diseño de cabezales de extrusión
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7/25/2019 Diseo de Cabezales de Extrusin
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Diseo de cabezales de extrusin
1 Introduccin
El cabezal de extrusin es la herramienta de procesamiento que da forma a la
pieza extruida es decir, la herramienta que determina la forma, las propiedades,
estructuras y dimensiones del material extruido, as como la posicin mutua de
los elementos en el proceso de extrusin. El cabezal de extrusin es la
herramienta con una cavidad de formacin abierta es decir, la matriz de
extrusin. El cabezal de extrusin tiene que garantizar la ocurrencia de
procesos fsicos y qumicos apropiados en el polmero durante su flujo a travs
de los canales de flujo
El cabezal de extrusin se fija a la parte final del sistema de plastificacin del
extrusor. cabezales de extrusin pequeos se fijan principalmente por medio de
conexiones de tornillos o conexiones de perno!pin "por lo general las
conexiones de tipo bisagra# o por medio de un anillo de forma atornillada.cabezales de extrusin m$s grandes se fijan por medio de conexiones de perno
del perno, forma semi!anillos que se unen y se fijan con tornillos, as como por
medio de conexiones de tornillos que muy a menudo se proporcionan con un
soporte vertical en la base de la extrusora. %ada vez m$s frecuentemente,
dispositivos de preparacin auxiliares tales como un filtro de polmero, una
bomba de engranajes o de un mezclador est$tico "o un conjunto de dos o tres
de tales dispositivos# est$n unidos y fijados al sistema plastificante. El cabezal
de extrusin, por lo general provista de un soporte vertical, est$ conectado con
el <imo dispositivo complementario preparatorio.
'iseo del cabezal de extrusin, con independencia de su finalidad, se debe
tener en cuenta los siguientes requisitos generales que garantizan proceso de
produccin extruido correcta. (os requisitos mencionados anteriormente son
como sigue
asegurar el flujo adecuado de polmero en los canales de flujo a fin de
obtener la forma y las dimensiones del material extruido requerida,
que permite el proceso de extrusin que se caracteriza por la intensidad de
flujo de polmero m$s alta posible,
la prevencin de las zonas de estancamiento de polmero en la cabeza de
extrusin, garantizando forma adecuada y caractersticas geomtricas de los
canales de flujo y asegurar una adecuada resistencia al flujo de polmero,
asegurar una mezcla adecuada y homogeneizacin de polmero as como la
estabilizacin de la presin a un nivel adecuadamente alto,
garantizar una resistencia adecuada de elementos de diseo especficos de
la cabeza de extrusin y sus conexiones en alta presin y temperatura,
asegurar el peso adecuado y la compacidad del diseo del cabezal de
extrusin, debido a la estabilidad trmica requerida y garantizar el menorn&mero de superficies de particin debido a la estanqueidad requerida del
cabezal de extrusin,
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proteger las superficies de los canales de flujo contra el impacto agresivo de
algunos polmeros,
proporcionar la posibilidad de ajuste de la tasa de flujo del polmero del
cabezal de extrusin morir si las condiciones del proceso de extrusin son
recomendadas para ser influenciado, especialmente las condiciones en elinterior del cabezal de extrusin,
)umerosos diseos de cabezales de extrusin se han desarrollado "incluyendo
los patentados# que difieren con respecto al diseo de los componentes
especficos funcionales de la cabeza de extrusin, modo de operacin, los
mtodos de suministro de polmero a la boquilla de extrusin y el propsito
%abezales de extrusin se pueden clasificar en dos grupos seg&n el tipo de
producto extruido obtenido y la posicin de la cabeza de boquilla de extrusin
con respecto al sistema de plastificacin. El primer grupo incluye los cabezales
de extrusin de perfil "circular y no circular#, pelcula soplada, pelcula plana ylas hojas, para el recubrimiento, la granulacin y moldeo por soplado. El
segundo grupo incluye los cabezales de extrusin longitudinales "recto# con
polmero
entrada y la salida se encuentra en un eje que coincide con el eje del sistema
de plastificacin, los angulares "tipo s*e+# cabezales de extrusin con la
entrada de polmero en el eje sistema plastificante se encuentra en un $ngulo
con respecto al eje de salida de polmero y de los cabezales de extrusin
transversal "tipo cruz # con la entrada de polmero y salida situada
perpendicularmente con respecto a la otra. eniendo en cuenta la direccin del
flujo de polmero con respecto al eje del cuerpo principal del cabezal de
extrusin, los siguientes tipos de cabezales de extrusin se pueden distinguir-
longitudinal, angular, transversal y cabezales de extrusin en espiral
(os cabezales de extrusin espiral se pueden hacer como longitudinal, as
como los transversales.
extruidos de polmero slido o de espuma se pueden obtener en el proceso de
extrusin se realiza por medio de cabezales de extrusin. (os cabezales de
extrusin para los polmeros slidos y de los cabezales de extrusin para los
polmeros de espuma se pueden distinguir ya que difieren ligeramente encuanto a su diseo.
uponiendo que el tipo de proceso de extrusin como el criterio de
clasificacin, los siguientes tipos de cabezales de extrusin se pueden
distinguir- cabezas de polmero &nico de extrusin utilizadas para la extrusin
de un solo polmero y capas de m<iples cabezales de extrusin utilizados para
la extrusin simult$nea de varios polmeros "polmero &nico que tiene diversas
propiedades o colores#. %on respecto al modo de funcionamiento, los
cabezales de extrusin se clasifican en la operacin continua "cabezales
est$ndar# cabezales de extrusin y los cabezales de extrusin de
funcionamiento cclico "cabezas de acumuladores#. in embargo, en algunoscasos, slo un nombre preciso, que comprende dentro de su significado los
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criterios mencionados anteriormente, puede inequvocamente definir y
caracterizar en general la cabeza de extrusin, por ejemplo, 'e tipo cruz, y tres
de polmero, la cabeza operacin de extrusin cclico de moldeo por soplado de
envases.
El diseo de la cabeza de extrusin comprende varias unidades funcionalesque se definen sobre la base de sus tareas llevadas a cabo en el cabezal de
extrusin. on los siguientes- la unidad de conformacin "incluyendo la matriz
de cabezal de extrusin# que determina la forma y dimensiones de la seccin
transversal del producto extruido, teniendo en cuenta el fenmeno de
procesamiento de contraccin "encogimiento primaria y secundaria# y la
inflamacin/ la integracin de la unidad que combina el cabezal de extrusin
con el can sistema plastificante/ la unidad de canales de flujo "de entrada y
de polmero de la distribucin de los canales y, a veces canales de separacin#/
la unidad de calefaccin con la medicin de una tempe!ratura y el sistema de
regulacin/ la unidad de la configuracin, el centrado y elementos de conexin/(a unidad suplementaria es decir, por ejemplo la unidad de accionamiento del
mandril giratorio o morir o el pistn hidr$ulico que extruye el polmero desde el
acumulador de la cabeza de extrusin
(a caracterstica com&n de todos los diseos de cabezal de extrusin es que
cada cabezal de extrusin tiene una zona paralela flujo de polmero es decir, un
troquel que tiene dimensiones de hueco constante. En esta zona, la relajacin
de las tensiones y deformaciones del polmero plastificado se produce, as
como las dimensiones y caractersticas del producto extruido, especialmente
los de su capa superficial, se establecen en condiciones constantes de
temperatura.
2 cabezales de extrusin para perfiles
El cabezal de extrusin para perfiles de formar el mayor grupo de cabezales de
extrusin y se utilizan con mayor frecuencia. (os cabezales de extrusin de
este tipo se utilizan para tuberas, varillas, barras planas, ventanas y puertas de
perfiles, perfiles para la industria del mueble "para el acabado de la placa#,
perfiles para la construccin "cable que cubre perfiles y perfiles de acabado# y
muchos otros. El cabezal de extrusin para tuberas es m$s com&nmente
utilizado "que puede ser longitudinal, transversal, as como helicoidal# desde los
tubos se producen en el n&mero m$s grande. (os perfiles que tienen seccin
transversal distinta de la circular se extruyen m$s frecuentemente con el uso de
la cabeza de extrusin longitudinal.
