lunes, 19 de agosto de 2013
jueves, 23 de agosto de 2012
Descripción del equipo auxiliar en la producción de tubo, película plana y perfiles.
Anillo de aire.
En las líneas de película soplada la
extrusora está equipada con una boquilla anular, dirigida habitualmente hacia
arriba. Por el interior de la boquilla se inyecta aire que queda confinado en
el interior del material que sale por la boquilla y que es contenido, como si
de una gran burbuja se tratara.
A la salida del cabezal el material se enfría
bruscamente mediante una corriente forzada de aire que pasa a través de una
cámara anular (anillo de enfriamiento) y se dirige concéntrica y uniformemente
sobre la burbuja.
anillo de enfriamiento
Si el flujo del aire no está bien regulado o no es concéntrico con
la burbuja, se produce una diversidad de espesores que dan lugar a la formación
de ondulaciones. El cociente entre el diámetro de la burbuja y el diámetro de
la boquilla se llama proporción de explosión o relación de soplado y suele
estar en el intervalo de 2,0 a 2,5.
Sistemas de rodillos.
La película enfriada pasa a través de las placas guías (canasto) y
se aplasta entre dos rodillos de tiro y colapsado, pasando por otros rodillos
que sirven de guía, antes de pasar a los tambores de almacenamiento (rodillos
de enrollado), donde se recoge la bobina.
bobinadora
En el rodillo de bobinado se disponen una
serie de rodillos que evitan la formación de pliegues los cuales se denominan
rodillos guías.
Entre los rodillos de arrastre y los de enrollado se disponen generalmente los sistemas de tratamiento y eliminación de cargas estáticas formado por cepillos conductores de electricidad con puesta a tierra que rozan la superficie de la película, ya colapsada, a fin de eliminar corriente estática.
Entre los rodillos de arrastre y los de enrollado se disponen generalmente los sistemas de tratamiento y eliminación de cargas estáticas formado por cepillos conductores de electricidad con puesta a tierra que rozan la superficie de la película, ya colapsada, a fin de eliminar corriente estática.
Cepillo antiestático de fibra de carbono
La mayoría de los sistemas comerciales están
provistos de instalaciones de almacenamiento gemelo, de modo que un tambor
lleno pueda ser retirado sin parar el proceso productivo.
Bobinadora de doble estación
La calandra de tiraje (rodillos de tiro y colapsado)
está compuesta por dos cilindros revestidos de caucho duro, u otro material que
no se adhiera al film, que deben producir una presión de cierre uniforme,
tirando del film con una velocidad de arrastre que, en definitiva, va a
determinar el espesor del film.
Rodillos de tiro
Extrusión – soplado
Introducción
El poliestireno (PS) fue
el primer material que se usó en el desarrollo de las primeras máquinas de
soplado, y el polietileno de baja densidad (LDPE), el que se empleó en la
primera aplicación comercial de gran volumen (un bote de desodorante). La
introducción del polietileno de alta densidad (HDPE) y la disponibilidad
comercial de las máquinas de soplado, condujo en los años 60 a un gran
crecimiento industrial. Hoy en día es el tercer método más empleado en el
procesado de plásticos. Durante muchos años se empleó casi exclusivamente para
la producción de botellas y botes, sin embargo los últimos desarrollos en el
proceso permiten la producción de piezas de geometría relativamente compleja e
irregular, espesor de pared variable, dobles capas, materiales con alta
resistencia química, etc., y todo ello a un costo razonable.
Básicamente el
soplado está pensado para su uso en la fabricación de productos de plástico
huecos; una de sus ventajas principales es su capacidad para producir formas
huecas sin la necesidad de tener que unir dos o más partes moldeadas separadamente.
Aunque hay diferencias considerables en los diferentes procesos de soplado,
como se verá a continuación, todos tienen en común la producción de un
precursor o preforma, su colocación en un molde hembra cerrado, y la acción de
soplarlo con aire para expandir el plástico fundido contra la superficie del
molde, creando así el producto final.
Envases obtenidos por extrusión-soplado
Las etapas del proceso de
extrusión-soplado comprenden:
1.- Fusión del
material plástico
2.- Obtención del
precursor o párison
3.- Introducción
del precursor hueco en el molde de soplado
4.- Insuflado de
aire dentro del precursor que se encuentra en el molde
5.- Enfriado de la
pieza moldeada
6.- Desmolde de la
pieza
Etapas del proceso de
extrusión-soplado
Equipo de extrusión-soplado
Los equipos de
extrusión-soplado constan de una extrusora con un sistema plastificador
(cilindro-tomillo) que permite obtener un fundido uniforme a la velocidad
adecuada. El sistema plastificador es común a todos los equipos de extrusión. Requiere
además de un cabezal que proporcione un precursor (o párison) de forma tubular,
con la sección transversal deseada. El equipo además consta de una unidad de
soplado y un molde de soplado.
Máquina de extrusión
soplado de plástico con potencia de 120 kN
lunes, 6 de agosto de 2012
Preparación de la materia prima.
Propósito de la unidad: Preparará la materia prima de acuerdo con las especificaciones establecidas en la orden de producción para asegurar la fabricación de productos de plástico de calidad y apegado a las normas de seguridad, higiene y medio ambiente laboral.
1.1. Identifica los componentes y equipos auxiliares de las máquinas de extrusión de acuerdo a los
tipos de productos a fabricar.
Descripción del moldeo por extrusión.
Extrusión Definición: La palabra extrusión proviene del latín "extrudere" que significa forzar un material a través de un orificio. La extrusión consiste en hacer pasar bajo la acción de la presión un material termoplástico a través de un orificio con forma más o menos compleja (hilera), de manera tal, y continua, que el material adquiera una sección transversal igual a la del orificio. En la extrusión de termoplásticos el proceso no es tan simple, ya que durante el mismo, el polímero se funde dentro de un cilindro y posteriormente, enfriado en una calandria, Este proceso de extrusión tiene por objetivos, proceso que es normalmente continuo, usarse para la producción de perfiles, tubos, películas plásticas, hojas plásticas, etc.
Ventajas y restricciones:
Presenta alta productividad y es el proceso más importantes de obtención de
formas plásticas en volumen de producción. Su operación es de las más
sencillas, ya que una vez establecidas las condiciones de operación es de las
más sencillas, ya que una vez establecidas las condiciones de operación, la
producción continúa sin problemas siempre y cuando no exista un disturbio
mayor. El costo de la maquinaria de extrusión es moderado, en comparación con
otros procesos como inyección, soplado o Calandrado, y con una buena
flexibilidad para cambios de productos sin necesidad de hacer inversiones
mayores.
Barril o Cañón: Es un cilindro metálico que aloja al husillo y constituye el cuerpo principal de una máquina de extrusión, conforma, junto con el tornillo de extrusión, la cámara de fusión 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 esté procesando, es decir, ser de un metal con la dureza necesaria para reducir al mínimo cualquier desgaste.
La dureza del cañón se consigue utilizando aceros de diferentes tipos y cuando es necesario se aplican métodos de endurecimiento superficial de las paredes internas del cañón, que son las que están expuestas a los efectos de la abrasión y la corrosión durante la operación del equipo.
El cañón cuenta con resistencias eléctricas que proporcionan una parte de la energía térmica 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 líquido o por ventiladores de aire. Todo el sistema de calentamiento es controlado desde un tablero, donde las temperaturas de proceso se establecen en función del tipo de material y del producto deseado.
Para la mejor conservación de la temperatura a lo largo del cañón y prevenir cambios en la calidad de la producción por variaciones en la temperatura ambiente, se acostumbra aislar el cuerpo del cañón con algún material de baja conductividad térmica como la fibra de vidrio o el fieltro.
En el diseño de todo cilindro de extrusión se busca: 1) Máxima durabilidad. 2) Alta transferencia de calor. 3) Mínimo cambio dimensional con la temperatura.
En la fabricación de cilindros de extrusión tales exigencias logran ser cubiertas utilizando materiales tales como: Xaloy 101 (para extrusoras de propósito general, procesamiento de PEAD y PEBD), Xaloy 800 (para el procesamiento de PELBD), ó Xaloy 306 (para productos corrosivos, como los copolímeros ácidos).
Husillo: Gracias a los intensos estudios del comportamiento del flujo de los polímeros, el husillo ha evolucionado ampliamente desde el auge de la industrial plástica hasta el grado de convertirse en la parte que contiene la mayor tecnología dentro de una máquina de extrusión.
Por esto, es la pieza que en el alto grado determina el éxito de una operación de extrusión. Con base al diagrama, se describen a continuación las dimensiones fundamentales para un husillo y que, en los diferentes diseños, varían en función de las propiedades de flujo de polímero fundido que se espera de la extrusora.
Recubrimiento de cable: Componentes de La Línea. En la industria de cables aislados, una amplia variedad de productos hace que existan muchos tipos de configuraciones para líneas recubrimiento. A pesar de la diferencias entre ellas, todas guardan una estrecha relación; la parte fundamental de estos procesos se encuentra en el lado o cabezal y éste es común a todos los tipos de recubrimiento.
a) Descripción del Dado: Para el
proceso de recubrimiento de cable, se utiliza un cabezal del tipo de sección
anular, por su similitud con salidas de los cabezales para película tubular y
tubería. En el caso del proceso de recubrimiento de cable, el propósito es
aislar a un producto semi-terminado como el cable de cobre o la fibra óptica.
1.1. Identifica los componentes y equipos auxiliares de las máquinas de extrusión de acuerdo a los
tipos de productos a fabricar.
Descripción del moldeo por extrusión.
