Conceptos básicos de extrusión: lo caliente puede ser bueno, pero es una cuestión de grado

Alan Griff | 16 de julio de 2023

Ahora hace calor afuera y, en algunos lugares, llueve mucho. Pero a la gente todavía le resulta difícil creer que el agua sea una sustancia química.compuesto y natural, también (ver la columna del mes pasado). La química es sólo un código para ayudar a personas de diferentes países a hablar entre sí. Para todos nosotros, una molécula de agua son dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, o H2O. Lo mismo ocurre con el vapor y el hielo (aunque el hielo se vuelve más complicado, pero sigue siendo H2O).

Estas traducciones comenzaron cuando se inventó la imprenta (Gutenberg, 1455), pronto utilizada por Martín Lutero para traducir la Biblia del latín al alemán, y Paracelso, un médico suizo que hizo lo propio con los conocimientos médicos de la época. Los estudiantes de medicina lo recuerdan hasta el día de hoy por su énfasis en cuánto importa, una lección que aplicó a la medicina pero que aún hoy es ignorada por personas que acusan a los plásticos de toxicidad pero niegan la química benigna, la indigestibilidad y la incapacidad de atravesar el material. nuestros diminutos capilares y circulan en la sangre. Son el ejemplo actual de: “¡Si suena químico, ten miedo!”

Si quieres entender los plásticos y los aditivos, deja tus miedos a la ciencia impersonal en la puerta y aprende el código de los elementos más importantes: H = hidrógeno, O = oxígeno, N = nitrógeno, C = carbono y Cl = cloro. Es diferente si hablas otro idioma natal, pero aún así es bastante simple. Para obtener más detalles, consulte mis columnas de Ciencia simple. Para obtener más elementos y sus combinaciones (compuestos), use su teléfono para obtener símbolos para los 92 elementos.

Volvemos al calor. No existe el frío. El calor es una medida de la rapidez con la que se mueven los átomos. Cuando no se mueven en absoluto, estamos en el cero absoluto. Resulta ser -273°C (-460°F), y no se puede hacer más frío que eso.

Para extruir, necesitamos llevar el plástico a una temperatura entre 300° y 600°F (150° y 315°C) para que pueda fluir a través del sistema. Las cifras reales dependen del plástico (qué tan largas y ramificadas son sus cadenas, qué tan rápido se mueve) y, a veces, de los aditivos. Algunas ceras actúan como lubricantes y la menor viscosidad permite una temperatura más baja y, por lo tanto, se necesita menos estabilizador/antioxidante. Algunos sólidos minerales en polvo y agentes reticulantes pueden aumentar la viscosidad, por lo que tienen que calentarse más. Los aditivos también cambian el costo y otras propiedades, por lo que no podemos asumir una temperatura de fusión ideal sin experiencia, pruebas o ambas.

Eso también es un problema. Incluso si medimos la temperatura de fusión en la extrusora (en la punta del tornillo, en la cabeza o en el troquel, por ejemplo), la temperatura en otros puntos no será la misma. El material se está moviendo, por lo que está sujeto al calor de la fricción, además de calentamiento o enfriamiento dependiendo de la configuración de la pared del barril. Cuando se desea refrigeración, normalmente se hace con agua de la planta, pero algunas extrusoras no tienen estos circuitos. Las matemáticas y la tecnología informática actuales pueden sugerir ajustes cuando se conoce la relación viscosidad-temperatura, pero esto también se verá afectado por los caudales, incluso si todas las demás dimensiones permanecen iguales. Además, cada lote de material no tendrá exactamente la misma relación viscosidad-temperatura, y esto puede ser inconsistente incluso dentro de un mismo lote.

Es tentador creer que el desgaste del tornillo es importante, pero no es tan común. La reconstrucción es costosa y detiene la producción, a menos que se tenga un repuesto, y conseguir uno nuevo es aún más costoso y requiere tomar una decisión sobre sus dimensiones y composición metálica. Medir frecuentemente los tornillos sigue siendo una buena idea, y se puede pedir recomendaciones a los proveedores de tornillos, ya que para extraer y manipular un tornillo grande se necesita planificación y equipo adecuado. ¿Estamos midiendo toda la longitud o sólo una parte? Si es una parte, ¿qué parte? ¿Estamos midiendo el calor o considerando la expansión térmica? ¿Dónde lo ponemos cuando lo tiramos? ¿Lo limpiamos cuando está apagado y notamos dónde parece sobrecalentado? Si hay desgaste, es fundamental saber dónde está para entender las soluciones. ¿Estamos considerando la flexión natural del tornillo cuando todavía está en el extrusor sostenido por un solo extremo? Tomar fotografías es fácil de hacer hoy en día, pero alguien aún tiene que planificar cómo hacerlo.

