El plástico es uno de los materiales más útiles inventados por el hombre. Es barato de producir, ligero y tiene una resistencia impresionante. Estas propiedades confieren al plástico una amplia gama de usos y una interesante variedad de técnicas de procesamiento. Una de estas técnicas es la extrusión de plástico.
Este proceso existe desde hace mucho tiempo e implica varios pasos, como la preparación del material, el preprocesamiento, el corte y la extrusión, que analizaremos en detalle en este artículo. También exploraremos cómo funciona, su tipo, sus ventajas e inconvenientes y su aplicación.
¿Qué es la extrusión de plástico?
La extrusión de plástico es un proceso de fabricación de gran volumen en el que se funde un material termoplástico de forma homogénea. Este material fundido puede estar en forma de pellets, polvo o gránulos. Luego, el material fundido sale de la boquilla del molde bajo suficiente presión.
El plástico fundido que sale del molde a través de la extrusora toma la forma de la abertura del molde. Para comprender mejor la extrusión de plástico, echemos un vistazo a las piezas del extrusor.
Tolva : Es la parte de la extrusora donde se almacena el material en polvo, granulado o granulado para el proceso de extrusión del plástico.
Puerto de llenado : esta parte del extrusor conecta la tolva al barril. En otras palabras, ayuda a guiar el material desde la tolva hasta el barril para el proceso de extrusión de plástico.
Placa rompedora : La placa de filtro ayuda a mantener la presión. También sirve como filtro y evita que entren sustancias extrañas en el cañón.
Barril : Al aplicar calor, esta parte ayuda a ablandar el material plástico y acercarlo a su punto de fusión. También alberga el tornillo giratorio que aplica la presión necesaria para empujar el material plástico a través del tubo de alimentación.
Tubo de carcasa : Este tubo conecta el cilindro a la boquilla. En otras palabras, sirve como canal que transporta el material plástico fundido desde el cilindro hasta la boquilla.
morir : La pieza es la salida del material fundido. La matriz metálica confiere al plástico fundido el perfil deseado.
Sistema de enfriamiento : El plástico fundido se enfría rápidamente, facilitando la solidificación.
¿Cómo funciona la extrusión de plástico?
Entonces, ¿cómo funciona la extrusión de plástico? Se puede dividir en cuatro pasos principales.
Paso uno: agregar aditivos
El proceso de extrusión de plástico comienza agregando aditivos al material plástico para el proceso. Esto es significativamente diferente del mecanizado CNC. Dependiendo de las necesidades de fabricación, los aditivos pueden ser colorantes o inhibidores de UV.
Paso dos: derretir el material
El siguiente paso en el proceso de extrusión de plástico es introducir el material plástico en la tolva. Desde el embudo pasa a través de la abertura de llenado hasta el cilindro. Cuando la temperatura está estrictamente controlada, el cilindro es un caldero.
Además, el cilindro facilita la distribución uniforme del material plástico utilizado durante el proceso a través de un tornillo giratorio gigante. El material plástico cambia de un estado sólido a un estado fundido mediante el calor y la rotación.
Paso tres: hacer el molde
Al salir del cilindro, el material fundido empujado por el tornillo giratorio pasa a través de una o más cribas al final del cilindro. Estos tamices realizan dos tareas principales al mismo tiempo. En primer lugar, eliminan los cuerpos extraños y otras impurezas del plástico fundido. En segundo lugar, aseguran que la presión en todo el sistema permanezca constante, proporcionando una resistencia uniforme. En consecuencia, a medida que el material fundido pasa a través de las cribas, se vuelve más maleable a medida que su temperatura aumenta significativamente.
La forma deseada se obtiene empujando el plástico fundido a través del troquel. Esto significa que el troquel debe tener la forma deseada, porque la forma obtenida del plástico fundido coincidirá con la forma del troquel.
Paso cuatro: genial
Después de pasar por la boquilla, el siguiente paso del proceso es el enfriamiento. Esto se puede hacer usando múltiples rodillos de enfriamiento o una ducha de agua. El objetivo del enfriamiento es garantizar que la forma de su perfil de plástico extruido no cambie.
En general, el proceso de extrusión de plástico permite la creación de formas básicas como láminas y tubos. Puede crear formas complejas utilizando una matriz personalizada.
