias logran ser cubiertas utilizando materiales tales como: Xaloy 101 (para extrusoras materiales tales como: Xaloy 101 (para extrusoras de propósito general, procesamiento de PEAD y de propósito general, procesamiento de PEAD y PEBD), Xaloy 800 (para el procesamiento de PEBD), Xaloy 800 (para el procesamiento de PELBD), o Xaloy 306 (para productos corrosivos, PELBD), o Xaloy 306 (para productos corrosivos, como copolímeros ácidos).como copolímeros ácidos).

TORNILLO O HUSILLOTORNILLO O HUSILLOGracias a los intensos estudios del Gracias a los intensos estudios del compartimiento del flujo de los polímeros, compartimiento del flujo de los polímeros, el husillo o tornillo ha evolucionado el husillo o tornillo ha evolucionado ampliamente desde el auge de la industria ampliamente desde el auge de la industria plástica hasta el grado de convertirse en plástica hasta el grado de convertirse en la parte que contiene la mayor tecnología la parte que contiene la mayor tecnología dentro de una máquina de extrusión.dentro de una máquina de extrusión.

Por esto, es la pieza que en alto grado Por esto, es la pieza que en alto grado determina el éxito de una operación de determina el éxito de una operación de extrusión. Lo cual se detallará mas extrusión. Lo cual se detallará mas adelanteadelante

TORNILLOS DE EXTRUSIONTORNILLOS DE EXTRUSIONVariación de los tornillos para diversas resinas Variación de los tornillos para diversas resinas y aplicaciones y aplicaciones

Alimentación

Tornillo utilizado en industria alimenticia

Tornillo para materiales fríos

Tornillo para polietileno

Compresión

Flujo del material

Dosificación

CILINDROS CON ZONAS ACANALADASCILINDROS CON ZONAS ACANALADASSon cilindros de extrusión que poseen una superficie interna con canales de Son cilindros de extrusión que poseen una superficie interna con canales de formas específicas. Zonas acanaladas ubicadas en la etapa de formas específicas. Zonas acanaladas ubicadas en la etapa de alimentación de los cilindros de extrusión, favorecen el procesamiento de alimentación de los cilindros de extrusión, favorecen el procesamiento de resinas de bajo coeficiente de fricción (Ej.: HMW PEAD y PP)resinas de bajo coeficiente de fricción (Ej.: HMW PEAD y PP)

Existe un variado diseño de zonas de Existe un variado diseño de zonas de alimentación acanaladas. Los canales alimentación acanaladas. Los canales de sección cuadradas maximizan el de sección cuadradas maximizan el volumen de material alimentadovolumen de material alimentado

Sección transversal de las zonas de alimentación acanaladas

Las zonas de alimentación acanaladas permiten controlar el coeficiente de Las zonas de alimentación acanaladas permiten controlar el coeficiente de fricción de polímero-cilindro mediante la geometría reduciendo la fricción de polímero-cilindro mediante la geometría reduciendo la sensibilidad con respecto a la temperatura y las propiedades sensibilidad con respecto a la temperatura y las propiedades termodinámicas de las resinas. Por otro lado, estas zonas permiten termodinámicas de las resinas. Por otro lado, estas zonas permiten incrementar el volumen de la sección de alimentación, acelerando la fusión incrementar el volumen de la sección de alimentación, acelerando la fusión y aumentando el caudal de extrusión. Ver tablas: 1-PEBD y 2-PPy aumentando el caudal de extrusión. Ver tablas: 1-PEBD y 2-PP

CILINDROS CON ZONAS ACANALADASCILINDROS CON ZONAS ACANALADASCon mayores precauciones que los extrusores tradicionales, las secciones Con mayores precauciones que los extrusores tradicionales, las secciones de alimentación acanaladas deben mantenerse refrigeradas y aisladas del de alimentación acanaladas deben mantenerse refrigeradas y aisladas del cilindro de extrusión, para favorecer el desplazamiento axial del polímetro.cilindro de extrusión, para favorecer el desplazamiento axial del polímetro.En los cilindros con zonas de alimentación lisas (convencionales) las En los cilindros con zonas de alimentación lisas (convencionales) las etapas de dispersión y mezclado del tornillo se encuentra localizadas en etapas de dispersión y mezclado del tornillo se encuentra localizadas en zona de dosificación (última sección del tornillo); lo cual frecuentemente zona de dosificación (última sección del tornillo); lo cual frecuentemente genera merma en la producción.genera merma en la producción.En cilindros acanalados los mejores resultados se han obtenido ubicando En cilindros acanalados los mejores resultados se han obtenido ubicando las etapas de mezclado a dos tercios (2/3) de la longitud del tornillo. Esta las etapas de mezclado a dos tercios (2/3) de la longitud del tornillo. Esta ubicación promueva la dispersión de aglomerados y la finalización de la ubicación promueva la dispersión de aglomerados y la finalización de la fusión.fusión.

ESPECIFICACIONES DE LOS CANALES ESPECIFICACIONES DE LOS CANALES DE UN CAÑON DE EXTRUSIONDE UN CAÑON DE EXTRUSION

1 Pulgada=2.54 Centímetros

CONTROL DE TEMPERATURA EN LOS CILINDROSCONTROL DE TEMPERATURA EN LOS CILINDROS

El calentamiento del cilindro se produce, casi El calentamiento del cilindro se produce, casi exclusivamente mediante resistencias eléctricasexclusivamente mediante resistencias eléctricas

El sistema de calentamiento de la extrusora es El sistema de calentamiento de la extrusora es responsable de suministrar entre un 20 a un 30 % responsable de suministrar entre un 20 a un 30 % del calor necesario para fundir el material.del calor necesario para fundir el material.

Para suministrar el calor requerido, el calentamiento Para suministrar el calor requerido, el calentamiento suele ser de 25 a 50 vatios/insuele ser de 25 a 50 vatios/in² (38750 a 77500 W/m²)² (38750 a 77500 W/m²)

NotaNota: vatio = watt (: vatio = watt (símbolosímbolo W). 1w/in²=1550w/m² W). 1w/in²=1550w/m²

SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DEL CILINDROSISTEMA DE ENFRIAMIENTO DEL CILINDRO

Cada zona de calentamiento del tornillo de la extrusora está Cada zona de calentamiento del tornillo de la extrusora está acompañada, en la mayor parte de los equipos comerciales, acompañada, en la mayor parte de los equipos comerciales, de un ventilador el cual permite el control de la temperatura de un ventilador el cual permite el control de la temperatura eliminando calor de la extrusora mediante el flujo de aire eliminando calor de la extrusora mediante el flujo de aire sobre la superficie requerida.sobre la superficie requerida.Los ventiladores son accionados por controladores de Los ventiladores son accionados por controladores de temperatura que comandan la operación de los calefactores temperatura que comandan la operación de los calefactores eléctricos.eléctricos.Los ventiladores entran en operación cuando la temperatura Los ventiladores entran en operación cuando la temperatura de una zona supera el punto prefijado, por efecto de:de una zona supera el punto prefijado, por efecto de:a)a) La transferencia excesiva de calor por parte de la resistencia La transferencia excesiva de calor por parte de la resistencia

(Ejemplo: Durante el arranque de la máquina).(Ejemplo: Durante el arranque de la máquina).b)b) La generación excesiva de calor por parte de los elementos de La generación excesiva de calor por parte de los elementos de

mezclado presentes en el tornillo de la extrusora.mezclado presentes en el tornillo de la extrusora.