2.1. Cabezal de extrusin circular
El cabezal de extrusin longitudinal para los perfiles de una seccin transversal
circular difiere principalmente con respecto al mtodo de fijacin del mandril al
cuerpo del cabezal de extrusin. e ha supuesto que los cabezales de
extrusin longitudinales utilizadas para la extrusin de tubos de 01% se
caracterizan por la fijacin del mandril para el cuerpo del cabezal por medio depatas de araa posicionados simtricamente sobre la circunferencia del cuerpo
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de la cabeza de extrusin. 'iagrama de dicho cabezal de extrusin se muestra
en la 2igura 3.
0olmero plastificado se suministra desde el sistema de plastificacin de la
extrusora a la cabeza de extrusin a travs del canal de flujo de entrada que
tiene, m$s frecuentemente, una seccin transversal circular y es coaxial con elsistema de plastificacin. corriente de polmero fluye a travs del filtro de
polmero y congregada el torpedo del mandril cabezal de extrusin fluye en el
canal de distribucin "anular, cnica, canal divergente, lineal#. 4 continuacin,
polmero fluye en los canales de flujo de distribucin formados por las piernas
de la araa en el que el polmero es dividido en varias corrientes de
componentes y fluye en paralelo con el eje del cabezal de extrusin. (as
corrientes de componentes desemboca en el canal de distribucin "anular,
cnica, convergente, canal lineal# donde se conectan. 2inalmente, la corriente
de polmero se introduce en la matriz de la cabeza de extrusin "anular, canal
lineal que se caracteriza por una elevada relacin entre su longitud y dimensintransversal y tiene una ligeramente cambiante o, m$s frecuentemente, de
seccin transversal invariable#. El polmero fluye hacia fuera de la matriz en
forma de flujo anular que tiene dimensiones de la seccin transversal cerca de
las dimensiones de la seccin transversal de los tubos producidos.
2ig. 3. 'iagrama de la cabeza de extrusin longitudinal para tuberas-
3 canal de entrada,
5 la distribucin de canal,
6 'ado de cabezal de extrusin
7 canal suplementario que suministra aire al interior de la tubera.
8 cuerpo del cabezal de extrusin
9 cuerpo del dado,
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: torpedo del mandril cabezal de extrusin,
; mandril cabezal de extrusin,
< filtro de polmero
=na desventaja seria de la cabeza de extrusin longitudinal para tuberas "verel ejemplo mostrado en la figura 5# es la aparicin de los cambios en la
estructura de polmero que no siempre son visibles, pero que por lo general se
deterioran las caractersticas de resistencia del material extruido en un $rea
especfica. ales cambios se desarrollan como resultado de la divisin de la
corriente en los canales de separacin y combinacin de corrientes de
componentes en el canal convergente distribuir en el material extruido "tubera#,
en el lugar de conexin, es decir, segmento de recta radial a lo largo de toda la
longitud del extruido.
2ig. 5. cabezal de extrusin para tuberas longitudinal ">ans ?eber
@aschinenfabri*, 4lemania#
'esarrollo de las articulaciones especficas en los lugares en los que corrientes
de componentes se conectan puede ser causado por una orientacin
considerable de polmero plastificado en las proximidades de las piernas de la
araa. Esta orientacin resulta de un gradiente de alta velocidad que ocurre en
la zona parietal de corriente de polmero plastificado. El gradiente de alta
velocidad se produce por el efecto parietal y los resultados de estiramiento de
macropartculas polimricas situadas en las proximidades de las costillas. Atra
causa de las diferencias estructurales "que hace difcil la remezcla de polmero#
que se produce en los lugares en los que corrientes de componentes se
conectan pueden ser las diferencias de densidad de polmero causados por la
diferencia de temperaturas entre las piernas de polmero y de la araa de flujo.
(a 2igura 6 muestra los diseos de patas de araa m$s frecuentementeutilizados para la fijacin del mandril con el cuerpo principal del cabezal de
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extrusin. =n canal de flujo se forma dividiendo entre dos patas de araa
sucesivas.
Badiales patas de araa rectas forman uno de los grupos de uso general de
diseos de patas de araa "2igura 6a#. (ongitud de estos nervios debe ser de
6C a ;C mm, mientras que su anchura debe ser de < a 35 mm. e requiereconsiderablemente grande $rea de la seccin transversal del canal dividiendo
debido a la necesidad de obtener una velocidad de flujo de polmero inferior en
el canal y por lo tanto una orientacin de polmero m$s pequea. 'ebido a esta
razn, se supone que la altura de la pata de araa radial recta no debe ser
menor que 3C mm y no debe exceder de 58 mm. %ada pata de araa debe ser
diseado de tal manera que se garantice el m$s pequeo posible.
la perturbacin de flujo de polmero plastificado. (a forma de las patas de araa
se recomienda que sea lo m$s eficaz posible y su n&mero debe ser de tres,cuatro cabezales de extrusin en pequeas a m$s de diez de cabezales de
extrusin m$s grandes. ambin es importante seleccionar el di$metro m$s
grande del mandril de cabeza de extrusin y el di$metro del mandril a la salida
de la cabeza de extrusin. (a relacin entre estos dos valores, en el caso de
cabezales de extrusin longitudinales para tubos de 01%, debe estar dentro del
rango de 3,7 a 3,9, mientras que en el caso de los cabezales de extrusin para
tuberas hechas de poliolefinas de la relacin debe ser de aproximadamente 5.
En el caso de gran cabezales de extrusin longitudinales, valores ligeramente
m$s bajos de la relacin de di$metros son admisibles, es decir,
respectivamente, 3,58 para los cabezales de extrusin para tuberas de 01% yde 3,7 para los cabezales de extrusin para tuberas de poliolefinas
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2ig. 6. piernas de la araa diseos-
a# nervios radiales rectas,
b# patas de araa helicoidal radial,
c# las piernas forma de araa,
d# patas de araa arco radiales/
3 ! cuerpo principal del cabezal de extrusin,
5 ! torpedo del mandril cabezal de extrusin,
6 ! dividiendo canal,
7 ! patas de araa
>elicoidales patas de araa radiales son otro diseo de patas de araa
utilizados en los cabezales de extrusin longitudinales "2ig. 6D#. patas de araaen forma de tal manera cambian la forma de la lnea de conexin entre las
corrientes de componentes del segmento de recta radial al segmento helicoidal
de una longitud m$s grande. En consecuencia, se consigue una disminucin
m$s pequea de los par$metros de resistencia del tubo "causado por
articulaciones#. in embargo, las patas de araa radiales helicoidales est$n
relativamente rara vez se utilizan debido a su muy complicada fabricacin.
4 veces, las piernas forma de araa se utilizan para la fijacin de los mandriles
en los cabezales de extrusin "2ig. 6c# que se realizan en el anillo de soporte
de una manera tal como para formar las secciones de la canal dividiendoanular. %uando tales patas de araa se utilizan la disminucin de los
par$metros de resistencia del tubo es pequeo debido a que la lnea de
conexin entre las corrientes de componentes no se ejecuta a lo largo de todo
el radio, pero slo a lo largo de sus secciones que, adem$s, se desplazan con
respecto a la otra. @ientras que la configuracin de una manera adecuada los
canales que dividen formados por las piernas forma de araa, se debe tener
cuidado para asegurar la misma resistencia al flujo de polmero a travs de
todas las secciones del canal y, en consecuencia, la misma velocidad del
polmero plastificado.
@ucho m$s a menudo, el anillo de separacin integrado con el torpedo "semuestra en la figura 7# se utiliza para la fijacin del mandril. El mayor n&mero
posible de la misma a travs de agujeros de di$metro por ejemplo de 3,5 mm
se hace en este anillo. Estos agujeros se utilizan como los canales de divisin y
el anillo lleva a cabo las tareas de un filtro de polmero. El uso de una divisoria
anillo conduce a la sustitucin de varias lneas de conexin, que se producen
cuando se utilizan patas de araa, con numerosas lneas de conexin de
corriente de componentes espaciados uniformemente a lo largo de la totalidad
eccin transversal del tubo extruido. En consecuencia, la influencia nociva de
varias lneas de conexin est$ restringido.
