proceso de extrusion- final

CURSO:

INGENIERA DE MATERIALES

TEMA:

PROCESO DE EXTRUSIN

DOCENTE:

Ing. Sofa Terrones Abanto

INTEGRANTES:

MALQUI CASTRO, DIDI

PAREDES SNCHEZ, MARITSA

PECHE LUIS , EDWARD

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

INGENIERA INDUSTRIAL V CICLO

1. OBJETIVOS

Conocer el adecuado funcionamiento de la maquina extrusora

Obtener una pieza polimrica (PEAD) por el proceso de extrusin

Analiza la pieza extruida (PEAD)

Calcular el caudal y la razn de dilatacin de la pieza extruida

2. FUNDAMENTO TEORICO

1.- EXTRUSIN

Es el proceso continuo mediante el cual los materiales termoplsticos, e inclusive

los elastmeros antes de comprimirse se forzan a travs de una boquilla(dado) a

fluir continuamente en el estado fundido o de baja viscosidad, aplicndole presin

y calor formando perfiles de longitud infinita a su salida; el material formado se capta

por un sistema de arrastre de velocidad variable, que les proporciona las

dimensiones finales mientras se enfra en tinas de agua en donde se les da la

estabilidad dimensional que se desea.

El proceso de extrusin se emplea normalmente para producir varillas, lminas,

tubos, recubrimientos de cable y alambre, pelculas entre otros productos que

puedan procesar

El material de partida son los pellets o polvo que se alimenta en la tolva.

La extrusora consta principalmente de un cilindro o can en cuyo interior se aloja

un husillo o tornillo sin fin o tambin conocido como tornillo de Arqumedes que es

accionado por un motor y transmisin, gira y recoge el material que cae de la tolva

a la garganta, avanzando algo largo del cilindro y sometindose a esfuerzos cizalla



(corte) a la vez que se comprime en la zona de compresin (zona central del

tornillo).

Se genera gran cantidad de calor por efecto de friccin y se uniforma el calor

generando con un medio de calentamiento que ayude a una mescla uniforme hasta

la forma de dosificacin. La rejilla y la placa de movimiento se coloca en el cabezal

de la maquina con objeto de filtrar material extrao al proceso e inclusive material

sin fundir.

El material plstico se extruye por debajo de las temperaturas vitria y se enfra con

aire o agua, ya sea mediante ventiladores o las tinas de agua de enfriamiento.

En la extraccin de plsticos recibe una forma nueva despus de haber sido fundida

completamente por lo que se considera un proceso de moldeo. Ocasionalmente

mediante el proceso de extracciones obtienen productos plsticos semielaborados,

que requieren de procesos adicionales para llevarlos al consumidor final;

continuacin se presentan algunos proceso adicionales subjetives de aplicar a los

elaborados extruidos.

Es un proceso continuo, en que la resina es fundida por la accin de temperatura y

friccin, y es forzada a pasar por un dado que le proporciona una forma definida, y

enfriada finalmente para evitar deformaciones permanentes. Se fabrican por este

proceso: tubos, perfiles, pelculas, manguera, lminas, filamentos y pellets.

1.1 VENTAJAS:

Presenta alta productividad y es el proceso ms importante de obtencin de

formas plsticas en volumen de produccin.

Su operacin es de las ms sencillas, ya que una vez establecidas las

condiciones de operacin, la produccin contina sin problemas, siempre y

cuando no exista un disturbio mayor.

El costo de la maquinaria de extrusin es moderado, en comparacin

con otros procesos como inyeccin o soplado, y con una buena



flexibilidad para cambios de productos sin necesidad de hacer inversiones

mayores.

1.2 DESVENTAJAS:

La restriccin principal es que los productos obtenidos por extraccin deben

tener una seccin transversal constante en cualquier punto de su longitud (tubo,

lmina) o peridica (tubera corrugada); quedan excluidos todos aquellos con

formas irregulares o no uniformes.

La mayor parte de los productos obtenidos de una lnea de extrusin requieren

de procesos posteriores con el fin de habilitar adecuadamente el artculo, como

en el caso del sellado y cortado, para la obtencin de bolsas a partir de pelcula

tubular o la formacin de la unin o socket en el caso de tubera.

1.3 TIPOS DE EXTRUSIN:

Los diversos tipos de extrusin pueden ser:

De tubo y perfil.

De pelcula tubular.

De lmina y pelcula plana.

Recubrimiento de cable.

De monofilamento.

Para palletizacion y fabricacin de compuestos.

Nota: Independientemente del tipo de extrusin, todos guardan similitud hasta llegar al

dado extrusor.