La temperatura de extrusión sólo puede ser controlada de La temperatura de extrusión sólo puede ser controlada de manera precisa mediante la acción combinada de las bandas manera precisa mediante la acción combinada de las bandas de calentamiento eléctrico y los ventiladores de cada zona. de calentamiento eléctrico y los ventiladores de cada zona.

IMPORTANCIA DE LA TEMPERATURA EN LA FASE IMPORTANCIA DE LA TEMPERATURA EN LA FASE DE ALIMENTACION DE LA RESINADE ALIMENTACION DE LA RESINA

Sistema de enfriamiento de la garganta: Con la mayor parte Sistema de enfriamiento de la garganta: Con la mayor parte de los materiales poliméricos, y en especial las poliolefinas, de los materiales poliméricos, y en especial las poliolefinas, es necesario mantener la temperatura de la zona de es necesario mantener la temperatura de la zona de alimentación al tornillo, conocida como "garganta de alimentación al tornillo, conocida como "garganta de alimentación", al menos a 50ºC por debajo de la temperatura alimentación", al menos a 50ºC por debajo de la temperatura de fusión del polímero. Una temperatura muy baja en la zona de fusión del polímero. Una temperatura muy baja en la zona de alimentación impide que la fusión de la resina produzca la de alimentación impide que la fusión de la resina produzca la adhesión de la misma a la superficie del tornillo; minimizando adhesión de la misma a la superficie del tornillo; minimizando el flujo de material por arrastre, y por lo tanto, el caudal el flujo de material por arrastre, y por lo tanto, el caudal extruido.extruido.

Generalmente, el uso de agua corriente permite mantener la Generalmente, el uso de agua corriente permite mantener la temperatura de la garganta en los límites deseados (Tm-temperatura de la garganta en los límites deseados (Tm-50°C); sin embargo, en ambientes calientes y con equipos de 50°C); sin embargo, en ambientes calientes y con equipos de alto caudal de producción puede requerirse el uso de agua alto caudal de producción puede requerirse el uso de agua enfriada en torres de enfriamiento o incluso, refrigerada.enfriada en torres de enfriamiento o incluso, refrigerada.

TEMPERATURA DE LA MASATEMPERATURA DE LA MASAEs importante mantener la temperatura de la masa, antes de la entrada al Es importante mantener la temperatura de la masa, antes de la entrada al cabezal, en un nivel bajo. Para un procesamiento inmejorable con un cabezal, en un nivel bajo. Para un procesamiento inmejorable con un tornillo de barrera, el perfil de temperatura de las zonas de la extrusora tornillo de barrera, el perfil de temperatura de las zonas de la extrusora debe ser del tipo "joroba" (“humped").debe ser del tipo "joroba" (“humped").

Tener en cuenta que cada diseño de tornillo es diferente por lo que el Tener en cuenta que cada diseño de tornillo es diferente por lo que el perfil de temperatura para cada caso determinado debe establecerse para perfil de temperatura para cada caso determinado debe establecerse para lograr los mejores resultados. Igualmente se debe tener siempre en lograr los mejores resultados. Igualmente se debe tener siempre en cuenta que la temperatura de la última zona no debe ser menor que la cuenta que la temperatura de la última zona no debe ser menor que la temperatura de fusión del material, porque el polímero se solidificará en la temperatura de fusión del material, porque el polímero se solidificará en la camisa de la extrusora si el tornillo deja de operar.camisa de la extrusora si el tornillo deja de operar.Una masa que no tiene una gradiente de temperatura uniforme a través Una masa que no tiene una gradiente de temperatura uniforme a través del flujo de la masa fundida tendrá consecuentemente una gradiente no del flujo de la masa fundida tendrá consecuentemente una gradiente no uniforme de viscosidad. Todos los diseños de cabezales por sistemas de uniforme de viscosidad. Todos los diseños de cabezales por sistemas de simulación de flujo con computadoras asumen una viscosidad constante.simulación de flujo con computadoras asumen una viscosidad constante.

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

Zona Nº 1 Zona Nº 2 Zona Nº 3 Zona Nº 4

180 240 220 220

MOTORMOTOREl motor de la extrusora es el componente del equipo El motor de la extrusora es el componente del equipo responsable de suministrar la energía necesaria para responsable de suministrar la energía necesaria para producir: la producir: la alimentación de la resinaalimentación de la resina, , parte de su fusiónparte de su fusión (70 a (70 a 80%), su 80%), su transportetransporte y el y el bombeo a través del cabezal y la bombeo a través del cabezal y la boquillaboquilla..Los motores incorporados en las líneas de extrusión son Los motores incorporados en las líneas de extrusión son eléctricos y operan con voltajes de 220 y 440 V.eléctricos y operan con voltajes de 220 y 440 V.Las extrusoras modernas emplean motores DC (corriente Las extrusoras modernas emplean motores DC (corriente continua), ya que permiten un amplio rango de velocidades de continua), ya que permiten un amplio rango de velocidades de giro, bajo nivel de ruido y un preciso control de la velocidad. giro, bajo nivel de ruido y un preciso control de la velocidad. Se recomienda que la potencia de diseño sea de 1 HP por Se recomienda que la potencia de diseño sea de 1 HP por cada 10 a 15 Ib/h de caudal, sin embargo para las cada 10 a 15 Ib/h de caudal, sin embargo para las aplicaciones de alto requerimiento de mezclado esta relación aplicaciones de alto requerimiento de mezclado esta relación puede llegar a ser de 1HP por cada 3 a 5 lb./h.puede llegar a ser de 1HP por cada 3 a 5 lb./h.La velocidad alcanzada por los motores resulta más elevada La velocidad alcanzada por los motores resulta más elevada que la requerida por el tornillo. Las cajas reducen la velocidad que la requerida por el tornillo. Las cajas reducen la velocidad hasta en un 20:1.hasta en un 20:1.NOTA: NOTA: 1 libra = 453,6 gramos1 libra = 453,6 gramos

CABEZALCABEZALEl componente de la línea denominado cabezal, es el El componente de la línea denominado cabezal, es el responsable de conformar o proporcionar la forma del responsable de conformar o proporcionar la forma del extrudado. extrudado. Componentes básicos de un cabezal de extrusión:Componentes básicos de un cabezal de extrusión:

1.1. Plato rompedor Plato rompedor 2.2. FiltrosFiltros3.3. Boquilla Boquilla

PLATO ROMPEDOR Y FILTROSPLATO ROMPEDOR Y FILTROSEl plato rompedor es el primer elemento del cabezal El plato rompedor es el primer elemento del cabezal destinado a romper con el patrón de flujo en espiral que el destinado a romper con el patrón de flujo en espiral que el tornillo imparte; mientras que la función de los filtros es la de tornillo imparte; mientras que la función de los filtros es la de eliminar del extrudado partículas y/o grumos provenientes de eliminar del extrudado partículas y/o grumos provenientes de impurezas, carbonización, pigmentos y/o aditivos, etc. impurezas, carbonización, pigmentos y/o aditivos, etc. En lo que respecta a su diseño, el plato rompedor no es más En lo que respecta a su diseño, el plato rompedor no es más que una placa cilíndrica horadada. Por otro lado, las mallas que una placa cilíndrica horadada. Por otro lado, las mallas deben ser fabricadas con acero inoxidable.deben ser fabricadas con acero inoxidable.