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2ig. 7. anillo divisoria
a# integrado con un torpedo "D42, 4lemania#,
b# con patas de araa radiales rectas "?elex nc., EE.==.#-
3 ! torpedo,
5 ! anillo de soporte,
6 ! patas de araa
%uando la extrusin de un perfil de una seccin transversal cerrada "por
ejemplo, un tubo#, se recomienda un canal suplementario que se har$ en el
cabezal de extrusin para proporcionar un suministro de baja presin de aire
durante el proceso de extrusin. Esta solucin evita la formacin de una zona
de presin reducida en el interior del perfil, as como evita el colapso de la
pared. =n canal suplementario se puede hacer f$cilmente en radiales patas de
araa rectas.
%uando la extrusin de un perfil de una seccin transversal cerrada "por
ejemplo, un tubo#, se recomienda un canal suplementario que se har$ en el
cabezal de extrusin para proporcionar un suministro de baja presin de aire
durante el proceso de extrusin. Esta solucin evita la formacin de una zona
de presin reducida en el interior del perfil, as como evita el colapso de la
pared. =n canal suplementario se puede hacer f$cilmente en radiales patas de
araa rectas.
! El uso de elementos rotatorios del mandril cabezal de extrusin. in embargo,
en este caso se requiere una unidad de accionamiento adicional, as como la
cabeza de extrusin debe ser protegido contra la fuga de polmero indeseable,
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! Bevestimiento de las piernas de la araa con materiales anti!adhesin tales
como, por ejemplo, "02E#, sin embargo, tales revestimientos son r$pidamente
desgastados en las condiciones que ocurren en el cabezal de extrusin,
! El alargamiento de la ruta de polmero de flujo en el cabezal de extrusin "tras
el paso del polmero a travs de los canales en divisin# que se consiguehaciendo que los canales de flujo que cambian la direccin del flujo de corriente
de polmero. Esta solucin hace que el cabezal de extrusin mucho m$s difcil
de hacer y caros, as como puede causar una cada de presin excesiva de
polmero en los canales de flujo,
! %alentamiento de patas de araa/ en este caso, se requieren soluciones de
diseo bastante complicado debido a las pequeas dimensiones de las
costillas.
'iseo del mandril cabezal de extrusin debe planificarse de tal manera como
para garantizar que el mandril reduce el impacto desfavorable de la lnea deconexin entre las corrientes de componentes de polmero. 0or ejemplo, al
tiempo que reduce el di$metro del canal anular la distribucin, la altura del
canal se reduce simult$neamente. 0or consiguiente, se recomienda que el
$ngulo de inclinacin de la superficie externa del canal debe ser m$s grande
que el $ngulo de inclinacin de la superficie interna del canal, mientras que el
$ngulo de inclinacin de la superficie interna del canal debe estar dentro del
intervalo de 3C a 38 deg. El mandril con varios o m$s de diez vuelos de paso
pequea en su superficie muy a menudo se utiliza en lugar del mandril con una
superficie geomtricamente uniforme. %on el fin de evitar que se extruye
pequeo movimiento de rotacin de la tubera, bobinas similares "pero retorcidoen la direccin opuesta# est$n hechos en la superficie interna del cuerpo de
cabezal de extrusin. Estas bobinas son elementos de mezcla especficos
localizados en la cabeza de extrusin. u tarea es la de mezclar a fondo el
polmero detr$s de las patas de araa y producir la microestructura m$s
uniforme en la seccin transversal de la tubera producida.
4 veces, la superficie externa del mandril cabezal de extrusin est$ cubierto de
las macro!irregularidades en la forma de macro!longitudinales cavidades y
macro!elevaciones. En consecuencia, las irregularidades de mandril son
visibles en la superficie interna del tubo extruido. (os tubos que tienen
superficie interna geomtricamente no uniforme se distinguen ser una friccin
inferior en contacto con, por ejemplo, cable optotelecommunication que es muy
ventajoso cuando el cable est$ instalado dentro de la tubera
%abezales de extrusin para tuberas longitudinales son universales en cierto
grado debido a la sustitucin del mandril y el cuerpo de la matriz hace posible
la produccin de una gama especfica de di$metros de tubera "con diferente
espesor de pared de la tubera# por una cabeza de extrusin. in embargo, con
el fin de hacer dicha sustitucin, se requiere para detener el proceso de
extrusin, desmontar el mandril y el cuerpo de la matriz, sustituir estos
componentes y reiniciar la lnea de proceso de extrusin.
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in embargo, existen soluciones disponibles que permiten cambiar el espesor
de pared del tubo y el di$metro de la tubera sin detener el proceso de
extrusin. 0or ejemplo, el espesor de la pared se puede cambiar con el uso de
un manguito deformable en el troquel. 'i$metro de la manga se puede
modificar con el uso de decenas de pernos de ajuste situados en la
circunferencia del cuerpo de matriz. El espesor de pared y el di$metro del tubose cambian tambin mediante el uso de un mvil, desplazando axialmente
mandril cnico en el cabezal de extrusin. El mandril y la superficie cnica del
cuerpo de matriz forman un canal de flujo de altura ajustable. El cabezal de
extrusin coopera con un dispositivo de calibracin original que consta de
varios elementos cientos de forma que son capaces de moverse en una
direccin radial "2ig. 8#. (os componentes se adhieren entre s con sus
superficies laterales y forman un cilindro cuyo di$metro se puede cambiar
seg&n sea necesario. Esta solucin se utiliza en la extrusin de tuberas de 0E
y tubos de 01% de di$metros externos dentro de varios intervalos de di$metro,
por ejemplo, 65 a :C mm o 39C a 58C mm/ presin de polmero en el cabezal
de extrusin no debe superar los 9C @0a.
2ig. 8. (a cabeza de extrusin que permite cambiar el di$metro de la tubera y
el espesor de pared de la tubera sin detener el proceso de extrusin "Frauss!
@affei, 4lemania#
(a longitud de matriz es de importancia decisiva para las caractersticas de la
tubera producida. (a longitud est$ determinada por la relacin entre la longitud
del canal de flujo de la matriz y la altura del canal o el espesor de pared del
tubo. =n valor recomendado de la proporcin es de 3C a 6C. in embargo, en el
caso de cabezales de extrusin para tubos de 01% longitudinales los valores
de la relacin de 35 a 59 se asumen con mayor frecuencia, mientras que en el
caso de los cabezales de extrusin para tuberas de 00 los valores de la
relacin m$s frecuentemente asumido son de 38 a 6C. in embargo, el valor de
la relacin es una convencional y no hay datos disponibles que recomiendavalores de la relacin a&n m$s altos para ser utilizados, por ejemplo 8C.
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En la bibliografa tema, no existe una opinin inequvoca de la altura de la
matriz cabezal de extrusin. En general, se puede suponer que esta altura
debe ser de un 8 a un 3CG m$s pequeo que el espesor de pared del tubo
extruido. %on el fin de producir un tubo de espesor de pared uniforme, debe
haber una posibilidad garantizada de cambio de la posicin del eje de la matriz
con respecto al eje del mandril cabezal de extrusin. 0or regla general, loanterior se logra cambiando la posicin de la matriz por medio de los pernos de
centrado fijos en el cuerpo del cabezal de extrusin o en un anillo de centrado
especial. 0osicin de la boquilla cabezal de extrusin se cambia en el curso del
proceso de extrusin.
=n rasgo caracterstico de otro cabezal de extrusin longitudinal para tuberas
"principalmente tubos de poliolefinas# es que su mandril est$ fijado al cuerpo
principal por medio de un manguito de dividirse. El manguito dividiendo se hace
en la forma de una seccin de tubo con orificios pasantes realizados a lo largo
del espesor de la pared de la manga. 'iagrama de este cabezal de extrusinse muestra en la 2igura 9.
2ig. 9. 'iagrama de la cabeza de extrusin longitudinal para tuberas-
3 ! canal de entrada,
5 ! dividiendo canales en el manguito dividiendo,
6 ! la distribucin de canal,
7 ! dado,
8 ! canal suplementario,
9 ! %uerpo de dado
: ! torpedo mandril,
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; ! mandril,
< ! direccin del flujo de polmero
0olmero que fluye en el cabezal de extrusin a travs del canal de entrada seencuentra con el torpedo mandril que cambia la direccin del flujo de polmero
mediante
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2lujo de polmero en estos cabezales de extrusin se lleva a cabo a una
temperatura m$s baja que en el caso de los cabezales de extrusin
longitudinales con patas de araa. En consecuencia, el riesgo de degradacin
trmica del polmero es m$s pequeo. 4dem$s, los cabezales de extrusin con
un manguito dividiendo tienen un diseo m$s compacto en comparacin con
los cabezales de extrusin con patas de araa y su peso puede ser tanto como8CG menor, especialmente en caso de di$metros de tubo m$s pequeos. (os
resultados anteriores desde el diseo de la cabeza de extrusin con un
manguito de dividir en caso de que la relacin entre el mayor di$metro del
mandril y el di$metro del mandril a la salida del cabezal de extrusin pueden
equivaler a 3,7, es decir, es menor que en los cabezales de extrusin
longitudinales con patas de araa.
