LA
POR
SAMUEL E. BÁEZ MORALES.
DIVISIÓN DE MANUFACTURA DE PLASTICOS. 15 DE JUNIO DEL 2010.
INTRODUCCION
El plástico en su significado más general, se aplica a las sustancias de distintas estructuras que carecen de un punto fijo de ebullición y poseen durante un intervalo de temperaturas propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Sin embargo, en sentido restringido, se debe a que denota ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos de polimerización o multiplicación artificial de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales. La primera parte de la producción de plásticos consiste en la elaboración de polímeros en la industria química. Hoy en día la recuperación de plásticos post-consumidor es esencial también. Parte de los plásticos terminados por la industria se usan directamente en forma de grano o resina. Más frecuentemente, se utilizan varias formas de moldeo, por inyección, compresión, rotación, inflación, etc. o la extrusión de perfiles o hilos. Dentro de todos los procesos en los cuales pueden ser sometidos los diferentes tipos de plásticos, hay un proceso el cual se aplica también a muchos otros materiales como el acero, madera y hasta cierto tipo de alimentos, este proceso es conocido como reducción de tamaño o peletizacion. Gracias a este proceso que nos ayuda a mejorar la materia prima con la cual después trabajaremos, se puede dar lugar a otros procesos de moldeo. En un termino general, la peletización es el proceso de compresión de un material
en forma de un granulo o “pellet”, para así facilitar y mejorar su procesamiento o moldeo final. El proceso de peletización, es un proceso bastante amplio y para entender mejor todo respecto a este tema es necesario tener primero algunos conceptos.
1.1PLASTIFICADO. El plastificado convierte el plástico completamente mezclado en una forma más susceptible de ser procesado. Otro efecto del plastificado es el incremento de la homogenización del plástico. Grandes cantidades de aditivos pueden ser añadidos en este paso de la operación. Lo que seria poco rentable en la mezcladora caliente. Molinos de rodillos, amasadoras y maquinas tornillo son adecuadas para esta operación. 2.1 PELETIZACIÓN. La peletización es el término usado para el proceso de cortado del plástico en pequeñas piezas de flujo libre. Los métodos de peletización incluyen dos variaciones, llamadas peletización en caliente y peletización en frió. 2.2 PELETIZACION EN FRIO. En la peletización en frío, el plástico ya plastificado primero es enfriado y luego de que este ya esta frío, es cortado en pequeñas piezas (pellets). La desventaja de este método de peletización en frío es que en la operación de corte, este deja
crestas en las piezas resultantes, lo que causa que las piezas se atasquen fácilmente, lo que a su vez les impide fluir
tan
libremente como las que son resultantes de una peletización en caliente.
2.3 PELETIZACIÓN EN CALIENTE. En la peletización en caliente, el plástico es plastificado en una extrusora. El material es forzado a salir através de un plato perforado, que sirve como el dado de la extrusora. Las hebras de plástico que van emergiendo, son cortadas por una cuchilla, y las piezas resultantes son enfriadas por aire o por agua. Una ventaja de este método de peletizacion es que las piezas, al ser cortadas mientras que todavía están calientes, desarrollan una forma libre de crestas y aristas, que les permite fluir con más libertad. 3.1 PELLETS. Pellet es una denominación genérica, utilizada para referirse a pequeñas porciones de material aglomerado o comprimido. El término es utilizado para referirse a diferentes materiales. En español suele utilizarse con los siguientes significados: •
Pellet maderero: pequeñas porciones de aserrín comprimido
utilizadas como combustible. •
Pellet alimenticio: las porciones en las que suele presentarse
el alimento balanceado para animales.
•
Pellet plástico: pequeñas concentraciones de resina.
•
En los procesos de centrifugado, se denomina "pellet" al material sedimentado.
4.1 REDUCCION DE TAMAÑO. La reducción de tamaño al igual que la peletización convierte al plástico a una forma más fácil y sencilla para procesarla. Este proceso es usado mucho en el reciclado. 4.2 EQUIPO DE REDUCCION DE TAMAÑO. El proceso de composición genera una fusión, o derretimiento parecido a el material que debe ser convertido en una forma que sea manejable por equipo de fabricación tal como las extrusoras o moldeo por inyección. Los termoplásticos son generalmente procesados a base de gránulos o pellets. Sin embargo, si el producto es requerido para calandreo, la acción de composición puede ser quitada en forma de una tira, por lo general de un molino de dos rodillos intermedios que se colocan entre la mezcladora y la mesa de calandreo (calandria). Este tipo de estructura también es adecuada para la alimentación de una banda de equipamiento tales como las reductoras de tamaños de molinos o cortadoras (dicers). Las granuladoras son las mas apropiadas para ser usadas en la recuperación y reprocesamiento.