Extrusión Definición: La palabra extrusión proviene del latín "extrudere" que significa forzar un material a través de un orificio. La extrusión consiste en hacer pasar bajo la acción de la presión un material termoplástico a través de un orificio con forma más o menos compleja (hilera), de manera tal, y continua, que el material adquiera una sección transversal igual a la del orificio. En la extrusión de termoplásticos el proceso no es tan simple, ya que durante el mismo, el polímero se funde dentro de un cilindro y posteriormente, enfriado en una calandria, Este proceso de extrusión tiene por objetivos, proceso que es normalmente continuo, usarse para la producción de perfiles, tubos, películas plásticas, hojas plásticas, etc.
La restricción principal es que los productos obtenidos por extracción deben
tener una sección transversal constante en cualquier punto de su longitud
(tubo, lámina) o periódica (tubería corrugada); quedan excluidos todos aquellos
con formas irregulares o no uniformes. La mayor parte de los productos
obtenidos de una línea de extrusión requieren de procesos posteriores con el
fin de habilitar adecuadamente el artículo, como en el caso del sellado y
cortado, para la obtención de bolsas a partir de película tubular o la
formación de la unión o socket en el caso de tubería.
Aplicaciones Actuales: A
continuación, se enlistan productos que encuentran en el mercado, transformados
por el proceso de extrusión:
- Película tubular
Bolsa (comercial, supermercado)
Película plástica para uso diverso
Película para arropado de cultivos
Bolsa para envase de alimentos y productos de alto consumos
-Tubería
Tubería para condición de agua y drenaje
Manguea para jardín
Manguera para uso médico
Popotes Recubrimiento
Alambre para uso eléctrico y telefónico
-Perfil
Hojas para persiana
Ventanería
Canales de flujo de Agua
-Lámina y Película Plana
Rafia
Manteles para mesa e individuales
Cinta Adhesiva
Flejes para embalaje
-Monofilamento
Filamentos
Alfombra (Filamento de las alfombras)
- Película tubular
Bolsa (comercial, supermercado)
Película plástica para uso diverso
Película para arropado de cultivos
Bolsa para envase de alimentos y productos de alto consumos
-Tubería
Tubería para condición de agua y drenaje
Manguea para jardín
Manguera para uso médico
Popotes Recubrimiento
Alambre para uso eléctrico y telefónico
-Perfil
Hojas para persiana
Ventanería
Canales de flujo de Agua
-Lámina y Película Plana
Rafia
Manteles para mesa e individuales
Cinta Adhesiva
Flejes para embalaje
-Monofilamento
Filamentos
Alfombra (Filamento de las alfombras)
Independientemente del tipo de extrusión quiera analizar,
todos guardan similitud hasta llegar al dado extrusor. Básicamente, una de
extrusión consta de un eje metálico central con alabes helicoidales llamado
husillo o tornillo, instalado dentro de un cilindro metálico revestido con una
camisa de resistencias eléctricas.
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 alimentación, generalmente de forma cónica; en ese mismo extremo se
encuentra el sistema de accionamiento del husillo, compuesto por un motor y un
sistema de reducción de velocidad.
En la punta del tornillo, se ubica la salida del material y el dado que forma finalmente plástico.
En la punta del tornillo, se ubica la salida del material y el dado que forma finalmente plástico.
Descripción
del equipo
Tolva: La tolva es el depósito de materia prima en donde se colocan los pellets de material plástico para la alimentación continua del extrusor.
Debe tener dimensiones adecuadas para ser completamente funcional; los diseños mal planeados, principalmente en los ángulos de bajada de material, pueden provocar estancamientos de material y paros en la producción.
En materiales que se compactan fácilmente, una tolva con sistema vibratorio puede resolver el problema, rompiendo los puentes de material formados y permitiendo la caída del material a la garganta de alimentación.
Si el material a procesar es problemático aún con la tolva con sistema vibratorio puede resolver el problema, rompiendo puentes de material formados y permitiendo la caída del material a la garganta de alimentación.
Si el material a procesar es problemático aún con la tolva en vibración, la tolva tipo crammer es la única que puede formar el material a fluir, empleando un tornillo para lograr la alimentación,
Las tolvas de secado son usadas para eliminar la humedad del material que está siendo procesado, sustituyen a equipos de secado independientes de la máquina. En sistemas de extrusión con mayor grado de automatización, se cuenta con sistemas de transporte de material desde contenedores hasta la tolva, por medios neumáticos o mecánicos. Otros equipos auxiliares son los dosificadores de aditivos a la tolva y los imanes o magnetos para la obstrucción del paso de materiales ferrosos, que puedan dañar el husillo y otras partes internas del extrusor.
Tolva: La tolva es el depósito de materia prima en donde se colocan los pellets de material plástico para la alimentación continua del extrusor.
Debe tener dimensiones adecuadas para ser completamente funcional; los diseños mal planeados, principalmente en los ángulos de bajada de material, pueden provocar estancamientos de material y paros en la producción.
En materiales que se compactan fácilmente, una tolva con sistema vibratorio puede resolver el problema, rompiendo los puentes de material formados y permitiendo la caída del material a la garganta de alimentación.
Si el material a procesar es problemático aún con la tolva con sistema vibratorio puede resolver el problema, rompiendo puentes de material formados y permitiendo la caída del material a la garganta de alimentación.
Si el material a procesar es problemático aún con la tolva en vibración, la tolva tipo crammer es la única que puede formar el material a fluir, empleando un tornillo para lograr la alimentación,
Las tolvas de secado son usadas para eliminar la humedad del material que está siendo procesado, sustituyen a equipos de secado independientes de la máquina. En sistemas de extrusión con mayor grado de automatización, se cuenta con sistemas de transporte de material desde contenedores hasta la tolva, por medios neumáticos o mecánicos. Otros equipos auxiliares son los dosificadores de aditivos a la tolva y los imanes o magnetos para la obstrucción del paso de materiales ferrosos, que puedan dañar el husillo y otras partes internas del extrusor.
Barril o Cañón: Es un cilindro metálico que aloja al husillo y constituye el cuerpo principal de una máquina de extrusión, conforma, junto con el tornillo de extrusión, la cámara de fusión 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 esté procesando, es decir, ser de un metal con la dureza necesaria para reducir al mínimo cualquier desgaste.
La dureza del cañón se consigue utilizando aceros de diferentes tipos y cuando es necesario se aplican métodos de endurecimiento superficial de las paredes internas del cañón, que son las que están expuestas a los efectos de la abrasión y la corrosión durante la operación del equipo.
El cañón cuenta con resistencias eléctricas que proporcionan una parte de la energía térmica 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 líquido o por ventiladores de aire. Todo el sistema de calentamiento es controlado desde un tablero, donde las temperaturas de proceso se establecen en función del tipo de material y del producto deseado.
Para la mejor conservación de la temperatura a lo largo del cañón y prevenir cambios en la calidad de la producción por variaciones en la temperatura ambiente, se acostumbra aislar el cuerpo del cañón con algún material de baja conductividad térmica como la fibra de vidrio o el fieltro.
En el diseño de todo cilindro de extrusión se busca: 1) Máxima durabilidad. 2) Alta transferencia de calor. 3) Mínimo cambio dimensional con la temperatura.
En la fabricación de cilindros de extrusión tales exigencias logran ser cubiertas utilizando materiales tales como: Xaloy 101 (para extrusoras de propósito general, procesamiento de PEAD y PEBD), Xaloy 800 (para el procesamiento de PELBD), ó Xaloy 306 (para productos corrosivos, como los copolímeros ácidos).
Husillo: Gracias a los intensos estudios del comportamiento del flujo de los polímeros, el husillo ha evolucionado ampliamente desde el auge de la industrial plástica hasta el grado de convertirse en la parte que contiene la mayor tecnología dentro de una máquina de extrusión.
Por esto, es la pieza que en el alto grado determina el éxito de una operación de extrusión. Con base al diagrama, se describen a continuación las dimensiones fundamentales para un husillo y que, en los diferentes diseños, varían en función de las propiedades de flujo de polímero fundido que se espera de la extrusora.
Cilindros con Zonas Acanaladas: Son
cilindros de extrusión que poseen una superficie interna con canales de formas
específicas. Zonas acanaladas ubicadas en la etapa de alimentación de los
cilindros de extrusión, suelen ser utilizadas para favorecer el procesamiento
de resinas de bajo coeficiente de fricción (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 única
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 fricción entre el material y la superficie interna de la camisa. A
mayor fricción menor rotación del material junto con el tornillo y, por lo
tanto, más movimiento hacia delante. El caudal se hace tanto mayor cuanto mayor
sea el coeficiente de rozamiento del sólido con la carcasa con respecto al del
sólido con el eje del tornillo. Por ello las carcasas de las extrusoras en la
sección de alimentación suelen “rasurarse” según las generatrices del cilindro.
Sección transversal de las zonas de alimentación acanaladas
Existe un variado diseño de zonas de alimentación
acanaladas; sin embargo, las de canales de sección cuadrado maximizan el
volumen de material alimentado. Las zonas de alimentación acanaladas permiten
controlar el coeficiente de fricción polímero-cilindro mediante la geometría
reduciendo la sensibilidad con respecto a la temperatura y las propiedades
termodinámicas de las resinas. Por otro lado, las zonas de alimentación acanaladas
permiten incrementar el volumen de la sección de alimentación, acelerando así
la fusión; con lo que se logran importantes aumentos en el caudal de extrusión
(ver tablas 1 y 2).
Con mayores precauciones que con los extrusores tradicionales, las secciones de alimentación acanaladas deben mantenerse refrigeradas y aisladas del cilindro de extrusión; para favorecer el desplazamiento axial del polímero.
Tabla 1. Caudales de extrusión de PEBD para maquinas con sección de alimentación lisa y acanalada.
Con mayores precauciones que con los extrusores tradicionales, las secciones de alimentación acanaladas deben mantenerse refrigeradas y aisladas del cilindro de extrusión; para favorecer el desplazamiento axial del polímero.