1.4 PARTES DE UNA EXTRUSORA.

Bsicamente, una extrusin consta de un eje metlico central con alabes

helicoidales llamado husillo o tordillo, instalado dentro de un cilindro metlico

revestido con una camisa de resistencias elctricas.

En un extremo del cilindro se encuentra un orificio de entrada para la materia

prima, donde se instala una tolva de alimentacin, generalmente de forma

cnica; en ese mismo extremo se encuentra el sistema de accionamiento del

husillo, compuesto por un motor y un sistema de reduccin de velocidad. En la

punta del tornillo, se ubica la salida del material y el dado que forma finalmente

plstico.

LA TOLVA.

Es el depsito de materia prima en donde se colocan los pellets de material

plstico para la alimentacin continua del extrusor. Debe tener dimensiones

adecuadas para ser completamente funcional; los diseos mal planeados,

principalmente en los ngulos de bajada de material, pueden provocar

estancamientos de material y paros en la produccin. En materiales que se

compactan fcilmente, una tolva con sistema vibratorio puede resolver el

problema, rompiendo los puentes de material formados y permitiendo la cada

del material a la garganta de alimentacin.

Si el material a procesar es problemtico, an con la tolva con sistema vibratorio

puede resolver el problema, rompiendo puentes de material formados y

permitiendo la cada del material a la garganta de alimentacin. Si el material a

procesar es problemtico an con la tolva en vibracin, la tolva tipo cramer es la

nica que puede formar el material a fluir, empleando un tornillo para lograr la

alimentacin. Las tolvas de secado son usadas para eliminar la humedad del

material que est siendo procesado, sustituyen a equipos de secado

independientes de la mquina.



En sistemas de extrusin con mayor grado de automatizacin, se cuenta con

sistemas de transporte de material desde contenedores hasta la tolva, por

medios neumticos o mecnicos. Otros equipos auxiliares son los dosificadores

de aditivos a la tolva y los imanes o magnetos para la obstruccin del paso de

materiales ferrosos, que puedan daar el husillo y otras partes internas del

extrusor.

BARRIL O CAN.

Es un cilindro metlico que aloja al husillo y constituye el cuerpo principal de una

mquina de extrusin. El barril debe tener una compatibilidad y resistencia al

material que est procesando, es decir, ser de un metal con la dureza necesaria

para reducir al mnimo cualquier desgaste. La dureza del can se consigue

utilizando aceros de diferentes tipos y cuando es necesario se aplican mtodos

de endurecimiento superficial de las paredes internas del can, que son las que

estn expuestas a los efectos de la abrasin y la corrosin durante la operacin

del equipo.

El can cuenta con resistencias elctricas que proporcionan una parte de la

energa trmica que el material requiere para ser fundido. El sistema de

resistencias, en algunos casos va complementado con un sistema de

enfriamiento que puede ser flujo de lquido o por ventiladores de aire.

Todo el sistema de calentamiento es controlado desde un tablero, donde las

temperaturas de proceso se establecen en funcin del tipo de material y del

producto deseado.

Para la mejor conservacin de la temperatura a lo largo del can y prevenir

cambios en la calidad de la produccin por variaciones en la temperatura

ambiente, se acostumbra aislar el cuerpo del can con algn material de baja

conductividad trmica, como la fibra de vidrio o el fieltro.

HUSILLO.



Gracias a los intensos estudios del comportamiento del flujo de los polmeros, el

husillo ha evolucionado ampliamente desde el auge de la industria plstica hasta

el grado de convertirse en la parte que contiene la mayor tecnologa dentro de

una mquina de extrusin. Por esto, es la pieza que en el alto grado determina

el xito de una operacin de extrusin.

Con base al diagrama, se describen a continuacin las dimensiones

fundamentales para un husillo y que, en los diferentes diseos, varan en funcin

de las propiedades de flujo de polmero fundido que se espera de la extrusora.

Todas las dimensiones que a continuacin se detallarn son muy importantes de

considerar cuando se analice la compra de un equipo nuevo.

ALABES O FILETES.

Los alabes o filetes, que recorren el husillo de un extremo al otro, son los

verdaderos impulsores del material a travs del extrusor. Las dimensiones y

formas que stos tengan, determinar el tipo de material que se pueda procesar

y la calidad de mezclado de la masa al salir del equipo.



1.5 DEFINICIN DE VARIABLES UTILIZADAS

PROFUNDIDAD DEL FILETE EN LA ZONA DE ALIMENTACIN.

Es la distancia entre el extremo del filete y la parte central o raz del husillo. En esta

parte, los filetes son muy pronunciados con el objeto de transportar una gran

cantidad de material al interior del extrusor, aceptado el material sin fundir y aire

que est atrapado entre el material slido.