Tipos de procesos de extrusión de plástico
Aunque existen diferentes procesos de extrusión de plástico, los principios básicos siguen siendo los mismos. El tipo de proceso de extrusión de plástico depende de la complejidad y complejidad de la forma de la boquilla. Algunos tipos son más adecuados que otros para procesar proyectos complejos.
A continuación se detallan los cuatro tipos principales de este proceso que los fabricantes de la industria utilizan hoy en día:
1. Extrusión de tubos
La extensión del tubo sigue el mismo proceso general de extrusión de plástico hasta la sección del troquel. Este proceso es ideal para procesar mangueras y objetos huecos como tubos y mangueras largas. También es ideal para fabricar pajitas y tubos médicos.
Para crear secciones huecas, un operador de extrusión inserta un mandril o pasador en el troquel y luego aplica presión positiva a las cavidades internas a través del pasador. En los casos en que se requieren múltiples orificios, los fabricantes colocan más de un pasador en el centro del troquel. El número de pasadores depende del número de agujeros deseados.
Además, la presión del aire para los pasadores en este escenario generalmente proviene de una fuente diferente, lo que facilita el ajuste del tamaño de cada orificio.
2. Extrusión de película soplada
El proceso de extrusión de película soplada es un proceso muy popular para producir artículos como bolsas de compras. Al igual que con la extrusión de tubos de plástico, el troquel es la principal diferencia entre la extrusión de película soplada y la extrusión normal.
La matriz de extrusión de película soplada es un cilindro vertical con una abertura circular que varía desde unos pocos centímetros hasta más de tres metros de diámetro. Para este proceso, un par de rodillos de presión tiran del plástico fundido hacia arriba y hacia afuera de la boquilla.
Los rodillos de presión suelen estar situados muy por encima de la boquilla, a una distancia de cuatro a veinte metros. La altura exacta del rodillo de presión depende de la refrigeración necesaria. Además, la velocidad de los rodillos de presión determina el espesor de la pared o la dimensión de la película. A medida que la película se mueve hacia arriba, un anillo de aire alrededor de la boquilla ayuda a enfriarla.
Una salida de aire en el centro de la boquilla permite bombear aire comprimido al centro del perfil circular de plástico extruido para crear una burbuja. Esto da como resultado cierta expansión de la sección transversal circular de plástico extruido. Esta relación, también llamada tasa de inflación, varía desde un pequeño porcentaje hasta más del 200 por ciento del diámetro original.
Finalmente, los rodillos de presión ayudan a aplanar la burbuja resultante en una película de doble capa con un ancho igual a la mitad de la circunferencia de la burbuja. Esta película de doble capa se puede utilizar de diversas formas, desde cortarla en diferentes formas hasta enrollarla o imprimirla. También se puede sellar térmicamente para hacer bolsas y otros artículos.
3. Extrusión de película plana
Este proceso es muy similar a la extrusión de película soplada, pero la diferencia está en producir la forma deseada. En este tipo de extrusión, el proceso de embutición y laminado es el requisito más importante para conseguir la forma deseada. Esto incluye determinar la estructura superficial de la película y su espesor.
El proceso de laminación confiere al producto la forma deseada y facilita su enfriamiento y solidificación permanente.
4. Extrusión de funda
Este tipo de extrusión de plástico es ideal para la producción de cables aislantes. El objetivo es darle al material una capa plástica. Se utilizan dos herramientas de extrusión principales para recubrir cables: impresión y recubrimiento.
Ambos tipos de herramientas tienen sus usos, pero el tipo de herramienta utilizada para recubrir los cables depende de la proximidad requerida entre el material plástico y el cable.
Cuando se requiere un estrecho contacto o adhesión entre el alambre y el material, la herramienta de presión es ideal. Sin embargo, cuando no se requiere contacto cercano y contacto, la herramienta de enchapado es más adecuada.
La principal diferencia entre este tipo de herramientas es la posición del pasador en el troquel. Si el pasador queda al ras con el troquel, es una herramienta de refrentado. En el caso de las herramientas de impresión, sin embargo, el extremo del pasador permanece en la cruceta. Esto significa que el plástico fundido recubre el alambre mientras todavía está en el troquel. La presurización aquí ocurre cuando el alambre y el plástico fundido abandonan el troquel.
