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lunes, 29 de septiembre de 2008
MAS INSTRUMENTACION DE LAB.
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INSTRUMENTACION LAB.
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domingo, 8 de junio de 2008
domingo, 1 de junio de 2008
miércoles, 21 de mayo de 2008
Propileno Clarificado, un plástico muy versátil
Por: Roberto Guzmán
Feb 16, 2004
Este artículo explica cómo los agentes clarificantes mejoran las características ópticas y físicas de los Polipropilenos para fabricar una gran variedad de productos transparentes a bajo costo.
El Polipropileno Clarificado ha recorrido un largo camino desde hace 20 años, cuando salieron al mercado los primeros “Tuppers” transparentes. Las mejoras en las tecnologías de polimerización del Polipropileno, nuevas generaciones de agentes clarificantes más eficaces, y mejoras en las tecnologías de procesamiento, han llevado al PP Clarificado a ser el plástico de más rápido crecimiento de toda la industria.
Este plástico, que en sus inicios fue visto como una curiosidad, ahora se encuentra en todas partes: vasos desechables, herméticos, platos, vasos, jarras y biberones, jeringas desechables, estuches para CDs y DVDs, folders, portafolios y cubiertas de cuadernos; en empaque de bebidas y alimentos, tales como agua, aceite, vinagre, jugos, bebidas con sabor a fruta, yogurt, quesos, miel, jarabes, mermeladas, especias, y en una gran variedad de envases para detergentes, shampoos, cosméticos y hasta medicamentos.
Toda esta explosión de aplicaciones ha sido posible gracias a las ventajas fundamentales del PP Clarificado:
• Alta transparencia y brillo
• Buen balance de propiedades físicas
• Versatilidad de procesamiento
• Bajo Costo
MOLDEO POR INYECCIÓN
Esta es posiblemente la aplicación más conocida del PP clarificado, ya que la gran mayoría de las jeringas desechables, los herméticos y otros productos para el hogar se han fabricado con este material desde hace muchos años. Aunque se considera que esta es una aplicación “madura”, la continua innovación de productos inyectados no deja de sorprendernos: archiveros, organizadores, y hasta tapas de bebidas embotelladas.
En este proceso se utilizan generalmente resinas con Índice de fluidez de 12, pero pueden usarse resinas en un rango de 8 hasta 25. Los Copolímeros Random son los más utilizados en esta aplicación, por su mayor transparencia y resistencia al impacto, mientras que los Homopolímeros ofrecen una mayor rigidez, resistencia a la temperatura y menor costo, pero su transparencia no es tan buena.
Para inyectar PP clarificado se puede utilizar prácticamente cualquier máquina de inyección cuya unidad de plastificación esté en buen estado. La temperatura de fundido debe ajustarse entre los 210 y 230 ºC, dependiendo del índice de fluidez de la resina y de su contenido de etileno, en el caso de Copolímeros Random.
El molde debe tener una superficie perfectamente pulida, de ser posible a espejo, ya que esto es determinante para lograr un buen brillo y transparencia. Actualmente se están usando mucho las combinaciones de superficies lisas con texturizadas.
Esta técnica permite resaltar más la transparencia del PP Clarificado, en contraste con la superficie texturizada, que le da un mayor diseño a la pieza y reduce las rayaduras. Cabe señalar que el texturizado del molde debe ser bien definido y de buena calidad, el uso de sandblast o “chorro de arena” produce una apariencia muy pobre. La temperatura del molde se mantiene de 20 a 30 ºC.
Si se va a pasar de un PP convencional a un PP clarificado, existe la posibilidad de reducir el tiempo de ciclo, particularmente en el Tiempo de Enfriamiento ya que, como comentamos anteriormente, los agentes clarificantes tienen un efecto de nucleación y aceleran el proceso de cristalización dentro del molde.
INYECCIÓN DE “PARED DELGADA”
Por definición, se le llama “pared delgada” a aquellas piezas cuyo espesor de pared es inferior a 0.6 mm, o cuando su relación entre el recorrido de la resina dentro del molde y el espesor de la pared del mismo es mayor a 200.
Para este tipo de piezas se utilizan resinas de alto Índice de Fluidez, que van desde 35 hasta 60, las cuales se inyectan a temperaturas desde 240 hasta 280º C. El molde se mantiene de 40 a 60º C.
Las aplicaciones típicas de este proceso son piezas muy ligeras utilizadas en empaque, tales como tapas y envases para yogurt y margarina, en vasos desechables y herméticos semidesechables.
Por lo tanto, se utilizan máquinas de alta productividad, asistidas por acumulador y con sistemas de colada caliente, que producen ciclos de inyección cercanos a los 5 segundos.
EXTRUSIÓN SOPLO
¿Sabía usted que en Europa ya se consumen 120,000 toneladas de PP Clarificado solamente en la producción de botellas? Esto equivale a la producción total de una planta de PP de mediano tamaño. La cifra es aún más impactante si consideramos que las botellas de PP Clarificado siguen siendo la excepción en los anaqueles mexicanos.
Existen tres razones principales que explican el éxito abrumador del PP Clarificado en Europa: 1. Sustitución de PVC por motivos ambientales 2. Reducción de costos frente al PVC, PC y PET 3. Mejoramiento de la apariencia frente al cartón y el PEAD.
En nuestro país, algunas compañías internacionales, líderes en su ramo, ya se han puesto a la vanguardia y están utilizando el PP Clarificado para envases soplados en limpiadores domésticos, alimentos y cosméticos. Sin embargo, existe un mundo de oportunidades en los ramos de jugos, bebidas de fruta, lácteos, alimentos, cosméticos y hasta farmacéuticos.
