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Proceso de extrusión de plásticos

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Descripción del proceso de transformación de plásticos de extrusión y extrusión-soplo. Laboratorio de Innovación Tecnológica para el Diseño.
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  • 1. Proceso de ExtrusiónAlberto Rosa + Francisco J González MadariagaInnovación Tecnológica para el DiseñoUniversidad de Guadalajara
  • 2. ExtrusiónLa extrusión de polímeros es un procesoindustrial, en donde se realiza una acción deprensado, moldeado del plástico, que por flujocontinuo con presión y empuje, se lo hacepasar por un molde encargado de darle laforma deseada.El polímero fundido es forzado a pasar através de un dado también llamado boquilla,por medio del empuje generado por la accióngiratoria de un husillo (tornillo sinfín) que gira concéntricamente en una cámaraa temperaturas controladas llamada cañón, con una separación milimétricaentre ambos elementos.El material polimérico es alimentado por medio de una tolva en un extremo dela máquina y debido a la acción de empuje se funde, fluye y mezcla en el cañóny se obtiene por el otro lado con un perfil geométrico preestablecido.
  • 3. Razones importantes para su usoa) Una vez arrancado el proceso, la producciónes continua; a diferencia de otras técnicascíclicas, como la inyección.b) Permite obtener piezas difíciles o incosteablessi se obtuvieran por otro proceso.c) Los costos de las herramientas suelen sercomparativamente más bajos que los de otrosprocesos.Limitaciones del procesod) El costo de las máquinas extrusoras y delequipo auxiliar es usualmente elevado.e) Los productos obtenidos por extrusión son lasmás de las veces materiales que requieren deotra transformación para su uso final.
  • 4. En la extrusión de polímeros el material en forma de pelets se alimenta a un cilindro de extrusión,extrusoraEsquema deyuna hace fluir a través del orificio de un dado por medio de un tornillo giratoriodonde se calienta se le (gusano), como se ilustra en la figura 2.30. Los dos componentes principales del extrusor son el cilindro y el tornillo. El dado no es un componente del extrusor, sino una herramienta especial que debe fabricarse con el perfil particular a producir. FIGURA 2.30 Componentes y características de un extrusor (de tornillo único) para plásticos y elastómeros. La relación L/D está reducida para mayor claridad del dibujo.El diámetro interno del cilindro extrusor fluctúa típicamente entre 25 a 150 mm. El cilindro es largo con respecto a su diámetro con una relación L/D usualmente ente 10 y 30. Las relaciones más grandes se usan para materiales termoplásticos, mientras que los valores más bajos de L/D son para elastómeros.
  • 5. Het proces geeft redelijk veel vormvrijheid. Profielen met meerdere holteshet zeer geschikt voor het produceren van grote aantallen producten en/of De nauwkeurigheid van het proces hangt af van meerdere factoren. Bij hetkomt door het elastische gedrag van het materiaal. Gevolg hiervan is dat de Las variables dewanddiktes een vervorming in het profiel optreden (vb kromtrekken). Om di control que intervienenna en este proceso son: matrijs. Voor het verkrijgen van grotere nauwkeurighhet verlaten van deIn de eenheid y temperatura wordt het matriaal tegen de gaaf gepolijste wanden gedrukt,koelen. velocidad de giro delhusillo.....aunque existeuna variable masVarianten in het extrusieproces zijn buisextrusie, draadmantelextrusie, plaaimportante sobre laque no se tienecontrol: la fricciónMaterials:(shear heating) Flujo de extrusión
  • 6. Los tipos de extrusoras son:De husillo sencilloDe doble husilloCo-extrusorasExtrusoras de películaExtrusoras de placas
  • 7. Extrusión doble husillo #!"#$% &$$# $%&()*# +(,+(%(-.*./01# 2(# 3*# 0/%.*# 3*51-0(-5/1-*36#!Mejor mezcla7*%#(4.+%1+*%#,(2(-#%(+8#!"#"$%&())"9#21-2(#(3#(3#)*.(+/*3#(),>?-2131#:*%.*#%*3/+#,1+#3*#@1&/33%(#,+1,1+5/1-*#-*#*3.*#5/=*33*9#,1+#31#&(#,*+*#*3,+15(%1#,(2(#+(%3.*+#2()*%/*21#*B+(%/016#$-#;-(especialmente con cargas)B/+1#2(#31%#:%/331%9#3*%#(4.+%1+*%#2(#21@3(D:%/33151D+1.*-.(%#<#51-.+*D+1.*-.(%9#.*3#51)1#%(#(%&()*Más torque#Mayor efectode cizalla ##!"#$%&$($%$%&()*#+(,+(%(-.*./01#2(#3*#%(55/C-#.+*-%0(3*#2/+(55/C-#2(#B/+1#2(#31%#:%/331%6### Corto tiempo de residencia del!! fundido en la unidad de !"# plastificación = mejor calidad de fundido. Auto limpieza de los elementos del tornillo debido al entrelazado. Desgasificado de materiales higroscópicos = no se necesita secador. Diseño compacto de maquina = se requiere menos espacio Cilindro y tornillo en material especial y diseño modular alta flexibilidad, larga vida Motor CA con enfriamiento por agua = menor carga térmica en el ambiente, bajo nivel de ruido, casi sin mantenimiento