Tabla 1. Caudales de extrusión de PEBD para maquinas con sección de alimentación lisa y acanalada.
Tabla 2. Caudales de extrusión de PP para maquinas con
sección de alimentación lisa y acanalada.
En los cilindros con zonas de alimentación lisas
(convencionales) las etapas de dispersión y mezclado del tornillo se encuentran
localizadas en la zona de dosificación (última sección del tornillo); lo cual
frecuentemente genera merma en la producción.
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 ubicación promueve la dispersión de aglomerados y la finalización de la fusión.
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 ubicación promueve la dispersión de aglomerados y la finalización de la fusión.
Control de
la temperatura en los cilindros: Sistema de calentamiento del cilindro: El calentamiento
del cilindro se produce, casi exclusivamente, mediante resistencias eléctricas.
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/in2 (38750 a 77500 W/m2).
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/in2 (38750 a 77500 W/m2).
Sistema de
enfriamiento del cilindro: Aunque pueda lucir contradictorio, cada zona de
calentamiento del tornillo de la extrusora está acompañada, 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 operación de los calefactores eléctricos. Los
ventiladores entran en operación 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 máquina).
b.- La generación excesiva de calor por parte de los elementos de mezclado presentes en el tornillo de la extrusora.
La temperatura de extrusión sólo puede ser controlada de manera precisa mediante la acción combinada de las bandas de calentamiento eléctrico y los ventiladores de cada zona.
a.- La transferencia excesiva de calor por parte de la resistencia (Ej.- Durante el arranque de la máquina).
b.- La generación excesiva de calor por parte de los elementos de mezclado presentes en el tornillo de la extrusora.
La temperatura de extrusión sólo puede ser controlada de manera precisa mediante la acción combinada de las bandas de calentamiento eléctrico y los ventiladores de cada zona.
Importancia de la temperatura en
la fase de alimentación de la resina: Sistema de enfriamiento de la garganta:
Con la mayor parte de los materiales poliméricos, y en especial las poliolefinas, es necesario mantener la temperatura de la zona de alimentación al tornillo, conocida como "garganta de alimentación", al menos a 50°C por debajo de la temperatura de fusión del polímero. Una temperatura muy baja en la zona de alimentación impide que la fusión de la resina produzca la adhesión de la misma a la superficie del tornillo; minimizando el flujo de material por arrastre, y por lo tanto el caudal extruído.
Generalmente, el uso de agua corriente permite mantener la temperatura de la garganta en los límites deseados (Tm-50°C); sin embargo, en ambientes calientes y con equipos de alto caudal de producción puede requerirse el uso de agua enfriada en torres o incluso, refrigerada.
Con la mayor parte de los materiales poliméricos, y en especial las poliolefinas, es necesario mantener la temperatura de la zona de alimentación al tornillo, conocida como "garganta de alimentación", al menos a 50°C por debajo de la temperatura de fusión del polímero. Una temperatura muy baja en la zona de alimentación impide que la fusión de la resina produzca la adhesión de la misma a la superficie del tornillo; minimizando el flujo de material por arrastre, y por lo tanto el caudal extruído.
Generalmente, el uso de agua corriente permite mantener la temperatura de la garganta en los límites deseados (Tm-50°C); sin embargo, en ambientes calientes y con equipos de alto caudal de producción 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 energía necesaria para
producir: la alimentación de la resina, parte de su fusión (70 a 80%), su
transporte y el bombeo a través del cabezal y la boquilla.
Los motores incorporados en las líneas de extrusión son eléctricos 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 diseño sea de 1 HP por cada 10 a 15 Ib/h de caudal, sin embargo para las aplicaciones fíe alto requerimiento de mezclado esta relación puede llegar a ser de 1HP porcada 3a5 lb/h.
La velocidad alcanzada por los motores resulta más elevada que la requerida por el tornillo. Las cajas reducen la velocidad hasta en un 20:1.
El Cabezal: El componente de la línea denominado cabezal, es el responsable de conformar o proporcionar la forma del extrudado.
De forma detallada, los principales componentes de un cabezal para la extrusión son:
Plato rompedor y filtros: Constituyen el punto de transición 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 patrón de flujo en espiral que el tornillo imparte; mientras que la función de los filtros es la de eliminar del extrudado partículas y/o grumos provenientes de impurezas, carbonización, pigmentos y/o aditivos, etc.
Los motores incorporados en las líneas de extrusión son eléctricos 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 diseño sea de 1 HP por cada 10 a 15 Ib/h de caudal, sin embargo para las aplicaciones fíe alto requerimiento de mezclado esta relación puede llegar a ser de 1HP porcada 3a5 lb/h.
La velocidad alcanzada por los motores resulta más elevada que la requerida por el tornillo. Las cajas reducen la velocidad hasta en un 20:1.
El Cabezal: El componente de la línea denominado cabezal, es el responsable de conformar o proporcionar la forma del extrudado.
De forma detallada, los principales componentes de un cabezal para la extrusión son:
Plato rompedor y filtros: Constituyen el punto de transición 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 patrón de flujo en espiral que el tornillo imparte; mientras que la función de los filtros es la de eliminar del extrudado partículas y/o grumos provenientes de impurezas, carbonización, pigmentos y/o aditivos, etc.
En lo que respecta a su diseño, el plato rompedor no es más que una placa cilíndrica horadada. Por otro lado, las mallas deben ser fabricadas con acero inoxidable, ya que las compuestas con cobre o bronce tienen un efecto
catalítico sobre las
reacciones termo-oxidativas. Torpedo: Algunos cabezales de
extrusión suelen presentar en el ducto de acople entre la extrusora y el cabezal, un elemento que contribuye
con la función del plato rompedor (modificar el patrón de flujo en espiral a uno
longitudinal). Por su geometría, a este dispositivo se le
suele denominar torpedo.
Esquema de un torpedo de un cabezal de
extrusión de película tubular
Boquilla: La boquilla de extrusión es
el componente del cabezal encargado de la conformación final del extrudado. Se
debe velar por que el polímero fluya, con volumen y velocidad de flujo
uniforme, alrededor de toda la circunferencia de la boquilla, de manera de lograr
espesores uniformes. Los diseños actuales de boquillas presentan dos secciones
claramente definidas. La primera de estas secciones es conocida como: cámara de
relajación; mientras que la segunda puede ser llamada cámara de salida (die
land). La cámara de relajación de la boquilla tiene como propósito producir la
desaceleración del material e incrementar el tiempo de residencia en la
boquilla de manera tal que el polímero relaje los esfuerzos impartidos por el
paso a través de los paquetes de filtros y el plato rompedor. La cámara de
descarga (Die land) produce el formado del perfil deseado con las dimensiones
requeridas. Los parámetros básicos para la especificación de una boquilla son:
El diámetro y la abertura de la salida, Adaptadores: Son requeridos cuando la boquilla no es diseñada específicamente para un determinado extrusor. Debido a que los fabricantes de extrusoras y boquillas no siempre son los mismos, el uso de adaptadores suele ser común.
El diámetro y la abertura de la salida, Adaptadores: Son requeridos cuando la boquilla no es diseñada específicamente para un determinado extrusor. Debido a que los fabricantes de extrusoras y boquillas no siempre son los mismos, el uso de adaptadores suele ser común.
Sección de una boquilla circular de
extrusión.
Alabes o
Filetes o Paleta Pistón: Los alabes o filetes, que recorren el husillo de
un extremo al otro, son los verdaderos impulsores del material a través del
extrusor. Las dimensiones y formas que éstos tengan, determinará el tipo de
material que se pueda procesar y la calidad de mezclado de la masa al salir del
equipo.
En un tornillo de extrusión se pueden distinguir tres zonas características: zona de alimentación, zona de compresión y la zona de dosificación
En un tornillo de extrusión se pueden distinguir tres zonas características: zona de alimentación, zona de compresión y la zona de dosificación
Zona de Alimentación: En
esta parte, los filetes (distancia entre el extremo del filete y la parte
central o raíz 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 está atrapado entre el material sólido.
Zona de compresión: los filetes del tornillo
decrecen gradualmente (compactación) y se expulsa el aire atrapado entre los
pellets. Cumple la función de fundir y homogenizar el material.
Zona de
dosificación: Ejerce presión sobre el material para dosificarlo hacia el
cabezal y garantiza que el material salga de la extrusora homogéneo, a la misma
temperatura y presión.
a)
Relación de Compresión: Como la profundidades de los alabes no son
constantes, las diferencias que diseñan dependiendo del tipo de material a
procesar, ya que los plásticos tienen comportamiento distintos al fluir. La
relación entre la profundidad del filete en la alimentación y la profundidad
del filete en la descarga, se denomina relación de compresión. 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 desempeño
productivo de la máquina y en el costo de ésta. Funcionalmente, al aumentar la
longitud del husillo y consecuentemente la del extrusor, también aumenta la
capacidad de plastificación y la productividad de la máquina. Esto significa
que operando dos extrusores en las mismas condiciones de rpm. y temperatura que
sólo se distingan en longitud no tenga capacidad de fundir o plastificar el
material después de recorrer todo el extrusor, mientras que el extrusor de
mayor longitud ocupará la longitud adicional para continuar la plastificación y
dosificará 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 homogeneización del material. De esta forma, en un extrusor pequeño la longitud es suficiente para fundir el material al llegar al final del mismo y el plástico se dosifica mal mezclado.
Otro aspecto que se mejora al incrementar la longitud es la calidad de mezclado y homogeneización del material. De esta forma, en un extrusor pequeño la longitud es suficiente para fundir el material al llegar al final del mismo y el plástico se dosifica mal mezclado.