Las maquinas cortadoras producen pequeños cubos uniformes o pellets rectangulares. Los tamaños cúbicos son 1/8 y 3/32 de pulgada, estos son los más comunes. Al principio se utilizaban molinos de pantallas con aberturas de la granulometría requerida, pero estas producen gránulos irregulares con una distribución ancha y una cantidad excesiva de filamentos. La mayoría de las maquinas cortadoras son diseñadas con rodillos de alimentación a motor para acomodar una línea de refrigeración continua del material termoplástico, que es comúnmente extruido o despojado de un molino de dos rodillos. Por lo general esta línea que pasa por un baño de agua o por un sistema de refrigeración por riego o spray para dar la temperatura adecuada al compuesto. Las partes de la maquina que entran en contacto con el termoplástico, usualmente son construidas de acero inoxidable. Hay dos maquinas de cortado principales en el mercado: el cortador de tipo escalera (stairstep) y el tipo cortadora por cuchillas (slitter-chopper). Las otras menos importantes son del tipo de cuchilla dentada y trinquete dentado. 5.1 GRANULADORAS. Las granuladoras son similares en el diseño a las peletizadoras pero estas no son alimentadas uniformemente en forma de hebras o filamentos extruidos; en lugar de eso, las granuladoras se alimentan de chatarra en una variedad de formas extruidas y moldeadas que deben de ser de un tamaño reducido para su reutilización. Una sección grande de la garganta aceptara tuberías o partes pesadas de purga. Esta se
abrirá para la cámara de corte, donde el material plástico es cortado entre 2 o 3 cuchillas sólidas del rotor y dos cuchillas estacionarias. En la parte inferior de la cámara de corte esta una pantalla, que permite el paso continúo del ciclo de reciclado de los gránulos más grandes para una reducción del volumen adicional. Las granuladoras obtienen los mejores resultados con el PVC rígido pero también se utilizan con frecuencia para moler lotesprincipales de colores y se han reportado para proporcionar un método relativamente simple y económico para la fusión en caliente de la reducción de tamaño. Para la clasificación de tamaño según por sus aberturas de garganta en el rango de 33/4x5-1/2 hasta 20x60 pulgadas. Las aplicaciones principales de la granulación en la industria: •
Preparar materias primas
•
Dar forma
•
Estabilizar mezclas con rellenos
•
Preparar desechos
•
Compactar para aprovechar, eliminar o reciclar
•
Fabricar productos terminados
•
Mejorar productos terminados.
6.1 PELETIZADORA DE FILAMENTOS O HEBRAS.
Las hebras o filamentos extruidos pueden enfriarse a través de un baño de agua, secarlos y ser granulados o paletizados por una peletizadora de hebras. Estas hebras pueden ser ovaladas, redondas o cuadradas en su sección transversal. El tamaño de los pellets generalmente se mantienen entre
1/32 x1/32
y
1/8x1/8 pulgadas. Los rodillos de alimentación guían las hebras por la banda hasta la cuchilla para asegurar una longitud uniforme de los pellets. En la selección de una peletizadora, uno debe especificar la longitud y el número de cuchillas del rotor para manejar adecuadamente la salida de la extrusora. Los rodillos de alimentación se suministran de forma dentada, lisos o por moleteado y la sección superior del rodillo de alimentación tiene un muelle y se puede girar fuera de la sección de cuchillas para facilitar la limpieza. Producciones de hasta 5.000 lb/hr son posibles hasta con una cuchilla de 14 pulgadas de largo y un rotor con numeración de 16 cuchillas. Una unidad autónoma de velocidad variable se monta por debajo del conjunto del cabezal de corte. Tanto la parte superior e inferior de los rodillos de alimentación son impulsados desde el rotor a través de una caja de engranes de reducción y una junta universal se conecta a la caja de engranajes y a los rodillos. Las peletizadoras son útiles cuando un gran número de hebras refrigeradas por agua se cortan en pellets de un tamaño uniforme y el corte en cubos no es un prerrequisito.