La buena noticia es que para utilizar esta tecnología, se puede utilizar casi cualquier máquina de extrusión-soplo, y las adaptaciones que hubiera que hacer para optimizar la calidad y la productividad son sencillas y poco costosas. Ya que la gran mayoría de las máquinas de soplado en México trabajan con PEAD o con PVC, enfocaremos las recomendaciones en función de ellas.
Primero que nada, es indispensable contar con una cuchilla de corte caliente, la cual es fácilmente adaptable si es que la máquina no cuenta con ella.
En segundo lugar, es preciso contar con un molde con buen terminado superficial; el acabado espejo es el ideal, pero si esto pudiese formar atrapes de aire que no puedan ser solucionados con venteos, entonces se recomienda un pulido fino con esferas de vidrio. No debe usarse sandblast ya que produce una apariencia muy pobre. El material ideal para el molde es aluminio, por su mayor capacidad de transferencia térmica.
Las resinas recomendadas para soplo son Copolímeros Random Clarificados con Índice de Fluidez de 1.5 a 2.0. Estas resinas deben de procesarse a 220º C en el cabezal de extrusión.
Con estas recomendaciones básicas, ya se pueden soplar botellas de PP clarificado de calidad aceptable, pero si se desea optimizar la calidad y la productividad, es necesario ver con más detalle la unidad de plastificación, y otros detalles del molde.
El husillo ideal para PP Clarificado en este proceso tiene una relación L/D de 24:1 y una Relación de Compresión de 3.0 a 1. Las máquinas diseñadas para PP o para Poliolefinas en general tienen una geometría parecida, y producen resultados muy satisfactorios. Los husillos diseñados solamente para PEAD tienden a ser un poco más cortos y con menor relación de compresión, y aunque no dan un resultado óptimo, sí se puede considerar aceptable.
Los husillos diseñados para PVC tienen una relación de compresión tan baja que para poder procesar PP es necesario bajar las rpm de la máquina, sacrificando productividad. En este caso, se recomienda cambiar a un husillo para PP. La inversión bien vale la pena, ya que se paga sola por los ahorros en el consumo de materia prima, y la eliminación de problemas asociados con la corrosión y degradación de material.
EXTRUSIÓN DE LÁMINA Y TERMOFORMADO
La tecnología para extruir y termoformar PP Clarificado tardó mucho en llegar a México, pero finalmente ya está aquí, y está creciendo a una velocidad vertiginosa desafiando y ganándole terreno al PS, que parecía intocable. Este fenómeno se debe a que el PP Clarificado conjunta una alta transparencia y una excelente resistencia al impacto a un costo menor que el PS, y a la disponibilidad de máquinas especialmente diseñadas para extruir y termoformar PP Clarificado a alta velocidad.
Las principales aplicaciones son vasos y contenedores desechables, vasos de agua pre-llenados, charolas para galletas, clam shells, recipientes para margarina y copas para yogurt. La alta resistencia a la temperatura del PP Clarificado está aún a la espera de quien quiera sacar provecho de ella para llenado en caliente de gelatinas, jaleas y mermeladas, y para empaque para calentar en microondas, como pollos rostizados y alimentos congelados.
Las resinas más utilizadas en este proceso son Homopolímeros Clarificados con Índices de Fluidez entre 2 y 3, ya que por lo general se busca una alta rigidez.
Para extruír lámina de PP Clarificado es necesario usar una extrusora diseñada para PP, que típicamente consta de un husillo con relación L/D mayor a 30 y relación de compresión de 3.0 o mayor. Las extrusoras diseñadas para PS tienen zonas de descompresión que “marcan” al PP, y aunque se use una bomba de engranes y un rompedor de flujo, la memoria del PP produce pulsaciones en el cabezal que se evidencian como “olas” en la lámina. La calandria debe estar formada por tres rodillos con acabado espejo, con control independiente de temperatura.
En la siguiente tabla se muestran las temperaturas típicas para la extrusión de lámina de PP Homopolímero Clarificado: Zona Temperatura °C Masa fundida 235-245 Rodillos 1º 60-75 2º 90-105 3º 60-105 Lámina al salir de la calandra 105-100 La lámina de PP Clarificado es ampliamente usada para fabricar tapas de cuadernos, folders, portafolios y estuches, pero la mayor parte de la producción de lámina se destina al termoformado.
El PS es un plástico amorfo con una ventana de procesamiento muy amplia. El PP Clarificado, por ser un plástico semi-cristalino, tiene un punto de fusión muy definido, y el rango de temperatura para poder termoformarlo es de 154 a 158º C. Debido a esto, es indispensable usar una máquina que garantice la homogeneidad de la temperatura a lo largo, ancho y alto de la lámina.
La buena noticia es que estas máquinas ya existen y están teniendo un éxito rotundo en México y otros países latinoamericanos.
EL PRÓXIMO PASO: INYECCIÓN ESTIRADO Y SOPLADO
Durante muchos años se ha soñado con utilizar al PP Clarificado bajo el mismo proceso que se usa para el PET, esto es, inyección de preformas que se estiran y soplan para formar botellas de bajo costo, con transparencia perfecta y que puedan ser llenadas en caliente. Los últimos desarrollos técnicos en diseño de resina y diseño de preformas nos anuncian que el PP Clarificado está listo para darnos otra sorpresa.
LA BISAGRA INTEGRADA: OTRA MARAVILLA DEL PP
Otra de las interesantes características del PP es que puede doblarse una infinidad de veces sin romperse. Gracias a ello, pueden fabricarse artículos que abren y cierran en una sola pieza, eliminando la necesidad de ensambles y moldes complicados.
Algunos ejemplos: Cajas de DVD y CD, estuches para lápices, loncheras, tapas para shampoo y para alimentos, como salsa catsup, cajeta, mermeladas.
