Novedades en tecnología de extrusión en K2013

Extrusión de tubería

En la extrusión de tuberías se observa una mayor integración de procesos sin perder la manufactura continua, la alta productividad y la flexibilidad. Un ejemplo es la novedad que Krauss Maffei (Hall 15 / Stand B27) presentará en la feria: la manufactura de tubos flexibles y aislados de poliuretano (PU). Este producto es multicapa y multimaterial con la presencia de polietileno reticulado, capa de barrera, capa aislante de espuma de poliuretano y una capa externa o chaqueta de polietileno, [2].

El proceso de manufactura de este tipo de tubería es de varios pasos y de producción continua. En el primer paso, el tubo es producido por extrusión convencional y al final de la línea, es embobinado. El material utilizado puede ser polietileno o polibuteno o PE-RT (polietileno de alta resistencia térmica). Si la tubería es para transportar líquidos calientes, el polietileno debe ser reticulado. El segundo paso consiste en colocar la bobina de tubería en un sistema en donde será desenrollada, se le inyectará el sistema de poliuretano (poliol, isocianato y catalizador), y pasará por calentadores infrarrojos hasta obtener el incremento de temperatura deseado. El calentamiento de los tubos asegura la reacción de espumado del poliuretano. Un poco antes de que el tubo entre en la unidad de espumado-encapsulado, una película de polietileno o de foil de aluminio es adicionada al proceso. Esta película es para prevenir que el poliuretano entre en contacto con las mordazas o tenazas metálicas y se adhiera a ellas.

La reacción es confinada espacialmente por la película de PE o de foil de aluminio y las mordazas metálicas. De esta manera se logra el diámetro externo deseado y el contorno de espuma. En el tercer paso se procede a la encapsulación del tubo con una capa externa o chaqueta, la cual es normalmente polietileno.

La compañía Battenfeld-Cincinnati (Hall 16 / Stand B19) presentará en la feria "la línea verde" para la extrusión de tubería que ahorra un 30 % de energía. Considerando que una línea de extrusión de tubería está diseñada para operar 7000 horas al año, el ahorro de 30 % de energía puede representar, en el caso de Europa, un ahorro de 300.000 euros al año.

La empresa obtuvo este logro concentrando las mejoras de los siguientes componentes, [3]:

• La incorporación de motores de corriente alterna con convertidor de frecuencia enfriado con aire para las líneas con extrusoras de L/D=30. Se trata del modelo de extrusora uniEX 35-30.
• La incorporación de motores de corriente alterna con convertidor de frecuencia enfriado con agua para las líneas con extrusoras de L/D=40. Se trata del modelo de extrusora solEX 75-40.
• Cabezales para tubos de poliolefinas, Helix VSI-T, con sistema de enfriamiento interno EAC que conduce aire frio al interior del tubo y el aire caliente se traslada al sistema de secado de material de Labotek, [4].
• "Enfriamiento Verde": este sistema opera con bombas de vacío y de agua que cuentan con regulación de frecuencia y reducen apreciablemente el consumo de energía. Adicionalmente, este sistema necesita un volumen de flujo de agua un 90 % inferior.
• Sistema de secado de dos zonas con operación separada (Labotek, [4]), el cual requiere tan solo 11 kW para 1500 kg/h de polímero, versus secadores convencionales que consumirían 92 kW para el mismo flujo de material.
• El uso de nuevos compuestos de PE especialmente diseñados para la extrusión energéticamente eficiente de tuberías (Sabic, [5]). Estos materiales, comparados con un PE 100% convencional, requieren menos energía para la fusión y su procesamiento. Una referencia de este tipo de materiales es el Vestolen A-Rely 5924 R 10.000.

La empresa Davis Standard (Hall 16 / Stand A43), con el mismo concepto dsX de la extrusión de películas, presentará los sistemas de manufactura de tubos médicos ultra compactos "dsX med tube" para materiales como polietilenos y polipropileno fluorado (FEP), [6].
Realizando los debidos cambios de husillo acorde con el material, el sistema permite la producción de catéteres, de uno y dos canales (para inyección y remoción de fluidos), drenajes, tubos monocapa y multicapa, y otras especialidades.

Extrusión de películas
Davis Standard introduce las líneas de extrusión recubrimiento "dsX flex-pack", las cuales están provistas con componentes flexibles para reducir la variabilidad y mejorar la calidad del producto (= empaque flexible), así como la productividad. Las aplicaciones previstas son las bolsas para pastas, película para dentífricos, sachets personales para productos de cuidado personal, bolsas parables, envases de condimentos, entre otros.
Las componentes son, [6]:

• Extrusora con diseño avanzado de husillo
• Nuevos controladores Siemens
• Desembobinadores flexibles: una versión es el desembobinador auxiliar ubicado a nivel del piso y la otra versión es el desembobinador auxiliar al mismo nivel del embobinador principal.
• Control automático de perfiles "DS APC", el cual ajusta continuamente el perfil de espesores y permite el acceso remoto vía internet para la solución de problemas. Los datos son exportables al sistema SPC (Statistical Process Control) y a otras herramientas o programas administrativos.
• Otros equipos de apoyo, tales como, tratadores corona, rodillos de grabado, entre otros

La nueva línea de película colada o Cast "dsX stretch" para empaque flexible es adecuada para la fabricación de películas de espesores muy bajos. El concepto incluye un sistema en línea de pre-estiramiento, opera a altas velocidades, en un ancho de 2 metros y para películas de 5 y 7 capas.

Extrusión de compuestos
La compañía B&P Process Equipment & Systems (Hall 13 / Stand B91-34) llevará a la feria K extrusoras TRIVOLUTION de mayor productividad que las presentadas en el 2010. Las características de esta máquina consisten en la combinación de los beneficios de las extrusoras de doble husillo co-rotante y con husillos intercalados, y las máquinas de preparación de compuestos con un husillo oscilante y pines en el cilindro, [7].

El cilindro de esta extrusora es triangular y posee un control de temperatura mejorado, y permite el fácil mantenimiento, así como la ubicación de múltiples pines en el cilindro. La máquina tiene una mayor área superficial y multiplica las interfaces para lograr una mejor mezcla dispersiva y distributiva del polímero.
En una extrusora convencional, el material polimérico experimenta un desplazamiento o "sacudida" por revolución, y en la extrusora Trivolution, el material polimérico experimenta tres desplazamientos por revolución. Esto es lo que contribuye a una mejor y mayor área superficial, lo cual genera una mayor frecuencia en la reorientación del flujo de material.

La Figura 1 ilustra experimentos realizados para la preparación de concentrados ("Masterbatch") de negro de humo en diferentes sistemas de fabricación de compuestos: mezclador continuo, extrusora doble husillo, amasador y extrusora Trivolution.

De los resultados se observa que la extrusora Trivolution (barras de color rojo) permite integrar una mayor cantidad de negro de humo en la matriz polimérica comparando las diferentes tecnologías.

La tecnología MRS de extrusión de husillos "satélite" de Gneuss (Hall 09 / Stand A38) patentada y presentada en la anterior feria K, se consolida en la próxima feria K2013 con un mayor número y diversificación de extrusoras especiales para aplicaciones de láminas, fibras, zunchos y granulación, [8]. Los husillos satelitales rotan en la dirección opuesta al husillo principal.

El sistema MRS requiere entre un 15 y 25 % menos energía para su operación que las tecnologías convencionales, y fue aceptado desde 2010 por la FDA para el proceso de reciclado de Botella a Botella. Esta aprobación es válida para el uso hasta de 100 % de escamas de botellas posconsumo para producir envases para alimentos.