No olvides tampoco los barriles. Por lo general, es menos probable que sus metales se desgasten, pero eso depende de lo que esté extruyendo. Las fibras de vidrio, por ejemplo, desgastan casi cualquier cosa, y es posible que se prefieran a los metales de mayor costo.

Finalmente, la temperatura de alimentación afectará el proceso de calentamiento, al igual que la forma y el tamaño de las partículas, lo que afectará la velocidad de empuje y el calor de fricción que se desarrolla a medida que las partículas se empujan hacia el interior y a través de los tornillos. A menudo se descuida la temperatura del alimento, excepto en el caso del precalentamiento, e incluso entonces su control puede ser impreciso. El almacenamiento al aire libre y en vagones es relevante, al igual que el momento de transferencia desde estos contenedores. En algunos climas, la diferencia entre el día y la noche se puede ver y atribuir a la temperatura del alimento.

He presentado buenos argumentos para decir que todo esto es demasiado para un operador, incluso con ayuda digital de varias mediciones después de dejar el troquel. Pero un producto demasiado delgado puede fallar en servicio, y un producto demasiado grueso desperdicia material (costo) y puede no funcionar donde se necesitan dimensiones precisas, como accesorios de tubería o algunos tubos médicos. Por lo tanto, puedo aceptar tener un conjunto fijo de condiciones del cañón, que se pueden cambiar solo con razón.

Necesita condiciones para precalentar antes de comenzar (debe haber un bloqueo para evitar el peligro de comenzar con material demasiado frío). No crea que estas son las únicas condiciones adecuadas para ejecutar el producto. Otro conjunto también puede funcionar bien, pero cámbielos lo menos posible y sepa por qué está cambiando y qué esperar. Otro peligro evitable es el cambio de una o más condiciones cuando llega un nuevo turno.

Por condiciones me refiero a la configuración de controladores de temperatura en el cañón, la cabeza y la matriz. Para algunas matrices, los controladores son una fuente importante de calor y control de flujo. Y en algunas líneas, hay controles de presión asociados con bombas de cribado y de engranajes, que pueden verse afectados por cambios en la temperatura del fundido o la variación de la resina. Estos pueden recibir una alarma para que parpadeen o hagan ruido para avisar a los operadores que algo anda mal.

Cuando el calor alrededor del extrusor aumenta demasiado, la lectura de los medidores se convierte en una carga, pero no se puede evitar con seguridad. Vaya a una oficina con aire acondicionado y navegue por el sitio web de PlasticsToday.

Sobre el Autor

Allan Griff es un ingeniero de extrusión veterano que comenzó en el servicio técnico de un importante proveedor de resina y ahora trabaja por su cuenta durante muchos años como consultor, testigo experto en casos legales y, especialmente, como educador a través de seminarios web y seminarios, tanto públicos. y presencial, y ahora en su versión virtual. Escribió Plastics Extrusion Technology, el primer libro práctico sobre extrusión en los Estados Unidos, así como el Plastics Extrusion Operating Manual, actualizado casi todos los años y disponible en español, francés e inglés. Obtenga más información en su sitio web, www.griffex.com, o envíele un correo electrónico a [email protected].

No hay ningún seminario en vivo previsto en un futuro próximo, o tal vez nunca, ya que su seminario audiovisual virtual es incluso mejor que en vivo, dice Griff. Sin viajes, sin esperas por fechas en vivo, las mismas diapositivas de PowerPoint pero con explicaciones en audio y una guía escrita. Míralo a tu propio ritmo; La asistencia al grupo se ofrece por un precio único, incluido el derecho a hacer preguntas y obtener respuestas completas por correo electrónico. Llame al 301/758-7788 o envíe un correo electrónico a [email protected] para obtener más información.

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