Descripción del proceso de transformación de plásticos de extrusión y extrusión-soplo. Laboratorio de Innovación Tecnológica para el Diseño.

1. Proceso de Extrusión
Alberto Rosa + Francisco J González Madariaga
Innovación Tecnológica para el Diseño
Universidad de Guadalajara

2. Extrusión
La extrusión de polímeros es un proceso
industrial, en donde se realiza una acción de
prensado, moldeado del plástico, que por flujo
continuo con presión y empuje, se lo hace
pasar por un molde encargado de darle la
forma deseada.
El polímero fundido es forzado a pasar a
través de un dado también llamado boquilla,
por medio del empuje generado por la acción
giratoria de un husillo (tornillo sinfín) que gira concéntricamente en una cámara
a temperaturas controladas llamada cañón, con una separación milimétrica
entre ambos elementos.
El material polimérico es alimentado por medio de una tolva en un extremo de
la máquina y debido a la acción de empuje se funde, fluye y mezcla en el cañón
y se obtiene por el otro lado con un perfil geométrico preestablecido.

3. Razones importantes para su uso
a) Una vez arrancado el proceso, la producción
es continua; a diferencia de otras técnicas
cíclicas, como la inyección.
b) Permite obtener piezas difíciles o incosteables
si se obtuvieran por otro proceso.
c) Los costos de las herramientas suelen ser
comparativamente más bajos que los de otros
procesos.
Limitaciones del proceso
d) El costo de las máquinas extrusoras y del
equipo auxiliar es usualmente elevado.
e) Los productos obtenidos por extrusión son las
más de las veces materiales que requieren de
otra transformación para su uso final.

4. En la extrusión de polímeros el material en forma de pelets se alimenta a un cilindro de extrusión,
extrusora
Esquema deyuna hace fluir a través del orificio de un dado por medio de un tornillo giratorio
donde 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 holtes
het zeer geschikt voor het produceren van grote aantallen producten en/of
De nauwkeurigheid van het proces hangt af van meerdere factoren. Bij het
komt door het elastische gedrag van het materiaal. Gevolg hiervan is dat de
Las variables de
wanddiktes een vervorming in het profiel optreden (vb kromtrekken). Om di
control que intervienen
na en este proceso son: matrijs. Voor het verkrijgen van grotere nauwkeurigh
het verlaten van de
In de eenheid y
temperatura wordt het matriaal tegen de gaaf gepolijste wanden gedrukt,
koelen.
velocidad de giro del
husillo.....aunque existe
una variable mas
Varianten in het extrusieproces zijn buisextrusie, draadmantelextrusie, plaa
importante sobre la
que no se tiene
control: la fricción
Materials:
(shear heating)
Flujo de extrusión

6. Los tipos de extrusoras son:
De husillo sencillo
De doble husillo
Co-extrusoras
Extrusoras de película
Extrusoras de placas

7. Extrusión doble husillo #
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Mejor mezcla
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(especialmente con cargas) B/+1#2(#31%#:'%/331%9#3*%#(4.+'%1+*%#2(#21@3(D:'%/331
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Más torque
#
Mayor efecto
de cizalla
#
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#
#
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 extrusión
para mezclas

9. Granzeadora

10. Extrusión multicapa

11. protegen de la humedad la capa central de EVOH, que
ta una alta impermeabilidad al oxígeno.
Oxígeno Solventes orgánicos
Olores Vitaminas, aromas
CO2, N2
3.10 Funcionalidad de un sistema multicapa
67
Extrusión multicapa
Diferentes efectos, de acuerdo
a los tipos de plásticos usados

12. MD
Problema Control de
viscosidades diferentes
!"#$%&'() *+ ,+-./%-0 1%-#'/0,0
Figura 4.23 Esquema representativo del frente de flujo tipo parábola que aparece
durante la coextrusión MABS+TPU
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2 !"#$%&3$
127
4 43+"#$%&3$
5 43+"#$%&3$
Actualmente los mas
avanzados filmes pueden
incorporar hasta 7 capas
MAP (Modified
*+ ,#-.$ &#'/0..#
26 73)3 #3$)'--3
atmosphere packaging) 89 49 5 43+"#$%&3$+&

13. Mayor brillo
MAP (Modified atmosphere packaging)
Menor Opacidad!
Oxígeno
Aluminio
PET
EVOH Etilen-Vinil-Alcohol
PVDC Cloruro de polivinilideno
Nylon
EVA
LLDPE PE linear baja densidad
Mejor apariencia en vida de ana
H0 2
Aluminio
PET
LLDPE
EVA
Nylon
PVDC
EVOH

14. #
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Uso de nano-arcillas para mejora de efecto barrera

15. Pruebas de caracterización
sobre films

16. través de un empaque cernidor y de una placa rompedora para enderezar las líneas de flujo. Luego fluye
hacia el interior de la entrada convergente del dado, forma diseñada generalmente para mantener el flujo
Tipos dey dados muertos en las esquinas que podrían presentarse cerca del orificio. La fusión
laminar evitar los puntos
fluye 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 una
perfil 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 dilatació
de agua. Algunas veces se
Esta corrección
se ilustra en la figura 2.33 para una sección cuadrada. La forma de la sección del dado depende del
material a extruir, ya que los diferentes polímeros exhiben diferentes grados de dilatación en el dado. Se
requiere 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 sólidas
regulares 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 la
construcción 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. El
UMSS – Facultad de Ciencias y Tecnología Ing. Mecánica – Tecno
enfriado se realiza por soplo de aire, por rociado con agua o pasando la extrusión en una cuba o depósito
de 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.com
Compuplast® Extrusion calculator
Vel® Extruder
Virtual extrusion laboratory

18. Extrusión película orientada
E X T R USI O N: C AST- L aminaciones

20. Extrusión
película
bi-orientada
La orientación biaxial consiste en el
estiramiento de la película de
extruida en dos direcciones
perpendiculares, la película es
estirada longitudinalmente en la
dirección de la máquina y es seguida
por un estiramiento en la dirección
transversal de la misma, lo cual le
otorga una elevada orientación y
excelentes propiedades tensiles en
ambas direcciones.

21. Esquema extrusión película

22. Video “Así se hace” de Discovery Channel

25. Esquema extrusión soplo

26. Video máquina extrusión-soplo sencilla

27. Video máquina extrusión-soplo multiple

28. Software simulación extrusión soplo