Solucionando la formación de depósitos en el labio

Los depósitos en el labio del dado de extrusión ocurren de manera progresiva, a medida que transcurre el tiempo de procesamiento. Ciertos componentes presentes en la resina fundida se depositan a la salida del labio como se muestra en la figura 1.

Estos componentes pueden ser porciones de resina carbonizada, aditivos, cargas, refuerzos y colorantes, que en general son incompatibles con la matriz de la resina. Los procesos de extrusión más afectados pueden ser los de fabricación de película soplada, láminas, perfiles y recubrimientos.

Entre las consecuencias de la formación de depósitos en el labio del dado de extrusión están los daños en la superficie del producto, como rayas y otros defectos que afectan negativamente la estética y las propiedades ópticas. También se pueden ver afectadas las propiedades mecánicas de la pieza extruida. Estos defectos normalmente empeoran con el tiempo de procesamiento hasta el punto en el que se hace necesario parar la producción para hacer una limpieza del dado, causando así costos de tiempo muerto.Para explicar la ocurrencia de la formación de depósitos en el labio debemos revisar el comportamiento de la resina en el interior del dado, que es similar a la representación en la figura 1. El perfil de velocidades muestra que la resina que está cerca de las paredes del dado tiene velocidad lineal cercana a cero. La máxima velocidad ocurre en el centro del canal del dado.

El perfil de velocidades de la resina cuando ya ha dejado el dado es diferente. Las velocidades lineales internas son iguales en todo el ancho del producto extruido. Esto quiere decir que las moléculas de resina que estaban aledañas a la pared del dado aumentan su velocidad desde un valor cercano a cero hasta el valor promedio de la resina que ya ha dejado el dado.

Estas moléculas sufren un proceso de estiramiento en una distancia de unos pocos milímetros, creando un esfuerzo cortante alto que en la física de los polímeros se describe con el término de esfuerzo elongacional. Las resinas en general pueden no resistirlos si adquieren valores altos y se genera entonces un rompimiento de la superficie del extruido.

Uno de los efectos que ocurren es la liberación de partículas de polímero carbonizadas, de aditivos, colorantes, rellenos o refuerzos, que se depositan a la salida del dado; es decir, la zona donde se presentan los altos esfuerzos elongacionales. La acumulación de depósitos se incrementa con la temperatura de la resina fundida o cuando se incrementa la presión de la misma dentro del dado.

Entre las soluciones que se pueden aplicar para resolver el problema de los depósitos están: en primer lugar se pueden remover las sustancias que tienden a formar depósitos en razón a la falta de compatibilidad con la matriz de la resina. De hecho, algunos aditivos, refuerzos y colorantes se ofrecen con propiedades de resistencia a la formación de depósitos. Estas versiones de productos pueden preferirse sobre las referencias que causan problemas. Alternativamente, puede pensarse en el uso de agentes compatibilizantes que "amarren" los aditivos, refuerzos y colorantes a la matriz de la resina, resolviendo de esta manera la falta de compatibilidad mencionada.

Una tercera opción es el empleo de ayudas de proceso, que son aditivos que forman una capa lubricante sobre las paredes del dado, como se muestra en la figura 2 . Entre los aditivos más usados como ayudas de proceso están los fluoropolímeros, los cuales se pueden dosificar en pequeñas cantidades (alrededor de 500 ppm) para lograr un efecto benéfico. Puesto que los fluoropolímeros son incompatibles con la matriz de la resina, ellos migran hacia las paredes metálicas del equipo, con las cuales sí son afines, para formar una capa delgada de carácter lubricante. Después de formada la capa de recubrimiento, la resina se desliza sobre ella, permitiendo que el material adyacente a las paredes del dado se deslice con una velocidad superior a cero. Al mismo tiempo, el perfil de velocidad dentro del dado es mucho más plano. El esfuerzo cortante elongacional disminuye apreciablemente puesto que la diferencia de velocidad de la resina de la superficie del producto disminuye también de manera importante. Dados estos cambios, también desaparecen las razones para que ocurra la acumulación de depósitos en el dado. Los proveedores de los aditivos fluoropolimerizados aseguran que el aditivo no aparece en la superficie del producto que sale del dado y que por lo tanto, puede ser impreso, sellado o modificado con tratador corona de la misma manera que si no tuviera aditivo. Otros proveedores de estos aditivos dan como razón adicional para la eliminación de los depósitos el hecho de que el fluoropolímero también recubre el exterior del dado y, por lo tanto, no permite que las sustancias se adhieran a él.