Principios de extrusión de polimeros

APÉNDICE A

PRINCIPIOS DE TECNOLOGÍA DE POLIMEROS

1. EXTRUSION DE POLIMEROS

1. Generalidades

De acuerdo con la RAE, la extrusión es un proceso mediante el cual se da forma a una masa metálica, plástica o de cualquier otra índole, haciéndola salir por una abertura especialmente dispuesta (RAE, 2014, “extrudir”). En un sentido amplio y de acuerdo con la definición de Beltrán y Marcilla (2012, P.99) la extrusión comprende un proceso de transformación en el cual se fuerza a un material a fluir a través de un orificio para formar un producto largo y continuo con una sección transversal constante.

Los materiales usados en el proceso de extrusión son comúnmente metales, polímeros, cerámicas y productos alimenticios de manera que se obtienen diversos productos como perfiles estructurales de aluminio para marcos de ventana, tuberías de PVC para edificios, pastas alimenticias para el consumo humano directo, etc.

La extrusión es uno de los procesos más importantes en la industria de transformación de polímeros, donde los materiales principalmente usados son termoplásticos, los cuales son materiales que se vuelven fluidos cuando se calientan y se solidifican cuando se enfrían (Ramos, 2007, p.69). Entre los productos que se pueden manufacturar se encuentran tubos, mangueras, fibras, películas y un número ilimitado de perfiles.

1. Descripción del proceso de extrusión

El proceso de extrusión de polímeros se lleva a cabo en máquinas denominadas extrusoras. La figura A.1 muestra un diagrama típico de una extrusora. El elemento principal de un extrusor de polímeros es un husillo o tornillo que gira alojado dentro de un cilindro o barril, donde el primero es capaz de impulsar un material a una velocidad específica a través de una boquilla o dado y bajo ciertas condiciones de operación específicas.

[pic 1]

Fig. A.1. Esquema general de una extrusora.

Entre las funciones que debe desempeñar una extrusora está la de disponer de un sistema de alimentación del material, un sistema de fusión-plastificación del mismo, un sistema de bombeo y presurización, que habitualmente generará también un efecto de mezclado y, finalmente, el dispositivo para dar lugar al material fundido. El dispositivo de alimentación comúnmente usado es una tolva que recibe el material en forma de polvo o bolas. El dispositivo de fusión, bombeo y mezclado está constituido por un tornillo de Arquímedes que gira dentro de un cilindro calentado por medio de resistencias eléctricas dispuestas en su superficie. A consecuencia del giro, el tornillo compacta el material sólido a la entrada para dar lugar a la fusión y lo transporta hacia la boquilla de conformado, ubicada -por consecuencia- en la parte del cilindro más alejada de la tolva. La boquilla tiene el diseño adecuado para dar lugar al conformado del producto (Beltrán y Marcilla, 2012, p. 100). Una vez que sale del dado, el fluido debe ser enfriado rápidamente para mantener la forma deseada (Ramos, 2007, p.70).

1. EXTRUSIÓN DE PELICULA SOPLADA

A.2.1.   Generalidades

El proceso de extrusión de película soplada, película tubular o film soplado (en inglés conocido como Film blowing process o Blown film extrusion) es el método más común para la fabricación de películas de polímeros termoplásticos. Entre los materiales más usados están el polietileno de alta y baja densidad (HDPE y LDPE respectivamente) y polipropileno (PP). Los productos generados son diversos como por ejemplo envolturas para alimentos, bolsas para abarrotes, cubiertas para piscinas, revestimientos para canales de irrigación, etc. El término película se refiere a espesores por debajo de 0,5 mm; sin embargo, mediante el proceso de extrusión de película soplada en general se obtienen espesores de película de 10 a 250 micrones (Ramirez, 2012, “Características del proceso de extrusión de película soplada”, parr.48).

A.2.2.   Descripción del proceso de extrusión de película soplada

El arreglo tipico para una linea de extrusion de pelicula soplada (figura A.2) contiene las siguientes unidades o sistemas:

• Unidad de extrusion,
• Unidad de conformado,
• Unidad de enfriamiento,
• Unidad de tiro o jalado,
• Unidad de calandrado,
• Unidad de bobinado;

[pic 2]

Fig. A.2. Esquema general de una línea de extrusión de película soplada.

El proceso tiene como punto de inicio la extrusión y conformado por medio de una extrusora convencional (unidad de extrusión) la cual está equipada con un dado y un cabezal (unidad de conformado) con una boquilla anular dirigida hacia arriba. Por el interior de la boquilla se inyecta aire que queda confinado en el interior del material extruido de modo que se forma una burbuja que es contenida por medio unos rodillos situados en la parte superior, a los cuales se les denomina rodillos de colapsado. Adicionalmente, la boquilla dispone de unos orificios que permiten la circulación de aire por el exterior del material a la salida (unidad de enfriamiento) que tienen la función de enfriar el material extruido y conformado (Beltrán y Marcilla, 2012, p.145).

La unidad de jalado, ubicada en la parte superior de la línea, está compuesta por los rodillos de colapsado y de jalado conformados por cilindros revestidos de caucho duro, u otro material que no se adhiera al film, que deben producir una presión de cierre uniforme, tirando o jalando -por medio de un accionamiento- a la película con una velocidad de arrastre que determina el espesor de la misma.

La película enfriada y colapsada pasa por otros rodillos que sirven de guía antes de pasar la unidad de bobinado que cuenta con tambores de almacenamiento donde se recoge la bobina. En la unidad de bobinado se disponen una serie de rodillos que evitan la formación de pliegues los cuales se denominan rodillos guías. 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. Cada tambor cuenta con un accionamiento independiente y con la regulación adecuada para poder conformar la bobina.

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