PROPIEDADES DE BARRERA
El PP no tiene una buena barrera al Oxígeno ni al CO2, por ello difícilmente podremos ver al PP como envase de bebidas carbonatadas, o alimentos altamente sensibles al oxígeno.
Sin embargo, sus propiedades de barrera a la humedad y a los aromas son excelentes, por lo que resulta muy recomendable para envasar especias, alimentos en polvo, café instantáneo, cereales, legumbres, frutas, cosméticos y medicamentos en polvo o en cápsulas.
UN PLÁSTICO PARA APLICACIONES “CALIENTES”
¿Llenado en caliente? ¿Calentar y hasta cocinar en horno de microondas? ¿Esterilización en baño maría o autoclave? Esto no es problema para el PP Clarificado, ya que posee la mayor resistencia a la temperatura de todos los plásticos llamados “commodities”, brindando una solución de bajo costo frente al vidrio y plásticos de ingeniería.
© Derechos Reservados Revista Ambiente Plástico
Feb 16, 2004
Este artículo explica cómo los agentes clarificantes mejoran las características ópticas y físicas de los Polipropilenos para fabricar una gran variedad de productos transparentes a bajo costo.
El Polipropileno Clarificado ha recorrido un largo camino desde hace 20 años, cuando salieron al mercado los primeros “Tuppers” transparentes. Las mejoras en las tecnologías de polimerización del Polipropileno, nuevas generaciones de agentes clarificantes más eficaces, y mejoras en las tecnologías de procesamiento, han llevado al PP Clarificado a ser el plástico de más rápido crecimiento de toda la industria.
Este plástico, que en sus inicios fue visto como una curiosidad, ahora se encuentra en todas partes: vasos desechables, herméticos, platos, vasos, jarras y biberones, jeringas desechables, estuches para CDs y DVDs, folders, portafolios y cubiertas de cuadernos; en empaque de bebidas y alimentos, tales como agua, aceite, vinagre, jugos, bebidas con sabor a fruta, yogurt, quesos, miel, jarabes, mermeladas, especias, y en una gran variedad de envases para detergentes, shampoos, cosméticos y hasta medicamentos.
Toda esta explosión de aplicaciones ha sido posible gracias a las ventajas fundamentales del PP Clarificado:
• Alta transparencia y brillo
• Buen balance de propiedades físicas
• Versatilidad de procesamiento
• Bajo Costo
MOLDEO POR INYECCIÓN
Esta es posiblemente la aplicación más conocida del PP clarificado, ya que la gran mayoría de las jeringas desechables, los herméticos y otros productos para el hogar se han fabricado con este material desde hace muchos años. Aunque se considera que esta es una aplicación “madura”, la continua innovación de productos inyectados no deja de sorprendernos: archiveros, organizadores, y hasta tapas de bebidas embotelladas.
En este proceso se utilizan generalmente resinas con Índice de fluidez de 12, pero pueden usarse resinas en un rango de 8 hasta 25. Los Copolímeros Random son los más utilizados en esta aplicación, por su mayor transparencia y resistencia al impacto, mientras que los Homopolímeros ofrecen una mayor rigidez, resistencia a la temperatura y menor costo, pero su transparencia no es tan buena.
Para inyectar PP clarificado se puede utilizar prácticamente cualquier máquina de inyección cuya unidad de plastificación esté en buen estado. La temperatura de fundido debe ajustarse entre los 210 y 230 ºC, dependiendo del índice de fluidez de la resina y de su contenido de etileno, en el caso de Copolímeros Random.
El molde debe tener una superficie perfectamente pulida, de ser posible a espejo, ya que esto es determinante para lograr un buen brillo y transparencia. Actualmente se están usando mucho las combinaciones de superficies lisas con texturizadas.
Esta técnica permite resaltar más la transparencia del PP Clarificado, en contraste con la superficie texturizada, que le da un mayor diseño a la pieza y reduce las rayaduras. Cabe señalar que el texturizado del molde debe ser bien definido y de buena calidad, el uso de sandblast o “chorro de arena” produce una apariencia muy pobre. La temperatura del molde se mantiene de 20 a 30 ºC.
Si se va a pasar de un PP convencional a un PP clarificado, existe la posibilidad de reducir el tiempo de ciclo, particularmente en el Tiempo de Enfriamiento ya que, como comentamos anteriormente, los agentes clarificantes tienen un efecto de nucleación y aceleran el proceso de cristalización dentro del molde.
INYECCIÓN DE “PARED DELGADA”
Por definición, se le llama “pared delgada” a aquellas piezas cuyo espesor de pared es inferior a 0.6 mm, o cuando su relación entre el recorrido de la resina dentro del molde y el espesor de la pared del mismo es mayor a 200.
Para este tipo de piezas se utilizan resinas de alto Índice de Fluidez, que van desde 35 hasta 60, las cuales se inyectan a temperaturas desde 240 hasta 280º C. El molde se mantiene de 40 a 60º C.
Las aplicaciones típicas de este proceso son piezas muy ligeras utilizadas en empaque, tales como tapas y envases para yogurt y margarina, en vasos desechables y herméticos semidesechables.
Por lo tanto, se utilizan máquinas de alta productividad, asistidas por acumulador y con sistemas de colada caliente, que producen ciclos de inyección cercanos a los 5 segundos.
EXTRUSIÓN SOPLO
¿Sabía usted que en Europa ya se consumen 120,000 toneladas de PP Clarificado solamente en la producción de botellas? Esto equivale a la producción total de una planta de PP de mediano tamaño. La cifra es aún más impactante si consideramos que las botellas de PP Clarificado siguen siendo la excepción en los anaqueles mexicanos.