FILTROSFILTROS CAMBIA FILTROCAMBIA FILTRO

FOTO CAMBIA FILTROFOTO CAMBIA FILTRO

TORPEDOTORPEDOAlgunos cabezales de extrusión suelen Algunos cabezales de extrusión suelen presentar en el ducto de acople entre la presentar en el ducto de acople entre la extrusora y el cabezal, un elemento que extrusora y el cabezal, un elemento que contribuye con la función del plato rompedor contribuye con la función del plato rompedor (modificar el patrón de flujo en espiral a uno (modificar el patrón de flujo en espiral a uno longitudinal). Por su geometría, a este dispositivo longitudinal). Por su geometría, a este dispositivo se le suele denominar torpedo (ver figura). se le suele denominar torpedo (ver figura).

Esquema de un torpedo de un cabezal de extrusión de película tubular.

ACOPLE DE CABEZAL

BOQUILLABOQUILLALa boquilla de extrusión es el componente del cabezal La boquilla de extrusión es el componente del cabezal encargado de la conformación final del extrudado. Se debe encargado de la conformación final del extrudado. Se debe velar por que el polímero fluya, con volumen y velocidad de velar por que el polímero fluya, con volumen y velocidad de flujo uniforme, alrededor de toda la circunferencia de la flujo uniforme, alrededor de toda la circunferencia de la boquilla, de manera de lograr espesores uniformes. Los boquilla, de manera de lograr espesores uniformes. Los diseños actuales de boquillas presentan dos secciones diseños actuales de boquillas presentan dos secciones claramente definidas (ver figura). claramente definidas (ver figura).

1.1. La cámara de relajación de la La cámara de relajación de la boquilla tiene como propósito boquilla tiene como propósito producir la desaceleración del producir la desaceleración del material e incrementar el tiempo de material e incrementar el tiempo de residencia en la boquilla de manera residencia en la boquilla de manera tal que el polímero relaje los tal que el polímero relaje los esfuerzos impartidos por el paso a esfuerzos impartidos por el paso a través de los paquetes de filtros y el través de los paquetes de filtros y el plato rompedor. plato rompedor.

2.2. La cámara de descarga o salida (Die La cámara de descarga o salida (Die land) produce el formado del perfil land) produce el formado del perfil deseado con las dimensiones deseado con las dimensiones requeridas. requeridas. Sección de una boquilla circular de extrusión.

ESPECIFICACIONES DE UNA ESPECIFICACIONES DE UNA BOQUILLABOQUILLA

Los parámetros básicos para la especificación de una Los parámetros básicos para la especificación de una boquilla son: el diámetro y la abertura de la salida.boquilla son: el diámetro y la abertura de la salida.

Son requeridos cuando la boquilla no es diseñada Son requeridos cuando la boquilla no es diseñada específicamente para un determinado extrusor. específicamente para un determinado extrusor. Debido a que los fabricantes de extrusoras y boquillas Debido a que los fabricantes de extrusoras y boquillas no siempre son los mismos, el uso de adaptadores no siempre son los mismos, el uso de adaptadores suele ser común.suele ser común.

ADAPTADORESADAPTADORES

HUSILLO HUSILLO O O

TORNILLOTORNILLO

ALABES O FILETES O PALETA PISTONALABES O FILETES O PALETA PISTONLos alabes que recorren el husillo de un extremo al otro, son Los alabes que recorren el husillo de un extremo al otro, son los verdaderos impulsores del material a través del extrusor. los verdaderos impulsores del material a través del extrusor. Las dimensiones y formas que estos tengan, determinará el Las dimensiones y formas que estos tengan, determinará el tipo de material que se pueda procesar y la calidad de tipo de material que se pueda procesar y la calidad de mezclado de la masa al salirmezclado de la masa al salir

Profundidad del filete en la zona de alimentación: es la Profundidad del filete en la zona de alimentación: es la distancia entre el extremo del filete y la parte central del distancia entre el extremo del filete y la parte central del husillo o raíz del husillo. En esta parte los filetes son muy husillo o raíz del husillo. En esta parte los filetes son muy pronunciados con el objeto de transportar una gran cantidad pronunciados con el objeto de transportar una gran cantidad de material al interior del extrusor, aceptando el material sin de material al interior del extrusor, aceptando el material sin fundir y aire que esta atrapado entre el material sólido.fundir y aire que esta atrapado entre el material sólido.

RELACION DE COMPRESIONRELACION DE COMPRESIONComo las profundidades de los alabes no son constantes, las Como las profundidades de los alabes no son constantes, las diferencias se diseñan dependiendo del tipo de material a diferencias se diseñan dependiendo del tipo de material a procesar, debido a que los plásticos tienen comportamientos procesar, debido a que los plásticos tienen comportamientos distintos al fluirdistintos al fluirLa relación entre la profundidad del filete en la alimentación y La relación entre la profundidad del filete en la alimentación y la profundidad del filete en la descarga, se denomina relación la profundidad del filete en la descarga, se denomina relación de compresiónde compresiónEl resultado de este cociente es siempre mayor a uno y puede El resultado de este cociente es siempre mayor a uno y puede llegar incluso hasta 4.5 en ciertos casosllegar incluso hasta 4.5 en ciertos casos

LONGITUD DEL TORNILLOLONGITUD DEL TORNILLO

La longitud influye en el desempeño productivo de la máquina y La longitud influye en el desempeño productivo de la máquina y en el costo de esta.en el costo de esta.

Al aumentar la longitud del husillo, y consecuentemente del Al aumentar la longitud del husillo, y consecuentemente del extrusor, también aumenta la capacidad de plastificación y la extrusor, también aumenta la capacidad de plastificación y la productividad de la máquina.productividad de la máquina.

