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Extrusión de lámina y película colada

Introducción

Las láminas y películas termoplásticas se producen por numerosos procesos, los más importantes son los basados en el proceso de extrusión. El término lámina u hojas se refiere a los materiales con un espesor entre 0.5 mm hasta cerca de 12.5 mm y se usan para productos tales como cristales planos de ventana y material para termoformado. El término película se refiere a espesores por debajo de 0.5 mm. Se usan películas delgadas para material de empaque; las aplicaciones de películas más gruesas incluyen cubiertas y revestimientos, por ejemplo cubiertas para piscinas y revestimientos para canales de irrigación.

El proceso de extrusión por dado plano ofrece algunas variantes con respecto a la extrusión de película soplada, siendo el método para obtener lámina para aplicaciones como termoformado (blister pack, skin pank, artículos desechables) y láminas de varios espesores para diversos usos.

Mediante el proceso de extrusión en dado plano también se consiguen obtener láminas de plástico espumado, como por ejemplo el poliestireno espumado EPS (no confundir con poliestireno expandido)

Línea de extrusión de lámina de PET

Extrusión de lámina y película en dado plano

Las láminas y las películas se producen en varios espesores mediante extrusión convencional, usando un dado cuya abertura tiene la forma de una rendija delgada. La rendija puede tener hasta 3 m de largo con un ancho cercano a 0.04 mm.

Esquema del dado plano

El dado incluye un conducto distribuidor que extiende la fusión de polímero lateralmente, antes de que fluya a través de la rendija (orificio delgado). Una dificultad del método de extrusión es la uniformidad del espesor a lo ancho del material. Esto se debe al cambio drástico de forma que experimenta la fusión de polímero durante su paso a través del dado y a las variaciones de la temperatura y de la presión en el dado. Generalmente, los bordes de la película deben recortarse debido a que su espesor es más grande. Para ayudar a compensar estas Variaciones los dados incluyen labios ajustables que permiten alterar el ancho de la rendija o boquilla.

Boquilla con regulador automático de espesor

Para alcanzar altas velocidades de producción es necesario incorporar al proceso de extrusión, métodos eficientes de enfriamiento y recolección de la película; esto se logra conduciendo inmediatamente la extrusión hacia un baño de temple con agua o sobre rodillos refrigerados. El método de los rodillos refrigerados parece ser el más importante comercialmente. Las bajas temperaturas de los rodillos provocan el rápido enfriamiento y solidificación en la extrusión, de hecho, el extrusor sirve como un dispositivo de alimentación de los rodillos refrigerantes, pero éstos son los que realmente forman la película El proceso es notable por sus altas velocidades de producción de hasta 5 m/s. Además pueden lograrse estrechas tolerancias en el espesor de la película.

Debido al método de enfriamiento usado en este proceso se le conoce como extrusión con rodillos refrigerantes (chill roll).

Sistemas de enfriamiento de película colada

Principales componentes de una típica línea de extrusión de lámina plana

A continuación se esquematiza una línea de extrusión de lamina típica

Esquema de línea de extrusión de lámina

Extrusora

Es la encargada de plastificar las materias primas plásticas dejándolas en el punto justo para ser transformadas. Dependiendo los materiales, las configuraciones de los mismos, la cantidad de material que deben entregar, etc. se deberán utilizar extrusoras adecuadas para tales fines.

Extrusora

Unidad de filtrado

El material plastificado pasa a través de un sistema de filtros metálicos a fin de eliminar contaminantes sólidos que pudieran contener la materia prima. El sistema de filtrado puede formar parte de la extrusora o constituir una unidad aparte colocada al final de esta.

Cambia filtro

Cabezal (dado) plano

El cabezal o dado plano es considerado la pieza más importante de la línea de extrusión de lámina plana, ya que tiene la función de tomar el flujo de materiales plastificados provenientes de la extrusora, y formar la lámina en fracciones de segundo dando las principales características al material formado tales como el ancho deseado, rango de espesores, uniformidad en el perfil del producto, homogeneidad en la distribución del material plastificado, y otras más. Lo más importante a destacar es que si el cabezal o dado no es eficiente en la formación efectiva del producto, es casi imposible luego corregir las deficiencias originadas en este cabezal.

Dado plano

Calandra

Al salir el material con las principales características, es necesario terminar de formarlo de manera definitiva para dar las características superficiales y de cuerpo finales al producto.

Para ello la calandra tiene un papel importante. La calandra es un conjunto de varios rodillos atemperados. Dependiendo del tipo de proceso y material estos rodillos pueden formar figuras en su disposición, por ejemplo pueden estar dispuestos en forma vertical, horizontal, inclinada, formando una L, etc.

Ejemplos de configuración de calandra

La lámina plana pasa en los espacios entre los rodillos y apoyándose sobre las superficies de éstos para lograr una formación final de las superficies al mismo tiempo que dicho producto termina de enfriarse para también obtener las características dimensionales finales.

Rodillos o calandra

Rodillos estabilizadores del material

Luego de la calandra la lámina ya formada es llevada a una especie de jaula donde por un lapso corto de tiempo (mientras sigue circulando hacia el final del proceso) termina de estabilizarse tanto molecular como superficialmente.

Tren de tiro

Un sistema de rodillos motorizados llamado tren de tiro arrastra el material producido en forma sincronizada a medida que va saliendo de la calandra para ser llevado a las etapas finales del proceso.

Control y corte de bordes

Habitualmente se utilizan cuchillas para cortar los bordes de la lámina formada ya que éstos salen desparejos al momento de la formación de la lámina el material estaba en estado de plastificación o “derretido” con lo cual es normal que los bordes no sean parejos del todo. A la vez, es necesario darle el ancho final al material. Las cuchillas accionan sobre ambos bordes de la lámina (izquierdo y derecho). Es muy usual que estos

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