El blog del Plástico

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.
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)

Descripción del Proceso: Dentro del proceso de extrusión, varias partes debe identificarse con el fin de aprender sus funciones principales, saber sus características en el caso de elegir un equipo y detectar en donde se puede generar un problema en el momento de la operación.
La extrusión, por su versatilidad y amplia aplicación, suele dividirse en varios tipos, dependiendo de la forma del dado y del producto eximido.
Así la extrusión puede ser:

De tubo y perfil

De película tubular

De lámina y película plana

Recubrimiento de cable

De Monofilamento
Para pelletización y fabricación de compuestosIndependientemente 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.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.

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.

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.

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

 

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 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.
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.

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, homogeneiza 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.

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.

Las variables a controlar para llegar al mejor enfriamiento de la película son:
Volumen del aire
Velocidad del aire
Dirección del aire
Temperatura del aireLos 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.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.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) Embobinadotes:Las unidades de embobinado de película, son dispositivos para la capacitación del material producido para suministrarlo a máquinas de procesado final como impresoras, cortadoras, selladoras, etcétera.Existen básicamente dos tipo de embobinadotes
– De contacto

– CentralesEmbobinadores 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 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.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

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.

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. A Continuación, se muestran arreglos típicos de líneas de extrusión de tubería flexible, perfil y tubería.

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 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.

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 externa utilizando vacío
Calibración interna utilizando presión
Las cuatro combinaciones resultantes se explican con detalle a continuación.

c) Calibración de Tubería Pared Lisa:
Calibración por 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.
Calibración por 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.

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 pasa 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 calo también constante. A diferencia del enfriamiento por esperado, 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.

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.

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

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 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.

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.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)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 (blister 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

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»

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 se 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 central 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: 

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: 

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.

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.

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.

Aplicaciones de los Productos Película Plana (0.01 – 0.4 mm)

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

Diámetro del husillo (mm)	Relación L/D	Motor (Kw)	Producción (Kg/h)	Observaciones
15	25	1.5	3	PE rayas tubo
20	25	2.2	6	PE rayas tubo
25	25	3	10	PE rayas tubo
30	25	4	18	Plastificado
45	25	11	50	Plastificado

Temperatura de la masa: Hemos visto que es importante mantener la temperatura de la masa, antes de la entrada al cabezal, en un nivel bajo. Para un procesamiento inmejorable con un tornillo de barrera, el perfil de temperatura de las zonas de la extrusora debe ser del tipo «joroba» (“humped»). Esto es que la primera zona debe estar caliente pero no tanto; la segunda zona debe estar muy caliente para fundir el material rápidamente para disminuir desgaste del tornillo por fricción y el calor de cizallamiento; luego cada zona que sigue debe estar más fría en forma progresiva; hasta que la última zona esté relativamente fría.
Consideremos que la extrusora es el intercambiador de calor más eficiente de la Línea porque cuenta con un sistema de enfriamiento forzado y el espesor de la capa de resina es relativamente bajo.

Perfil de la temperatura de «Joroba» de una extrusora en °C.

Otros Usos:

Aleación de polímeros compatibles para obtener un material de características deseadas

Homogeneización y obtención de condiciones de flujo deseadas en polímeros vírgenes

Para plásticos de ingenieria

que tienen, por ejemplo, una relación L/D de 16:1, suelen ser apropiados para extruir perfiles; en cambio, los largos, de hasta 40:1, mezclan mejor los materiales. En la figura siguiente se muestran algunos diseños de tornillos.

Fig. 4 Tornillos de extrusora típicos