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Mayo de 2004 Página 1 de 5

La madera: ¿una resina más?

Serrano, Carlos

La demanda de plásticos rellenos con fibras celulósicas ha crecido recientemente. El procesamiento de matrices poliméricas embebidas con fibras está en auge.

La investigación y desarrollo de procesos para formar compuestos de plásticos y madera es una de las áreas más activas de la industria de los plásticos en el presente. El volumen de la demanda de productos plásticos rellenos con fibras celulósicas, especialmente las de madera, ha venido creciendo en los años recientes. Algunos procesos de preparación de materiales compuestos que han demostrado ser eficientes en otras aplicaciones están siendo ahora adaptados para procesar matrices poliméricas embebidas con fibras; los compuestos así formados tienen un alto contenido de relleno y combinan las propiedades más deseables de los plásticos con la apariencia de los acabados en madera. Sus productos pueden ser transformados posteriormente de la misma manera como se trabaja la madera corriente; es decir, se pueden cortar, clavar o atornillar. Así mismo, se pueden perforar y maquinar. Pero, al mismo tiempo, se pueden termoformar como los plásticos.

El relleno de madera generalmente se mezcla con la matriz polimérica en extrusores de tornillos gemelos, con el fin de mejorar las propiedades mecánicas de la resina a bajo costo. Esto se logra aplicando mezclados distributivos y dispersivos a los componentes de las mezclas. Sin embargo, dado que los rellenos de madera son sensibles al calor y a los esfuerzos cortantes generados por la rotación del tornillo, es necesario escoger estrategias de extrusión que desarrollen un mezclado suficiente pero que a la vez minimicen la degradación de las fibras y la resina en la máquina.

Recientemente, Krauss-Maffei lanzó un nuevo extrusor de tornillos gemelos de dos etapas en tandem, modelo KMD 133-36 WPC, que combina madera sin secar con resinas de PVC, PE o PP en polvo o en forma granulada en la misma garganta de alimentación del equipo. La primera etapa consiste de un sistema corrotacional cuya función es la de efectuar un secado de la mezcla en una distancia de L/D 9:1, con un diámetro de 177mm. La garganta de alimentación es enfriada permanentemente y un sistema de aceite calienta o enfría los tornillos. Debido a que esta sección no tiene un punto de venteo, la humedad es retirada cuando la mezcla pasa a la segunda sección del extrusor de tornillos gemelos. La segunda sección está constituida por un sistema de tornillos contrarrotacionales de 133mm de diámetro y con una longitud L/D de 36:1. En la segunda sección se cuenta con dos puntos de venteo, la primera opera a la presión atmósferica y en la segunda se aplica alto vacío (de hasta 28 pulgadas de agua). El constructor afirma que la productividad de la máquina es de 2.000 lb/hr cuando la mezcla se compone de un 60% de fibra de madera con PVC, 1.800 lb/hr cuando la resina es HDPE, y 1.600 lb/hr cuando la resina es PP.

La experiencia de Krauss-Maffei para trabajar con el extrusor de L/D 36:1 se remonta a algunos años atrás y por lo tanto, esta compañía afirma que su tecnología ya está bien cimentada en el mercado. La zona inicial del extrusor es suficientemente larga para adaptar térmicamente al material sin someterlo a esfuerzos cortantes indeseables y las dos zonas de venteo han reportado beneficios decisivos para la buena calidad de los productos, afirman representantes de Krauss-Maffei.

El uso de los extrusores de tornillos gemelos corrotacionales para el procesamiento de polímeros rellenos con fibra de madera es una tendencia que ha marcado el trabajo de la compañía Sino-Alloy Machinery. Su modelo PSM 72 de tornillos gemelos de 72mm de diámetro y L/D 44:1, puede fabricar concentrado con un contenido de hasta 60% de madera. En esta máquina, la harina de madera se alimenta inicialmente sola con el objeto de calentarla y remover la humedad. Luego, la resina se alimenta aguas abajo en el extrusor para efectuar la mezcla con el relleno. De acuerdo con este fabricante, sus extrusores se caracterizan por contar con una caja reductora de alto torque, que permite una mayor productividad (T = 9.550 P/2n; donde T es el torque en N-m; P la potencia del motor en kW; y n la máxima velocidad del tornillo en rpm). La compañía afirma ofrecer máquinas con velocidades de 600 rpm y para el futuro piensan que la velocidad preferida por mercado será de 1.200 rpm. La máquina PSM tiene tornillos con hélices intercaladas con intersticios uniformes y que ofrecen un tiempo de residencia reducido a la resina, a la vez que evitan la generación de puntos calientes. Esta serie de extrusores también se distingue porque la profundidad de los filetes es alta: Da/Di de 1,55 (Da es diámetro externo y Di el diámetro interno del filete). Entre más profundo es el canal, mayor es la productividad.

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