Existen tres razones principales que explican el éxito abrumador del PP Clarificado en Europa: 1. Sustitución de PVC por motivos ambientales 2. Reducción de costos frente al PVC, PC y PET 3. Mejoramiento de la apariencia frente al cartón y el PEAD.
En nuestro país, algunas compañías internacionales, líderes en su ramo, ya se han puesto a la vanguardia y están utilizando el PP Clarificado para envases soplados en limpiadores domésticos, alimentos y cosméticos. Sin embargo, existe un mundo de oportunidades en los ramos de jugos, bebidas de fruta, lácteos, alimentos, cosméticos y hasta farmacéuticos.
La buena noticia es que para utilizar esta tecnología, se puede utilizar casi cualquier máquina de extrusión-soplo, y las adaptaciones que hubiera que hacer para optimizar la calidad y la productividad son sencillas y poco costosas. Ya que la gran mayoría de las máquinas de soplado en México trabajan con PEAD o con PVC, enfocaremos las recomendaciones en función de ellas.
Primero que nada, es indispensable contar con una cuchilla de corte caliente, la cual es fácilmente adaptable si es que la máquina no cuenta con ella.
En segundo lugar, es preciso contar con un molde con buen terminado superficial; el acabado espejo es el ideal, pero si esto pudiese formar atrapes de aire que no puedan ser solucionados con venteos, entonces se recomienda un pulido fino con esferas de vidrio. No debe usarse sandblast ya que produce una apariencia muy pobre. El material ideal para el molde es aluminio, por su mayor capacidad de transferencia térmica.
Las resinas recomendadas para soplo son Copolímeros Random Clarificados con Índice de Fluidez de 1.5 a 2.0. Estas resinas deben de procesarse a 220º C en el cabezal de extrusión.
Con estas recomendaciones básicas, ya se pueden soplar botellas de PP clarificado de calidad aceptable, pero si se desea optimizar la calidad y la productividad, es necesario ver con más detalle la unidad de plastificación, y otros detalles del molde.
El husillo ideal para PP Clarificado en este proceso tiene una relación L/D de 24:1 y una Relación de Compresión de 3.0 a 1. Las máquinas diseñadas para PP o para Poliolefinas en general tienen una geometría parecida, y producen resultados muy satisfactorios. Los husillos diseñados solamente para PEAD tienden a ser un poco más cortos y con menor relación de compresión, y aunque no dan un resultado óptimo, sí se puede considerar aceptable.
Los husillos diseñados para PVC tienen una relación de compresión tan baja que para poder procesar PP es necesario bajar las rpm de la máquina, sacrificando productividad. En este caso, se recomienda cambiar a un husillo para PP. La inversión bien vale la pena, ya que se paga sola por los ahorros en el consumo de materia prima, y la eliminación de problemas asociados con la corrosión y degradación de material.
EXTRUSIÓN DE LÁMINA Y TERMOFORMADO
La tecnología para extruir y termoformar PP Clarificado tardó mucho en llegar a México, pero finalmente ya está aquí, y está creciendo a una velocidad vertiginosa desafiando y ganándole terreno al PS, que parecía intocable. Este fenómeno se debe a que el PP Clarificado conjunta una alta transparencia y una excelente resistencia al impacto a un costo menor que el PS, y a la disponibilidad de máquinas especialmente diseñadas para extruir y termoformar PP Clarificado a alta velocidad.
Las principales aplicaciones son vasos y contenedores desechables, vasos de agua pre-llenados, charolas para galletas, clam shells, recipientes para margarina y copas para yogurt. La alta resistencia a la temperatura del PP Clarificado está aún a la espera de quien quiera sacar provecho de ella para llenado en caliente de gelatinas, jaleas y mermeladas, y para empaque para calentar en microondas, como pollos rostizados y alimentos congelados.
Las resinas más utilizadas en este proceso son Homopolímeros Clarificados con Índices de Fluidez entre 2 y 3, ya que por lo general se busca una alta rigidez.
Para extruír lámina de PP Clarificado es necesario usar una extrusora diseñada para PP, que típicamente consta de un husillo con relación L/D mayor a 30 y relación de compresión de 3.0 o mayor. Las extrusoras diseñadas para PS tienen zonas de descompresión que “marcan” al PP, y aunque se use una bomba de engranes y un rompedor de flujo, la memoria del PP produce pulsaciones en el cabezal que se evidencian como “olas” en la lámina. La calandria debe estar formada por tres rodillos con acabado espejo, con control independiente de temperatura.
En la siguiente tabla se muestran las temperaturas típicas para la extrusión de lámina de PP Homopolímero Clarificado: Zona Temperatura °C Masa fundida 235-245 Rodillos 1º 60-75 2º 90-105 3º 60-105 Lámina al salir de la calandra 105-100 La lámina de PP Clarificado es ampliamente usada para fabricar tapas de cuadernos, folders, portafolios y estuches, pero la mayor parte de la producción de lámina se destina al termoformado.
El PS es un plástico amorfo con una ventana de procesamiento muy amplia. El PP Clarificado, por ser un plástico semi-cristalino, tiene un punto de fusión muy definido, y el rango de temperatura para poder termoformarlo es de 154 a 158º C. Debido a esto, es indispensable usar una máquina que garantice la homogeneidad de la temperatura a lo largo, ancho y alto de la lámina.
La buena noticia es que estas máquinas ya existen y están teniendo un éxito rotundo en México y otros países latinoamericanos.
EL PRÓXIMO PASO: INYECCIÓN ESTIRADO Y SOPLADO
Durante muchos años se ha soñado con utilizar al PP Clarificado bajo el mismo proceso que se usa para el PET, esto es, inyección de preformas que se estiran y soplan para formar botellas de bajo costo, con transparencia perfecta y que puedan ser llenadas en caliente. Los últimos desarrollos técnicos en diseño de resina y diseño de preformas nos anuncian que el PP Clarificado está listo para darnos otra sorpresa.
