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Octubre de 2003 Página 2 de 4

¿Inestabilidades en el proceso de extrusión?: Aprenda a solucionarlas

Chris Rauwendaal

1.2. Fractura del fundido
La fractura del fundido es una distorsión severa del extruído que puede tomar muchas formas diferentes: de espiral, de bambú, rizos ordenados, fractura aleatoria, etc. (Figura 1). No es un defecto superficial como la piel de tiburón, sino que está asociada con el cuerpo completo del extruído fundido. Sin embargo, muchos investigadores no hacen distinción entre la piel de tiburón y la fractura del fundido y juntan todas estas inestabilidades bajo el término de fractura de fundido. Los polímeros lineales tienden a desarrollar una inestabilidad del flujo en cortante a la altura de los labios del dado, mientras que los polímeros ramificados tienden a desarrollar inestabilidades en la región de convergencia del canal de flujo del dado. Generalmente la fractura del fundido se dispara cuando se excede cierto esfuerzo cortante contra las paredes del cabezal. Este esfuerzo crítico es del orden de 0.1 a 0.4 MPa (15 a 60 psi).

Se ha encontrado que suavizar las líneas de flujo de la geometría del canal reduce la tendencia a formar fractura de fundido en polímeros ramificados. Las altas temperaturas, particularmente en las paredes de los labios del dado, ayudan a tener mayores tasas de extrusión antes de que aparezca fractura en el fundido. El esfuerzo cortante crítico con respecto a las paredes parece ser relativamente independiente de la longitud, radio y temperatura del dado, y parece variar inversamente con el peso molecular, pero se cree que es independiente su distribución.

Ciertos polímeros exhiben una región de superextrusión por encima del rango de fractura del fundido, donde el extruído no se distorsiona. Este proceso es particularmente ventajoso para los polímeros cuyo fundido se fractura a tasas relativamente bajas, como el FEP (fluorotermoplástico). En la región de superextrusión se cree que el polímero se resbala uniformemente a lo largo de las paredes del dado.

El problema de la fractura del fundido puede ser resuelto suavizando las líneas de flujo del dado, incrementando la temperatura en los labios, haciendo corridas a tasas más bajas, reduciendo el peso molecular o la viscosidad del polímero fundido, incrementando el área seccional del canal de salida o usando un lubricante externo. En algunas ocasiones, el problema de fractura de fundido puede ser resuelto llegando hasta la superextrusión. Este proceso se usa particularmente en la industria de recubrimiento de cable, donde las líneas de alta velocidad son muy importantes para la garantizar la rentabilidad de la producción.

2. Resonancia del halado
La resonancia del halado ocurre en los procesos donde el extruído se expone a un flujo que se estira con superficie libre, como en extrusión de película fundida, hilado de fibras y moldeo por soplado. Se manifiesta en variaciones cíclicas regulares de las dimensiones del extruído. La resonancia ocurre por encima de cierta relación de halado crítica, cuando el polímero se encuentra aún en estado fundido al momento de ser embobinado y es rápidamente templado después.

Esta inestabilidad se presenta porque la resistencia a la deformación extensional decrece a medida que el nivel de esfuerzo se incrementa. La cantidad total de masa entre el dado y el embobinado no puede variar con el tiempo porque la velocidad de embobinado es constante, pero no necesariamente sucede lo mismo con las dimensiones del extruído. Si las dimensiones del extruído se reducen justo antes del embobinado se afecta el resto de la geometría producida. A medida que la sección más grande de extruido es embobinada, puede formarse una sección delgada por encima de ella; esto puede suceder una y otra vez, llegando a ocurrir una variación cíclica de las dimensiones del extruído; la resonancia del halado no se presenta cuando el extruído se solidifica en el embobinado dado que las dimensiones en ese punto ya están fijas. Se ha encontrado que la resonancia isotérmica del halado es independiente de las dimensiones del extruído. La relación crítica de halado para casi todos los fluidos newtonianos como el nylon, poliéster, polisiloxano, etc. es de aproximadamente 20. La relación crítica de halado para fluidos estrictamente no newtonianos como el polietileno, poliestireno, polipropileno, etc. puede ser hasta de 3. La amplitud de las variaciones dimensionales aumenta con la relación de halado y la longitud de descuelgue.

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