El cabezal de extrusin longitudinal con un manguito de dividir se caracteriza
por un valor considerablemente m$s bajo de cada de presin total del polmero
dentro del intervalo de :!35 @0a. El mayor valor de la cada de presin total enel que se pueden utilizar estos cabezales de extrusin est$ dentro de 58 H 6C
@0a. (os cabezales de extrusin longitudinales con un manguito dividiendo
pueden utilizarse para tuberas de un di$metro pequeo, por ejemplo 3C mm.
Estos cabezales de extrusin tambin resultan eficaces en tuberas de
di$metros medianos, por ejemplo 78C mm, caracterizado por la tasa de masa
de flujo de ;CC *g I h. 0eso de la cabeza de extrusin utilizada para tales tubos
es de 3
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2ig. ;. seccin transversal longitudinal de la cabeza de extrusin longitudinal
longitud cambiable-
3 ! plegables cuerpo principal,
5 ! %uerpo de morir,
6 ! la tuerca de ajuste,
7 ! ajuste de la tuerca de seguridad,
8 ! canal de entrada,
9 ! la distribucin de los canales,
: ! cabezal de extrusin morir,
4 ! parte fija de la cabeza de extrusin,
D ! parte mvil de la cabeza de extrusin
Atro tipo de cabezal de extrusin diseada para tuberas es el cabezal deextrusin transversal. Esquema general de este cabezal de extrusin se
muestra en la 2igura < y su ejemplo en la 2igura 3C. (os cabezales de
extrusin transversales se utilizan para tuberas de di$metros m$s pequeos,
es decir, hasta varias decenas de milmetros.
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2ig.
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2ig. 3C. El cabezal de extrusin transversal-
3 ! adaptador del cabezal de extrusin
5 ! el anillo de ajuste,
6 ! 0erno de ajuste,
7 ! mandril,
8 ! calentador elctrico ">erramienta Kuill L Engineering, EE.==.#
El diseo de canal suplementario que suministra aire al interior de la tubera no
suele suponer un problema en el curso de diseo de los cabezales de extrusin
transversales desde este canal se hace en el eje del mandril. in embargo, el
problema b$sico para el diseador es especificar las caractersticas
geomtricas del mandril en forma de corazn de manera correcta "2ig. 33#, en
particular las caractersticas del canal realizado en la circunferencia del mandril.
El colector debe ser diseado de tal manera como para lograr casi la misma
velocidad de flujo de polmero a lo largo de toda la circunferencia del mandril y
en consecuencia una velocidad uniforme de extrusin de tubera. Es por eso
que el colector en el mandril, en la zona de conexin con el canal de entrada,
tiene una gran $rea de seccin transversal que, en consecuencia se disminuye
de una manera continua como resultado de la profundidad del canal y el
cambio de anchura. =n $rea de almacenamiento de polmero se obtiene de
esta manera. 0olymer puede ser suministrado adem$s a travs del canal de
distribucin se caracteriza por una alta resistencia al flujo en la direccin de la
cabeza de troquel de extrusin slo despus de la de almacenamiento se ha
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llenado completamente, como resultado de una pequea resistencia al flujo. (a
desventaja de esta solucin es que es difcil determinar cu$nto tiempo el
polmero se mantiene en el colector. al incapacidad puede conducir a la
degradacin trmica del polmero.
2ig. 33. Ejemplo de mandriles cilndricos en forma de corazn con un colector
visible "ool L Engineering Kuill EE.==.#
(os cabezales de extrusin en espiral, de manera similar ya que los cabezalesde extrusin longitudinales para tuberas con patas de araa o un manguito
dividiendo as como los cabezales de extrusin transversales, se utilizan
principalmente para la extrusin de 0E!(', 0E!>', 0E!=>@?, 00 y 4D, 0 ,
0%, 04, 0'2. (os cabezales de extrusin espiral se utilizan para tuberas de
di$metros en el intervalo de varios milmetros a tanto como 6,CCC mm.
En los cabezales de extrusin espiral, la corriente de polmero plastificado se
divide en al menos varias corrientes de componentes por medio de un mandril
de canal en forma de estrella!espiral o un mandril de canal como!espiral!brazo.
El mandril canal de estrella!espiral "2ig. 35# tiene en su parte delantera circular
cilndrico distribucin de canales dispuestos de una manera semejante a una
estrella con respecto al canal de entrada perpendicular y transformar
perpendicularmente a los canales en espiral dispuestos en la superficie
cilndrica.
El mandril canal en espiral!brazo como!"2ig. 36# tiene en su parte delantera
circular uno o dos canales distribuidoras cilndricas dispuestas
perpendicularmente con respecto a la del canal de entrada y la transformacin
perpendicularmente en sucesivos canales distribuidoras cilndricos realizados
en la superficie y a lo largo de la circunferencia del mandril. 4dem$s en elmandril, la espiral distribucin de canales se encuentra en la superficie
cilndrica.
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2ig. 35. El canal de mandril en forma de estrella!espiral de la cabeza de
extrusin en espiral para la distribucin de polmero a lo largo de su
circunferencia, incluyendo una seccin transversal pictrica, parcial,
longitudinal-
3 ! canal de distribucin cilndrica,
5 ! espiral distribucin de canal,
6 ! torpedo mandril "%incinnati @ilacron!extrusin, 4ustria#
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2ig. @andril canal 36. Drazo!como!espiral con la distribucin de polmero a lo
largo de su circunferencia-
3 ! canal de distribucin cilndrica,
5 ! espiral distribucin de canal,
6 ! canal de relajacin.
'ependiendo del tamao de la cabeza de extrusin espiral, varios de hasta
m$s de diez o a veces varias decenas de vuelos de canal en espiral se hacen
en el mandril. (a profundidad de los canales en espiral en el mandril de
estrella!espiral se usa m$s frecuentemente disminuy hasta su desaparicin en
la direccin de la matriz mientras que la altura de la brecha entre la superficie
superior de la bobina y la superficie interna del cuerpo aumenta cabezal de
extrusin continua. 0or lo tanto, el polmero en la zona donde los canales son
los flujos m$s profundos slo a travs del canal en espiral. in embargo, como
polmero se acerca a la matriz, es decir, como la profundidad del canal
disminuye, el aumento de cantidad de polmero comienza a fluir tambin a
travs de la brecha entre el vuelo de canal y la superficie de cuerpo de la
cabeza de extrusin.
ambin est$n los diseos de cabezales de extrusin espiral disponibles en el
que el mandril de estrella!espiral tiene un gran n&mero de canales en espiral de
paso no completa. (a profundidad de los canales es constante y el m$s grande
a lo largo de toda la longitud del canal, excepto la entrada y la zona de salida
donde la profundidad cambia, respectivamente, desde el m$s pequeo hasta el
m$s grande y viceversa "2ig. 37#.
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Fig. 14. mandril Star-like-spiral con la distribucin de polmero alo largo de su circunferencia:
1 - canal de distribucin cilndrica,
2 - espiral distribucin de canal,3 - anal de rela!acin.
En el mandril de canal de la cabeza de extrusin en espiral, el canal de
distribucin tiene una profundidad constante a lo largo de la circunferencia del
mandril. lo despus de haber llenado el canal, el polmero fluye a los canales
helicoidales distribuidoras la profundidad de los cuales es m$s frecuentemente
constante tambin.
4 veces, en lugar de en forma de estrella!espiral mandril con un sistema en
forma de estrella de los canales de distribucin, se utiliza el mandril cilndrico!
espiral en la que se suministra polmero para los canales en espiral a travs del
sistema anular del canal de distribucin.