Otro aspecto que se mejora al incrementar la longitud es la Otro aspecto que se mejora al incrementar la longitud es la calidad del mezclado y homogenización del material. Este es calidad del mezclado y homogenización del material. Este es un factor muy importante cuando se procesan materiales un factor muy importante cuando se procesan materiales pigmentados o con master batch, de cargas o aditivos que pigmentados o con master batch, de cargas o aditivos que requieran incorporarse perfectamente en el productorequieran incorporarse perfectamente en el producto

DIAMETRO DEL TORNILLODIAMETRO DEL TORNILLOEs la dimensión que influye directamente en la capacidad de Es la dimensión que influye directamente en la capacidad de producción de la máquina. Generalmente crece en proporción con producción de la máquina. Generalmente crece en proporción con la longitud del equipo.la longitud del equipo.Al aumentar esta dimensión debe aumentar la longitud del husillo, Al aumentar esta dimensión debe aumentar la longitud del husillo, puesto que al aumento de la productividad debe ser apoyada por puesto que al aumento de la productividad debe ser apoyada por una mejor capacidad plastificante.una mejor capacidad plastificante.Con base a la estrecha relación existente entre longitud y diámetro Con base a la estrecha relación existente entre longitud y diámetro del husillo se acostumbra especificar las dimensiones principales del husillo se acostumbra especificar las dimensiones principales del tornillo como una relación longitud/diámetro (L/D)del tornillo como una relación longitud/diámetro (L/D)

Longitud (L)

Diámetro (D)

RelaciónRelación típicatípica L/D L/D de 16:1 a 32:1de 16:1 a 32:1

ESPECIFICACIONES DE UN ESPECIFICACIONES DE UN TORNILLOTORNILLO

ZONAS DE UN TORNILLOZONAS DE UN TORNILLO

ZONA DE ALIMENTACIONZONA DE ALIMENTACION

ZONA DE COMPRESIONZONA DE COMPRESION

ZONA DE DOSIFICACIONZONA DE DOSIFICACION

MODELOS DE FUSIONMODELOS DE FUSION

Modelo de fusión Extrusor de un solo filete

Modelo de fusiónExtrusor barrera

Aproximadamente el 80 % de la fusión del material es debido a la fricción.

TORNILLO BARRERATORNILLO BARRERA

FOTO TORNILLO TIPO BARRERAFOTO TORNILLO TIPO BARRERA

SECCIONES DE MEZCLADOSECCIONES DE MEZCLADO

MEZCLADO DISTRIBUTIVOMEZCLADO DISTRIBUTIVO

TIPO PINES

TIPO DULMAGE

TIPO SAXTON

TIPO AXON

MEZCLADO DISPERSIVOMEZCLADO DISPERSIVO

TIPO LE ROY

TIPO ZORRO

TIPO ANILLO

TIPO EGAN

COMPARACION DE TORNILLOSCOMPARACION DE TORNILLOS

TIPOS TIPOS DEDE

EXTRUSION EXTRUSION

EXTRUSION DE PELICULA EXTRUSION DE PELICULA TUBULARTUBULAR

Consiste típicamente en:Consiste típicamente en:

1.1. ExtrusoraExtrusora2.2. Cabezal o dadoCabezal o dado3.3. Anillo de aire de enfriamientoAnillo de aire de enfriamiento4.4. Dispositivo estabilizador o calibrador de películaDispositivo estabilizador o calibrador de película5.5. Dispositivo de colapsado de la burbujaDispositivo de colapsado de la burbuja6.6. Rodillo de tiro superiorRodillo de tiro superior7.7. Embobinadora (de contacto o central)Embobinadora (de contacto o central)8.8. Torre estructural que soporta las partes Torre estructural que soporta las partes

anteriormente mencionadasanteriormente mencionadas

EXTRUSION DE PELICULA TUBULAREXTRUSION DE PELICULA TUBULAR

Rodillos de paso

Tratador Corona

Rollo de Polietileno

Tolva de alimentación

Dado circular

Tornillo

Anillo enfriador

Globo

Inyector de aire

SOPLADO DE PELICULASOPLADO DE PELICULA

Extrusora

Cabezal/Soplador

Globo

Rodillo superior

Embobinadora

Aire frío

COEXTRUSION DE PELICULACOEXTRUSION DE PELICULAEl proceso de coextrusión de película tubular, cobra El proceso de coextrusión de película tubular, cobra importancia por la gran versatilidad y variedad de películas que importancia por la gran versatilidad y variedad de películas que se pueden obtener. Entre sus usos se encuentra la se pueden obtener. Entre sus usos se encuentra la combinación de propiedades de dos distintos polímeros para combinación de propiedades de dos distintos polímeros para obtener un producto con la suma de sus ventajas en una obtener un producto con la suma de sus ventajas en una película Sándwich, para obtener un espesor menor y reducir el película Sándwich, para obtener un espesor menor y reducir el costo del producto.costo del producto.Las diferencias básicas entre una línea de extrusión de película Las diferencias básicas entre una línea de extrusión de película y una co-extrusión, se observan en la aparición de dos o más y una co-extrusión, se observan en la aparición de dos o más extrusores y la modificación del cabezal o dado con la adición extrusores y la modificación del cabezal o dado con la adición de más canales de flujo compatibilidad física y condiciones de de más canales de flujo compatibilidad física y condiciones de extrusión similares.extrusión similares.Cuando los polímeros que van a formar una película de varias Cuando los polímeros que van a formar una película de varias capas tienen compatibilidad física es posible que se unan sin la capas tienen compatibilidad física es posible que se unan sin la necesidad de utilizar sustancias intermedias que funcionen con necesidad de utilizar sustancias intermedias que funcionen con adhesivos. Por otra parte, si los materiales tienen condiciones adhesivos. Por otra parte, si los materiales tienen condiciones de extrusión parecidas se tendrán menos problemas en los de extrusión parecidas se tendrán menos problemas en los diseños del cabezal.diseños del cabezal.

EXTRUSION DE TUBO Y PERFILEXTRUSION DE TUBO Y PERFIL

Consiste en:Consiste en:

1.1. ExtrusoraExtrusora

2.2. CabezalCabezal

3.3. Unidad de formación o calibraciónUnidad de formación o calibración• Calibración para tubería de pared lisa Calibración para tubería de pared lisa • Calibración para tubería de pared corrugadaCalibración para tubería de pared corrugada• Calibración externa utilizando vacíoCalibración externa utilizando vacío• Calibración interna utilizando presiónCalibración interna utilizando presión

4.4. Batea de enfriamiento (por esperado, por inmersión)Batea de enfriamiento (por esperado, por inmersión)

5.5. Unidad de tiro (por oruga, de bandas, de rodillos)Unidad de tiro (por oruga, de bandas, de rodillos)

6.6. Unidad de corteUnidad de corte

7.7. Unidad de enrolladoUnidad de enrollado

UNIDAD DE

TIRO

EXTRUSION DE TUBO Y EXTRUSION DE TUBO Y PERFILPERFIL

Tolva de alimentación

Extrusora

Cabezal

Calibrador de vacío

Unidad de tiro

APLICACIONES DE LOS PRODUCTOS APLICACIONES DE LOS PRODUCTOS OBTENIDOS POR EXTRUSION DE TUBOOBTENIDOS POR EXTRUSION DE TUBO

Tubería a presión (PVC, HDPE)Tubería Conduit (PVC, HDPE)Tubería de conducción de drenaje y desagüeTubería para drenaje doméstico (PV)Tubería para instalaciones eléctricas (PVC, HDPE, LDP)Tubería para gas (PVC, HDPE)Mangueras (PVC)Tubería para uso médicoTubería para agua de riegoTubería Industrial (PVC, HDPE, PP)Tubería para conducción de agua potable (HDPE)