En las
mismas condiciones, un extrusor mayor fundirá el material antes de llegar al
final y en el espacio sobrante seguirá mezclando hasta entregarlo homogéneo.
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) Diámetro: Es la dimensión que influye directamente en la capacidad de producción de la máquina generalmente crece en proporción con la longitud del equipo. A diámetros mayores, la capacidad en Kg/hr es presumiblemente superior. AI incrementar esta dimensión debe hacerlo también la longitud de husillo, ya que el aumento de la productividad debe ser apoyada por una mejor capacidad de plastificación.
Como consecuencia de la importancia que tienen la longitud y el diámetro del equipo, y con base en la estrecha relación que guardan entre sí, se acostumbre especificar las dimensiones principales del husillo como una relación longitud / diámetro (L/D). Comercialmente las relaciones L / D más comunes van desde 16:1 a 32:1. Fuera de este rango también está disponible.
c) Diámetro: Es la dimensión que influye directamente en la capacidad de producción de la máquina generalmente crece en proporción con la longitud del equipo. A diámetros mayores, la capacidad en Kg/hr es presumiblemente superior. AI incrementar esta dimensión debe hacerlo también la longitud de husillo, ya que el aumento de la productividad debe ser apoyada por una mejor capacidad de plastificación.
Como consecuencia de la importancia que tienen la longitud y el diámetro del equipo, y con base en la estrecha relación que guardan entre sí, se acostumbre especificar las dimensiones principales del husillo como una relación longitud / diámetro (L/D). Comercialmente las relaciones L / D más comunes van desde 16:1 a 32:1. Fuera de este rango también está disponible.
Extrusión
de Película Tubular
Consiste típicamente en: extrusora, cabezal o dado, anillo de aire de enfriamiento, dispositivo estabilizador o calibrador de película, dispositivo de colapsado de la burbuja, rodillo de tiro superior, embobinadora y una torre estructural que soporta las partes anteriores.
Consiste típicamente en: extrusora, cabezal o dado, anillo de aire de enfriamiento, dispositivo estabilizador o calibrador de película, 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 película tubular. El cabezal de una línea de película soplada,
puede definirse como un núcleo y una envolvente cilíndricos y concéntricos,
separados por un espacio que puede oscilar entre los 0.6 y 3.8 mm, llamado
abertura o tolerancia. Ambas estructuras metálicas están controladas en
temperatura por una serie de resistencias eléctricas.
La función del cabezal es ofrecer al polímero fundido la forma de un tubo de pared delgada de espesor constante a lo largo de su circunferencia, que se transforma en una película por la acción de una expansión longitudinal y transversal al llegar a la zona de formación de la burbuja.
De la construcción del cabezal para película tubular, las siguientes partes son de gran importancia:
Ranura de Flujo Helicoidal: En el diseño de un cabezal, se observa la inconveniencia de tener flujos totalmente longitudinales, ya que las partes sólidas que dividen el paso del material y que son inevitables en el ensamble del cabezal, pueden producir líneas de unión 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 estáticos previos y, por consiguiente, homogeneíza la salida del material por el cabezal.
Tomillos de Calibración de Espesor Se utiliza para instalar de manera perfectamente concéntrica las partes componente del cabezal, lo cual es indispensable después de una labor de desensamble para su limpieza y mantenimiento.
La función del cabezal es ofrecer al polímero fundido la forma de un tubo de pared delgada de espesor constante a lo largo de su circunferencia, que se transforma en una película por la acción de una expansión longitudinal y transversal al llegar a la zona de formación de la burbuja.
De la construcción del cabezal para película tubular, las siguientes partes son de gran importancia:
Ranura de Flujo Helicoidal: En el diseño de un cabezal, se observa la inconveniencia de tener flujos totalmente longitudinales, ya que las partes sólidas que dividen el paso del material y que son inevitables en el ensamble del cabezal, pueden producir líneas de unión 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 estáticos previos y, por consiguiente, homogeneíza la salida del material por el cabezal.
Tomillos de Calibración de Espesor Se utiliza para instalar de manera perfectamente concéntrica las partes componente del cabezal, lo cual es indispensable después de una labor de desensamble para su limpieza y mantenimiento.
b) Anillo de Enfriamiento: Por la acción del extrusor, el polímero
fundido abandona el cabezal, toma el perfil tubular de los labios del dado y
continúa modificándose con un estiramiento longitudinal por acción del tiro de
unos rodillos superiores y una expansión lateral por efecto de la presión del
aire atrapado dentro de la burbuja.
Si el cabezal se encuentra uniformemente centrado y calentado y el material sale homogéneo, la película se forma con un espesor y diámetro constante.
El material extruído recibe un enfriamiento superficial mediante una corriente de aire proveniente del dispositivo llamado anillo de enfriamiento.
Si el cabezal se encuentra uniformemente centrado y calentado y el material sale homogéneo, la película se forma con un espesor y diámetro constante.
El material extruído 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 sólido
Estabilizar a la burbuja en diámetro y forma circular
Reducir la altura de la burbuja
En ciertos casos, proporcionar claridad a la película, deteniendo la cristalización del polímero
Mejorar la productividad.
Llevar el material fundido al estado sólido
Estabilizar a la burbuja en diámetro y forma circular
Reducir la altura de la burbuja
En ciertos casos, proporcionar claridad a la película, deteniendo la cristalización del polímero
Mejorar la productividad.
Las variables a controlar para llegar al mejor enfriamiento de la
película son:
Volumen del aire
Velocidad del aire
Dirección del aire
Temperatura del aire
Los diseños de anillos de enfriamiento son variados, dependiendo del tipo de material que se vaya a procesar. Los diseños más complicados son los anillos con una y dos etapas de enfriamiento, que se eligen según los requerimientos de enfriamiento del proceso.
También en la parte de enfriamiento de la burbuja existen equipos con la opción 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 operación de producción. Esto provoca que el enfriamiento principal sólo ocurra por la acción del anillo de enfriamiento.
En la operación de equipos con enfriamiento interno, el área 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.
Volumen del aire
Velocidad del aire
Dirección del aire
Temperatura del aire
Los diseños de anillos de enfriamiento son variados, dependiendo del tipo de material que se vaya a procesar. Los diseños más complicados son los anillos con una y dos etapas de enfriamiento, que se eligen según los requerimientos de enfriamiento del proceso.
También en la parte de enfriamiento de la burbuja existen equipos con la opción 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 operación de producción. Esto provoca que el enfriamiento principal sólo ocurra por la acción del anillo de enfriamiento.
En la operación de equipos con enfriamiento interno, el área 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
Calibración: Las unidades de calibración ó dispositivos que
controlan el diámetro de la burbuja se requieren cuando se trabaja con la
opción de enfriamiento interno. Estas unidades constan de pequeños rodillos
soportados por ejes curvos dispuestos alrededor de la burbuja y mantienen
constantemente las dimensiones de ésta.
Adicionalmente, un sensor de diámetro colocado justo arriba de la línea de enfriamiento, manda una señal para aumentar o reducir el volumen de aire; con ellos se puede lograr diferencia de 0.2 mm en el diámetro.
Una ventaja más de la circulación interna de aire es la reducción de la tendencia de la película a adherirse o bloquearse internamente, gracias a la remoción de ciertos volátiles emitidos por el polímero 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 más ajustes ocasionales de introducción o extracción de aire, para llevar la película nuevamente a las dimensiones específicas. En este caso, las variaciones en la temperatura ambiente a los largo del día, pueden provocar ligeras variaciones en el diámetro. Cuando un mayor control de dimensiones sea requerido, se puede usar la unidad o canasta de calibración.
Adicionalmente, un sensor de diámetro colocado justo arriba de la línea de enfriamiento, manda una señal para aumentar o reducir el volumen de aire; con ellos se puede lograr diferencia de 0.2 mm en el diámetro.
Una ventaja más de la circulación interna de aire es la reducción de la tendencia de la película a adherirse o bloquearse internamente, gracias a la remoción de ciertos volátiles emitidos por el polímero 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 más ajustes ocasionales de introducción o extracción de aire, para llevar la película nuevamente a las dimensiones específicas. En este caso, las variaciones en la temperatura ambiente a los largo del día, pueden provocar ligeras variaciones en el diámetro. Cuando un mayor control de dimensiones sea requerido, se puede usar la unidad o canasta de calibración.
d) Unidad de
Tiro: Incluye
un marco para colapsado de la burbuja y un rodillo de presión y jalado de la
película, que al igual que el embobinador, son partes que no influyen en la
productividad de una línea de extrusión, pero tienen influencia en la calidad
de formado de la bobina de película.
La primera parte de la unidad de tiro que tiene contacto con la película es el marco de colapsado que tiene la función de:
-Llevar a la película en forma de burbuja a una forma plana por medio de una disminución constante del área 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 parámetros principales para el buen desempeño de la unidad de colapsado es la fricción entre la película, el marco y los ángulos de colapsado de la burbuja.
La primera parte de la unidad de tiro que tiene contacto con la película es el marco de colapsado que tiene la función de:
-Llevar a la película en forma de burbuja a una forma plana por medio de una disminución constante del área 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 parámetros principales para el buen desempeño de la unidad de colapsado es la fricción entre la película, el marco y los ángulos de colapsado de la burbuja.
e) Rodillos de
Tiro: Aunque no afectan
la productividad de la línea de extrusión, influyen en la calidad de la
película final, ya que debe tirar uniformemente para no provocar variaciones en
el espesor. La película debe oprimirse con la firmeza necesaria para evitar la
fuga de aire que pueda causar un descenso en el diámetro final. Para el logro
de esta última función, uno a ambos rodillos son de acero recubierto con hule y
uno de ellos está refrigerando.
f) Embobinadores: Las unidades de embobinado de película, son
dispositivos para la captación del material producido para suministrarlo a
máquinas de procesado final como impresoras, cortadoras, selladoras, etcétera.
