Soluciones presentadas en Fakuma y NPE

Las novedades resumidas en este artículo se documentan con base en las ferias NPE, llevada a cabo en Chicago (Estados Unidos) en junio pasado, y FAKUMA, a realizarse en Friedrichshafen (Alemania) en octubre. Sin embargo, desde ahora se puede anticipar que serán aún más las primicias que se verán en la feria K 2007 en Düsseldorf, Alemania.

Motores de accionamiento directo en extrusoras
Esta tecnología, presentada por algunas empresas de extrusión en la feria K 2004 en Alemania, ha tenido un gran impacto y se ha convertido en la tecnología más significativa para el proceso de extrusión. Hoy en día ya existe, en el ámbito mundial, un gran número de compañías que ofrece esta posibilidad en sus extrusoras.

Los constructores de motores que proveen esta tecnología son, entre otros, Siemens, ABB, Baumüller y KEB America. El principio consiste en la existencia de una bobina en el estator y unos imanes en el rotor que se alinean cuando se energiza el estator. La velocidad de rotación del motor se sincroniza con la velocidad a la que el circuito del estator alterna de positivo a negativo.

La presencia de estos motores en las extrusoras ha contribuido a un proceso de extrusión eficiente desde el punto de vista energético (mínimo 10% menos de consumo de energía), con bajos costos en mantenimiento, más silencioso, con bajos niveles de vibración, con rotación del husillo más uniforme y mejor uso de espacio. También existe la posibilidad de prescindir del reductor y lograr montajes de los husillos en menor tiempo y con mayor facilidad. La figura 1 muestra un motor sincrónico de accionamiento directo.

Entre las empresas de extrusión que incluyeron esta tecnología se pueden mencionar, entre otras, a Reifenhäuser (Alemania) que quizás fue la primera compañía en comercializar sus extrusoras con estos motores (Feria K 2004). La compañía ofrece sus máquinas REItorque sin reductores en modelos de Æ 25 a 100 mm de diámetro con motores Siemens que suministran un torque de 300 a 11.000 N.m. También sobresale Macchi (Italia), que utiliza en extrusoras de 80 mm de diámetro un motor Siemens de 7000 N.m. de torque y en las extrusoras de 65 mm emplea un motor Siemens de 5000 N.m., ambas sin reductor. Actualmente, Siemens entrega motores sincrónicos de accionamiento directo con reductores Flender para facilitar la conversión al accionamiento directo.

Addex (Estados Unidos) mostró durante NPE coextrusoras de Æ 70 mm con motores Baumüller de accionamiento directo de 94 HP sin cajas reductoras. Battenfeld Extrusionstechnik (Alemania) es otra empresa que utiliza este tipo de motores en extrusoras monohusillo (Æ 90 mm) para la extrusión de tubería de polietileno hasta 250 mm de diámetro.

Extrusión de película soplada
Uno de los retos en la extrusión de película soplada es lograr un enfriamiento más eficiente de la burbuja para alcanzar mayores productividades y obtener mejores propiedades ópticas en las películas. Brampton Engineering, de Canadá, mostró durante NPE su sistema AquaFrost en un equipo de extrusión de película soplada con extrusión en dirección hacia abajo. La tecnología se basa en un anillo de enfriamiento que utiliza agua como medio refrigerante en lugar de aire frío. Acorde con las pruebas realizadas por la empresa, con este sistema se logran producir películas de 5 capas con un nivel de nubosidad de 2% en comparación con las películas tradicionales enfriadas por aire con nubosidades entre 6 y 8 %.

AquaFrost compite con la tecnología de extrusión de película soplada convencional con una productividad de 1.5 a 2 veces mayor. El sistema se ha utilizado en coextrusiones desde 5 y hasta 10 capas.

La empresa alemana Dr. Collin desarrolló una serie de líneas de coextrusión de película soplada, con enfriamiento con aire (desde 2 hasta 9 capas) ó con agua (desde 2 hasta 7 capas), para la utilización en investigación, desarrollo de productos multicapa y docencia. Las nuevas líneas también pueden ser utilizadas para la producción de pequeños volúmenes o tirajes cortos y permiten ser adaptadas según los desarrollos requeridos de películas. Estas líneas serán presentadas en la próxima feria FAKUMA en Alemania. Como novedad en esta feria estará la exhibición de una coextrusora de mesa de 3 capas.