PROFUNDIDAD DEL FILETE EN LA ZONA DE DESCARGA O DOSIFICACIN.

En la mayora de los casos, es muchos menor a la profundidad de filete en la

alimentacin. Ellos tienen como consecuencia la reduccin del volumen en que el

material es transportado, ejerciendo una compresin sobre el material plstico. Esta

compresin es til para mejorar el mezclado del material y para la expulsin del aire

que entra junto con la materia prima alimentada.

RELACIN DE COMPRESIN.

Como las profundidades de los alabes no son constantes, las diferencias que

disean dependiendo del tipo de material a procesar, ya que los plsticos tienen

comportamientos distintos al fluir. La relacin entre la profundidad del filete en la

alimentacin y la profundidad del filete en la descarga, se denomina relacin de

compresin. El resultado de este cociente es siempre mayor a uno y puede llegar

incluso hasta 4.5 en ciertos materiales.

LONGITUD.

Tiene una importancia especial; influye en el desempeo productivo de la mquina

y en el costo de sta. Funcionalmente, al aumentar la longitud del husillo y

consecuentemente la del extrusor, tambin aumenta la capacidad de plastificacin

y la productividad de la mquina. Otro aspecto que se mejora al incrementar la

longitud es la calidad de mezclado y homogeneizacin del material. De esta forma,

en un extrusor pequeo la longitud es suficiente para fundir el material al llegar al

final del mismo y el plstico se dosifica mal mezclado.



En las mismas condiciones, un extrusor mayor fundir el material antes de llegar al

final y en el espacio sobrante seguir mezclando hasta entregarlo homogneo. Esto

es importante cuando se procesan materiales pigmentado o con lotes maestros

(master batch), de cargas o aditivos que requieran incorporarse perfectamente en

el producto.

DIMETRO.

Es la dimensin que influye directamente en la capacidad de produccin de la

mquina generalmente crece en proporcin con la longitud del equipo. A dimetros

mayores, la capacidad en Kg./h. es presumiblemente superior. Al incrementar esta

dimensin debe hacerlo tambin la longitud de husillo, ya que el aumento de la

productividad debe ser apoyada por una mejor capacidad de plastificacin.

Como consecuencia de la importancia que tienen la longitud y el dimetro del

equipo, y con base en la estrecha relacin que guardan entre s, se acostumbre

especificar las dimensiones principales del husillo como una relacin longitud /

dimetro (L/D). Comercialmente las relaciones L / D ms comunes van desde fuera

de este rango tambin est disponible.



1.6 APLICACIONES ACTUALES:

Pelcula tubular.

Bolsas.

Pelcula plstica para uso diverso.

Pelcula para arropado de cultivos.

Bolsa para envase de alimentos y productos de alto consumo.

Tubera.

Tubera para condicin de agua y drenaje.

Manguera para jardn.

Manguera para uso mdico.

Recubrimientos.

Alambre para uso elctrico y telefnico.

Hojas para persiana.

Lminas y pelculas planas.

Manteles para mesa e individuales.

Cinta adhesiva.

Flejes para embalaje.

Monofilamentos.

Filamentos.

Alfombra (filamentos de las alfombras)

2.- Polietileno de alta densidad

El polietileno (pe) es un polmero resultado de la polimerizacin del etileno. Es

posiblemente el plstico ms popular del mundo.

Comnmente se distinguen dos tipos, el de baja densidad y el de alta densidad, que

es el que se utilizara (PEAD).



Aunque tambin, ms detalladamente, los Polietilenos se pueden clasificar en base a

su densidad (de acuerdo al cdigo ASTM) como:

Polietileno de Baja Densidad (PEBD o LDPE)

Polietileno Lineal de Baja Densidad (PELBD o LLDPE)

Polietileno de Alta Densidad (PEAD o HDPE)

Polietileno de Alta Densidad Alto Peso Molecular (HMW-HDPE)

Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (UHMWPE)

El polietileno de alta densidad es un polmero de la familia de los polmeros olefnicos

(como el polipropileno), o de los polietilenos. Es un polmero termoplstico conformado

por unidades repetitivas de etileno. Se designa como HDPE (por sus siglas en ingls,

High Density Polyethylene) o PEAD (polietileno de alta densidad). Este material se

encuentra en envases plsticos desechables.

El polietileno de alta densidad (hdpe) se produce normalmente con un peso molecular

que se encuentra en el rango entre 200.000 y 500.000, pero puede ser mayor. Es un

polmero de cadena lineal no ramificada. Es ms duro, fuerte y un poco ms pesado que

el de baja densidad, pero es menos dctil.