6.1 PELETIZADORA CENTRIFUGA. Un novedoso sistema de peletizacion del plástico fundido a altas velocidades de producción, es la peletizadora de fuerza- G. este dispositivo consiste en un dado (rotor) cilíndrico giratorio con agujeros en su periferia. Un extremo del dado (rotor) esta abierto para recibir el plástico fundido a través de una tubería de impulsión corta. El otro extremo esta apoyado entre los cojinetes y el cinturón que son impulsados por un motor eléctrico convencional. Las velocidades del eje son de hasta 4200 rpm y genera presiones de hasta 750 PSI para la extrusión del compuesto a través del borde es suficiente para sacar el plástico fundido a través de los orificios del dado en hebras, donde se cortan y son esparcidas en un rocío de agua para enfriarlas. Los pellets, cortados en hebras, pasan una banda fuerte de acero fino. Esta banda
de corte es un aro que se mueve
lentamente sobre dos ruedas para distribuir el desgaste y permitir una refrigeración del filo de corte. Los pellets producidos por la peletizadora centrifuga son de forma extremadamente uniforme. El tamaño y forma de los pellets son funciones de la densidad y viscosidad del material fundido y puede ser controlado mediante ajustes en la velocidad del dado (rotor) y la distancia de la cuchilla del borde del dado (rotor). La unidad de fuerza-G de la peletizadora centrifuga, consiste en una base resistente que contiene el motor. Un husillo de precisión y un ensamble de dado rotatorio, están montados en
la parte superior de la base. La caja del rotor apoya un dado calefactor y dos conjuntos de corte. Esta unidad es un espacio mas eficaz en comparación con el otro sistema extrusorapeletizadora. La productividad libra-por-hora tiene un rango de 1350 para la menor unidad de producción hasta 12500 para la más grande. Consumo de energía es inferior al 50%(incluyendo el moldeo en caliente) en comparación con los sistemas convencionales de peletización. 7.1 PELETIZADORA BAJO AGUA. Este modo de la peletizacion es el más adecuado para las operaciones de composición de la extrusora, como el color de los lotes-patrón de poliolefinas, cuando el material trabajado por el husillo es forzado a salir a través de una pantalla de coladura (agujereada) y luego paletizado mediante calor. El agua, que circula a través de la carcasa del cabezal separa los pellets y los lleva a la unidad de refrigeración. Una unidad independiente en la variable de velocidad para las cuchillas de corte, regula el tamaño de los pellets. Para los vinilos y otros materiales de alta gravedad específica, se utilizan boquillas de pulverización (spray) para limpiar las pastillas en la parte inferior de la cámara y salgan a través de un puerto de descarga lateral. La deshidratación y la operación de secado debe seguir, igual al método de corte de cara en caliente.
8.1
SISTEMAS
DE
PELETIZACIÓN
PARA
PLASTICOS
DE
INGENIERIA. (Die face) peletización bajo agua o peletizadora de anillo de agua como son utilizadas en la composición de poliolefinas también
son
utilizadas
ocasionalmente
en
plásticos
de
ingeniería. Allí, porciones pequeñas y muchos más cambios frecuentes en la formulación
que requieren una limpieza a
fondo de la salida y el sistema de refrigeración hace que la hebra para la granulación siga siendo el sistema más utilizado. La manera más clásica de la línea de peletización todavía es la extrusión de un polímero fundido a través de una línea de dados o moldes enfriando las hebras en un baño de agua, removiendo las gotas y la humedad de las hebras y cortándolas en una peletizadora a una longitud uniforme. Para facilitar la operación de peletización, cuando el producto se vuelve más difícil, tienen que ser manejados forzando a las hebras por la peletizadora usada. Este tipo de sistemas de peletizadoras consisten en un dispositivo de puesta en marcha, un par de correas móviles o un recipiente de agua inclinado y acanalado, que guía las hebras hacia el cortador. Se diferencia entre “mojado” y “seco” del corte en función del tiempo, el agua de refrigeración se extrae hacia arriba o debajo de la línea de corte. Estas unidades también se utilizan como
equipamientos
de
descarga
de
reactores
en
funcionamiento descontinuo de buques. Las proporciones típicas
varían entre varios cientos de kilogramos por hora a cerca de 10 toneladas por hora.
BIBLIOGRAFIA Y DATOS.
Concise encyclopedia of plastics Escrito por Donald V. Rosato, Marlene G. Rosato, Dominick V. Rosato.
Training in plastics technology: a text- and workbook Escrito por Walter Michaeli,Helmut Greif,Leo Wolters,FranzJosef Vossebürger
Plastics extrusion technology Escrito por U. Berghaus
Encyclopedia of PVC, Second Edition: Compounding Processes, Product Design Escrito por Leonard I. Nass,Charles A. Heiberger
GRUPO 5º A PLASTICOS . REG. 730456. PROF. EDUARDO BARAJAS.