Existen básicamente dos tipo de embobinadotes
- De contacto
Existen básicamente dos tipo de embobinadotes
- De contacto
- Centrales
Embobinadores de
Contacto: En el embobinador de contacto, el eje que porta
el núcleo sobre el cual se enrollará la bobina, llamado rodillo de película, no
está motorizado, pero gira por la transmisión del movimiento de otro rodillo
(sobre el cual se recarga) que sí 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 película no tiene un eje fijo y se mueve sobre un riel curvado que mantiene la presión constante entre los rodillos.
Este tipo de embobinador es el de mayor uso en las líneas de película soplada. Sus ventajas son: Simplicidad de operación y economía. Desventajas: Sólo produce bobinas apretadas y tiene dificultad para producir rollos de película angosta de gran longitud.
Embobinadores Centrales: En los embobinadores centrales, el rodillo de la película está motorizado, varía de velocidad al incrementarse el diámetro de la bobina, así como varía el torque para mantener constante la tensión en el producto. Todas estas variaciones son controladas por PC,
El rodillo de contacto es fijo y puede estar cromado o recubierto con hule, mientras que el rodillo de película no tiene un eje fijo y se mueve sobre un riel curvado que mantiene la presión constante entre los rodillos.
Este tipo de embobinador es el de mayor uso en las líneas de película soplada. Sus ventajas son: Simplicidad de operación y economía. Desventajas: Sólo produce bobinas apretadas y tiene dificultad para producir rollos de película angosta de gran longitud.
Embobinadores Centrales: En los embobinadores centrales, el rodillo de la película está motorizado, varía de velocidad al incrementarse el diámetro de la bobina, así como varía el torque para mantener constante la tensión en el producto. Todas estas variaciones son controladas por PC,
El uso de sistemas
computarizados vuelve al enrollado central costoso, y en cierta forma, más
complicado de manejar en comparación con el embobinado de contacto. Entre las
ventajas del sistema de embobinado central está la producción de bobinas de baja
tensión de enrollado, que reduce la sensibilidad de los rollos al encogimiento
post-enrollado.
Coextrusión de Película
El proceso de coextrusión de película tubular, cobra importancia por la
gran versatilidad y variedad de películas que se pueden obtener. Entre sus usos
se encuentra la combinación de propiedades de dos distintos polímeros para
obtener un producto con la suma de sus ventajas en una película Sándwich, para
obtener un espesor menor y reducir el costo del producto.
Las diferencias básicas entre una línea de extrusión de película y una co-extrusión, se observan en la aparición de dos o más extrusores y la modificación del cabezal o dado con la adición de más canales de flujo compatibilidad física y condiciones de extrusión similares.
Cuando los polímeros que van a formar una película de varias capas tienen compatibilidad física 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 extrusión parecidas se tendrán menos problemas en los diseños del cabezal.
Las diferencias básicas entre una línea de extrusión de película y una co-extrusión, se observan en la aparición de dos o más extrusores y la modificación del cabezal o dado con la adición de más canales de flujo compatibilidad física y condiciones de extrusión similares.
Cuando los polímeros que van a formar una película de varias capas tienen compatibilidad física 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 extrusión parecidas se tendrán menos problemas en los diseños del cabezal.
Aplicación de los Productos: A continuación, se enlistan algunos de los
artículos terminado más comunes que se producen en una línea película tubular:
-Bolsa comercial
-Bolsa para empaque
-Película para uso agrícola
-Bolsa desprendible para autoservicio
-Película encogible para embalaje
-Bolsa para transporte de basura
-Sacos industriales
-Otros
-Bolsa comercial
-Bolsa para empaque
-Película para uso agrícola
-Bolsa desprendible para autoservicio
-Película encogible para embalaje
-Bolsa para transporte de basura
-Sacos industriales
-Otros
La lista anterior sólo pretende ilustrar usos generales, sin embargo,
los usos específicos son ilimitados, principalmente en el sector de envase,
siendo el mercado que consume el mayor volumen de plásticos.
Extrusión de tubo y perfil
Componentes de la Línea: Este proceso consta de una extrusora con un diseño de barril y husillo adecuado al tipo de material que se quiera procesar. En la producción de tubo y perfil, el plástico de uso más común es el Policloruro de Vinilo (PVC), aunque la tubería de Polietileno es también usada por su bayo costo.
Extrusión de tubo y perfil
Componentes de la Línea: Este proceso consta de una extrusora con un diseño de barril y husillo adecuado al tipo de material que se quiera procesar. En la producción de tubo y perfil, el plástico de uso más común es el Policloruro de Vinilo (PVC), aunque la tubería de Polietileno es también usada por su bayo costo.
En el extremo del extrusor,
un cabezal o dado conformará al polímero en estado plástico a las dimensiones
del tubo o perfil requeridos. Sin embargo, para asegurar la exactitud de
dimensiones del producto, se hace necesaria la instalación de la unidad de
formación o calibración, en el cual, el tubo o perfil adquirirá 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 deformación posterior del producto. Antes de la tina de enfriamiento, no es posible aplicar ningún esfuerzo o presión al producto sin correr el riesgo de provocarte una deformación permanente. Junto a la tina de enfriamiento, un elemento de tiro aplica una tensión o jalado constante al material para que esté siempre en movimiento. Por último, dependiendo de la flexibilidad del producto, una unidad de corte o de enrollado prepara el producto para su distribución.
Una vez logradas las dimensiones del producto, una tina de enfriamiento remueve el calor excedente, evitando cualquier deformación posterior del producto. Antes de la tina de enfriamiento, no es posible aplicar ningún esfuerzo o presión al producto sin correr el riesgo de provocarte una deformación permanente. Junto a la tina de enfriamiento, un elemento de tiro aplica una tensión o jalado constante al material para que esté siempre en movimiento. Por último, dependiendo de la flexibilidad del producto, una unidad de corte o de enrollado prepara el producto para su distribución.
a) Dado o
Cabezal para la Tubería: Cuatro tipos de cabezal se pueden distinguir en
los equipos para la producción de tubería: el cabezal con mandril-araña, el
cabezal mandril en espiral, el cabezal con alimentación lateral y el cabezal o dado con paquete de mallas.
Cada uno de estos diseños proporciona diferente patrones de flujo para el
plástico, debiendo seleccionar el tipo más adecuado para evitar efectos de
degradación del polímero o defectos de calidad en el producto.
El cabezal con mandril-araña es empleado en el procesamiento de PVC; éste material por su tendencia a la degradación, exige canales de flujo que no causen turbulencias ni estancamientos de material.
El cabezal con mandril-araña es empleado en el procesamiento de PVC; éste material por su tendencia a la degradación, exige canales de flujo que no causen turbulencias ni estancamientos de material.
b) Sistemas de
Calibración de Tubería: Tienen la función de proporcionar al tubo el
diámetro especificado y la forma circular que el producto requiere. Se puede
distinguir dos tipos de sistemas de calibración, con base en la forma de la
pared del tubo producido:
- Calibración para la tubería de pared lisa
- Calibración para tubería de pared corrugada
A su vez, cada uno de los sistemas anteriores se clasifica en los siguientes principios de funcionamiento:
- Calibración para la tubería de pared lisa
- Calibración para tubería de pared corrugada
A su vez, cada uno de los sistemas anteriores se clasifica en los siguientes principios de funcionamiento:
Calibración externa utilizando vacío
Calibración interna utilizando presión
Las cuatro combinaciones resultantes se explican con detalle a continuación.
Calibración interna utilizando presión
Las cuatro combinaciones resultantes se explican con detalle a continuación.
c) Calibración
de Tubería Pared Lisa: Calibración Externa (Vacío). Por el volumen de
tubería que se produce por este método, es la forma de calibración que se
encuentra con mayor frecuencia. En este tipo de calibración, el vacío provocado
en la parte externa del tubo ocasiona una diferencia de presiones que hace que
el polímero, aún moldeable por la temperatura elevada a que se encuentra, se
mantenga en contacto con el tubo formador metálico, que tienen un diámetro
interior igual al diámetro exterior que se especifica para el producto.
La inmersión total o aspersión de agua de enfriamiento suministra la estabilidad fila para evitar deformaciones posteriores.
La inmersión total o aspersión de agua de enfriamiento suministra la estabilidad fila para evitar deformaciones posteriores.
Calibración Externa
(Presión). En la calibración externa por presión, el mismo
efecto de diferencia entre la presión exterior e interior del tubo plástico,
promueve la formación del tubo contra las paredes del tubo de calibración, con
la diferencia de que en este caso es aire el que se inyecta al interior del
tubo que es extruído. La calibración externa por presión puede lograr mejores
efectos, pero requiere de un diseño especial del cabezal para permitir la
inyección de aire.
d) Calibración de Tubería
Corrugada: Calibración Externa (Vacío). El proceso de
formación de tubo corrugado por vacío tiene el mismo principio que para el tubo
liso; se diferencian en los formadores tienen la pared ondulada y está en
continuo movimiento, ya que el tubo no podría circular entre las muescas de las
piezas formadoras. Este tipo de tubería no es muy común, ya que se utiliza
principalmente en sectores industriales.
Calibración Externa (Presión): En este tipo de calibración, el aire a presión penetra por conductos practicado en el cabeza y se inyectan en el tubo extruido aún caliente. La diferencia de presión provocada moldea la pared del plástico contra los formadores móviles, proporcionando al producto el corrugado requerido. En este diseño, se observa también el sello que impide parcialmente la fuga de aire de la zona de mayor presión, pero pequeñas 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 líneas de extrusión.