El polietileno con peso molecular entre 3.000.000 y 6.000.000 es el que se denomina

UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene). Con este material se producen

fibras, tan fuertes, que pueden utilizarse para fabricar chalecos a prueba de balas.



Para conocer mejor el HDPE, podemos ver un poco de su historia, sus propiedades, sus

aplicaciones y su proceso

2.1 ESTRUCTURA QUMICA Y FSICA DEL POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD

El polietileno de alta densidad es un polmero cuya estructura es lineal, sin

ramificaciones.

El anlisis del polietileno (C, 85.7%; H, 14.3%) corresponde a la frmula emprica

(CH2)n, resultante de la polimerizacin por adicin del etileno.

La estructura de un polietileno tpico difiere de la de un alcano de cadena recta en que

es de cadena ramificada y contiene grupos olefnicos de tres tipos (por lo menos). Puede

contener tambin otros grupos qumicos derivados del catalizador usado en su

fabricacin o de impurezas en el etileno, pero stas representan generalmente mucho

menos de 0.1% en peso del polmero.

La condicin ramificada de la cadena del polmero influye profundamente en las

propiedades fsicas tanto del polietileno slido como del polietileno fundido.

En consecuencia, las propiedades fsicas que se indican ms adelante se refieren no

slo a un intervalo de pesos moleculares, sino tambin a cierto tipo de polmeros de

cadena ramificada. Variando las condiciones en que se realiza la polimerizacin, es

posible variar el grado de ramificacin entre lmites amplios y producir gran nmero de

tipos de polmeros.

Como en la mayora de los polmeros, una muestra normal tiene una distribucin amplia

de pesos moleculares, y el fraccionamiento del polietileno indica que una muestra de un

peso molecular medio numrico de 15000 contiene material de peso molecular inferior

a 1000 y tambin superior a 80000.



2.2 ALGUNAS PROPIEDADES DE LOS LDPE Y HDPE

Solubilidad e hinchazn:

A temperaturas inferiores a 60 C., el polietileno, si se exceptan las muestras de

peso molecular muy bajo, es muy poco soluble en los disolventes, pero a

temperaturas ms altas es fcilmente soluble en hidrocarburos e hidrocarburos

halogenados, aunque sigue siendo muy poco soluble en lquidos ms polares, como

alcoholes, cidos, steres, aminas, fenoles y nitrocompuestos.

La rapidez con que vara la solubilidad en funcin de la temperatura es

frecuentemente tan grande que da el aspecto de casi una temperatura crtica por

debajo de la cual el polmero es insoluble y por encima de la cual es fcilmente

soluble.

De dos polmeros con el mismo peso molecular, pero con diferentes grados de

ramificacin, el ms soluble es el ms ramificado.

Cuando se pone polietileno slido en contacto con un disolvente, se produce

absorcin apreciable del lquido por polmero slido e hinchazn apreciable del

slido, incluso a temperaturas en las cuales no se produce disolucin apreciable del

polmero.

A medida que aumenta la temperatura, aumenta la cantidad y la rapidez de la

absorcin.



La absorcin del lquido es afectada por el peso molecular y por la estructura

molecular y disminuye a medida que aumenta el peso molecular y a medida que el

polmero tiene una estructura ms cristalina y menos ramificada. El polietileno es

insoluble en agua y slo absorbe sta en un grado muy limitado. La absorcin de

agua aumenta con la temperatura.

Permeabilidad:

Una propiedad importante del polietileno es su pequea permeabilidad al vapor de

agua. Por otro lado, el polietileno tiene una permeabilidad elevada a los vapores

orgnicos y al oxgeno. La permeabilidad aumenta con la temperatura.

Propiedades elctricas:

Como poda esperarse de su composicin qumica, el polietileno tiene una

conductividad elctrica pequea, baja permisividad, un factor de potencia bajo (9,15)

y una resistencia dielctrica elevada. Las propiedades elctricas no son

especialmente sensibles a la humedad en virtud de la absorcin muy pequea de

agua por el polietileno; pero el factor de potencia es probable que aumente si se

somete el polietileno a la oxidacin.

Propiedades qumicas:

El polietileno es uno de los polmeros ms estables e inertes, como poda esperarse

de su estructura sustancialmente parafnica. Sin embargo, tiene algunas reacciones

que limitan sus usos y que exigen adoptar ciertas precauciones durante su

tratamiento.

En ausencia completa de oxgeno, el polietileno es estable hasta 290 C. Entre 290

y 350 C, se descompone y da polmeros de peso molecular ms bajo, que son

normalmente termoplsticos o ceras, pero se produce poco etileno. A temperaturas

superiores a 350 C, se producen productos gaseosos en cantidad creciente, pero el

producto principal no es el etileno, sino el butileno.