LA BISAGRA INTEGRADA: OTRA MARAVILLA DEL PP
Otra de las interesantes características del PP es que puede doblarse una infinidad de veces sin romperse. Gracias a ello, pueden fabricarse artículos que abren y cierran en una sola pieza, eliminando la necesidad de ensambles y moldes complicados.
Algunos ejemplos: Cajas de DVD y CD, estuches para lápices, loncheras, tapas para shampoo y para alimentos, como salsa catsup, cajeta, mermeladas.
PROPIEDADES DE BARRERA
El PP no tiene una buena barrera al Oxígeno ni al CO2, por ello difícilmente podremos ver al PP como envase de bebidas carbonatadas, o alimentos altamente sensibles al oxígeno.
Sin embargo, sus propiedades de barrera a la humedad y a los aromas son excelentes, por lo que resulta muy recomendable para envasar especias, alimentos en polvo, café instantáneo, cereales, legumbres, frutas, cosméticos y medicamentos en polvo o en cápsulas.
UN PLÁSTICO PARA APLICACIONES “CALIENTES”
¿Llenado en caliente? ¿Calentar y hasta cocinar en horno de microondas? ¿Esterilización en baño maría o autoclave? Esto no es problema para el PP Clarificado, ya que posee la mayor resistencia a la temperatura de todos los plásticos llamados “commodities”, brindando una solución de bajo costo frente al vidrio y plásticos de ingeniería.
© Derechos Reservados Revista Ambiente Plástico
domingo, 13 de abril de 2008
Moldeo por soplado/Reducción del tiempo de enfriamiento en moldeo por soplado
La atomización de agua es un nuevo método que permite reducir el tiempo de enfriamiento de las piezas en moldeo por soplado. Pruebas realizadas demuestran que es posible alcanzar una reducción hasta de 41%.
En el proceso de moldeo por soplado la pieza soplada se enfría principalmente por el contacto con el molde. Con el uso de un sistema de enfriamiento interno es posible reducir el tiempo de enfriamiento. La atomización de agua es un nuevo método para incrementar el flujo de calor en la superficie interna. En el IKV el mandril de soplado y la máquina de moldeo por soplado se modificaron con el fin de inyectar agua atomizada. La reducción efectiva del tiempo de enfriamiento depende de la cantidad de agua atomizada inyectada. Las pruebas experimentales muestran que es posible alcanzar una reducción en el tiempo de enfriamiento de hasta un 41%.
Introducción
La evolución técnica del proceso de moldeo por soplado está ligada fuertemente a la rentabilidad del proceso. Dado que el costo del material representa la mayor fracción de los costos totales, el transformador busca minimizar la cantidad de material empleando un sistema de control de espesores de pared. Para ello se debe obtener una forma optimizada de las preformas de extrusión. El espesor mínimo de pared se determina en función de los requerimientos de rigidez exigidos sobre la pieza soplada.
Otra posible aproximación para incrementar la rentabilidad del proceso es reducir el tiempo de ciclo. Por lo tanto, para abaratar del proceso de moldeo por soplado se puede reducir el tiempo de ciclo. El tiempo de enfriamiento puede alcanzar hasta el 95% del tiempo total de ciclo. Por ello la reducción del tiempo de enfriamiento tiene un alto potencial para reducir costos. La tasa de transferencia de calor desde la pieza moldeada tiene una gran influencia en el tiempo de enfriamiento. La tasa de transferencia de calor depende de conductividad térmica del molde y de la convección sobre la superficie interna. Por lo tanto la reducción del tiempo de enfriamiento también puede alcanzarse incrementando la tasa de transferencia de calor entre la pieza y el molde por medio de una superficie interna refrigerante o de un proceso de postenfriamiento.
Estado del arte
La presión de soplado puede aumentar la tasa de transferencia entre la pieza y el molde. Una mayor presión de soplado incrementa el área de contacto entre la pieza soplada y el molde, elevando el coeficiente global de transferencia de calor y, por ende, aumentando el flujo de calor disipado del molde.
El tiempo de enfriamiento durante la extrusión de piezas de paredes delgadas puede reducirse hasta en un 20% usando una presión de soplado de 30bar. El uso de presiones de soplado elevadas influye significativamente en el tiempo de enfriamiento de piezas con paredes delgadas debido a la baja conductividad térmica de los polímeros.
Además del enfriamiento en el molde, el calor también puede ser disipado de la superficie interna. Los procesos que incrementan el flujo de calor en la superficie interna son conocidos como enfriamiento de superficie interna. Entre los procesos de enfriamiento de superficie interna se conocen:
El método de purga de aire:
El aire de soplado fluye a través del mandril de soplado a través de un accesorio de restricción de flujo, con el fin de mantener el nivel de presión y un intercambio continuo con el aire en circulación.
El uso de aire sobreenfriado incrementa la diferencia de temperaturas entre la superficie interna de la pieza moldeada y la purga de aire, pero incrementa el consumo de energía. De esta forma se puede reducir el tiempo de ciclo, pero la rentabilidad se puede ver afectada debido al alto consumo de energía.
Proceso N2/CO2:
Para obtener una mayor reducción del tiempo de enfriamiento se utiliza la inyección de nitrógeno líquido sobreenfriado (proceso N2) o de dióxido de carbono líquido sobreenfriado (proceso CO2) junto con el aire de soplado. Una gran fracción de la cantidad de calor disipado de la superficie interna corresponde a la evaporación del medio. Dada la gran inversión de capital estos procesos sólo se usan para casos especiales.
