Consejos para evitar la degradación en extrusión

El proceso de extrusión trae consigo varios desafí­os. Para muchas industrias, el principal reto es entregar una calidad consistente de producto, especialmente cuando se trata de la producción de artí­culos médicos.

Los productos de tuberí­a médica deben ser producidos dentro de tolerancias muy estrechas. A menudo, el espesor de pared y el diámetro tienen tolerancias inferiores a 0,01 mm. Además, los polí­meros para este tipo de aplicaciones suelen ser muy costosos; por lo tanto, todo el sistema de extrusión debe ser cuidadosamente ajustado y controlado para satisfacer estas exigencias y, a la vez, producir de manera rentable algo que es especialmente cierto cuando se producen estructuras de múltiples capas.

La geometrí­a del canal de flujo que atraviesa el polí­mero es un componente crí­tico de un sistema de extrusión bien diseñado. El tiempo de residencia o la cantidad de tiempo que el polí­mero fluye a través del herramental debe minimizarse para evitar problemas de quema y estancamiento. Cuando los canales del dado son demasiado grandes, el tiempo de exposición a las temperaturas de procesamiento podrí­a generar degradación del polí­mero. De otro lado, una geometrí­a demasiado restrictiva se traduce en altas presiones de operación, limitando las velocidades de producción. Si además de esto el polí­mero se frena o estanca en algunas regiones, se encontrarán puntos muertos que impidan que el material fluya libremente. Todos estos fenómenos pueden generar material completamente degradado, como se ve en las imágenes que acompañan a este artí­culo.

Adicionalmente, los productos médicos a menudo usan sulfato de bario, una sustancia radio-opaca que permite que el producto acabado sea visible en los escáneres de rayos x. Cuando el sulfato de bario es co-extruido con materiales de alta temperatura, como fluoropolí­meros, los canales de flujo deben ser diseñados para asegurar que el sulfato de bario no se degrade. Los puntos muertos y un alto tiempo de residencia causarán que el sulfato de bario tome un tono amarillo y arruine el producto.

Los sensores y la retroalimentación que el sistema proporciona deben ser revisados varias veces para asegurar que el polí­mero está siendo procesado correctamente. La temperatura del polí­mero que atraviesa la cavidad del molde podrí­a ser muy diferente de lo que dice el termopar.

Como ya sabemos, el termopar es un sensor que mide la temperatura del conjunto del cabezal. En la mayorí­a de los casos, el sensor no está leyendo directamente la temperatura del polí­mero, sino que se instala en la carcasa exterior del conjunto del molde. Puede existir un gradiente térmico considerable entre el polí­mero y el termopar, dando la confianza falsa de que el polí­mero se está procesando correctamente. Debido a que la temperatura del polí­mero podrí­a ser realmente más frí­a o más caliente que lo que se indica, es imperativo tomar medidas fí­sicas de la corriente de fundido, mientras se trabaja con materiales sensibles o mientras se establecen recetas para la lí­nea.

Para esto, deben tomarse medidas de temperatura cuando la lí­nea está trabajando a velocidad de producción. A medida que el polí­mero comienza a viajar a través de los canales de flujo restrictivo, desarrollará calor debido al efecto de disipación viscosa. Cuanto más rápido vaya, más calor se generará dentro del sistema.

Es crí­tico ejercer una supervisión estrecha de materiales térmicamente sensibles, como el EVOH. En estos casos es posible tener degradación de geles; por ejemplo, el termopar puede estar marcando 300°C, pero en realidad puede que la temperatura de la masa esté sobre los 330°C. En este caso, se necesita calibrar los valores del termopar para tener la temperatura real del fundido.

Los materiales también pueden ser propensos a fractura del fundido, un fenómeno que produce un acabado superficial inaceptable. Utilizando los tamaños apropiados de herramental, y ajustando los parámetros de procesamiento, se evitarán estos problemas.

Según Bill Conley, gerente nacional de ventas de Guill Tool & Engineering, si la extrusora está funcionando muy lentamente, Guill Tool puede ofrecer cabezales de salida duales, triples o cuádruples. De esta forma, en lugar de tener que conseguir esta lí­nea, se puede multiplicar la producción con el efecto del cabezal.

Nota del redactor: la información presentada en este artí­culo fue derivada de una conversación reciente entre Denis Finn y Bill Conley, gerente nacional de ventas de Guill Tool & Engineering, en la sede de la compañí­a. Por favor tenga en cuenta que la información en este artí­culo se aplica únicamente a los termoplásticos.