Calibración Externa (Presión): En este tipo de calibración, el aire a presión penetra por conductos practicado en el cabeza y se inyectan en el tubo extruido aún caliente. La diferencia de presión provocada moldea la pared del plástico contra los formadores móviles, proporcionando al producto el corrugado requerido. En este diseño, se observa también el sello que impide parcialmente la fuga de aire de la zona de mayor presión, pero pequeñas 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 líneas de extrusión.
e) Unidad o Tina
de Enfriamiento: Tiene por objeto
remover el calor excedente que la tubería conserva a la salida del tanque de
calibración. La importancia del enfriamiento, radica en la estabilidad que
adquiere el plástico para no deformarse al pasar por la unidad de tiro, en
donde el tubo se somete a presiones que podría producir alteraciones en la
forma circular requerida. Se puede encontrar dos tipos de tinas de enfriamiento:
Enfriamiento por esperado
Enfriamiento por inmersión
Enfriamiento por Espreado: El tubo para por la unidad de enfriamiento, que consiste en una cámara donde numerosas boquillas instaladas rocían agua fría sobre la tubería. Este enfriamiento es usado para tubería de gran diámetro donde las velocidades de producción son bajas y la aspersión puede lograr un enfriamiento efectivo, por el tiempo de permanencia elevado del producto dentro de este equipo.
Enfriamiento por esperado
Enfriamiento por inmersión
Enfriamiento por Espreado: El tubo para por la unidad de enfriamiento, que consiste en una cámara donde numerosas boquillas instaladas rocían agua fría sobre la tubería. Este enfriamiento es usado para tubería de gran diámetro donde las velocidades de producción son bajas y la aspersión puede lograr un enfriamiento efectivo, por el tiempo de permanencia elevado del producto dentro de este equipo.
Enfriamiento por
Inmersión: En el enfriamiento
por inmersión, el tubo pasa por una tina llena de agua en constante
enfriamiento; así se lleva acabo por un intercambio de calor también constante.
A diferencia del enfriamiento por espreado, la inmersión es usada para tubería
de diámetro, donde por las velocidades altas de extrusión se requiere de un
enfriamiento intenso.
En ambos métodos, algunos autores sugieren el cálculo exacto de la longitud de la tina de enfriamiento, requiriendo datos como: diámetro, espesor, material de fabricación, velocidad de producción de la tubería y temperatura de agua de enfriamiento. También es común para los dos métodos, el uso de un enfriador y una bomba de recirculación, para poder enfriar el agua que se calienta por el contacto con el plástico, se devuelve a la tina de enfriamiento y se completa el ciclo.
En ambos métodos, algunos autores sugieren el cálculo exacto de la longitud de la tina de enfriamiento, requiriendo datos como: diámetro, espesor, material de fabricación, velocidad de producción de la tubería y temperatura de agua de enfriamiento. También es común para los dos métodos, el uso de un enfriador y una bomba de recirculación, para poder enfriar el agua que se calienta por el contacto con el plástico, se devuelve a la tina de enfriamiento y se completa el ciclo.
f) Unidad de
Tiro: Una
vez terminado el paso por la unidad del enfriamiento, la tubería pasa a la
unidad del enfriamiento, la tubería pasa a la unidad de tiro donde se genera
toda la fuerza que mantiene el plástico en movimiento dentro de una línea de
extrusión. Se conocen tres tipos de unidades de tiro:
- Por Oruga
- De Bandas
- De Ruedas o Rodillos
De estos tipos de unidades, las dos primeras se prefieren cuando el artículo producido es sensible a la presión, esto es, que pueda sufrir deformaciones bajo presiones moderadas o en productos de grandes dimensiones. Los sistemas por rodillos, son más sencillos y adecuados cuando es muy pequeña de área de contacto.
- Por Oruga
- De Bandas
- De Ruedas o Rodillos
De estos tipos de unidades, las dos primeras se prefieren cuando el artículo producido es sensible a la presión, esto es, que pueda sufrir deformaciones bajo presiones moderadas o en productos de grandes dimensiones. Los sistemas por rodillos, son más sencillos y adecuados cuando es muy pequeña de área de contacto.
g) Unidades de Corte: Existen varios tipos de unidades de corte, diseñadas
para adecuarse al trabajo requerido en la producción de tubería flexible, la
práctica común es formar rollos, lo cual reduce el trabajo de corte, mientras
que en la producción de tubería rígida el corte del tubo debe hacerse con
precisión en intervalos de longitud
iguales.
Para la selección de unidades de corte de tubería rígida y flexible, será necesario tomar en cuenta los siguientes factores:
- El diámetro y espesor de pared
- La materia prima utilizada
- La forma y calidad del corte
- La longitud del corte
Para la selección de unidades de corte de tubería rígida y flexible, será necesario tomar en cuenta los siguientes factores:
- El diámetro y espesor de pared
- La materia prima utilizada
- La forma y calidad del corte
- La longitud del corte
De los puntos anterior, el diámetro 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 chaflán a la tubería.
El tipo de guillotina usado en el corte de tubería semirrígida como PEAD, PP ó PEBD, es efectivo, pero puede conducir a ligeras deformaciones por acción de impacto de la cuchilla.
En los cortes por sierras, las pequeñas denticiones que cortan la tubería provocan al mismo tiempo la formación de pequeñas virutas que algunas veces permanece unidas al tubo.
Cuando se requiere evitar la formación de estos residuos, se utilizan mecanismos donde las cuchillas se insertan en la pared del tubo y giran a alta velocidad, produciendo sólo una viruta que por su tamaño relativamente grande se desprende de la tubería.
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 chaflán a la tubería.
El tipo de guillotina usado en el corte de tubería semirrígida como PEAD, PP ó PEBD, es efectivo, pero puede conducir a ligeras deformaciones por acción de impacto de la cuchilla.
En los cortes por sierras, las pequeñas denticiones que cortan la tubería provocan al mismo tiempo la formación de pequeñas virutas que algunas veces permanece unidas al tubo.
Cuando se requiere evitar la formación de estos residuos, se utilizan mecanismos donde las cuchillas se insertan en la pared del tubo y giran a alta velocidad, produciendo sólo una viruta que por su tamaño relativamente grande se desprende de la tubería.
h) Unidades de
Enrollado: Se ocupa para materiales flexibles, que son los
que no sufren una deformación permanente por ser enrollados. La tubería de
Poliolefinas y mangueras de PA y 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 tubería:
· El diámetro del carrete embobinador en su núcleo, no debe ser menor a 20 - 25 veces el diámetro exterior del tubo a enrollar, para evitar el colapsado en el producto,
· El diámetro exterior del carrete debe ser 10 a 20 cm. mayor que el diámetro exterior formado por el producto enrollado.
Una sola estación de enrollado se puede usar con velocidades de extrusión menores a 2m/min., mínimo dos estaciones cuando se trabaje entre 2 y 20 m/min. y estaciones automáticas y semiautomáticas a mayores velocidades.
· El diámetro del carrete embobinador en su núcleo, no debe ser menor a 20 - 25 veces el diámetro exterior del tubo a enrollar, para evitar el colapsado en el producto,
· El diámetro exterior del carrete debe ser 10 a 20 cm. mayor que el diámetro exterior formado por el producto enrollado.
Una sola estación de enrollado se puede usar con velocidades de extrusión menores a 2m/min., mínimo dos estaciones cuando se trabaje entre 2 y 20 m/min. y estaciones automáticas y semiautomáticas a mayores velocidades.
Coextrusiones de Tubería:
Tiene su principal ventaja al poder usar materiales reciclados, pues
produce tuberías 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 protección a los
ataques del medio ambiente.
En algunos usos eléctricos y de drenaje es válida esta práctica, ya que se pueden obtener productos de menor costo con buenas propiedades para las aplicaciones a las que se dirigen.
Otro tipo de coextrusión se presenta en la tubería corrugada, que requiere flexibilidad y resistencia mecánica pero con un pared interior lisa para evitar los estancamientos de los líquidos que se transporten.
En algunos usos eléctricos y de drenaje es válida esta práctica, ya que se pueden obtener productos de menor costo con buenas propiedades para las aplicaciones a las que se dirigen.
Otro tipo de coextrusión se presenta en la tubería corrugada, que requiere flexibilidad y resistencia mecánica pero con un pared interior lisa para evitar los estancamientos de los líquidos que se transporten.
Aplicaciones de los Productos:
La tubería obtenida por los métodos anteriores tienen los siguientes
usos:
Tubería a presión (PVC, HDPE)
Tubería Conduit (PVC, HDPE)
Tubería de conducción de drenaje y desagüe
Tubería para drenaje doméstico (PV)
Tubería para instalaciones eléctricas (PVC, HDPE, LDP)
Tubería para gas (PVC, HDPE)
Mangueras (PVC)
Tubería para uso médico
Tubería para agua de riego
Tubería Industrial (PVC, HDPE, PP)
Tubería para conducción de agua potable (HDPE)
Tubería a presión (PVC, HDPE)
Tubería Conduit (PVC, HDPE)
Tubería de conducción de drenaje y desagüe
Tubería para drenaje doméstico (PV)
Tubería para instalaciones eléctricas (PVC, HDPE, LDP)
Tubería para gas (PVC, HDPE)
Mangueras (PVC)
Tubería para uso médico
Tubería para agua de riego
Tubería Industrial (PVC, HDPE, PP)
Tubería para conducción de agua potable (HDPE)
Extrusión de
lámina y película en dado plano
El proceso de extrusión por dado plano ofrece algunas variantes con respecto a la extrusión de película, siendo el método para obtener lámina para aplicaciones como termo-formado (blíster pack, skin pack (empaque al vacío), artículos desechables) y láminas de varios espesores para diversos usos.