Los procesos postenfriamiento reducen el tiempo de enfriamiento a través del enfriamiento de la pieza después del desmoldeo en una unidad de proceso aguas abajo. Las ventajas de estos procesos son los pequeños tiempos de residencia de la pieza en el molde. Sin embargo, dados los elevados costos de inversión inicial los procesos de postenfriamiento solo se utilizan en casos especiales.
Por ello es necesario encontrar un proceso económico que optimice el enfriamiento de la superficie interna y mejore la rentabilidad de los procesos de moldeo por extrusión soplado.
Motivación
Para lograr un incremento del flujo de calor en la superficie interna es posible inyectar agua atomizada en la pieza moldeada durante el tiempo de enfriamiento. El agua se atomiza a través de un inyector. El coeficiente de calor del agua es más grande que aquellos de los gases. De hecho el calor se disipa en parte a través de la evaporación. Además el agua es más barata que el nitrógeno o que el dióxido de carbono. El aumento de la presión de evaporación puede también incrementar la tasa de transferencia de calor en el molde gracias a la mayor área de contacto entre la pieza moldeada y el molde. Los bajos costos son una ventaja comparativa de los atomizadores de agua. Por otra parte los sistemas de control son más sencillos cuando se utiliza agua que cuando se usa nitrógeno o dióxido de carbono.
El flujo de calor disipado en la superficie interna depende de la cantidad de agua inyectada. Es claro que la diferencia de temperaturas entre los fluidos inyectados y de purga afecta el flujo de calor disipado. La transferencia de calor en la superficie interna se puede determinar conociendo las capacidades caloríficas, las entalpías de evaporación, las temperaturas y las masas de los diferentes medios, así como el coeficiente global de transferencia de calor. El modelo físico conduce a una ecuación que describe el flujo máximo de calor disipado.
Configuración experimental
Con el fin de estudiar la influencia de la inyección de agua atomizada sobre la reducción del tiempo de enfriamiento se realizaron una serie de pruebas en una máquina de moldeo por soplado KEB 4.01, Krupp Kautex Maschinenbau GmbH, Bonn. La máquina está equipada con una extrusora de 50mm de diámetro (L/D = 20) con zona de alimentación forzada.
La figura 3 presenta el equipo de inyección de agua. La presión de agua se ajusta por medio de un generador de alta presión, un manómetro y un elemento de restricción de flujo. La línea de agua de alimentación se controla por medio de una válvula de inyección y se conecta a un mandril de soplado modular. A través de un inyector (Spraying Systems Hamburgo) ubicado en el mandril de soplado se atomiza el agua y se inyecta al interior de la pieza. Por su parte, el agua entre la válvula de inyección y el mandril de soplado se elimina a través de una línea de purga. Esto evita la formación de gotas de agua después del cierre de la válvula de inyección. Una bomba de eyección evacua el agua por medio de la reducción de presión.
Adicionalmente al agua atomizada y al aire de soplado, se puede inyectar aire sobreenfriado al interior de la pieza moldeada. Un sistema de enfriamiento de BEKO Technologies GmbH, Neuss, suministra aire sobreenfriado de -40° C. Tres líneas coaxiales de alimentación permiten la inyección de agua, aire y aire sobreenfriado separadamente. Para facilitar el estudio se moldearon por soplado botellas redondas de 5L. Con el objetivo de comparar los parámetros de configuración se midió la temperatura de superficie de la pieza moldeada por medio de una cámara infrarroja FLIR Systems AB SC500, Danderyd, Suecia. La figura 4 presenta una distribución de temperatura de superficie y la geometría de la pieza moldeada por soplado.
En el proceso de moldeo por soplado la pieza soplada se enfría principalmente por el contacto con el molde. Con el uso de un sistema de enfriamiento interno es posible reducir el tiempo de enfriamiento. La atomización de agua es un nuevo método para incrementar el flujo de calor en la superficie interna. En el IKV el mandril de soplado y la máquina de moldeo por soplado se modificaron con el fin de inyectar agua atomizada. La reducción efectiva del tiempo de enfriamiento depende de la cantidad de agua atomizada inyectada. Las pruebas experimentales muestran que es posible alcanzar una reducción en el tiempo de enfriamiento de hasta un 41%.
Introducción
La evolución técnica del proceso de moldeo por soplado está ligada fuertemente a la rentabilidad del proceso. Dado que el costo del material representa la mayor fracción de los costos totales, el transformador busca minimizar la cantidad de material empleando un sistema de control de espesores de pared. Para ello se debe obtener una forma optimizada de las preformas de extrusión. El espesor mínimo de pared se determina en función de los requerimientos de rigidez exigidos sobre la pieza soplada.
Otra posible aproximación para incrementar la rentabilidad del proceso es reducir el tiempo de ciclo. Por lo tanto, para abaratar del proceso de moldeo por soplado se puede reducir el tiempo de ciclo. El tiempo de enfriamiento puede alcanzar hasta el 95% del tiempo total de ciclo. Por ello la reducción del tiempo de enfriamiento tiene un alto potencial para reducir costos. La tasa de transferencia de calor desde la pieza moldeada tiene una gran influencia en el tiempo de enfriamiento. La tasa de transferencia de calor depende de conductividad térmica del molde y de la convección sobre la superficie interna. Por lo tanto la reducción del tiempo de enfriamiento también puede alcanzarse incrementando la tasa de transferencia de calor entre la pieza y el molde por medio de una superficie interna refrigerante o de un proceso de postenfriamiento.
Estado del arte
La presión de soplado puede aumentar la tasa de transferencia entre la pieza y el molde. Una mayor presión de soplado incrementa el área de contacto entre la pieza soplada y el molde, elevando el coeficiente global de transferencia de calor y, por ende, aumentando el flujo de calor disipado del molde.