En este respecto, el polietileno difiere del polietileno y del metilacrilato de metilo, que

dan el monmero como producto principal de la pirolisis. En presencia de oxgeno, el

polietileno es mucho menos estable. Se han observado cambios en las propiedades

fsicas y qumicas que indican oxidacin y degradacin de las molculas del polmero

a 50 C, y en presencia de la luz se produce una degradacin incluso a las

temperaturas ordinarias.

2.3 CARACTERSTICAS DEL POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD

El polietileno de alta densidad es un polmero que se caracteriza por:

Excelente resistencia trmica y qumica.

Muy buena resistencia al impacto.

Es slido, incoloro, translcido, casi opaco.

Muy buena procesabilidad, es decir, se puede procesar por los mtodos de

conformados empleados para los termoplsticos, como inyeccin y

extrusin.

Es flexible, an a bajas temperaturas,

Es tenaz.

Es ms rgido que el polietileno de baja densidad.

Presenta dificultades para imprimir, pintar o pegar sobre l.

Es muy ligero.

Su densidad es igual o menor a 0.952 g/cm3.

No es atacado por los cidos, resistente al agua a 100C y a la mayora de

los disolventes ordinarios.



2.4 OBTENCIN DE POLIETILENO

I. Polietileno de alta presin

Para la obtencin del polietileno de alta presin es preciso un etileno muy puro. No

solamente deben eliminarse las impurezas inorgnicas, como los compuestos de

azufre, el xido de carbono, el anhdrido carbnico y otros, sino tambin el metano,

el etano y el hidrgeno que, aunque no tomen parte en la reaccin de

polimerizacin, actan como diluyentes en el mtodo de alta presin e influyen en

la marcha de la reaccin.

Para obtener el etileno puro se utilizan lavadores, que actan a modo de columnas,

en ellas se evaporan sobre todo los componentes de ms bajo punto de ebullicin,

como el metano (punto de ebullicin -161,4 C) y el hidrgeno (punto de ebullicin

-252,78 C) y salen por la cabeza de la columna.

Los componentes de ms alto punto de ebullicin, como el etano (punto de

ebullicin -88,6 C) y los hidrocarburos inmediatamente superiores, con mucho

etileno, se renen en el fondo de la columna.Luego se utiliza una columna o lavador

de etano, en la que tiene lugar la separacin completa del etileno de todos los

hidrocarburos con punto de ebullicin ms alto. Estos salen por el fondo, mientras

que por la cabeza lo hace el etileno puro.



El etileno puro se mezcla entonces con oxgeno (que acta como catalizador) en

una proporcin del 0,1 al 0,2 %. Esta mezcla se comprime, mediante compresores,

a presiones de 1000 a 2000 atm y, pasando por un separador de aceite, se hace

llegar al reactor, en el que tiene lugar el proceso de polimerizacin.

El polietileno, todava caliente, se extrae finamente por un extrusor, donde se

refrigera y sale de l ya slido para ser seguidamente troceado, mediante un

dispositivo picador, en pequeos granos, que sirven de materia prima para la

fabricacin de objetos de todas clases

II. Polietileno de baja presin

Hasta el ao 1949 se pensaba, en los medios de la especialidad, que el etileno

solamente se poda polimerizar a alta presin.

Entonces encontr el profesor Karl Ziegler, en los aos 1949-1955, un camino

completamente nuevo para la obtencin del polietileno a la presin normal.

Cuando se inyecta etileno en una suspensin de etilato de aluminio y ster titnico

en un aceite, se polimeriza el etileno con desprendimiento de calor y forma un

producto macromolecular. De esta manera se pueden unir en una macromolcula

ms de 100.000 monmeros (frente a los 2.000 monmeros en el mtodo de la alta

presin),Este alto grado de polimerizacin confiere al polietileno de baja presin una

solidez y dureza especialmente elevadas.

El campo de aplicacin del este polietileno, el Z-polietileno como le llam el

descubridor, es el mismo que el del polietileno de alta presin, pero es

esencialmente apropiado para objetos que precisan una gran solidez y rigidez,

como las tuberas, que con paredes de pequeo espesor resisten altas presiones.

La elaboracin del producto se hace de manera anloga a la del polietileno de alta

presin, es decir, mediante prensas. Sin embargo, la temperatura de elaboracin

del producto Z es ms elevada, a causa del mayor grado de polimerizacin. Puede

llegar a 170 C.



2.5 APLICACIONES

Algunas de sus aplicaciones son:

Bolsas plsticas.

Envases de alimentos, detergentes, y otros productos qumicos.

Artculos para el hogar.