El proceso de extrusión por dado plano ofrece algunas variantes con respecto a la extrusión de película, siendo el método para obtener lámina para aplicaciones como termo-formado (blíster pack, skin pack (empaque al vacío), artículos desechables) y láminas de varios espesores para diversos usos.
Algunas características del
proceso son: alta productividad, mejor enfriamiento y buen control de las
dimensiones y propiedades del producto obtenido.
Las partes más importantes en la extrusión por dado plano son:
Dado o cabezal
Rodillo de enfriamiento
Sistema de Tiro
Unidad de embobinado
Las partes más importantes en la extrusión por dado plano son:
Dado o cabezal
Rodillo de enfriamiento
Sistema de Tiro
Unidad de embobinado
Componentes de La Línea
a) Dado o Cabezal:
En una línea de extrusión de película plana, el dado es la pieza esencial del sistema, ya que otorga la forma que el polímero tendrá en su aplicación final. Para una correcta uniformidad en el espesor de la película a la salida del dado, el factor fundamental es el diseño y la distribución correcta de las temperaturas a lo largo del mismo, así como el ajusta de los labios por donde el plástico fluirá y tomará su forma final. Debe considerarse que el ancho máximo de los labios del dado, debido al efecto de "formación de cuello" a la salida del dado y al recorte lateral, necesario para uniformizar los costado de la película. Los diseños de dados para la producción de película plana y lámina son similares, es posible distinguir tres tipos, con base en la forma del canal de distribución del polímero fundido a la salida del dado. Los diseños diferentes son los encargados de transformar secuencialmente el material fundido que avanza con un perfil cilíndrico en una lámina rectangular plana, libre de tensiones y esfuerzos, para evitar deformaciones en el tiempo de solidificación. Los tipos de colectores o canales de distribución que distinguen el diseño de dado son:
Tipo “T" (normal y biselado)
Tipo "Cola de Pescado”
Tipo "Gancho para Ropa"
a) Dado o Cabezal:
En una línea de extrusión de película plana, el dado es la pieza esencial del sistema, ya que otorga la forma que el polímero tendrá en su aplicación final. Para una correcta uniformidad en el espesor de la película a la salida del dado, el factor fundamental es el diseño y la distribución correcta de las temperaturas a lo largo del mismo, así como el ajusta de los labios por donde el plástico fluirá y tomará su forma final. Debe considerarse que el ancho máximo de los labios del dado, debido al efecto de "formación de cuello" a la salida del dado y al recorte lateral, necesario para uniformizar los costado de la película. Los diseños de dados para la producción de película plana y lámina son similares, es posible distinguir tres tipos, con base en la forma del canal de distribución del polímero fundido a la salida del dado. Los diseños diferentes son los encargados de transformar secuencialmente el material fundido que avanza con un perfil cilíndrico en una lámina rectangular plana, libre de tensiones y esfuerzos, para evitar deformaciones en el tiempo de solidificación. Los tipos de colectores o canales de distribución que distinguen el diseño de dado son:
Tipo “T" (normal y biselado)
Tipo "Cola de Pescado”
Tipo "Gancho para Ropa"
El último es el más recomendado, ya que muestra gran consistencia en la
uniformidad de distribución del flujo a pesar de cambios en las condiciones de
operación. La desventaja es el costo, ya que el diseño de alta tecnolgía de los
canales de flujo eleva su precio en comparación con los otros tipos.
Si se toman en cuenta aspecto de calidad y costo, el diseño de colector tipo "cola de Pescado" es el más equilibrado, pero al igual que en el diseño tipo T, es necesario agregar elementos mecánicos que permitan hacer ajustes a la distribución de flujos cuando existan variaciones en las condiciones de proceso.
El diseño 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 diseño de dato con colector T, tienen mejor aplicación en la producción de recubrimientos y laminaciones con papel y/o aluminio, donde las variaciones en uniformidad son prácticamente despreciables. Sumando a la incidencia del tipo de diseño sobre el costo de un dado plano, se debe considerar el área en el dado sujeta a presión, que es proporcional a la longitud de los labios de salida del dado.
Esta área, además de influir por el aumento en la cantidad de material de fabricación, tiene otro aspecto importante: las áreas que son recorridas por el plástico fundido están expuestas a grande presiones y, por ello, debe ser utilizados mecanismo de cierre del dado de mejor desempeño, pero que también son más costosos. Estos efectos son más críticos cuando se procesan materiales de alta viscosidad, se requiere el uso de sistemas de cierre mecánico reforzado por pistones hidráulicos o por diseños 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 presión causa el efecto llamado "Concha de Almeja", que es una deformación en la zona centra) del dado donde se presenta una mayor abertura por la deflexión de las paredes metálicas.
b) Sistema de enfriamiento:
Tomando una forma laminar al salir del dado, el polímero 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 líneas de extrusión se pueden distinguir:
- Para película (10 - 400 μm) (0.01 - 0.4 mm)
- Para lámina (0.2 - 2.5 mm)
Esta última división se puede emplear en casos prácticos pero no es una clasificación definitiva, si se toma en cuenta que los criterios para distinguir una lámina de una película se basan en el espesor y en la posibilidad de formar rollos sin daños ni deformaciones permanentes, es característica sólo de las películas. Ya que esta última cualidad no fácil de establecer en un espesor definido, sino que aumenta de manera paulatina, no es imposible fijar un diferenciación exacta por espesor entre las películas y las láminas. Las diferencias entre las líneas de producción de película plana y de lámina termoformable se observan en la zona de rodillos de enfriamiento, donde el primer caso la película tienen contacto en un solo lado al momento de unirse al rodillo enfriador, mientras en la lámina termoformable, la resina cae entre dos rodillos que calibran el espesor final y permanece unida al rodillo mayor para continuar enfriándose. El rodillo de enfriamiento requiere un efectivo sistema de intercambio de calor; entre mejor y más rápido sea el enfriamiento, mayor será la productividad y algunas propiedades físicas de la película, entre las que se incluye la transparencia. Para un mejor efecto de enfriado, varios sistemas acompañan al rodillo de enfriamiento:
- Cámaras de succión
- Cuchillas de aire
- Estabilizadores laterales
Cámara de Succión: Auxilia para lograr un buen contacto entre la película y el tambor de enfriamiento, al crear un área de baja presión que jala a la película hacia el tambor, además de remover cualquier volátil que pueda adherirse al tambor y ocasione la reducción de la capacidad de enfriamiento.
Cuchilla de Aire: Debido a que mecánicamente seria difícil oprimir la película contra el rodillo de enfriamiento, la cuchilla de aire realiza esta operación al lanzar una cortina de aire a alta presión contra la película en el punto de contacto con el rodillo. Cuando se usa el aire frío para la función, éste contribuye en parte con la remoción del calor excedente.
Estabilizadores Laterales: Son boquillas de aire que reducen el encogimiento de los costado de la película.
c) Elementos Posteriores al Enfriamiento:
Si se toman en cuenta aspecto de calidad y costo, el diseño de colector tipo "cola de Pescado" es el más equilibrado, pero al igual que en el diseño tipo T, es necesario agregar elementos mecánicos que permitan hacer ajustes a la distribución de flujos cuando existan variaciones en las condiciones de proceso.
El diseño 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 diseño de dato con colector T, tienen mejor aplicación en la producción de recubrimientos y laminaciones con papel y/o aluminio, donde las variaciones en uniformidad son prácticamente despreciables. Sumando a la incidencia del tipo de diseño sobre el costo de un dado plano, se debe considerar el área en el dado sujeta a presión, que es proporcional a la longitud de los labios de salida del dado.
Esta área, además de influir por el aumento en la cantidad de material de fabricación, tiene otro aspecto importante: las áreas que son recorridas por el plástico fundido están expuestas a grande presiones y, por ello, debe ser utilizados mecanismo de cierre del dado de mejor desempeño, pero que también son más costosos. Estos efectos son más críticos cuando se procesan materiales de alta viscosidad, se requiere el uso de sistemas de cierre mecánico reforzado por pistones hidráulicos o por diseños 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 presión causa el efecto llamado "Concha de Almeja", que es una deformación en la zona centra) del dado donde se presenta una mayor abertura por la deflexión de las paredes metálicas.
b) Sistema de enfriamiento:
Tomando una forma laminar al salir del dado, el polímero 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 líneas de extrusión se pueden distinguir:
- Para película (10 - 400 μm) (0.01 - 0.4 mm)
- Para lámina (0.2 - 2.5 mm)
Esta última división se puede emplear en casos prácticos pero no es una clasificación definitiva, si se toma en cuenta que los criterios para distinguir una lámina de una película se basan en el espesor y en la posibilidad de formar rollos sin daños ni deformaciones permanentes, es característica sólo de las películas. Ya que esta última cualidad no fácil de establecer en un espesor definido, sino que aumenta de manera paulatina, no es imposible fijar un diferenciación exacta por espesor entre las películas y las láminas. Las diferencias entre las líneas de producción de película plana y de lámina termoformable se observan en la zona de rodillos de enfriamiento, donde el primer caso la película tienen contacto en un solo lado al momento de unirse al rodillo enfriador, mientras en la lámina termoformable, la resina cae entre dos rodillos que calibran el espesor final y permanece unida al rodillo mayor para continuar enfriándose. El rodillo de enfriamiento requiere un efectivo sistema de intercambio de calor; entre mejor y más rápido sea el enfriamiento, mayor será la productividad y algunas propiedades físicas de la película, entre las que se incluye la transparencia. Para un mejor efecto de enfriado, varios sistemas acompañan al rodillo de enfriamiento:
- Cámaras de succión
- Cuchillas de aire
- Estabilizadores laterales
Cámara de Succión: Auxilia para lograr un buen contacto entre la película y el tambor de enfriamiento, al crear un área de baja presión que jala a la película hacia el tambor, además de remover cualquier volátil que pueda adherirse al tambor y ocasione la reducción de la capacidad de enfriamiento.