Opciones de materiales para extrusión de plástico
Existen numerosas opciones de materiales disponibles para la extrusión de plástico. Sin embargo, el material que utilice en su proyecto depende del resultado deseado.
A continuación se muestra una lista de opciones de materiales para extrusiones de plástico.
1. ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) : el ABS está hecho de estireno polimerizado y el acrilonitrilo en presencia de polibutadieno es más fuerte que el poliestireno puro. El contenido de estireno del ABS acrilonitrilo butadieno estireno le confiere una superficie impermeable y un aspecto brillante. Por otro lado, el polibutadieno lo hace resistente independientemente de la temperatura.
2. Acrílico : Este compuesto tiene amplios usos y aplicaciones industriales y una excelente transmisión de luz, y puede reemplazar al vidrio. El acrílico ofrece un equilibrio ideal entre resistencia a la intemperie, resistencia y claridad y también se puede colorear, difundir y mate según la especificación. Es similar al acrilato de acrilonitrilo estireno (ASA).
3. PVC (cloruro de polivinilo) : Este es uno de los polímeros plásticos más utilizados en el mundo. Tiene una amplia gama de aplicaciones en casi todos los sectores. Hay dos formas básicas de cloruro de polivinilo: PVC rígido y PVC blando.
4. PVC flexible (cloruro de polivinilo) : este material es popular debido a su bajo costo y versatilidad. También ofrece un equilibrio ideal entre resistencia a la intemperie, resistencia al desgarro y resistencia a la tracción.
5. PVC rígido (cloruro de polivinilo rígido) : el PVC rígido ofrece un equilibrio entre resistencia al impacto y estabilidad a los rayos UV. Este material se utiliza para la construcción de tuberías y aplicaciones de extrusión de perfiles de plástico personalizados, como refrigeradores, ventanas y puertas. Su rigidez lo convierte en un sustituto viable de la madera y el metal en muchas aplicaciones.
6. CPVC (cloruro de polivinilo clorado) : El CPVC tiene una clasificación inherente de resistencia al fuego UL94 y está disponible en colores naturales. También ofrece un equilibrio entre rigidez, resistencia a altas temperaturas y resistencia al impacto.
7. Polipropileno con carga mineral : este material funciona bien independientemente de las condiciones térmicas. Es estable en un amplio rango de temperaturas.
8. Policarbonato : este material ofrece un buen equilibrio de múltiples propiedades, incluida rigidez, resistencia a la abrasión, resistencia al impacto, capacidad de tintado y comportamiento a altas y bajas temperaturas.
9. Estireno : Al igual que el policarbonato, el estireno es un material que ofrece un equilibrio ideal entre tenacidad, tintabilidad, resistencia y rigidez.
10. TPA (aleación termoplástica) : esta aleación es ideal para fabricar tiras de calafateo, juntas y otros productos. Tiene buena deformación por compresión, buena estabilidad y alargamiento a bajas temperaturas.
11. Polietileno : Este material ofrece un equilibrio entre resistencia, capacidad de teñido y comportamiento a bajas temperaturas.
12. TPV (Termoplástico Vulcanizado) : Este material tiene una excelente resistencia al desgarro, resistencia a la intemperie y flexibilidad a bajas temperaturas. También tiene buena resistencia a la tracción.
13. Polipropileno : este polímero tiene un equilibrio ideal entre resistencia, resistencia al impacto, capacidad de teñido y comportamiento a bajas temperaturas.
Aplicaciones de extrusión de plástico.
Los plásticos para extrusión tienen numerosos campos de aplicación y se utilizan en diferentes industrias. Las áreas de aplicación más importantes para este proceso se enumeran a continuación.
1. Aislamiento de cables
Los plásticos son aislantes naturales y, cuando se les suma su flexibilidad, son la opción ideal para aislar cables activos. La mayoría de las tuberías revestidas de plástico del mercado actual están hechas de extrusión de plástico porque son más duraderas.
2. Tubos y mangueras
Esta es una de las aplicaciones de extrusión de plástico más comunes con requisitos de matriz simples. La mayoría de las tuberías y mangueras del mercado se someten a extrusión de plástico durante la producción.
3. Ventanas y puertas
Fabricar ventanas y puertas con extrusión de plástico mejora su longevidad. Esto es especialmente cierto cuando los fabricantes de extrusiones de plástico utilizan PVC. Este material es muy resistente a los rayos UV.