COEXTRUSION DE TUBERIACOEXTRUSION DE TUBERIA

Tiene su principal ventaja al poder usar materiales reciclados, Tiene su principal ventaja al poder usar materiales reciclados, pues produce tuberías en cuya parte interior se extruye pues produce tuberías en cuya parte interior se extruye material reciclado y una cubierta exterior de material virgen que material reciclado y una cubierta exterior de material virgen que conserva una buena apariencia del producto y contiene conserva una buena apariencia del producto y contiene mayores cantidades de aditivos para la protección a los mayores cantidades de aditivos para la protección a los ataques del medio ambiente.ataques del medio ambiente.En algunos usos eléctricos y de drenaje es válida esta práctica, En algunos usos eléctricos y de drenaje es válida esta práctica, ya que se pueden obtener productos de menor costo con ya que se pueden obtener productos de menor costo con buenas propiedades para las aplicaciones a las que se dirigen.buenas propiedades para las aplicaciones a las que se dirigen.Otro tipo de coextrusión se presenta en la tubería corrugada, Otro tipo de coextrusión se presenta en la tubería corrugada, que requiere flexibilidad y resistencia mecánica pero con un que requiere flexibilidad y resistencia mecánica pero con un pared interior lisa para evitar los estancamientos de los líquidos pared interior lisa para evitar los estancamientos de los líquidos que se transporten.que se transporten.

EXTRUSION DE LAMINA Y PELICULA EN EXTRUSION DE LAMINA Y PELICULA EN DADO PLANODADO PLANO

Consiste en: Consiste en: 1.1. ExtrusoraExtrusora2.2. Cabezal o dado planoCabezal o dado plano

• Tipo “T” (normal y biselado)Tipo “T” (normal y biselado)• Tipo “cola de pescado”Tipo “cola de pescado”• Tipo “gancho para ropa”Tipo “gancho para ropa”

3.3. Rodillo de enfriamientoRodillo de enfriamiento4.4. Sistema de tiroSistema de tiro5.5. Equipo de corteEquipo de corte6.6. Unidad de embobinadoUnidad de embobinado

VERRODILLOS

TIPOS DE CABEZALESTIPOS DE CABEZALES

Tolva

TornilloDado

Rodillo enfriador

Rodillos de paso

Tratador Corona

Rollo de Polietileno

EXTRUSION DE LAMINA Y PELICULA EN EXTRUSION DE LAMINA Y PELICULA EN DADO PLANODADO PLANO

COEXTRUSION EN DADO PLANOCOEXTRUSION EN DADO PLANOAl igual que cualquier otro producto coextruido, la Al igual que cualquier otro producto coextruido, la producción de película o lámina con distintas capas producción de película o lámina con distintas capas de dos o más materiales encuentra su principal de dos o más materiales encuentra su principal diferencia con respecto a una línea de extrusión diferencia con respecto a una línea de extrusión simple, en la construcción del cabezal dado.simple, en la construcción del cabezal dado.En el caso de película o lámina plana, se pueden En el caso de película o lámina plana, se pueden distinguir tres formas distintas de producción de distinguir tres formas distintas de producción de coextrucciones, dependiendo de la forma en que coextrucciones, dependiendo de la forma en que los flujos de los distintos materiales se encuentren los flujos de los distintos materiales se encuentren para formar una sola estructura: para formar una sola estructura:

1.1. Flujos separados dentro del cabezal y unión de Flujos separados dentro del cabezal y unión de materiales externamateriales externa

2.2. Flujos separados dentro del cabezal y unión en la Flujos separados dentro del cabezal y unión en la salidasalida

3.3. Flujos completamente juntos dentro del cabezal.Flujos completamente juntos dentro del cabezal.

APLICACIONES DE LOS APLICACIONES DE LOS PRODUCTOSPRODUCTOS

Película plana (0.01 – 0.40 mm)Película plana (0.01 – 0.40 mm)LaminacionesLaminacionesPelículas encogiblesPelículas encogiblesPelículas para envolturasPelículas para envolturasPelículas para envasesPelículas para envasesPelículas para bolsasPelículas para bolsasPelículas para uso decorativoPelículas para uso decorativoPelículas para pañalPelículas para pañalPelículas con relievePelículas con relieveCintas adhesivasCintas adhesivasOtrasOtras

Lámina termoformable (0.03 – 2.50 mm)Lámina termoformable (0.03 – 2.50 mm)CubiertasCubiertasDesechablesDesechablesBlister PackBlister PackEnvasesEnvasesSkin PackSkin Pack

CoextrusionesCoextrusiones Envases de productos químicosEnvases de productos químicos Envases de alimentosEnvases de alimentos

EXTRUSION PARA EXTRUSION PARA RECUBRIMIENTO DE CABLESRECUBRIMIENTO DE CABLES

Componentes de la líneaComponentes de la línea

1.1. ExtrusoraExtrusora

2.2. CabezalCabezal• Recubrimiento por presiónRecubrimiento por presión• Recubrimiento por tuboRecubrimiento por tubo

3.3. Sistema de enfriamientoSistema de enfriamiento

4.4. Sistema de tiroSistema de tiro

5.5. EmbobinadoraEmbobinadora

6.6. Adicionales (Sistema de medición de pared, Adicionales (Sistema de medición de pared, probador de fuga de corriente, etc.)probador de fuga de corriente, etc.)

ESQUEMA DE EXTRUSION PARA ESQUEMA DE EXTRUSION PARA RECUBRIMIENTO DE CABLERECUBRIMIENTO DE CABLE

Aplicaciones de los productosAplicaciones de los productosAislante de fibra ópticaAislante de fibra ópticaAislado de fibra ópticaAislado de fibra ópticaCable finoCable finoCables telefónicosCables telefónicosCables sencillos o trenzadosCables sencillos o trenzadosCable de alta tensión con Cable de alta tensión con Polietileno entrecruzadoPolietileno entrecruzadoCable de alto Calibre.Cable de alto Calibre.

LINEAS DE PELLETIZACION Y LINEAS DE PELLETIZACION Y PRODUCCION DE COMPUESTOSPRODUCCION DE COMPUESTOS

Las líneas de mezclado y producción de compuestos, Las líneas de mezclado y producción de compuestos, en términos generales cumplen con las siguientes en términos generales cumplen con las siguientes funciones: Mezclado y Homogenización de Polímeros funciones: Mezclado y Homogenización de Polímeros con Aditivoscon Aditivos • Estabilizadores de temperatura y radiacionesEstabilizadores de temperatura y radiaciones• Lubricantes de proceso Lubricantes de proceso • Plastificantes y modificadores de impactoPlastificantes y modificadores de impacto• Colorantes Colorantes • Cargas Cargas • Retardantes a la FlamaRetardantes a la Flama• Agentes de entrecruzado Agentes de entrecruzado • Agentes clarificantes Agentes clarificantes • OtrosOtros

OTROS USOSOTROS USOS

Aleación de polímeros compatibles para obtener un Aleación de polímeros compatibles para obtener un material de características deseadas material de características deseadas Homogeneización y obtención de condiciones de flujo Homogeneización y obtención de condiciones de flujo deseadas en polímeros vírgenes deseadas en polímeros vírgenes Formación de Perlas o "pellets", que es la forma más Formación de Perlas o "pellets", que es la forma más práctica que pueden tener las resinas plásticas para práctica que pueden tener las resinas plásticas para su manejo, transportación y alimentación de la su manejo, transportación y alimentación de la maquinaria de moldeo final.maquinaria de moldeo final.Filtración de polímeros que contengan sólidos y Filtración de polímeros que contengan sólidos y contaminantes insufriblescontaminantes insufriblesMezclas de material virgen con recicladoMezclas de material virgen con recicladoEliminación de volátiles del polímero.Eliminación de volátiles del polímero.