Condones

Acetbulos de prtesis femorales de caderas

Dispositivos protectores

2.6 IMPACTO AMBIENTAL DEL POLIETILENO

Evaluar la performance ambiental del polietileno implica tener en cuenta todas las

etapas por las que atraviesa un producto desde la extraccin de las materias primas

para su elaboracin hasta que se transforma en residuo juntamente con su

tratamiento. Este enfoque es denominado en la industria: Anlisis del Ciclo de Vida.

De este modo se evala la fabricacin, uso y recuperacin o disposicin final en

relacin al balance de energa y al impacto ambiental.



Recursos Naturales

Los plsticos son muy amigables con los Recursos Naturales. En Europa utilizan slo

el 4% del petrleo para su fabricacin. Incluso en la Argentina el polietileno es

fabricado a partir del Gas Natural, materia prima para la que se dispone de

abundantes y generosos yacimientos.

Reduccin en la Fuente

Se refiere al esfuerzo que hace la Industria en utilizar cada vez menos materia prima

ya sea para fabricar.

Reciclado qumico

En la actualidad se estn desarrollando nuevas tcnicas de gran complejidad que

permitirn reciclar qumicamente no slo al Polietileno sino a todos los plsticos. De

esta manera se podrn recuperar los componentes naturales para volverlos a utilizar

como materias primas y as optimizar an ms los recursos naturales.



3. MATERIALES, INSTRUMENTOS Y EQUIPOS

3.1. MATERIALES

3.2. INSTRUMENTOS

FRANELA el cual sirve para limpiar los

residuos que podra haber.

ESPATULA el cual sirve para remover

los residuos en la cinta.

B) POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD el cual

vamos a echar a la mquina de extrusin.

A) ACEITE DE COCINA el cual echamos a la

cinta para no se pegue el producto.



3.3. EQUIPOS

VASOS DE TECNOPOR nos servir

para llevar el polietileno.

TIJERA DE PLASTICO para cortar las parte

del producto hasta donde se quiere.

A) BALANZA ANALITICA en el cual

pesaremos el polietileno de alta densidad.

A) REGLA METALICA en donde mediremos la

longitud que deseamos en nuestro producto.

A) MAQUINA DE EXTRUSION En la cual se

realizara el proceso de extrusin.



4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

En la extrusin de polmeros es en donde se realiza una accin de prensado, moldeado

del plstico, que por flujo continuo con presin y empuje, se lo hace pasar por un molde

encargado de darle la forma deseada. El polmero fundido (o en estado ahulado) es

forzado a pasar a travs de un Dado tambin llamado boquilla, por medio

del empuje generado por la accin giratoria de un husillo (tornillo de Arqumedes) que

gira concntricamente en una cmara a temperaturas controladas llamada can, con

una separacin milimtrica entre ambos elementos. El material polimrico es alimentado

por medio de una tolva en un extremo de la mquina y debido a la accin de empuje se

funde, fluye y mezcla en el can y se obtiene por el otro lado con un perfil geomtrico

preestablecido.

FUSIN DEL POLMERO:

El polmero funde por accin mecnica en combinacin con la elevacin de su

temperatura por medio de calentamiento del can. La accin mecnica incluye los

esfuerzos de corte y el arrastre, que empuja el polmero hacia la boquilla e implica un

incremento en la presin.

La primera fusin que se presenta en el sistema ocurre en la pared interna del can, en

forma de una delgada pelcula, resultado del incremento en la temperatura del material

y posteriormente tambin debida a la friccin. Cuando esta pelcula crece, es

desprendida de la pared del can por el giro del husillo, en un movimiento de ida y

vuelta y luego un barrido, formando un patrn semejante a un remolino, o rotatorio sin

perder el arrastre final. Esto contina hasta que se funde todo el polmero.

Fusin y arrastre: Si el material se adhiere al husillo y resbala sobre la pared del

can, entonces el arrastre es cero, y el material gira con el husillo. Si en



cambio, el material no resbala con la pared del can y resbala con el husillo, entonces

el arrastre es mximo y el transporte de material ocurre.

En la realidad el polmero experimenta friccin tanto en la pared del can como en el

husillo, las fuerzas de friccin determinan el arrastre que sufrir el polmero

Advertencia: Algunos polmeros funden exactamente en el sentido opuesto debido a sus

caractersticas moleculares, esto ha dado origen al diseo de algunos husillos

especficos.

EXTRUSOR DE UN SLO HUSILLO:

Este tipo de extrusor fue el que se utiliz en la realizacin del laboratorio; pues los extrusores

ms comunes utilizan un slo husillo en el can, este husillo tiene comnmente una cuerda,

pero puede tener tambin 2 y este forma canales en los huecos entre los hilos y el centro

del husillo, manteniendo el mismo dimetro desde la parte externa del hilo en toda la longitud

del husillo en el can.