El tiempo de enfriamiento durante la extrusión de piezas de paredes delgadas puede reducirse hasta en un 20% usando una presión de soplado de 30bar. El uso de presiones de soplado elevadas influye significativamente en el tiempo de enfriamiento de piezas con paredes delgadas debido a la baja conductividad térmica de los polímeros.
Además del enfriamiento en el molde, el calor también puede ser disipado de la superficie interna. Los procesos que incrementan el flujo de calor en la superficie interna son conocidos como enfriamiento de superficie interna. Entre los procesos de enfriamiento de superficie interna se conocen:
El método de purga de aire:
El aire de soplado fluye a través del mandril de soplado a través de un accesorio de restricción de flujo, con el fin de mantener el nivel de presión y un intercambio continuo con el aire en circulación.
El uso de aire sobreenfriado incrementa la diferencia de temperaturas entre la superficie interna de la pieza moldeada y la purga de aire, pero incrementa el consumo de energía. De esta forma se puede reducir el tiempo de ciclo, pero la rentabilidad se puede ver afectada debido al alto consumo de energía.
Proceso N2/CO2:
Para obtener una mayor reducción del tiempo de enfriamiento se utiliza la inyección de nitrógeno líquido sobreenfriado (proceso N2) o de dióxido de carbono líquido sobreenfriado (proceso CO2) junto con el aire de soplado. Una gran fracción de la cantidad de calor disipado de la superficie interna corresponde a la evaporación del medio. Dada la gran inversión de capital estos procesos sólo se usan para casos especiales.
Los procesos postenfriamiento reducen el tiempo de enfriamiento a través del enfriamiento de la pieza después del desmoldeo en una unidad de proceso aguas abajo. Las ventajas de estos procesos son los pequeños tiempos de residencia de la pieza en el molde. Sin embargo, dados los elevados costos de inversión inicial los procesos de postenfriamiento solo se utilizan en casos especiales.
Por ello es necesario encontrar un proceso económico que optimice el enfriamiento de la superficie interna y mejore la rentabilidad de los procesos de moldeo por extrusión soplado.
Motivación
Para lograr un incremento del flujo de calor en la superficie interna es posible inyectar agua atomizada en la pieza moldeada durante el tiempo de enfriamiento. El agua se atomiza a través de un inyector. El coeficiente de calor del agua es más grande que aquellos de los gases. De hecho el calor se disipa en parte a través de la evaporación. Además el agua es más barata que el nitrógeno o que el dióxido de carbono. El aumento de la presión de evaporación puede también incrementar la tasa de transferencia de calor en el molde gracias a la mayor área de contacto entre la pieza moldeada y el molde. Los bajos costos son una ventaja comparativa de los atomizadores de agua. Por otra parte los sistemas de control son más sencillos cuando se utiliza agua que cuando se usa nitrógeno o dióxido de carbono.
El flujo de calor disipado en la superficie interna depende de la cantidad de agua inyectada. Es claro que la diferencia de temperaturas entre los fluidos inyectados y de purga afecta el flujo de calor disipado. La transferencia de calor en la superficie interna se puede determinar conociendo las capacidades caloríficas, las entalpías de evaporación, las temperaturas y las masas de los diferentes medios, así como el coeficiente global de transferencia de calor. El modelo físico conduce a una ecuación que describe el flujo máximo de calor disipado.
Configuración experimental
Con el fin de estudiar la influencia de la inyección de agua atomizada sobre la reducción del tiempo de enfriamiento se realizaron una serie de pruebas en una máquina de moldeo por soplado KEB 4.01, Krupp Kautex Maschinenbau GmbH, Bonn. La máquina está equipada con una extrusora de 50mm de diámetro (L/D = 20) con zona de alimentación forzada.
La figura 3 presenta el equipo de inyección de agua. La presión de agua se ajusta por medio de un generador de alta presión, un manómetro y un elemento de restricción de flujo. La línea de agua de alimentación se controla por medio de una válvula de inyección y se conecta a un mandril de soplado modular. A través de un inyector (Spraying Systems Hamburgo) ubicado en el mandril de soplado se atomiza el agua y se inyecta al interior de la pieza. Por su parte, el agua entre la válvula de inyección y el mandril de soplado se elimina a través de una línea de purga. Esto evita la formación de gotas de agua después del cierre de la válvula de inyección. Una bomba de eyección evacua el agua por medio de la reducción de presión.
Adicionalmente al agua atomizada y al aire de soplado, se puede inyectar aire sobreenfriado al interior de la pieza moldeada. Un sistema de enfriamiento de BEKO Technologies GmbH, Neuss, suministra aire sobreenfriado de -40° C. Tres líneas coaxiales de alimentación permiten la inyección de agua, aire y aire sobreenfriado separadamente. Para facilitar el estudio se moldearon por soplado botellas redondas de 5L. Con el objetivo de comparar los parámetros de configuración se midió la temperatura de superficie de la pieza moldeada por medio de una cámara infrarroja FLIR Systems AB SC500, Danderyd, Suecia. La figura 4 presenta una distribución de temperatura de superficie y la geometría de la pieza moldeada por soplado.
lunes, 11 de febrero de 2008
Historia del plastico
La definición enciclopédica de plásticos reza lo siguiente:
Materiales poliméricos orgánicos (los compuestos por moléculas orgánicas gigantes) que son plásticos, es decir, que pueden deformarse hasta conseguir una forma deseada por medio de extrusión, moldeo o hilado. Las moléculas pueden ser de origen natural, por ejemplo la celulosa, la cera y el caucho (hule) natural, o sintéticas, como el polietileno y el nylon. Los materiales empleados en su fabricación son resinas en forma de bolitas o polvo o en disolución. Con estos materiales se fabrican los plásticos terminados.