ADITIVOSADITIVOSEntre los aditivos que pueden ser agregados por el fabricante Entre los aditivos que pueden ser agregados por el fabricante de las resinas, encontramos:de las resinas, encontramos:

• AntioxidantesAntioxidantes• AntiestáticosAntiestáticos• Agentes nucleantesAgentes nucleantes

Entre los aditivos que pueden ser agregados por el fabricante Entre los aditivos que pueden ser agregados por el fabricante de envases encontramos:de envases encontramos:

• PigmentosPigmentos• AntioxidantesAntioxidantes• Estabilizantes térmicosEstabilizantes térmicos• Ayudantes del procesoAyudantes del proceso• Modificadores de impactoModificadores de impacto• AntiestáticosAntiestáticos• Agentes nucleantesAgentes nucleantes• Cargas lubricantesCargas lubricantes• cargascargas

ADITIVOS ANTIOXIDANTESADITIVOS ANTIOXIDANTES

Previene y/o retarda el proceso de oxidación térmica de los plásticos durante su procesamiento.

Oxidación:• Deterioro de las propiedades físicas• Entrecruzamiento• Cambios en la procesabilidad• Decoloración

ADITIVOS ANTIOXIDANTESADITIVOS ANTIOXIDANTES

ADITIVOS ANTIESTATICOS

Los plásticos son materiales no conductores y por tal motivo desarrollan cargas electrostáticas.

La acumulación de las cargas electrostáticas puede disminuirse mediante la adicción de un aditivo antiestático

No son compatibles con la resina por lo que migran a la superficie.

ADITIVOS ANTIESTATICOS

ADITIVOS ANTIESTATICOS

ADITIVOSAGENTES NUCLEANTES

La utilización de agentes nucleantes permite:

• Aumento de la rigidez de la pieza

• Mejora en el brillo

• Reducción de la resistencia al impacto

ADITIVOSAGENTES NUCLEANTES

DESCRIPCION DE LAS LINEAS DE COMPUESTOSDESCRIPCION DE LAS LINEAS DE COMPUESTOSLa especialización de una línea de compuestos consiste en que La especialización de una línea de compuestos consiste en que contenga un diseño que cumpla con las funciones de:contenga un diseño que cumpla con las funciones de:• PlastificarPlastificar• Mezclar y HomogeneizarMezclar y Homogeneizar• DispersarDispersar• Remover volátilesRemover volátiles• Filtrar Filtrar • PelletizarPelletizar

EQUIPO AUXILIAREQUIPO AUXILIAR Silos de almacenaje de materia prima, de material (pellets) procesado o Silos de almacenaje de materia prima, de material (pellets) procesado o compuestocompuestoUnidad de premezclado continua o intermitente, que en ciertos casos Unidad de premezclado continua o intermitente, que en ciertos casos mejoran notablemente la eficiencia de la línea completa.mejoran notablemente la eficiencia de la línea completa.Unidades de alimentación, que pueden ser: tornillos alimentadores, bandas Unidades de alimentación, que pueden ser: tornillos alimentadores, bandas sinfín gravimétricas, tolvas dosificadoras, válvulas rotatorias, bombas de sinfín gravimétricas, tolvas dosificadoras, válvulas rotatorias, bombas de engrane, etc. Se eligen según la precisión requerida en la alimentación y el engrane, etc. Se eligen según la precisión requerida en la alimentación y el estado físico del material alimentado (grano, polvo, líquido, etcétera).estado físico del material alimentado (grano, polvo, líquido, etcétera).Sistemas de protección contra objetos extraños basado en principios Sistemas de protección contra objetos extraños basado en principios mecánicos, inductivos o magnéticos.mecánicos, inductivos o magnéticos.Sistemas de tamizados y cambio de tamiz para retención de partículas e Sistemas de tamizados y cambio de tamiz para retención de partículas e impurezas que pudieran pasar al extrusor.impurezas que pudieran pasar al extrusor.Unidades de pelletización con sistemas de transporte de pellets, Unidades de pelletización con sistemas de transporte de pellets, neumáticos o por aguaneumáticos o por aguaEnfriadores o secadores de pellets, dependiendo del sistema del transporte Enfriadores o secadores de pellets, dependiendo del sistema del transporte anterioranteriorSistema de envasado del producto finalSistema de envasado del producto finalSistemas de control de temperatura del extrusor con calentamiento eléctrico Sistemas de control de temperatura del extrusor con calentamiento eléctrico o por aceite y de enfriamiento con agua.o por aceite y de enfriamiento con agua.Combas de vacío para extracción de volátiles del polímero.Combas de vacío para extracción de volátiles del polímero.Paneles centrales de control de instrumentos.Paneles centrales de control de instrumentos.

TIPOS DE LINEAS DE COMPUESTOS TIPOS DE LINEAS DE COMPUESTOS PARA TERMOPLASTICOSPARA TERMOPLASTICOS

Para PoliolefinasPara Poliolefinas• Para resina fundidaPara resina fundida• Para resina en soluciónPara resina en solución• Para resina en PolvoPara resina en Polvo

Para plásticos sensibles a la temperaturaPara plásticos sensibles a la temperatura

Para polímeros de estireno Para polímeros de estireno

Para plásticos de ingenieríaPara plásticos de ingeniería

EXTRUSION DE DOBLE HUSILLOEXTRUSION DE DOBLE HUSILLOLa construcción de extrusores de dos husillos se La construcción de extrusores de dos husillos se conoce desde más de 50 años, originándose su conoce desde más de 50 años, originándose su desarrollo en Europa. desarrollo en Europa.

La dificultad principal en sus orígenes era la La dificultad principal en sus orígenes era la complejidad requerida para los cojinetes de empuje y complejidad requerida para los cojinetes de empuje y en engranaje para la coordinación del giro de los en engranaje para la coordinación del giro de los husillos. husillos.

Las razones principales del desarrollo y uso de Las razones principales del desarrollo y uso de extrusores doble husillo se ha enfocado a la extrusores doble husillo se ha enfocado a la transformación de materiales sensible a la transformación de materiales sensible a la temperatura y procesos especiales como formulación temperatura y procesos especiales como formulación de compuestos, reacciones químicas, remoción de de compuestos, reacciones químicas, remoción de volátiles y otros.volátiles y otros.