4. Persianas y cortinas
Otra aplicación de la extrusión de plástico se puede encontrar en persianas y cortinas. Por ejemplo, la apariencia de madera de la mayoría de las persianas está hecha de poliestireno, fabricado mediante tecnologías de extrusión de plástico.
Ventajas y desventajas de la extrusión de plástico
El proceso de extrusión de plástico ofrece a los fabricantes varias ventajas, entre ellas flexibilidad y versatilidad. A continuación se presentan algunos otros beneficios de la extrusión de plástico.
Ventajas de la extrusión de plástico.
Manipulación después de la extrusión : después de la extrusión y antes del enfriamiento, aún es fácil cambiar la forma del plástico caliente. Esto da a los fabricantes mucha libertad de acción y garantiza que el producto final sea de la más alta calidad.
Relativamente barato : en comparación con otros procesos de desarrollo de plástico, la extrusión de plástico es rentable. La razón es que no requiere herramientas complejas.
Flexibilidad : Con una sección transversal constante, la extrusión de plástico ofrece una flexibilidad considerable. En otras palabras, los perfiles de extrusión de plástico pueden crear formas complicadas si la sección transversal no cambia.
Desventajas de la extrusión de plástico.
Cambiar tamaño : Cuando se retira del extrusor de plástico, el plástico caliente se expande muchas veces. Esto conduce a desviaciones de las dimensiones originales del producto. Además, es difícil determinar cuánto cambiaría el tamaño del plástico caliente.
Productos limitados : existe una limitación en el tipo de productos producidos mediante esta técnica. Además, producir un producto diferente requeriría una gran inversión en un tipo diferente de equipo de extrusión.
Extrusión de plástico vs. Moldeo por inyección: ¿cuál es la diferencia?
Aunque ambos procesos conducen a la producción de plástico, son muy diferentes entre sí. A continuación se presentan algunas diferencias entre la extrusión de plástico y el moldeo por inyección de plástico.
1. El moldeo por extrusión de plástico es mejor para producir productos 2D, mientras que el moldeo por inyección es ideal para producir productos 3D.
2. En la extrusión de plástico, la forma del plástico coincide con la forma de la boquilla desde la que se realiza la extrusión, mientras que en el moldeo por inyección, el molde le da al plástico fundido su forma final.
3. Las secciones transversales típicas se pueden producir fácilmente mediante extrusión de plástico. Por otra parte, el moldeo por inyección requeriría formas complicadas para obtener secciones transversales atípicas.
4. Los productos moldeados por inyección son más estables que los productos extruidos. El moldeo por inyección es más caro que la extrusión de plástico. La razón de esto son los costosos requisitos de matrices necesarios para producir el molde. Sin embargo, esto también hace que el proceso de moldeo por inyección sea más eficiente.
Titulación Universitaria
Las tecnologías de extrusión tienen muchos requisitos previos, requisitos de diseño y otras consideraciones importantes. Además, la extrusión de plástico tiene una amplia gama de aplicaciones, desde láminas y películas hasta revestimientos, tubos y mangueras. Para obtener el mejor resultado, busque siempre empresas de extrusión de plástico de renombre que se adapten a sus necesidades de fabricación de plástico.
Preguntas frecuentes
¿Qué tipos de extrusoras de plástico existen?
Hay tres tipos generales de extrusoras de plástico: extrusoras de un solo tornillo, extrusoras gemelas o múltiples y extrusoras de pistón. Sin embargo, se utilizan más comúnmente tornillos dobles y tornillos simples.
¿Para qué se utilizan las extrusoras?
Son ideales para producir productos largos y continuos, como mangueras, cubiertas de cables y alambres para neumáticos. También son perfectos para crear perfiles de plástico personalizados que se pueden cortar fácilmente al tamaño deseado.
¿Cuánto cuesta la extrusión de plástico?
El coste de la extrusión de plástico depende de la complejidad del proyecto y del tipo de materia prima utilizada. Sin embargo, el proceso normalmente cuesta menos de $1,000.
¿Puede la extrusión de plástico producir paneles?
Sí, las películas se pueden producir mediante extrusión de plástico. Esto es posible mediante el proceso de extrusión de película.