El uso de mandriles de canal hace que la corriente de polmero plastificado
creado por m<iple superposicin de corrientes circunferencial y longitudinal
fluye a travs de la matriz de la cabeza de extrusin. Estas corrientes se crean
como una distribucin de polmero resultado a lo largo de la circunferencia del
mandril de canal a travs de los canales en espiral de la disminucin de la
profundidad que se hacen en la superficie cilndrica del mandril y debido al
aumento de la altura de la brecha entre la superficie superior del vuelo y la
superficie interna del cuerpo de la cabeza de extrusin. (a superposicin decorrientes de polmero de componentes que fluyen en varias direcciones
permite a una mezcla a fondo y la unificacin de las propiedades, as como una
correcta distribucin de la velocidad y la temperatura del polmero que se est$
extruyendo. (a ventaja de la cabeza de extrusin espiral es tambin la falta de
elementos de fijacin del mandril y elementos divisorios de polmero que
elimina por completo las lneas de conexin que se crean cuando se
recombinan las corrientes de componentes. 4 veces, debido a razones de
seguridad y con el fin de reducir las prdidas de calor, el aislamiento trmico se
pone en los cabezales de extrusin/ vase la 2igura 38.
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2ig. 38. cabezal de extrusin espiral de aislamiento trmico-
3 ! el anillo de ajuste,
5 ! 0erno de ajuste,
6 ! mandril,
7 ! aislamiento trmico,
8 ! calentador elctrico "E4 Funststofftechnologie, 4lemania#
Dattenfeld Extrusionstechni* Kmb> ofrece otro diseo de la cabeza de
extrusin para tuberas que combina las soluciones empleadas en la cabeza de
extrusin longitudinal espiral con un manguito de separacin adicional/ vase la
2igura 39.
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2ig. 39. 0resentacin ilustrada de la cabeza de extrusin para tuberas que
combina las caractersticas de la espiral, cabezal de extrusin longitudinal con
un manguito de separacin adicional/
a# seccin transversal longitudinal,
b# mandril canal con un manguito dividiendo-
3 ! mandril canal,
5 ! dividiendo manga,
6 ! %uerpo del cabezal de extrusin,
7 ! dado,
8 ! espiral canal de distribucin
@ientras que el diseo de los cabezales de extrusin de espiral es muy difcil
seleccionar correctamente tales caractersticas de diseo de los canales de
flujo que suficiente tiempo de estancia de polmero en el cabezal de extrusin,
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eliminar zonas de estancamiento de polmero y permitir la auto!limpieza de los
canales de flujo.
2.2. Cabezal de extrusin no circular.
(os perfiles que tienen una seccin transversal que no sea circular, abierto, as
como las cerradas, se producen con el uso del cabezal de extrusin no circular.
Estos cabezales de extrusin se pueden clasificar en una sola placa y multi!
placa de cabezales de extrusin longitudinales, mientras que las posteriores se
pueden distinguir por un escaln o un cambio continuo de la seccin
transversal del canal de distribucin. @ientras que el diseo de estos cabezales
de extrusin se presta especial atencin a la hinchazn, el fenmeno de
procesamiento de la contraccin relativa del polmero procesado y la garanta
de velocidad posiblemente idntico de flujo de salida de polmero de la matriz y
la temperatura del polmero en la seccin transversal del perfil.
%abeza de extrusin de una sola placa longitudinal "2ig. 3:# es relativamentebarato y f$cil de hacer, montar y posiblemente corregir la forma de la seccin
transversal del troquel.
2ig. 3:. 'iagrama de la seccin transversal de la cabeza de extrusin de una
sola placa longitudinal-
3! mandril,
5 ! canal de entrada,
6 ! dividiendo canal,
7 ! la distribucin de canal,
8 ! torpedo mandril,
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9 ! placa plana,
: ! cuerpo del cabezal de extrusin,
; J dado
En principio, este tipo de cabezal de extrusin se diferencia de la cabeza de
extrusin longitudinal para perfiles de seccin transversal circular con respecto
al diseo de la unidad de conformacin y diseo resultante del canal de
distribucin. (a unidad de conformacin de la cabeza de extrusin de una sola
placa longitudinal se compone de una sola placa, plana de un espesor de entre
m$s de y varias decenas de milmetros en el que un agujero "o raramente
agujeros# que tiene una forma cercana a la de la pieza extruida producida "2ig.
3;# est$ hecho, es decir, un troquel de seccin transversal invariable a lo largo
del espesor de la placa. %onformacin final de la matriz en la placa se realiza a
menudo experimentalmente.
2ig. 3;. 0laca plana del cabezal de extrusin de una sola placa longitudinal
utilizada en el proceso de extrusin con la granulacin en caliente "'avis!
tandard, EE.==.#
Atra ventaja de la cabeza de extrusin de una sola placa longitudinal es que la
placa plana puede ser relativamente desmontada barata y r$pida, morir forma
corregida o la placa reemplazado por uno nuevo de una forma de seccin
transversal diferente.
En la extrusin de una sola placa longitudinal cabeza de la seccin transversal
del canal cambia distribuidoras violentamente cuando este canal se transfiere a
la matriz que pueden dar lugar al estancamiento de polmero local en estamateria ya que su degradacin trmica. Bequerido cada de presin de
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polmero en la matriz depende de las caractersticas de diseo de matriz
altamente, en particular, su altura "2ig. 3
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2ig. 5C diagrama de la seccin transversal de la cabeza. Extrusin multi!placa
longitudinal con un cambio de escaln de la seccin transversal del canal de
distribucin-
3 ! canal de entrada,
5 ! la distribucin de canal,
6 ! cabezal de extrusin muere,
7 ! mandril cabezal de extrusin,
8 ! placas planas.
lo en la entrada de cada canal hay un bisel que aten&a la transferencia de
seccin transversal de un canal en el otro y reduce la posibilidad de
estancamiento de polmero en las $reas de transferencia.
El uso de la cabeza de extrusin multi!placa longitudinal con un cambio de
escaln de la seccin transversal del canal de distribucin, en comparacin conel uso de la cabeza de extrusin de una sola placa, hace que sea posible
obtener una distribucin mucho m$s homognea de la temperatura y la
velocidad de polmero extruido en toda la seccin transversal, lo que resulta en
una estructura homognea del material extruido y su mejor calidad.
El cabezal de extrusin multi!placa longitudinal con un cambio continuo de la
seccin transversal del canal de distribucin puede ser utilizado no slo para
perfiles de relativamente simples secciones transversales, sino tambin para
perfiles de muy complicadas secciones transversales. %on el uso de estas
herramientas "2ig. 53# es posible lograr altas velocidades de extrusin, lavelocidad de polmero homognea y distribucin de la temperatura y una mayor
precisin dimensional de los perfiles.
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2ig. 53. El cabezal de extrusin multi!placa longitudinal con un cambio continuode la seccin transversal del canal de distribucin realizado por 'E, talia y
Deijing 4meco, %hina
El cabezal de extrusin multi!placa longitudinal con un cambio continuo de la
seccin transversal del canal de distribucin se compone de varios elementos
"placas planas# "2ig. 55#, en el que se hacen agujeros en forma adecuada o
instalados mandriles de forma.
2ig. 55. (os componentes especficos de la cabeza de extrusin multi!placa
longitudinal "Kreiner Extrusion, 4ustria#
%uando las placas se ensamblan por medio de tornillos, los agujeros de la
forma o los agujeros con mandriles forman canales de flujo de seccin
transversal necesaria de forma "2ig. 56#. El cabezal de extrusin multi!placalongitudinal se divide convencionalmente en tres zonas.
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(a primera zona "4# es la zona de alimentacin donde se encuentra el canal de
entrada/
(a segunda zona "D# se conoce como la zona de transferencia, donde la
seccin transversal del canal de entrada se transfiere a una seccin transversal
forma requerida del producto extruido.
(a <ima zona "%# es la zona principal paralelo. (as fronteras entre las zonas
son a menudo poco clara. zonas especficas se conectan de una manera
continua.
2ig. 56. presentacin ilustrada del concepto de la cabeza de extrusin multi!placa longitudinal con un cambio contin&o de la seccin transversal del canal-
a# placas de forma especfica de la cabeza de extrusin,
b# seccin transversal longitudinal/
4 ! zona de abastecimiento,
D ! zona de transferencia,
% ! zona de plomo paralelo.