EXTRUSORAS BITORNILLOEXTRUSORAS BITORNILLOAumenta el transporte de materialAumenta el transporte de materialMejora la transferencia de calorMejora la transferencia de calorDisminuye la degradación del material por Disminuye la degradación del material por acción del caloracción del calorMejora la acción del bombeoMejora la acción del bombeoMejora el homogenizado de compuestos o Mejora el homogenizado de compuestos o aditivosaditivos

EXTRUSORAS BITORNILLOEXTRUSORAS BITORNILLO

Tornillos co-rotantesTornillos co-rotantes

Tronillos contra-rotantesTronillos contra-rotantes

Tornillos co-rotantes Tornillos contra-rotantes

FUNCIONES DE MEZCLADOFUNCIONES DE MEZCLADOExtrusores contra-rotante Entrelazados:Extrusores contra-rotante Entrelazados: En este tipo de En este tipo de extrusores se utilizan cuando se requiere de una gran extrusores se utilizan cuando se requiere de una gran dispersión de los materiales como en el caso de masterbatch dispersión de los materiales como en el caso de masterbatch de color o de aditivos. También se utiliza para aleaciones de color o de aditivos. También se utiliza para aleaciones poliméricas que requieran un mezclado intenso. Una ventaja de poliméricas que requieran un mezclado intenso. Una ventaja de estos equipos es que funcionan como bombas de estos equipos es que funcionan como bombas de desplazamiento positivo, facilitando cualquier operación de desplazamiento positivo, facilitando cualquier operación de extrusión en línea sin necesidad de bombas de engranes.extrusión en línea sin necesidad de bombas de engranes.Extrusores Extrusores Co-rotantes Entrelazados:Co-rotantes Entrelazados: Estos extrusores se Estos extrusores se prefieren para prefieren para compoundingcompounding en volúmenes mayores. Entre los en volúmenes mayores. Entre los husillos existe solo una pequeña separación, forzando con esto husillos existe solo una pequeña separación, forzando con esto al plástico a circular por la periferia de los husillos, generando al plástico a circular por la periferia de los husillos, generando un patrón de forma de "8". Por esta pequeña separación se un patrón de forma de "8". Por esta pequeña separación se crea un efecto de "auto-limpieza” de la superficie del otro.crea un efecto de "auto-limpieza” de la superficie del otro.Extrusores Contra-rotantes No Entrelazados:Extrusores Contra-rotantes No Entrelazados: Los Los extrusores contra-rotantes no están en contacto íntimo, siendo extrusores contra-rotantes no están en contacto íntimo, siendo por esta razón excelentes en los casos donde sólo requiere un por esta razón excelentes en los casos donde sólo requiere un mezclado distributivo, es decir, que no requiera de una mezclado distributivo, es decir, que no requiera de una reducción del tamaño de los aditivos agregados. También se reducción del tamaño de los aditivos agregados. También se usan en desvolatilización de altas producciones.usan en desvolatilización de altas producciones.

PARAMETROSPARAMETROSDE DE

CONTROLCONTROLDEDE

PROCESOPROCESO

PARAMETROS DE CONTROL DE PROCESOPARAMETROS DE CONTROL DE PROCESOTemperatura de Extrusión:Temperatura de Extrusión: El principal efecto de la modificación de la El principal efecto de la modificación de la temperatura de extrusión es la viscosidad del polímero (su resistencia al temperatura de extrusión es la viscosidad del polímero (su resistencia al flujo). flujo). • La selección de la temperatura de extrusión debe hacerse de manera tal La selección de la temperatura de extrusión debe hacerse de manera tal

que permita reducir el consumo de potencia del motor de la extrusora a que permita reducir el consumo de potencia del motor de la extrusora a valores tales que estén en el intervalo de trabajo del equipo y, valores tales que estén en el intervalo de trabajo del equipo y, adicionalmente, se alcance una viscosidad del polímero adecuada para su adicionalmente, se alcance una viscosidad del polímero adecuada para su procesamiento. procesamiento.

• La temperatura óptima de extrusión de cada resina dependerá de su La temperatura óptima de extrusión de cada resina dependerá de su distribución de pesos moleculares, representado desde el punto de vista distribución de pesos moleculares, representado desde el punto de vista reológico por su viscosidad y, más popularmente, por su índice de fluidez, reológico por su viscosidad y, más popularmente, por su índice de fluidez, éste último de vaga precisión. éste último de vaga precisión.

• Los efectos de la temperatura de extrusión se observan más allá de la Los efectos de la temperatura de extrusión se observan más allá de la salida de la boquilla. salida de la boquilla.

• Los principales efectos de la temperatura de extrusión resultan reflejados Los principales efectos de la temperatura de extrusión resultan reflejados en las características de la superficie del material extrudado y el grado de en las características de la superficie del material extrudado y el grado de cristalización del mismo. cristalización del mismo.

• Una de las propiedades mas afectada por la modificación de la temperatura Una de las propiedades mas afectada por la modificación de la temperatura de extrusión es la resistencia al impacto en los productos.de extrusión es la resistencia al impacto en los productos.

Velocidad de Extrusión:Velocidad de Extrusión: Generalmente en los procesos de extrusión el Generalmente en los procesos de extrusión el objetivo de la optimización de las variables de procesamiento es el logro del objetivo de la optimización de las variables de procesamiento es el logro del máximo caudal (Kg. de resina procesada por unidad de tiempo) que permita máximo caudal (Kg. de resina procesada por unidad de tiempo) que permita la obtención de un producto de alta calidad.la obtención de un producto de alta calidad.

PROBLEMAS Y SOLUCIONES DEL PROCESO DE EXTRUSIÓNPROBLEMAS Y SOLUCIONES DEL PROCESO DE EXTRUSIÓNComo paso previo a emprender las acciones con miras a remediar problemas que Como paso previo a emprender las acciones con miras a remediar problemas que pudiesen presentarse durante este tipo de procesamiento, se sugiere verificar primero:pudiesen presentarse durante este tipo de procesamiento, se sugiere verificar primero:

1.1. ¿Existe alguna falla reportada en el equipo?. ¿Existe alguna falla reportada en el equipo?. 2.2. ¿Se ha seguido cabalmente el procedimiento de arranque, funcionamiento y parada del ¿Se ha seguido cabalmente el procedimiento de arranque, funcionamiento y parada del

equipo?.equipo?.3.3. ¿Se están empleando las condiciones de operación recomendadas para la resina ¿Se están empleando las condiciones de operación recomendadas para la resina

utilizada?.utilizada?.¿Se han razonado las consecuencias de modificar las condiciones de operación del ¿Se han razonado las consecuencias de modificar las condiciones de operación del equipo?.equipo?.