Dentro del proceso de extrusin, varias partes deben identificarse con el fin de aprender sus

funciones principales, saber sus caractersticas en el caso de elegir un equipo y detectar en

donde se puede generar un problema en el momento de la operacin.

La extrusin, por su versatilidad y amplia aplicacin, suele dividirse en varios tipos,

dependiendo de la forma del dado y de los productos extrados.

La divisin ms comn para extrusores de un slo husillo consiste en 4 zonas, desde la

alimentacin hasta la salida por el dado del material.

1. Zona de alimentacin: En esta parte ocurre el transporte de grnulos slidos y

comienza la elevacin de temperatura del material.



2. Zona de compresin: En esta zona, los grnulos de polmero son comprimidos

y estn sujetos a friccin y esfuerzos cortantes, se logra una fusin efectiva.

3. Zona de distribucin: Aqu se homogeniza el material fundido y ocurren las

mezclas.

4. Zona de mezcla: En esta parte que es opcional ocurre un mezclado intensivo de

material, en muchos casos no se aconseja porque puede causar degradacin del

material.

Los husillos pueden tener tambin dentro de algunas de sus zonas principales

elementos dispersivos y elementos distributivos.

Distribucin: Logra que todos los materiales se encuentren igual proporcin en la

muestra

Dispersin: Logra que los componentes no se aglomeren sino que formen partculas

del menor tamao posible.



5. RESULTADOS Y DISCUSION DE RESULTADOS

5.1. Resultados

t1 (seg ) 0

t2(seg) 529

t3(seg ) 2468

t4(seg) 3579

dimensiones de la boquilla(Ao)

altura = 1.4 cm

base =2.8 cm

Area final(Af) altura = 2.2 cm

base =3.3 cm

longitud de probeta (L)

49 cm

T (C) 260

Tiempo ( t ) t4-t2 3579-529 t = 3050 seg

Tiempo promedio ((t2-t1 )+(t4-t3))/2 ((529-0)+

(3579-2468))/2 820 seg

Velocidad v=L/t v = 49 cm/3050 v = 0.0161cm/seg

rea inicial (Ao) Ao = b*h Ao = 2.8*1.4 Ao= 3.92 cm2

rea final (Af) Af = b*h Af = 3.3*2.2 Af = 7.26 cm2

Donde:

t1: inicio

t2: salida de la pieza extruida

t3 : material terminado

t4 : salida total de la pieza extruida

Q = V*A

Q = (0.0161cm/ seg )*(3.92cm)

Q= 0.06311 cm2/ seg



3.

RD = Af / Ao

RD = 7.26 cm2 / 3.92 cm2

RD = 1.85



5.2 DISCUSIN

Los pellets al pasar por un proceso de extrusin, el material obtenido sufre una serie de transformaciones como :

Se torna a un color oscuro , esto se debe a que los pellets no son material puro es decir est mezclado con otros elementos

al estar sometido a altas temperaturas y a la friccin entre el material y el husillo , la forma del material ya no es esfrica sino que tiene ahora

marcas de tiburn

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1 CONCLUSIONES

Para fundir los pellets se genera calor internamente por friccin o se aplica calor del exterior en la presente practica se le suministro una

temperatura de 260 C .

El caudal depende de las dimensiones del husillo y de la boquilla (en este caso rectangular)

Si se desea aumentar el flujo , se debe aumentar la velocidad de rotacin del husillo

despus de haber sido fundido o pasar por la zona de dosificacin, el material pasa por la boquilla y a una temperatura ambiente, esto genera la

razn de dilatacin , es decir el material se expande o relaja

6.2 RECOMENDACIONES

La temperatura debe mantenerse uniformemente , puesto que al aumentar la temperatura se puede degradar o hacer demasiado fluido (pellets)

Por otro lado si se disminuye la temperatura , la plastificacin ser insuficiente



Si desea aumentar la velocidad de salida del extrusor , se recomienda aumentar la velocidad de rotacin del husillo

Para evitar que el material obtenido se adhiera a la cinta, se recomienda untar aceite y sacar lentamente con la esptula

Si se desea que el pellets fundido salga del tamao de la boquilla se debe disminuir la velocidad de la cinta manualmente

7. CUESTIONARIO

1. QU TIPO DE POLMEROS SE USA EN EL PROCESO DE EXTRUSIN? Y POR QU?

Dentro de la conformacin de polmeros, la extrusin se usa ampliamente con

termoplsticos y elastmeros, pero rara vez con termofijos, para producir

masivamente artculos como tubos, ductos, lminas, pelculas, recubrimientos de

alambres y cables elctricos, perfiles estructurales como molduras de ventanas y

puertas. Tenemos:

A) POLIETILENO ALTA DENSIDAD

El polietileno de alta densidad es un polmero de la familia de los polmeros

olefnicos (como el polipropileno), o de los polietilenos. Es un polmero

termoplstico conformado por unidades repetitivas de etileno.