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El diseo de estos cabezales de extrusin debe asegurarse de forma correcta
del canal de distribucin. )o debe haber zonas de estancamiento de polmero
en el canal, as como no hay otros tipos de flujo de polmero debe ocurrir en el
canal, excepto las longitudinales. El canal debe ser diseado de tal manera que
se garantice que su seccin transversal disminuye de una manera continua en
la direccin de flujo del polmero. El cabezal de extrusin se debe hacer en laforma m$s sencilla posible debido a la necesidad de posibles correcciones de
la forma de canal de flujo y su limpieza. En consecuencia, el diseo de estos
cabezales de extrusin no es simple. %on el fin de facilitar, acelerar y limitar las
correcciones de la forma de canal de flujo en el cabezal de extrusin multi!
placa longitudinal con un cambio de escaln o continua del canal de
distribucin de forma de seccin transversal, varios programas de ordenador se
utilizan que ayudan al proceso de diseo y simular el flujo de polmero en un
canal de este tipo.
3. El cabezal de extrusin para pelcula soplada.
0elcula soplada se produce en la extrusin de soplado M98N. (os cabezales de
extrusin de film soplado "2ig. 57# no difieren en principio de los cabezales de
extrusin para tuberas. 'ebido a la solucin de diseo empleado en las lneas
tecnolgicas de extrusin soplado, los cabezales de extrusin transversales
con el mandril en forma de estrella en espiral se utilizan con mayor frecuencia
"2ig. 58#. 'iseo de un cabezal de extrusin tales casi garantiza que no hay
lneas de conexin de polmero se desarrollar$n en la superficie de la pelcula
que no se permiti tambin debido a un espesor de pelcula demasiado
pequeo. in embargo, los diferentes tipos de cabezales de extrusin tambin
se utilizan a veces.
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2ig. 57. cabezal de extrusin de pelcula soplada transversal con un sistema de
enfriamiento de la pelcula interna y un anillo de refrigeracin externa
"BeifenhOuser Extrusion, 4lemania#
2ig. 58. 'iagrama presentacin- a# y c# de la seccin transversal longitudinal
del cabezal de extrusin transversal con el mandril en forma de estrella en
espiral, as como, b# y d# una parte del mandril de la cabeza de extrusin.
(a caracterstica b$sica que distingue a los cabezales de extrusin para
pelcula soplada a partir de los cabezales de extrusin para tuberas es la
forma de la rendija anular de la matriz de la cabeza de extrusin. 'ependiendo
del espesor de la pelcula, una anchura de la rendija anular de la matriz es m$s
frecuentemente dentro de la gama de C,9 mm "para pelcula delgada# a 3,9 mm
"para la pelcula de espesor#. (a anchura de la separacin es mucho "varias
veces# mayor que el espesor de la pelcula producida con su uso. 'i$metro de
la pelcula producida est$ dentro del rango de varios centmetros a tanto como
tres metros.
'ebido a la gran resistencia al flujo de polmero, la longitud de la zona de
plomo polmero paralelo en la cabeza de extrusin no debe superar varios
centmetros "para pelcula soplada de un di$metro pequeo# y m$s de diez
centmetros "para pelcula soplada de un di$metro m$s grande#. 4nchura de la
rendija anular de la matriz de cabezal de extrusin es mucho mayor que el
espesor de pelcula requerido. 4dicional disminucin de espesor de la pared en
una tubera de pared delgada se consigue como resultado de soplado
inmediata de la tubera por medio de un dispositivo de soplado y sacando el
tubo con el uso de un dispositivo de extraccin. En consecuencia, el diseo de
la matriz de la extrusin la cabeza de pelcula soplada debera tener en cuentael grado de soplado de pelcula que se determina como la relacin entre el
di$metro de pelcula soplada y el di$metro de abertura de la matriz. ambin es
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necesario tener en cuenta el grado de estirado de pelcula que se define como
la relacin entre la velocidad de recogida de pelcula y la velocidad a la que la
pelcula sale de la matriz de la cabeza de extrusin.
(a tubera de pared delgada se puede soplar eficazmente con aire suministrado
a su interior. (o mismo que en el caso de los cabezales de extrusin para
tuberas, en los cabezales de extrusin para pelcula de tubo se hace un
agujero en el mandril que es coaxial con el cabezal de matriz de extrusin en la
zona de plomo polmero paralela de la cabeza de extrusin. El aire se
suministra desde el dispositivo de soplado a travs del orificio al interior de la
tubera. El control del proceso de soplado de pelcula y la refrigeracin es
asegurada por los anillos de refrigeracin conectados a la cabeza de extrusin.
(os anillos tienen aberturas en el lado de la pelcula a travs de la cual se sopla
aire. (os anillos est$n diseados de diversas maneras "2ig. 59#.
2ig. 59. (os diferentes tipos de anillos de enfriamiento -, 3 ! pelcula de soplado,
5 y 6 ! anillos de un solo dispositivo, externo, 7 y 8 ! anillos de un dispositivo
externo doble, 9 ! anillos de un solo dispositivo de dos caras, :, ! mandril de un
&nico dispositivo, de doble cara.
(os cabezales de extrusin transversal de rotacin se usan ya que es difcil de
definir con precisin la anchura de la rendija anular de la cabeza de boquilla de
extrusin a lo largo de toda la circunferencia, as como con el fin de distribuir
uniformemente la diferencia de espesor de pared pelcula y reducir la
asignacin de su espesor. En este tipo de cabezales de extrusin, la parte
principal del cabezal de extrusin, conectado con la matriz anular, se basa en
los cojinetes y apoyado en el adaptador de la cabeza de extrusin que permite
su movimiento alrededor del eje longitudinal "2ig. 5:#. @ovimiento de rotacinse puede realizar de una manera continua u oscilatoria a una rotacin de baja
velocidad hasta 3 rpm.
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4. Cabezal de extrusin de lina plana ! cine.
=no de los criterios que distinguen la hoja plana y la pelcula es su espesor y la
susceptibilidad de polmero extruido a enrollar sin deformaciones y defectos
permanentes. hace 3C aos el espesor fue todava convencionalmente para
estar dentro del intervalo de C,8 a C,: mm. in embargo, los avances en elprocesamiento de polmeros, as como el desarrollo de m$quinas y
herramientas habilitadas para obtener m$s y m$s espesa pelculas y l$minas
de un grosor inferior. En la actualidad, es posible producir una pelcula plana de
espesor milmetro varios para su posterior procesamiento, por ejemplo por
termoformado, mientras que la hoja puede ser incluso varias partes decimales
de milmetro delgada. 0or lo tanto, la susceptibilidad de polmero extruido a
enrollar sin deformaciones y defectos permanentes se ha convertido en el
principal criterio.
El mayor problema relacionado con los cabezales de extrusin de l$mina plana
y la pelcula es asegurar el caudal de polmero uniforme en todo el ancho de la
matriz que pueden ascender a tanto como 78CC mm. >ay una empresa que
ofrece el cabezal de extrusin produccin de 88CC mm de ancho pelcula. En la
cabeza de extrusin, se cambia la forma de la seccin transversal corriente de
polmero "sin cambiar la direccin del flujo de polmero# de una circular a uno
en un rectangular una de una relacin muy grande entre una una dimensin y
el otro. 0or eso, el cabezal de extrusin para l$mina plana y la pelcula se
llama, la cabeza de extrusin hendidura longitudinal "2ig. 5;#.
2ig. 5;. longitudinal cabezal dividido de extrusin "1erbruggen Emmeloord,
0ases Dajos#
istema de flujo del cabezal de extrusin para l$mina plana y pelcula consiste
en el canal de entrada, el canal de distribucin y la matriz "2ig. 5
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suministra en una corriente de una seccin transversal circular y de la que fluye
hacia fuera en una corriente de una seccin transversal rectangular.
2ig. 5
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se consigue con mayor frecuencia por correcta determinacin de la longitud del
canal "dependiendo de la anchura del canal#. el auxiliar canal de distribucin es
muy a menudo termin con un canal de relajacin es decir de reduccin local la
capacidad del canal "igual sobre toda la anchura del canal#. (a distribucin de
la relajacin canal est$ incluido en el diseo del sistema de flujo de la
longitudinal, corte de extrusin dirigirse principalmente con el fin de garantizarla relajacin de las tensiones que pueden ocurrir durante polmero
transformacin de corriente, igualacin de la presin y la velocidad y en
consecuencia igualacin de la tasa de flujo de polmero.
