Dados y tornillos que marcan la diferencia

Nuevos desarrollos en equipos y tecnologías de post-extrusión han permitido mayor sofisticación en la producción de diversas piezas. Entérese de algunas novedades que pueden darle mayor valor agregado a su proceso de extrusión. 

Feedblock para micro capas
La tecnología de multiplicación de capas en la producción de láminas y películas, de Extrusion Dies Industries (EDI), ha dado resultados interesantes en la fabricación de películas estirables. En la feria Chinaplas de este año, EDI reportó la fabricación de una nueva película estirable que cuenta con 48 microcapas de LLDPE y LDPE gracias a un nuevo feedblock de esta empresa. El número de micro capas es superior al número original de tornillos en la extrusora pero el espesor total es similar al de las películas tradicionales. EDI fabrica ahora estos feedblock empleando una tecnología desarrollada por The Dow Chemical Company, dueña de la patente.

La película exhibida por EDI en China tiene la propiedad de estirarse 34% más que la película similar de tres capas con una estructura LLDPE/LDPE/LLDPE, lo cual da la posibilidad a los usuarios de reducir el calibre de la película, con los correspondientes ahorros de costos sin afectar el desempeño. Como en la coextrusión tradicional, la fabricación de la película con microcapas comienza con una estructura normal y la transformación a microcapas ocurre en el feedblock en donde el número de capas se multiplica, en este caso doce veces para resultar en 48 capas.

Otras ventajas de las películas de microcapas es la disminución de las posibilidades de roturas debidas a la presencia de geles, huecos y otros defectos. Este efecto es particularmente importante en los empaques para alimentos. Los empaques de barrera mejoran su desempeño porque el mayor número de interfaces entre capas magnifica el efecto de la barrera. 

Mezcla continua
El mezclador continuo 9UM, de Farrel, es una unidad de producción de alta capacidad cuando está montada sobre una extrusora mono-husillo de alimentación en caliente. Se le puede considerar como una extensión de línea de mezcladores de la series CP II. El mezclador es una línea de producción sumamente robusta, versátil y energéticamente rentable, con un índice de producción tipo de 5.000 – 6.000 Kg./hora, de acuerdo con Farrel. Está concebido para procesar compuestos con base en poliolefina con altos niveles de cargas minerales, aditivos y masterbatches, y mezclas pólimero-elastoméricas y aplicaciones que requieran una alta intensidad de mezclado con temperatura de proceso muy baja.

Algunas características son: rotores no engranados co-rotantes que permiten cambios rápidos de color, geometría única del rotor que permite altos niveles de llenado y proporciona un excelente control de la temperatura, motores con variación de frecuencia TEFC, sistema de control con PLC y pantalla táctil.

Alimentador de pistón
El sistema Nano-16, de Leistritz, replica las operaciones unitarias y los mecanismos de cizalladura que ocurren en los equipos de extrusión con tornillos gemelos de gran escala. La combinación de un volumen libre pequeño con un alimentador de precisión a baja velocidad son las principales características que hacen del sistema Nano-16 el único equipo de laboratorio capaz de predecir los procesos de gran escala. Las tandas de prueba tienen capacidad únicamente para 20 y 100 gramos, pero este sistema puede realizar pruebas de fabricación de compuestos, devolatización y extrusión reactiva. Utiliza tornillos y barriles segmentados y equipos de última tecnología para la adquisición de datos.

El volumen libre es un parámetro importante en un extrusor de tornillos gemelos y está directamente relacionado con la razón OD/ID (diámetro externo de cada tornillo dividido entre el diámetro de la raíz del correspondiente tornillo). La razón de 1,18/1 correspondiente al sistema Nano-16 da como resultado un volumen libre de 0,9 cc/diámetro, el cual, de acuerdo con Leistritz, representa el mínimo existente en el mercado para un equipo de laboratorio cuyos datos pueden ser usados para predecir el desempeño de los equipos de gran escala.

Los extrusores de tornillos gemelos se alimentan de manera limitada en donde la salida de la máquina esta determinada por el alimentador. La velocidad de los tornillos gemelos es independiente y se manipula para optimizar la eficiencia de mezclado. De acuerdo con Leistritz, hasta ahora no existía un mecanismo de alimentación disponible para medir de manera efectiva la alimentación de tandas pequeñas a un equipo de laboratorio. La solución es el alimentador de micro pistón presentado en este artículo. El alimentador se conecta en la parte inferior del sistema Nano-16 (ver figura 1). En funcionamiento, el pistón es empujado hacia arriba por un tornillo de precisión accionado a muy baja velocidad. Debido a que el pistón trabaja con desplazamiento positivo, se pueden realizar mediciones de materiales presentados virtualmente de cualquier manera: polvos, gránulos, microgránulos, pastas, lodos, etc.

Calentamiento de barriles de extrusión por inducción
La solución nXheatTM para el calentamiento de los cilindros, propuesta por Xaloy (patente en curso), utiliza una fuente de potencia de alta frecuencia y una capa de aislante térmico interpuesta entre el cilindro y las bobinas para obtener el máximo provecho de la inducción. Todo el calor se genera directamente en el interior del cilindro y continúa incorporado al proceso. La masa térmica de la bobina también se elimina y las pérdidas por resistencia en la bobina son despreciables, de modo que la superficie externa se mantiene fría al contacto. La eficiencia en el calentamiento del cilindro se aproxima a 100% y la respuesta del control de la temperatura mejora en forma sustancial.

El calentamiento de los cilindros mediante bobinas helicoidales de inducción ha estado sobre la mesa por décadas, pero las implementaciones habían sido deficientes, de acuerdo con Xaloy (ver figura 2). En los intentos anteriores, con frecuencia utilizaron fuentes de potencia ineficientes de baja frecuencia y siempre se colocaba las bobinas en contacto directo con el cilindro, lo que afecta negativamente las interesantes ventajas de la inducción. El calor generado en el cilindro seguía escapando al ambiente y la masa térmica de las bobinas continuaba siendo parte de la ecuación. El contacto con el cilindro caliente también aumentaba la resistencia eléctrica de las bobinas, reduciendo aún más las mejoras en la eficiencia.

El calentamiento de los cilindros mediante inducción con una capa aislante interpuesta aumenta la eficiencia del calentamiento hasta casi 100 %, en comparación con cifras comunes de 40 a 60 % con calefactores de banda.

Al eliminar virtualmente la masa térmica del sistema calefactor, la inducción acelera la respuesta térmica (a valores medidos en segundos en vez de los varios minutos en el caso de los calefactores de banda), lo que mejora la predicción de la respuesta y reduce la sensibilidad de la eficiencia del control respecto a la profundidad de los termopares.

Tecnología de encapsulamiento
La denominada Tecnología de Encapsulamiento (EFT - sigla por el nombre en inglés), de Gloucester Engineering, es un concepto nuevo de diseño para los dados de mandril para la fabricación de películas. La ventaja que trae esta tecnología afecta positivamente los tiempos de cambio de resinas durante la producción, especialmente de películas de barrera. Este nuevo diseño de dado reemplaza a los mandriles convencionales con canales en forma de D. Con la nueva tecnología la resina fundida pasa “limpiamente”, de acuerdo con Gloucester, a través de los huecos dentro de la pared del mandril, de tal manera que la resina en su camino a las espirales se encuentra con una menor cantidad de puntos de alta cizalladura. Esto hace que los tiempos de purga se reduzcan a un mínimo.