Extrusión de plásticos

Extrusión de plásticos

1. Es un proceso de compresión en el que se fuerza al material a fluir a través de un orificio practicado en un troquel a fin de obtener un producto largo y continuo, cuya sección transversal adquiere la forma determinada por la del orificio.

2. Emplea mucho para termoplásticos y elastómeros (rara vez para termofijos) para producir en masa artículos tales como tubería, ductos, mangueras y formas estructurales (tales como molduras para ventanas y puertas), hojas y película, filamentos continuos, así como recubrimientos para alambres y cables eléctricos.

   • En la extrusión de polímeros, se alimenta material en forma de pellets o polvo hacia dentro de un barril de extrusión, donde se calienta y funde y se le fuerza para que fluya a través de la abertura de un troquel por medio de un tornillo rotatorio,
   • Los productos extruidos presentan cierto número de defectos. Uno de los peores es la fractura del fundido, en la que las tensiones que actúan sobre el fundido inmediatamente antes y durante su paso a través del troquel son tan grandes que ocasionan una falla, que se manifiesta en forma de la superficie muy irregular del extruido. Un defecto más común de la extrusión es la piel de tiburón, en la que la superficie del producto se arruga al salir del troquel.

3. La operación del tornillo está determinada por su forma geométrica y velocidad de rotación.

   • El tornillo tiene un paso cuyo valor, por lo general, se acerca al del diámetro D. El ángulo de las cuerdas, A, es el de la hélice del tornillo, y se determina con la relación: donde p  ancho del tornillo.1
     • tan A = p π D

4. Dado que la placa móvil tiene una velocidad v, se puede pensar que la velocidad promedio del fluido es v/2, lo que da por resultado un gasto volumétrico de:

   • Qd = 0.5υ dw
     • Qd = 0.5π 2D2Ndc sen A cos A
   • Donde Qd  gasto volumétrico por arrastre, m3/s (in3/s); v  velocidad de la placa móvil, m/s (in/s); d  distancia que separa las dos placas, m (in); y w  el ancho de las placas perpendicular a la dirección de la velocidad, m (in).
   • Estos parámetros se comparan con aquéllos en el canal definidos por el tornillo de extrusión rotatorio y la superficie del barril estacionario.
     • υ = πDN cos A
     • d = dc
     • w = wc = (πDtan A −wf )cos A
     • Donde D  diámetro de la cuerda del tornillo, m (in); N  velocidad rotacional del tornillo, rev/s; dc  profundidad del canal del tornillo, m (in); wc  ancho del canal del tornillo, m (in); A  ángulo de la cuerda; y wf  ancho del filo de la cuerda, m (in).

5. Flujo a contrapresión, depende de las dimensiones del tornillo, la viscosidad del polímero fundido y el gradiente de presión a lo largo del barril. Estas dependencias se resumen en la siguiente ecuación

   • Donde Qb  flujo a contrapresión, m3/s (in3/s); η  viscosidad, N-s/m2 (lb-s-in2); dp/dl  gradiente de presión, MPa/m (lb/in2/in)

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