2ig. 6C. 'iagrama de flujo del sistema del, jefe hendidura longitudinal de
extrusin que muestra en particular la forma de la principal canal dedistribucin-
a# recta, canal circular,
b# cnica simtrica, linealmente convergente canal,
c# cnica simtrica, canal parablica convergente
(a ventaja de la longitudinal, cortada cabezales de extrusin con un canal de
distribucin principal circular y con un canal cnico!simtrica, parablica
convergente "utilizado con m$s frecuencia en la actualidad# es que los
cabezales de extrusin son poco vulnerables a la deformacin de la matrizcausada por la presin del polmero. En los grandes cabezales de extrusin, la
presin de polmero que fluye en la entrada de la boquilla puede ser tan alta
como 7C @0a. (a deformacin
%onsiste en cambio de forma "el cambio de forma es la m$s grande en el eje
longitudinal de la eccin transversal de la matriz de cabezal de extrusin# de
una manera tal que la placa o pelcula producida tiene el espesor mayor en el
eje longitudinal. cada de presin total del polmero durante flujo de polmero a
travs del sistema de flujo de la, cabeza de extrusin hendidura longitudinal
puede ser de hasta a 5C @0. (os cabezales de extrusin con un convergente!cnica simtrica, linealmente canal principal de distribucin se caracterizan por
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una considerablemente mejor distribucin de polmero que la distribucin de
polmero que ofrecen los cabezales de extrusin con una distribucin circular
canal. in embargo, el costo de hacer los cabezales de extrusin con una
distribucin circular canal es el m$s bajo y es por eso que todava se utilizan.
El sistema de flujo de la, cabeza de extrusin hendidura longitudinal se termin
con una matriz que ofrece la posibilidad de ajuste de la tasa de flujo de
polmero en toda su anchura con el uso de elementos de matriz mvil. %ambio
de la posicin de estos elementos tambin corrige posible la deformacin de la
matriz provocado por el flujo de polmero. ales elementos mviles que
influencia la corriente de polmero se encuentran tambin antes de la matriz,
con m$s frecuencia en el auxiliar canal de distribucin. En consecuencia, un
flujo de polmero m$s homogneo y se consiguen m$s pequea deformacin
troquel. (os elementos que han configurado adecuadamente las superficies se
utilizan para ajustar el polmero fluir. Estos pueden ser barras de gargantilla o
labios flexibles "2ig. 63#. 0ermiten el cambio continuo de la profundidad del
canal de flujo o la altura del troquel. (as barras gargantilla se utilizan con mayor
frecuencia en los cabezales de extrusin de l$mina. 4juste del caudal de
polmero mediante la modificacin continua de la altura de la matriz con el uso
labio flexible de la matriz se utiliza con m$s frecuencia en los cabezales de
extrusin para pelcula plana que en los cabezales de extrusin de l$mina.
Estos elementos se pueden conectar con el sistema de sensores
piezoelctricos que reaccionan a la presin de polmero en la distribucin
canales y cambiar la altura de la matriz cabezal de extrusin. pelcula extruida
es muy a menudo sometido a un procesamiento adicional en el proceso de
calendario.
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2ig. 63. (os ejemplos del labio flexible y gargantilla de lugares de barras
en sentido longitudinal, de extrusin de hendidura se dirige a-
a# pelcula plana,
b# hoja plana,
c# pelcula plana y las hojas/
3 ! canal de entrada,
5! distribucin de canal,
6 ! canal de distribucin auxiliar,
7 ! relajacin canal de distribucin,
8 ! cabezal de extrusin morir,
9 ! perno de ajuste, cuerpo del cabezal: !extrusion,
; ! labio flexible,
< ! barra de gargantilla
". Cabezal de extrusin para el recubriiento
El proceso de extrusin se puede utilizar para revestir diversos perfiles "por
ejemplo varillas y hoja# con polmeros. 0roceso de recubrimiento de varilla se
realiza en el cabezal de extrusin transversal o el cabezal de extrusin angular
o justo detr$s del cabezal de extrusin mientras que el proceso de
recubrimiento de cinta tiene lugar justo detr$s de la, cabeza hendidura
longitudinal de extrusin. El diseo de los cabezales de extrusin para barras
de revestimiento y cintas no difiere mucho, en principio, desde el diseo de los
cabezales de extrusin para tubos transversales y longitudinales los cabezales
de extrusin de l$mina plana y cine. En el cabezal de extrusin transversal para
el recubrimiento, el mandril canal se reemplaza con la gua de la varilla. El
canal de distribucin circunferencial lineal se realiza sobre la parte de la
superficie externa de la gua "en la misma forma que en la superficie del
mandril canal#. 'entro de la gua hay un agujero a travs de que tiene la forma
correspondiente a la forma de varilla. =na varilla "muy a menudo pre!calentado#
se introduce a travs de este agujero. El v$stago est$ recubierta con polmero
en la matriz de la cabeza de extrusin o justo detr$s de l. (o b$sico problema
es disear correctamente el sistema de flujo del cabezal de extrusin "primera
de todo disear correctamente el canal circunferencial lineal situado en la
superficie cilndrica o cnica de la gua en la cabeza de extrusin transversal o
el cabezal de extrusin angular y el principal la distribucin de canal en la
cabeza de ranura de extrusin# de una manera tal como para lograr un
uniforme velocidad de extrusin de polmeros. proceso de recubrimiento de
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varilla que tiene lugar en la cabeza de extrusin se denomina presin
recubrimiento y se lleva a cabo bajo la influencia de la presin del polmero en
la matriz. Becubrimiento de varilla proceso que tiene lugar justo detr$s de la
cabeza de extrusin se denomina convencionalmente como el revestimiento de
vaco, ya que se lleva a cabo bajo la influencia de la presin atmosfrica que es
m$s alta que la presin creada en la zona entre la varilla y el extruido depolmero.
(os cabezales de extrusin para el BE%=DB@E)A de presin se
diferencian de los cabezales de extrusin de tubo BE%=DB@E)A "2ig. 65#.
(a 'iferencia consiste del 0rincipalmente en el =A de los cabezales de
extrusin de tubo E( BE%=DB@E)A de los canales Pue (levan (ejos el
4ire (os alrededores Entre la varilla y el 0olmero y En El Empleo de =n diseo
diferente de la cabeza de extrusin morir 4justado a las %ondiciones
Especficas del 0roceso de BE%=DB@E)A.
2ig. 65. 'iagrama de los cabezales de extrusin para el recubrimiento de
varilla/
a# revestimiento de presin,
b# revestimiento de vaco-
3 ! cuerpo del cabezal de extrusin.
5 ! gua de la varilla,
6 ! canal de entrada,
7 ! la distribucin de canal,
8 ! cabezal de extrusin morir,
9 ! canal auxiliar.
(a ventaja de los cabezales de extrusin para el recubrimiento del tubo es que
ofrecen una mayor posibilidad de varillas de revestimiento de varias formas deseccin transversal. u desventaja es la necesidad de hacer que los canales
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de vaco y utilizando el sistema de reduccin de presin justo detr$s de la
matriz cabezal de extrusin. (a ventaja de los cabezales de extrusin para el
recubrimiento de presin es que ofrecen la posibilidad de obtener
recubrimientos muy delgados "incluso tan delgadas como C,C3 mm#.
u desventaja es la dificultad en el mantenimiento de espesor de revestimientouniforme sobre el toda la circunferencia de la varilla y la limitacin de la seccin
transversal varilla de forma circular a una o cerrar la circular.
El $ngulo entre el eje de extrusin y el eje principal de la cabeza de extrusin
para recubrimiento puede ser de 78, 9C o ojas de diversos materiales se recubren con polmeros termopl$sticos
por extrusin polmero de la, la cabeza de extrusin de hendidura longitudinal
"2ig. 66# directamente en el contrarotantes cilindros, entre los cuales la hoja
est$ en movimiento. Espesor de recubrimiento obtenido se regula ajustando la
altura de la extrusin @uere la cabeza por medio de un labio flexible.
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2ig. 66. El longitudinal, la cabeza de ranura de extrusin para el recubrimiento
de la ficha tcnica-
3 ! %uerpo de morir,
5 ! cuerpo del cabezal de extrusin,
6 ! labio flexible,
7 ! pernos de ajuste del labio flexible "extrusin 'ies ndustries, EE.==.#
#. Cabezal de extrusin de peletizacin
El proceso de extrusin de peletizacin con polmero se lleva a cabo como
proceso en fro o en caliente M38, 98, 9:N. En caso del proceso de granulacin
en fro, el sistema de flujo en el cabezal de extrusin para la granulacin "m$s a
menudo el angular, longitudinal o incluso cabezal de extrusin transversal# "2ig.