Cuchilla de Aire: Debido a que mecánicamente seria difícil oprimir la película contra el rodillo de enfriamiento, la cuchilla de aire realiza esta operación al lanzar una cortina de aire a alta presión contra la película en el punto de contacto con el rodillo. Cuando se usa el aire frío para la función, éste contribuye en parte con la remoción del calor excedente.
Estabilizadores Laterales: Son boquillas de aire que reducen el encogimiento de los costado de la película.
c) Elementos Posteriores al Enfriamiento:
Ya estabilizado el polímero por el rodillo de enfriamiento, pasa por una
serie de etapas preparándolo para su acondicionamiento final. El camino del
plástico ya moldeado incluye rodillos libres, rodillos para eliminación de
pliegues, medidor y controlador de espesor, un sistema de tratamiento
superficial para facilitar la impresión, equipo de corte y succión de bordes.
Dependiendo de las especificaciones establecidas para el producto final, vario de los equipos de corte longitudinal de las películas y de embobinado.
d) Equipos de Corte:
Dependiendo de las especificaciones establecidas para el producto final, vario de los equipos de corte longitudinal de las películas 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 películas de un ancho
menor al que se produce en el dado. En los corte laterales con funciones
automatizadas, se cuenta con sistemas que conduce el recorte a equipos que
reducen su tamaño hasta dejarlo disponible para reintroducirlo al extrusor.
e) Unidades de Enrollado:
e) Unidades de Enrollado:
Tienen la función de producir bobinas compactas y uniforme, pero
generalmente la película es usada en otros procesos como impresión y/o envase,
el producto debe ser de fácil procesamiento y uso, esto es, no presentar
bloqueo y no estar excesivamente tenso.
Los procesos básicos de embobinado son:
- Embobinado por contacto
- Embobinado central
El embobinador por contacto, es usado para obtener rollos de película no sensible a la tensión, mientras que el embobinador central, se usa cuando se requiere de rollos donde se puede regular la compactación. Los detalles de estos equipos son básicamente los mencionados para los bobinadores descritos en la sección de película tubular.
Coextrusión en dado Plano:
Los procesos básicos de embobinado son:
- Embobinado por contacto
- Embobinado central
El embobinador por contacto, es usado para obtener rollos de película no sensible a la tensión, mientras que el embobinador central, se usa cuando se requiere de rollos donde se puede regular la compactación. Los detalles de estos equipos son básicamente los mencionados para los bobinadores descritos en la sección de película tubular.
Al igual que cualquier otro
producto coextruído, la producción de película o lámina con distintas capas de
dos o más materiales encuentra su principal diferencia con respecto a una línea
de extrusión simple, en la construcción del cabezal dado.
En el caso de película o lámina plana, se pueden distinguir tres formas distintas de producción 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 unión de materiales externa
- Flujos separados dentro del cabezal y unión en la salida
- Flujos completamente juntos dentro del cabezal.
En el caso de película o lámina plana, se pueden distinguir tres formas distintas de producción 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 unión de materiales externa
- Flujos separados dentro del cabezal y unión en la salida
- Flujos completamente juntos dentro del cabezal.
a) Flujos Separados Dentro del Cabezal y Unión
Externa: En este caso, cuando los materiales aún caliente
se unen fuera de cabezal, corren independientes dentro de éste 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 unión de los materiales, aunque éste se vuelve indispensable sólo cuando una tercera capa de algún otro material frío se agrega al sistema o cuando debido a las altas velocidades de extrusión, pequeñas cantidades de aire pueden quedar atrapadas entre ambas capas. Para esta construcción 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 diseño de los canales de flujo de cada material puede ser completamente distinto y aislado térmicamente con relativa facilidad.
Entre las desventajas, sólo 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 elevado costo.
Operativamente, el problema de manejar materiales distintos en un solo canal tiene el inconveniente de controlar dos salidas de materiales independientes. Además, las contradicciones laterales deben ser mínimas y la producción de humos entre las capas extraídas puede generar problemas de calidad en la lámina final. Un factor adicional a considerar, es que en la extrusión de películas muy delgadas que tienden a enfriarse rápidamente, se pueden presentar problemas de baja adhesión.
Puede ser instalado un rodillo que presiones y asegure la unión de los materiales, aunque éste se vuelve indispensable sólo cuando una tercera capa de algún otro material frío se agrega al sistema o cuando debido a las altas velocidades de extrusión, pequeñas cantidades de aire pueden quedar atrapadas entre ambas capas. Para esta construcción 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 diseño de los canales de flujo de cada material puede ser completamente distinto y aislado térmicamente con relativa facilidad.
Entre las desventajas, sólo 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 elevado costo.
Operativamente, el problema de manejar materiales distintos en un solo canal tiene el inconveniente de controlar dos salidas de materiales independientes. Además, las contradicciones laterales deben ser mínimas y la producción de humos entre las capas extraídas puede generar problemas de calidad en la lámina final. Un factor adicional a considerar, es que en la extrusión de películas muy delgadas que tienden a enfriarse rápidamente, se pueden presentar problemas de baja adhesión.
b) Flujos
Separados dentro del Cabezal y Unión 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 éste una
construcción de varias entradas con otros canales de flujo y una sola ranura de
salida.
En este tipo de coextrusión, 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 más complejo que en la construcción del tipo mencionado en el inciso anterior. Como desventajas, además de los problemas de aislamientos ya mencionados, se debe considerar que la construcción del cabezal es compleja, aunque la introducción de hasta una curta capa es factible.
c) Flujos juntos dentro del Cabezal: Este tipo de coextrusión se puede realiza en cabezales convencionales, con la inclusión de un adaptador que dosifica los diferentes materiales para la formación de una sola comente. La ventaja de este tipo de construcción, es que casi cualquier número de capas puede incluirse para obtener láminas de aplicaciones muy especializadas, todo esto con una complejidad relativamente menor a los métodos anterior. Como restricción, se debe tomar en cuenta que los materiales deben tener propiedades Teológicas y temperaturas de proceso similares. Se puede considerar que este es el sistema más usado en la producción de coextrusiones.
En este tipo de coextrusión, 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 más complejo que en la construcción del tipo mencionado en el inciso anterior. Como desventajas, además de los problemas de aislamientos ya mencionados, se debe considerar que la construcción del cabezal es compleja, aunque la introducción de hasta una curta capa es factible.
c) Flujos juntos dentro del Cabezal: Este tipo de coextrusión se puede realiza en cabezales convencionales, con la inclusión de un adaptador que dosifica los diferentes materiales para la formación de una sola comente. La ventaja de este tipo de construcción, es que casi cualquier número de capas puede incluirse para obtener láminas de aplicaciones muy especializadas, todo esto con una complejidad relativamente menor a los métodos anterior. Como restricción, se debe tomar en cuenta que los materiales deben tener propiedades Teológicas y temperaturas de proceso similares. Se puede considerar que este es el sistema más usado en la producción de coextrusiones.
Aplicaciones de los Productos Película Plana (0.01
- 0.4 mm)
Laminaciones
Películas encogibles
Películas para envoltura
Películas para envases
Películas para bolsas
Películas para uso decorativo
Películas para pañal
Películas con relieve
Cintas adhesivas
Otras
Lámina Termo-formable (0.03 - 2.5 mm)
Cubiertas
Desechables
Blister Pack
Envases
Skin Pack
Películas encogibles
Películas para envoltura
Películas para envases
Películas para bolsas
Películas para uso decorativo
Películas para pañal
Películas con relieve
Cintas adhesivas
Otras
Lámina Termo-formable (0.03 - 2.5 mm)
Cubiertas
Desechables
Blister Pack
Envases
Skin Pack
Coextrusiones
Envases de productos químicos
Envases de alimentos
Envases de productos químicos
Envases de alimentos
Recubrimiento de cable: Componentes de La Línea. En la industria de cables aislados, una amplia variedad de productos hace que existan muchos tipos de configuraciones para líneas recubrimiento. A pesar de la diferencias entre ellas, todas guardan una estrecha relación; la parte fundamental de estos procesos se encuentra en el lado o cabezal y éste es común a todos los tipos de recubrimiento.
Recubrimiento por Presión: En
este tipo de cabezal, el cable a recubrir se encuentra envuelto por el plástico
fundido bajo presión en el interior del dado. En este caso, la adherencia del
plástico al cable por las condiciones de presión y temperatura es muy buena; en
el caso de alambre trenzado, se asegura la penetración del plástico entre las
tramas metálicas. Para un mejor logro propósito de este propósito se puede
crear un vacío 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 producción de tubería, pero un diámetro muy pequeño. En la etapa de recubrimiento, el pequeño tubo formado en el cabezal se contrae, disminuyendo un poco su espesor y cubriendo la superficie del cable.
Recubrimiento por Tubo: En el dado para recubrimiento por tubo, se utiliza un dado similar al usado en la producción de tubería, pero un diámetro muy pequeño. En la etapa de recubrimiento, el pequeño 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 líneas deben tener después del cabezal un
sistema de enfriamiento, un elemento de tiro y un embobinador, y adicionarles un
sistema de medición de espesores de pared, un probador de fuga de corriente y
otros sistemas de medición que dependerán de la especialidad que se esté
trabajando.
Aplicaciones de los Productos
Aislado de fibra óptica
Cable fino
Cables telefónicos
Cables sencillos o trenzados
Cable de alta tensión con Polietileno entrecruzado
Cable de alto Calibre.
Aplicaciones de los Productos
Aislado de fibra óptica
Cable fino
Cables telefónicos
Cables sencillos o trenzados
Cable de alta tensión con Polietileno entrecruzado
Cable de alto Calibre.
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