Las respuestas a estas preguntas pueden evitar que se emprendan acciones correctivas Las respuestas a estas preguntas pueden evitar que se emprendan acciones correctivas que tengan peores consecuencias que el inconveniente inicialmente detectado. En caso que tengan peores consecuencias que el inconveniente inicialmente detectado. En caso de no conseguir solventar el problema mediante el análisis de los cuatro puntos de no conseguir solventar el problema mediante el análisis de los cuatro puntos anteriormente cuestionados, a continuación se presenta una lista de recomendaciones anteriormente cuestionados, a continuación se presenta una lista de recomendaciones para la solución de frecuentes problemas en el procesamiento de resinas mediante la para la solución de frecuentes problemas en el procesamiento de resinas mediante la técnica de extrusión. Finalmente un operador calificado debe estar siempre atento ante la técnica de extrusión. Finalmente un operador calificado debe estar siempre atento ante la presencia de situaciones indicadoras de posibles fallas en el proceso, para ello se sugiere: presencia de situaciones indicadoras de posibles fallas en el proceso, para ello se sugiere:

a.a. Inspeccionar, ver: ¿Se encuentran operando correctamente los sensores de temperatura, Inspeccionar, ver: ¿Se encuentran operando correctamente los sensores de temperatura, presión y controladores de temperatura?.presión y controladores de temperatura?.¿Se encuentran todas las zonas de calentamiento dentro, por encima o por debajo de la ¿Se encuentran todas las zonas de calentamiento dentro, por encima o por debajo de la banda de control?.banda de control?.

b.b. Escuche: ¿ El motor de la extrusora, los relays de los controladores de temperatura, Escuche: ¿ El motor de la extrusora, los relays de los controladores de temperatura, tienen el sonido característico?.tienen el sonido característico?.

c.c. Sienta: ¿Existe una vibración inusual en la reductora?. ¿Se encuentra caliente o fría la Sienta: ¿Existe una vibración inusual en la reductora?. ¿Se encuentra caliente o fría la línea de salida de agua de la garganta?.línea de salida de agua de la garganta?.

Es importante que en cada jornada se lleve un registro detallado de las fallas y anomalías Es importante que en cada jornada se lleve un registro detallado de las fallas y anomalías que se presentan en la  operación de una extrusora, ya que esta información permite la que se presentan en la  operación de una extrusora, ya que esta información permite la realización de análisis para repotenciación y/o reemplazo de equipos. realización de análisis para repotenciación y/o reemplazo de equipos.

Problemas Posible causa y solución

Líneas y marcas en la dirección de extrusión.

Causa: Inconvenientes en la boquilla (partículas adheridas, maltratos, etc.), o condiciones de procesamiento inadecuadas.Solución: Limpie la boquilla. Verifique la existencia de daños en la misma. Valide las condiciones de procesamiento de la resina. Ajuste.

Espesor no uniforme en la dirección transversal.

Causa: Calibrado de la boquilla.Solución: Calibre la boquilla centrada.

Espesor no uniforme en la dirección longitudinal.

Causa: Fluctuaciones en el flujo.Solución: Verifique ausencia de oscilaciones de la presión o la potencia del motor. Verificar la temperatura de la garganta. Verificar el correcto funcionamiento de los controladores de temperatura, resistencias, ventiladores .

Inestabilidad del caudal de producción.

Causa: Inconvenientes en el sistema de alimentación. Formación de puentes de resina en la tolva.Solución: Revisar sistemas de control de temperatura.

Baja transparencia y/o brillo en el producto-

Solución: Incrementarla temperatura de extrusión.

Presencia de impurezas, geles y/o puntosnegros.

Causa: Adherencia en la boquilla, cabezal, filtros e incluso extrusor. Condiciones de procesamiento inadecuadas.Solución: Revisar estado de los filtros. Limpiar el cabezal, la boquilla o la extrusora. Purgue con otro material. Verificar la existencia de una posible fuente de contaminación.Validar las condiciones de procesamiento, ajuste si es necesario.

Problemas Posible causa y soluciónPuntos negros (continuación)

• Verifique los materiales (resina y concentrados de color), busque partículas extrañas, contaminación.• Disminuya el perfil de temperaturas.• Haga una limpieza profunda del cabezal, asegúrese que no se generen puntos de flujo muerto dentro del mismo; por ejemplo, por acoples inadecuados entre partes.• Cambie el lote de la concentrado y/o resina.• Contacte al proveedor del concentrado y/o la resina.

Mala calidad del fundido

Causa: Temperaturas de proceso no adecuadasSolución:• Verifique el correcto funcionamiento de las resistencias calefactoras.• Incremente el perfil de temperaturas, en especial en las últimas zonas.• Verifique el material, busque partículas extrañas, granos con otra forma o tonalidad (contaminación con otra resina).• Si su equipo tiene la opción, incremente la presión de retroceso, estrangulando el flujo depolímero hacia el cabezal.• Verifique el desgaste del tornillo o que este no sea el apropiado para la resina empleada.

Poros o burbujas Causa: Presencia de humedad en la resina o temperaturas inadecuadas del proceso.Solución:• Mala calidad del fundido (ver este problema).• Verifique la presencia de humedad en la resina, séquela si existe.• Verifique que no se produzca condensación en las paredes del molde, incremente la temperatura del agua de enfriamiento o disminuya el flujo de esta agua.• Verifique que no se produzca condensación en la garganta de la extrusora, incremente latemperatura del agua de enfriamiento o disminuya el flujo de esta agua.

Material con coloración amarillenta

Causa: Temperatura de proceso inadecuada o presencia de volátiles en la resina.Solución:• Reduzca la temperatura de extrusión, cabezal y boquilla.• Reduzca la velocidad de extrusión.

Problemas Posible causa y soluciónMaterial con coloración amarillenta (continuación)

• Verifique el funcionamiento adecuado de los controladores de temperatura.• Revise el contenido de volátiles y aditivos antioxidantes de la resina.

Excesiva variación del espesor del material

Causa: Caudal de material inconstanteSolución:• Verifique la velocidad de halado del equipo permanece constante.• Asegurase que los dispositivos de control de tensión permitan mantener una tensión de halado constante.• Cerciórese que el caudal de extrusión bombeado por la extrusora permanece constante.• Evalúe la uniformidad del caudal de la extrusora, mediante: variación de la presión, velocidad de giro del tornillo y consumo de potencia (Puede presentarse en situaciones enlas que se opera una línea de alta velocidad a muy baja velocidad)• Revise la granulometría de la resina, pigmento y recuperado de alimentación.• Reduzca la temperatura de extrusión .• Aumente la temperatura del cabezal .• Limpie el cabezal y la boquilla .• Limpie el anillo de enfriamiento y el distribuidor de aire .• Revise centrado de la boquilla y alineación del cabezal .

Sobre calentamiento de las zonas decalefacción del tornillo

Causa: Mal funcionamiento de los dispositivos de medición o calentadoresSolución:• Revise la operación del controlador detemperatura (2).• Verifique la correcta instalación del Termopar.• Verifique que el soplador que refrigera la zonaopera adecuadamente.

Existe un sin número de problemas que pueden afectar al proceso de extrusión, aquí solo se expusieron los mas significativos

FINFIN

ANEXOSANEXOS

ESQUEMAS DE UNIDADES DE TIRO ESQUEMAS DE UNIDADES DE TIRO (PULLERS)(PULLERS)

UTILIZACION DE MATERIAL UTILIZACION DE MATERIAL RECICLADORECICLADO

REFERENCIA

MATERIAL RECICLADO

MATERIAL VIRGEN

RODILLOSRODILLOS