67# es en general muy similar al sistema de flujo utilizado en el longitudinal,
cortada cabezal de extrusin. 4 saber, el sistema de flujo est$ formado por el
canal de entrada, el canal de distribucin principal de una seccin transversal
circular, el canal de flujo auxiliar de una seccin transversal rectangular y lostroqueles. roqueles circulares "varios a 58C y m$s matrices generalmente de
un di$metro de 5!: mm# se colocan en una o en dos filas de una placa plana
rectangular y forma el material extruido en forma de varillas de un di$metro
especfico. (os cabezales de extrusin para peletizacin en fro se pueden
categorizar como las longitudinal, angulares o de una sola placa de cabezales
de extrusin transversales "2ig. 68#. Darras de polmero extruido se enfran
inmediatamente en un bao horizontal lleno de agua o en una corriente de
agua que fluye hacia abajo de la gua inclinada en un $ngulo con respecto al
eje de extrusin y luego se corta en gr$nulos. (ongitud de la placa plana
rectangular de la cabeza de extrusin para la granulacin en fro, en el queest$n situados los troqueles, puede ser 3,8CC mm. asa de flujo de polmero a
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travs del cabezal de extrusin vara y est$ condicionada en primer lugar por el
tipo 7C de polmero, dimensiones de la cabeza de extrusin, n&mero de barras
de polmero extruido, su di$metro y la velocidad de extrusin. 0or ejemplo, el
cabezal de extrusin para peletizacin fra equipada con una larga placa de
3CCC mm y 5CC matrices de 6 mm de di$metro situado en una sola fila asegura
extrusin de barras de polmero a una velocidad de 35C m I min con la tasa deflujo de masa de hasta 38CCC *g I h. requisito de energa trmica de dicho
cabezal de extrusin es 58 *? y una presin de extrusin de polmero es de
hasta 39 @0a M89N. )o hay recomendaciones especficas relativas a la
homogeneidad de temperatura o la velocidad idntica de salida de la matriz de
polmero se aplican a este tipo de cabezales de extrusin M58N.
2ig. 67. cabezales de extrusin para la granulacin en fro
a# uno transversal,
b# un angular "Bieter 4utomati*, 4lemania#
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2ig. 68. angular, de una sola placa cabezal de extrusin para la granulacin en
fro
En el proceso de extrusin con la granulacin en caliente, los cabezales de
granulacin de extrusin se utilizan que son la combinacin de la cabeza de
extrusin longitudinal y la granuladora. Estos cabezales de extrusin est$n
diseados para la extrusin simult$nea de numerosas barras de polmero
idntica de un di$metro pequeo y su inmediata de rotacin de corte, que no es
libre en secciones cortas. 'e esta manera, de pellets de una longitud
comparable a su di$metro se hace y se enfra inmediatamente. Extruido decorte y enfriamiento pellet se lleva a cabo en una corriente de aire o en el agua.
Es por eso que los cabezales de granulacin de extrusin se clasifican en los
cabezales de extrusin para peletizacin en el aire y los cabezales de extrusin
para peletizacin en agua.
el proceso de corte tambin se puede realizar en el aire, mientras que el
enfriamiento de los pellets se realiza en agua. %orte y enfriamiento al aire se
aplica en los polmeros de una pequea capacidad trmica que son m$s
difciles de aglomeracin. El corte y el enfriamiento en el aire y no se lleva a
cabo a tasas m$s bajas de flujo de polmero. El corte y el enfriamiento en agua
se aplica en las situaciones opuesta a la mencionada anteriormente, por lo
general en el sistema coaxial. En general, el consumo de agua es de C,C5 a
C,C7 m6 I *g de polmero y la temperatura del agua est$ a 6C H 8C Q %. (ongitud
de los pellets se ajusta mediante la regulacin de velocidad de giro del rotor
peletizador. El principio de proceso de corte es la misma en ambos casos.
El cabezal de granulacin por extrusin en el que el proceso de corte se realiza
en aire soplado y el enfriamiento de los gr$nulos se lleva a cabo en una
corriente de aire, as se termina con una placa plana circular con numerosos
orificios pasantes dispuestos por ejemplo en la circunferencia del crculo. (os
orificios pasantes constituyen la cabeza de extrusin muere. (a placa plana sedenomina matriz de hilatura.
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'espus del corte, los pellets son sopladas a partir de los cuchillos. Ellos se
caen y se transportan neum$ticamente al dispositivo de enfriamiento.
emperatura de polmero durante el proceso de corte es casi igual a la
temperatura de extrusin. 0or eso, puede ocurrir que los gr$nulos se adhieran
a los cuchillos y conectarse con otros precipitados que perturban el proceso de
peletizacin.
El cabezal de extrusin para la granulacin en caliente en agua "ejemplos de
este tipo de cabezal de extrusin se muestran en las figuras 69 y 2igura 6:#
consiste en el cabezal de extrusin para la granulacin que est$ diseado con
m$s frecuencia en forma similar a como los cabezales de extrusin longitudinal
para perfiles de circular seccin transversal y la granuladora. El cabezal de
extrusin para peletizacin se termin con una placa circular, plana o una placa
anular que constituye el final del cabezal de extrusin. En esta placa, se hace
un sistema que contiene de varios a varios cientos o incluso 75CC troqueles de
extrusin!peletizacin de forma circular y un di$metro de C,7 mm a 8,C mm. (ostroqueles forman a extruido en una forma requerida. (os troqueles se hacen en
toda la superficie de la placa o sus centros geomtricos se encuentran en el
crculo com&n.
2ig. 69. 2inalizacin del cabezal de extrusin para la granulacin en caliente en
agua "Econ!Fundenberatung, 4ustria#
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2ig. 6:. =n fragmento del cabezal de granulacin por peletizacin caliente en
agua con un ipo(lam rotor y cuchillas de corte visibles-
3! cuerpo del cabezal de extrusin,
5 ! cuerpo peletizadora,
6 ! eje de accionamiento del rotor,
7 ! rotor anular,
8 ! cuchillas de corte,
9 ! enfriamiento de suministro de agua,: ! el drenaje de agua con pellets "DFK Druc*mann, 4lemania#
El cabezal de extrusin se encuentra en el centro o excntricamente con
respecto al rotor cuchillo que tiene la forma de una tira o un anillo giratorio y se
coloca en el eje de rotacin de la peletizadora. 0or lo general, de 3 a 9C
cuchillas de corte de longitud adecuada se fijan en el rotor "2ig. 6;#. El rotor
cuchilla puede girar a una velocidad de hasta :C s!3. 0eletizacin cabezal de
extrusin puede cooperar con los extrusores que se caracterizan por una tasa
de flujo de masa, incluso hasta 85.CCC *g I h. El agua se suministra a la c$mara
de corte directamente a travs del agujero en el eje del rotor y a continuacin, alas armas especficas de la tira de rotacin. El agua puede ser suministrado
tambin a la c$mara de corte directamente al "pi I 5# rad con respecto al eje de
la extrusora.
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2ig. rotor 6;. Kranulador de cuchillas de corte "Freyenborg Kranuliertechni*,
4lemania#
(a presin de agua es a veces tan alta que el corte de polmero se lleva a cabo
por medio de una corriente de agua y no hay cuchillas de corte se utilizan en tal
caso. Kr$nulos obtenidos por el corte son lavados a la carcasa anular. 4
continuacin, los gr$nulos y el agua salen de la c$mara de corte a travs del
orificio de salida. (os extrusores con el cabezal de extrusin para lagranulacin en caliente en agua y corte por medio de una corriente de agua
funcionan a tan alta velocidad de flujo incluso polmero como :8.CCC *g I h. (a
demanda de agua para un caudal tal polmero es de 35C m6 I h. (a figura 6oja de seis capas "?elex, EE.==.# rious
caractersticas reolgicas "2ig. 89#.
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2ig. 89. 0erfiles de flujo de polmero velocidades vx en la matriz durante 00 y
0 co!extrusin/ dado altura de 5,8 mm, morir de un $rea de seccin
transversal rectangular.