Etimología
El vocablo plástico deriva del griego plastikos, que se traduce como moldeable. Los polímeros, las moléculas básicas de los plásticos, se hallan presentes en estado natural en algunas sustancias vegetales y animales como el caucho, la madera y el cuero, si bien en el ámbito de la moderna tecnología de los materiales tales compuestos no suelen encuadrarse en el grupo de los plásticos, que se reduce preferentemente a preparados sintéticos.
Origen
El primer plástico se origina como resultado de un concurso realizado en 1860, cuando el fabricante estadounidense de bolas de billar Phelan and Collander ofreció una recompensa de 10.000 dólares a quien consiguiera un sustituto aceptable del marfil natural, destinado a la fabricación de bolas de billar. Una de las personas que compitieron fue el inventor norteamericano Wesley Hyatt, quien desarrolló un método de procesamiento a presión de la piroxilina, un nitrato de celulosa de baja nitración tratado previamente con alcanfor y una cantidad mínima de disolvente de alcohol. Si bien Hyatt no ganó el premio, su producto, patentado con el nombre de celuloide, se utilizó para fabricar diferentes objetos detallados a continuación. El celuloide tuvo un notable éxito comercial a pesar de ser inflamable y de su deterioro al exponerlo a la luz.
El celuloide se fabricaba disolviendo celulosa, un hidrato de carbono obtenido de las plantas, en una solución de alcanfor y etanol. Con él se empezaron a fabricar distintos objetos como mangos de cuchillo, armazones de lentes y película cinematográfica. Sin éste, no hubiera podido iniciarse la industria cinematográfica a fines del siglo XIX. Puede ser ablandado repetidamente y moldeado de nuevo mediante calor, por lo que recibe el calificativo de termoplástico.
En 1909 el químico norteamericano de origen belga Leo Hendrik Baekeland (1863-1944) sintetizó un polímero de interés comercial, a partir de moléculas de fenol y formaldehído. Este producto podía moldearse a medida que se formaba y resultaba duro al solidificar. No conducía la electricidad, era resistente al agua y los disolventes, pero fácilmente mecanizable. Se lo bautizó con el nombre de baquelita (o bakelita), el primer plástico totalmente sintético de la historia.
Baekeland nunca supo que, en realidad, lo que había sintetizado era lo que hoy conocemos con el nombre de copolímero. A diferencia de los homopolímeros, que están formados por unidades monoméricas idénticas (por ejemplo, el polietileno), los copolímeros están constituidos, al menos, por dos monómeros diferentes.
Materiales poliméricos orgánicos (los compuestos por moléculas orgánicas gigantes) que son plásticos, es decir, que pueden deformarse hasta conseguir una forma deseada por medio de extrusión, moldeo o hilado. Las moléculas pueden ser de origen natural, por ejemplo la celulosa, la cera y el caucho (hule) natural, o sintéticas, como el polietileno y el nylon. Los materiales empleados en su fabricación son resinas en forma de bolitas o polvo o en disolución. Con estos materiales se fabrican los plásticos terminados.
Etimología
El vocablo plástico deriva del griego plastikos, que se traduce como moldeable. Los polímeros, las moléculas básicas de los plásticos, se hallan presentes en estado natural en algunas sustancias vegetales y animales como el caucho, la madera y el cuero, si bien en el ámbito de la moderna tecnología de los materiales tales compuestos no suelen encuadrarse en el grupo de los plásticos, que se reduce preferentemente a preparados sintéticos.
Origen
El primer plástico se origina como resultado de un concurso realizado en 1860, cuando el fabricante estadounidense de bolas de billar Phelan and Collander ofreció una recompensa de 10.000 dólares a quien consiguiera un sustituto aceptable del marfil natural, destinado a la fabricación de bolas de billar. Una de las personas que compitieron fue el inventor norteamericano Wesley Hyatt, quien desarrolló un método de procesamiento a presión de la piroxilina, un nitrato de celulosa de baja nitración tratado previamente con alcanfor y una cantidad mínima de disolvente de alcohol. Si bien Hyatt no ganó el premio, su producto, patentado con el nombre de celuloide, se utilizó para fabricar diferentes objetos detallados a continuación. El celuloide tuvo un notable éxito comercial a pesar de ser inflamable y de su deterioro al exponerlo a la luz.
El celuloide se fabricaba disolviendo celulosa, un hidrato de carbono obtenido de las plantas, en una solución de alcanfor y etanol. Con él se empezaron a fabricar distintos objetos como mangos de cuchillo, armazones de lentes y película cinematográfica. Sin éste, no hubiera podido iniciarse la industria cinematográfica a fines del siglo XIX. Puede ser ablandado repetidamente y moldeado de nuevo mediante calor, por lo que recibe el calificativo de termoplástico.
En 1909 el químico norteamericano de origen belga Leo Hendrik Baekeland (1863-1944) sintetizó un polímero de interés comercial, a partir de moléculas de fenol y formaldehído. Este producto podía moldearse a medida que se formaba y resultaba duro al solidificar. No conducía la electricidad, era resistente al agua y los disolventes, pero fácilmente mecanizable. Se lo bautizó con el nombre de baquelita (o bakelita), el primer plástico totalmente sintético de la historia.
Baekeland nunca supo que, en realidad, lo que había sintetizado era lo que hoy conocemos con el nombre de copolímero. A diferencia de los homopolímeros, que están formados por unidades monoméricas idénticas (por ejemplo, el polietileno), los copolímeros están constituidos, al menos, por dos monómeros diferentes.
viernes, 1 de febrero de 2008
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