Se usa por sus siguientes propiedades que tiene:

Es flexible, an a bajas temperaturas.

Es tenaz.

Es ms rgido que el polietileno de baja densidad.

Presenta dificultades para imprimir, pintar o pegar sobre l.

Es muy ligero.

Muy buena resistencia al impacto

B) POLIETILENO BAJA DENSIDAD

El polietileno de baja densidad es un polmero de la familia de los polmeros

olefnicos, como el polipropileno y los polietilenos. Es un polmero termoplstico

conformado por unidades repetitivas de etileno.

Tiene las siguientes propiedades

Buena resistencia trmica y qumica.

Buena resistencia al impacto.

Es translcido, poco cristalino.

Es ms flexible que el polietileno de alta densidad



C) POLIPROPILENO HOMOPOLIMERO

Es un polmero termoplstico que contiene slo monmeros de propileno a lo

largo de su cadena polimrica. Su estructura presenta un alto grado de

cristalinidad, lo que se traduce en el aporte de rigidez y dureza a la pieza

elaborada, pero exhibe pobre resistencia al impacto a bajas temperaturas y su

transparencia no es suficiente para algunas aplicaciones.

D) POLIESTIRENO ALTO IMPACTO

El Poliestireno de Alto Impacto es una de las variedades existentes dentro de los

poliestirenos. Dado que el Poliestireno es un polmero muy frgil a temperatura

ambiente, se modifica mediante la adicin de polibutadieno, para mejorar su

resistencia al impacto.

Se designa comnmente como HIPS tiene las siguientes Propiedades:

Mejor resistencia al impacto que el poliestireno sin modificar.

Es opaco, debido a la adicin de polibutadieno.

E) POLIESTIRENO CRISTAL

El producto de la polimerizacin del estireno puro se denomina poliestireno cristal o

poliestireno de uso general (GPPS, siglas en ingls).



Es un slido transparente, duro y frgil. Es vtreo por debajo de 100 C. Por encima

de esta temperatura es fcilmente procesable y puede drsele mltiples formas.

Tiene las siguientes Propiedades:

El poliestireno cristal (GPPS) es de estructura amorfa.

se considera uno de los plsticos de mayor transparencia y brillo en la

superficie.

presenta alta rigidez y fragilidad.

Es uno de los plsticos de ms fcil procesamiento.

No requiere secado y presenta mnimas contracciones de moldeo

2. CULES SON LAS DIFERENCIAS Y SEMEJANZAS ENTRE EL PROCESO DE EXTRUSIN

DE PLSTICOS CON EL DE CERMICOS Y DE METALES?

Nos damos cuenta que Aunque el proceso es similar hay diferencias de

funcionamiento en equipos para extrusin de plsticos

Para la extrusin de plstico se emplean pellets o granos del plstico y se alimentan

a travs de una tolva al tornillo de alimentacin (un tornillo sinfn) ah se calienta antes

de pasar por el dado de extrusin.

El tornillo cumple la funcin de llevar el material hasta el dado extrusor, de calentar

(con calentadores externos) el plstico para que salga una mezcla homognea y de

suministrar el empuje al material.



El tornillo es de las partes ms importantes en una extrusora de plstico, de l depende la

calidad del producto extruido, y dos de los parmetros ms importantes son el paso de rosca

(w) y el ngulo del filete (), la extrusora puede tener uno o ms tornillos de alimentacin.

Cada tornillo se disea o elige para trabajar con una determinada combinacin de material

y boquilla.

Extrusin de cermicos y metales

Extrusin: Proceso de hacer pasar material a presin a travs de un dado o troquel extrusor

de forma determinada, al pasar el material por el dado, adopta la seccin transversal igual a

la forma de la abertura. En manufactura este proceso se aplica comnmente a metales,

cermicas y hormign.

Ventajas:

Permite secciones transversales complejas.

Permite y el trabajo con materiales de baja resistencia que no se pueden trabajar con

estirado, y Se logra un acabado de excelente.

Variantes: existen variantes tecnolgicas

Puede ser en frio o en caliente.

En general en caliente se extruyen los metales de secciones grandes y el aluminio,

y en frio o caliente los materiales blandos, como caucho, cermica, plsticos.

proceso de extrusion- final

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