La  figura 2 ilustra una línea de coextrusión 3 capas con 2 extrusoras de 30 mm y una extrusora de 45 mm con anillo de enfriamiento de doble labio con aire.

Extrusión de película plana
EDI, de Estados Unidos, presentó durante NPE un sistema de cabezal plano que produce películas y recubrimientos con un número muy alto de capas hasta obtener estructuras de microcapas que mejoran la barrera a gases y a la humedad. Esta tecnología multiplicadora de capas incluye un bloque de alimentación, un cabezal y otros herramentales.

La tecnología se basa en el principio del "multiplicador de capas", desarrollado por Dow Chemical Company y licenciado a EDI. Consiste en la entrada de varias corrientes de material, procedentes de 3 ó más extrusoras, a un bloque de alimentación, él cual produce una multicapa uniforme tipo sándwich, ésta a su vez es alimentada a un multiplicador de capas. En este dispositivo las capas son multiplicadas en etapas. Por ejemplo, 3 capas son multiplicadas a 12 capas, éstas últimas son multiplicadas a 48 capas y la estructura final de microcapas es alimentada a un cabezal plano. De esta manera es posible producir hasta 80 microcapas.

Orientadores unidireccionales de películas (MDO)
Kiefel, de Alemania, presentó en NPE su orientador unidireccional (en sentido de máquina) de películas (MDO) para ser utilizado en línea o como unidad independiente con la posibilidad de recibir substratos producidos por extrusión de película soplada o plana. El uso del MDO permite incrementar la resistencia mecánica de las películas y lograr una importante reducción en el espesor, aumentando así su barrera a gases y a vapor de agua. Las propiedades ópticas, tales como transparencia y brillo también pueden ser mejoradas. La figura 3 presenta la línea Kirion MDO de Kiefel.

Otra de las ventajas del uso del MDO es la posibilidad de utilizar substratos de bajo costo para lograr un producto final de mayor valor agregado. A manera de ejemplo, Kiefel mostró la aplicación de películas twist para el empaque de dulces con base en una coextrusión de 3 capas de diferentes tipos de polietilenos. La estructura de la película de entrada al MDO era de 150 micras de espesor y la estructura a la salida del MDO se redujo a un espesor de 21 micras con alta transparencia, brillo y con el efecto twist requerido.

Battenfeld Gloucester (Estados Unidos) ya había presentado su MDO en la feria K 2004 y continúa impulsando el crecimiento de aplicaciones con esta tecnología, especialmente en la producción de películas stretch con base en poliolefinas. Esta empresa posee un diseño más compacto de MDO que se utiliza como unidad independiente para recibir substratos producidos por extrusión de película soplada. La  figura 4 ilustra el MDO de Battenfeld.

En general las posibles aplicaciones para un MDO se encuentran en la producción de películas respirables, bolsas parables, películas para laminación, películas de barrera a gases, aromas y vapor de agua, películas twist, películas stretch, entre otras.

Extrusión de perfiles con alto contenido de madera
La producción de perfiles a partir de compuestos plástico-madera, que ha tenido el liderazgo de varias empresas europeas como Coperion, Amut y Leitstritz, ahora llega también a Estados Unidos a la empresa Cincinnati Milacron.

Durante NPE, Cincinnati mostró su extrusora de doble husillo cónico, Fiberex TC 86, operando hasta con 70 % de fibra natural para la producción de perfiles. La empresa reporta experiencia con su tecnología en la producción de perfiles en polipropileno para interiores hasta con 80 % de madera en polvo.

Extrusión de tubería
Krauss Maffei, de Alemania, mostró durante la feria K 2004 su sistema "quick switch" para cambiar las dimensiones de los diámetros de los tubos en poliolefinas, ahora presentó durante la NPE esta posibilidad para la producción de tubería de PVC.

Este sistema es ajustable por computador y permite cambios rápidos de diámetro entre Æ 32-63 mm, Æ 75-160 mm y Æ 160-250 mm.