La Coextrusión de Perfiles

¿Por qué coextrusión?

• PARA MEJORAR LA CALIDAD DEL PRODUCTO
• PARA AUMENTAR LA PRODUCTIVIDAD
• PARA REDUCIR LOS COSTOS DE PRODUCCIÓN
• PARA ABRIR NUEVOS MERCADOS

A diferencia de muchos otros procesos, la coextrusión puede describirse sencillamente como el procedimiento para extruir un producto uniendo en un solo proceso dos o más termoplásticos de diferente color o diferente tipo.

La aplicación de los termoplásticos se ha expandido enormemente en las últimas dos décadas gracias al intenso desarrollo que se logró en la tecnología de la extrusión.

Los proveedores de materia prima, los constructores de maquinaria y cabezales de extrusión y los fabricantes de artículos extruidos se vieron ante el reto de mejorar la calidad de sus productos, de aumentar su productividad, reduciendo al mismo tiempo los costos de producción, y de establecer nuevos mercados para perfiles extruidos.

Ante este reto, fabricantes y usuarios de materiales termoplásticos se dieron cuenta que la coextrusión era una tecnología que les ofrecía condiciones ideales para el desarrollo estratégico de productos y mercados.

Observando tan solo la gran participación de las líneas de coextrusión en el mercado frente a las extrusoras convencionales, se hace evidente la importancia que esta tecnología ha adquirido.

En poco tiempo, la coextrusión ha conquistado prácticamente todos los campos de la extrusión: película soplada y plana, lámina, termoconformados, mangueras, tubos y perfiles y recubrimientos de cables.

Diseño de cabezales

Al diseñar los sistemas para la coextrusión (cabezal y calibrador) y las líneas de extrusión necesarias, debe tenerse en cuenta no solamente el diseño del perfil, el volumen de producción, el peso por metro y las tolerancias, sino ante todo las características de los termoplásticos a usar que influyen en el proceso.

Cuando hablamos de cabezales convencionales o estándar, hay que tener en cuenta propiedades específicas del material tales como fluidez, peligro de degradación, etc.

El único requerimiento adicional para la coextrusión es la adecuada combinación de los sistemas de cabezal y calibrador según los materiales que se desea extruir.

Los siguientes ejemplos muestran más detenidamente lo que el diseñador de cabezales debe tener en cuenta:

1. Combinación de dos colores de un mismo material.

En este caso se puede utilizar el sistema de cabezal y calibrador que corresponde al material.

La principal preocupación es la correcta unión de los dos colores en el punto deseado, es decir: el problema no está en el sistema de calibración sino en el cabezal. El segundo color debe proveer una capa de determinado espesor y/o límites nítidos con el material soporte.

De suma importancia es el diseño del canal de coextrusión, porque es indispensable que en la salida del cabezal el material de coextrusión fluya uniformemente con el espesor deseado y con la misma velocidad como el material soporte.

2. Combinación de dos materiales

Con puntos de fusión y estabilización de temperatura diferentes. El principal problema es nuevamente el diseño del canal de coextrusión: Debido a la gran diferencia entre los puntos de fusión (230 °C para PMMA; 185 °C para PVC), el recorrido cómo de los dos termoplásticos en el cabezal debe ser lo más corto posible, para que el material más caliente no deteriore el de menor temperatura.  Por otra parte, el canal, debe ser lo suficientemente largo para garantizar una óptima soldadura de los dos materiales.

3. Combinación de dos termoplásticos

Con diferentes características de calibración.

La coextrusión de una plumilla de parabrisas es el mejor ejemplo para mostrar el problema de diferentes coeficientes de fricción por lo tanto, diferentes requisitos de calibración para dos materiales distintos.

Cuando se calibra un perfil de esta clase, el principal problema consiste en las diferentes características de adhesión que presentan los dos materiales, en este caso el PVC-U y el PVC-F.

Para los perfiles de PVC-U se usa por lo general una calibración seca al vacío para una óptima presión del perfil contra el calibrador. El uso del vacío asegura un buen conformado y enfriamiento del perfil.

Pero este tipo de calibración bajo ningún concepto es adecuado para el labio coextruido de PVC-F, porque no resistiría el vacío y quedaría inmediatamente adherido al calibrador.

Problemas de esta naturaleza pueden resolverse buscando una componenda, tal como se observa en la gráfica 7, mientras que la gráfica 8 muestra un canal más complejo para la calibración de un perfil extruido de doble faz.

Requerimientos de la maquinaria para el proceso de coextrusión

En cuanto a las líneas de extrusión, existen varios criterios importantes que merecen atención

1. Diseño acorde al termoplástico
La unidad de proceso debe corresponder al material que se pretende usar, a manera de ejemplo: doble husillo para termoplásticos en forma de polvo, un solo husillo para PC, PVC-P, PVC-UE
También el diseño del husillo debe estar acorde al material que será transformado.

2. Capacidad de producción
Puesto que en la mayoría de los perfiles coextruidos los dos materiales difieren poco en cuanto a su cantidad, debería utilizarse maquinaria de un tamaño económico que ofrezca una relación costo/ producción favorable.

3. Diseño de la conexión entre extruder y cabezal de coextrusión
Según los requerimientos del perfil que se va a fabricar y del proceso escogido puede ser necesario que el segundo material sea extruido desde arriba, desde abajo o lateralmente:

a. La instalación horizontal del coextruder es recomendable, cuando esta posición favorece un recorrido corto del material a través del cabezal o, como en el caso de perfiles para automóviles, cuando se opta por la coextrusion desde abajo.

b. Muchas veces, la disposición vertical del coextruder. encima del cabezal de extrusión, es mas favorable, porque ahorra espacio.

c. Un coextruder demasiado grande debido al rendimiento requerido puede ser instalado en posición horizontal usando una pieza angular para la conexión de la disposición en forma de V permite un flujo más favorable de las masas al cabezal.

4. Criterios para la selección del coextruder
Para seleccionar un coextruder, hay que considerar los siguiente criterio

a) La conexión más corta posible al cabezal.

b) Operación de extruder y coextruder desde un solo punto Esto es posible mediante un panel de control móvil o instalando un solo panel de mando para as dos máquinas (lo cual solo es útil, si los dos extruderes permanecen siempre en la misma línea de extrusión).

c) Movilidad del coextruder, en caso de cambiar el cabezal, o de utilizar el coextruder en otras líneas de extrusión.

d) La mejor coordinación posible entre los tamaños de la maquinaria que conforma la línea de coextrusión, en función de la producción prevista.