  • 8. Línea de extrusiónpara mezclas
  • 9. Granzeadora
  • 10. Extrusión multicapa
  • 11. protegen de la humedad la capa central de EVOH, queta una alta impermeabilidad al oxígeno.OxígenoSolventes orgánicosOlores Vitaminas, aromas CO2, N23.10 Funcionalidad de un sistema multicapa 67Extrusión multicapaDiferentes efectos, de acuerdoa los tipos de plásticos usados
  • 12. MDProblema Control deviscosidades diferentes!"#$%&() *+ ,+-./%-0 1%-#/0,0 Figura 4.23 Esquema representativo del frente de flujo tipo parábola que aparece durante la coextrusión MABS+TPU! "#$%&()#2 !"#$%&3$1274 43+"#$%&3$5 43+"#$%&3$Actualmente los masavanzados filmes puedenincorporar hasta 7 capasMAP (Modified *+,#-.$ &#/0..# 2673)3 #3$)--3atmosphere packaging)89 49 5 43+"#$%&3$+&
  • 13. Mayor brilloMAP (Modified atmosphere packaging)Menor Opacidad!OxígenoAluminioPETEVOH Etilen-Vinil-AlcoholPVDC Cloruro de polivinilidenoNylonEVALLDPE PE linear baja densidadMejor apariencia en vida de anaH0 2AluminioPETLLDPEEVANylonPVDCEVOH
  •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so de nano-arcillas para mejora de efecto barrera
  • 15. Pruebas de caracterizaciónsobre films
  • 16. través de un empaque cernidor y de una placa rompedora para enderezar las líneas de flujo. Luego fluyehacia el interior de la entrada convergente del dado, forma diseñada generalmente para mantener el flujoTipos dey dados muertos en las esquinas que podrían presentarse cerca del orificio. La fusiónlaminar evitar los puntosfluye entonces a través de la abertura misma del dado. FIGURA 2.32 (a) Vista lateral de la sección de un dado de extrusión para formas só regulares como material redondo; (b) vista frontal del dado con el perfil de la extrus La dilatación en el dado es evidente en ambas vistas. Algunos detalles d construcción del dado están simplificados o se omiten para mayor claridad.Capitulo II 102 Cuando el material deja el dado todavía está suave. Los polímeros con alta visco Para formas no redondas, la abertura del dado se diseña con unason los mejores candidatos para diferente ya que durante el enfriado mantienen m sección ligeramente la extrusión, del enfriado se realiza por soplo de aire, por rociado con agua o pasando la extrusión en unaperfil deseado, así el efecto de la expansión en el dado provee la corrección de la forma.estira la extrusión para compensar la expansión de la dilatacióde agua. Algunas veces seEsta correcciónse ilustra en la figura 2.33 para una sección cuadrada. La forma de la sección del dado depende delmaterial a extruir, ya que los diferentes polímeros exhiben diferentes grados de dilatación en el dado. Serequiere considerable habilidad lateral de la sección deun dado para secciones transversales complejas.FIGURA 2.32 (a) Vista y juicio para diseñar un dado de extrusión para formas sólidasregulares como material redondo; (b) vista frontal del dado con el perfil de la extrusión.La dilatación en el dado es evidente en ambas vistas. Algunos detalles de laconstrucción del dado están simplificados o se omiten para mayor claridad. FIGURA 2.33 (a) Sección transversal del dado mostrando el perfil requerido para obt (b) un perfil cuadrado de extrusión.Cuando el material deja el dado todavía está suave. Los polímeros con alta viscosidad de fusión,son los mejores candidatos para la extrusión, ya que durante el enfriado mantienen mejor la forma. ElUMSS – Facultad de Ciencias y Tecnología Ing. Mecánica – Tecnoenfriado se realiza por soplo de aire, por rociado con agua o pasando la extrusión en una cuba o depósitode agua. Algunas veces se estira la extrusión para compensar la expansión de la dilatación en el dado. FIGURA 2.34 Vista lateral del corte de un dado de extrusión para formar secciones
  • 17. Software simulación extrusión Compuplast.comCompuplast® Extrusion calculator Vel® Extruder Virtual extrusion laboratory
  • 18. Extrusión película orientadaE X T R USI O N: C AST- L aminaciones
  • 19. Extrusiónpelículabi-orientadaLa orientación biaxial consiste en elestiramiento de la película deextruida en dos direccionesperpendiculares, la película esestirada longitudinalmente en ladirección de la máquina y es seguidapor un estiramiento en la direccióntransversal de la misma, lo cual leotorga una elevada orientación yexcelentes propiedades tensiles enambas direcciones.
  • 20. Esquema extrusión película
  • 21. Video “Así se hace” de Discovery Channel
  • 22. Esquema extrusión soplo
  • 23. Video máquina extrusión-soplo sencilla
  • 24. Video máquina extrusión-soplo multiple
  • 25. Software simulación extrusión soplo
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