La acumulación de material en la matriz sigue siendo un desafío importante en la extrusión de polímeros.

La acumulación de material en la matriz es uno de los problemas de procesamiento más comunes en la extrusión de polímeros. Ya sea que se produzcan compuestos para cables y alambres, películas sopladas, tuberías, perfiles o productos de plástico de ingeniería, los procesadores de polímeros pueden experimentar depósitos de material alrededor de la matriz después de un funcionamiento continuo.

Si bien la acumulación de material en la matriz puede parecer inicialmente un problema menor de mantenimiento, la acumulación excesiva puede afectar gradualmente la estabilidad de la extrusión, la apariencia del producto, la eficiencia de la producción y los costos de fabricación. La limpieza frecuente interrumpe la producción, aumenta el desperdicio de material y reduce la utilización general del equipo.

A medida que aumentan las velocidades de extrusión y las formulaciones de polímeros se vuelven más complejas, el control de la acumulación de material en la matriz se ha vuelto cada vez más importante para los procesadores que buscan una producción estable y de alta calidad.

Este artículo explica:

• ¿Qué es la acumulación de troqueles?
• ¿Por qué ocurre durante la extrusión de polímeros?
• ¿Qué materiales son más susceptibles?
• Cómo influyen las condiciones de procesamiento en la acumulación de material en el troquel.
• Cómo las tecnologías de aditivos a base de silicona pueden ayudar a mejorar la estabilidad de la extrusión

¿Qué es la acumulación de material?

La acumulación en la boquilla se refiere a la acumulación gradual de residuos de polímero, aditivos, cargas, pigmentos o productos de degradación alrededor de la salida de la boquilla durante la extrusión continua.

Dependiendo del sistema de materiales y las condiciones de procesamiento, los depósitos pueden aparecer como:

• Contaminación marrón o negra
• Residuos de polímeros pegajosos
• Material carbonizado
• Depósitos de relleno blanco
• Contaminación superficial alrededor del borde del troquel

La gravedad de la acumulación de material en la boquilla varía según el diseño de la formulación, el equipo de extrusión, la temperatura de procesamiento, la velocidad de cizallamiento y la compatibilidad de los aditivos.

Si no se controlan adecuadamente, estos depósitos pueden acabar transfiriéndose al producto extruido, afectando tanto a su aspecto como a la uniformidad de la producción.

¿Por qué se produce la acumulación de residuos?

La acumulación de material en el molde rara vez se debe a un solo factor. Por lo general, es el resultado de la interacción de las propiedades del material, el diseño de la formulación y las condiciones de procesamiento.

1. Alta fricción interfacial polímero-metal

Durante la extrusión, el polímero fundido está en contacto continuo con las superficies del husillo, el cilindro y la matriz.

En condiciones de alta cizalladura, la fuerte adhesión entre el polímero fundido y las superficies metálicas puede aumentar la tendencia a la acumulación de material.

Los materiales con una viscosidad de fusión relativamente alta o una lubricación insuficiente suelen ser más susceptibles a este fenómeno.

2. Alta carga de relleno

Los compuestos termoplásticos modernos suelen contener cantidades significativas de cargas funcionales, tales como:

• Hidróxido de aluminio (ATH)
• Hidróxido de magnesio (MDH)
• Carbonato de calcio
• Talco
• Fibra de vidrio

Si bien estos rellenos mejoran la resistencia a la llama o el rendimiento mecánico, también pueden aumentar la viscosidad de la masa fundida y la resistencia al procesamiento, lo que dificulta la extrusión estable.

3. Temperatura de procesamiento

Tanto las temperaturas de procesamiento excesivamente altas como las insuficientes pueden contribuir a la acumulación de residuos en el chip.

Las temperaturas más elevadas pueden acelerar la degradación del polímero o la volatilización del aditivo, mientras que las temperaturas más bajas pueden reducir la fluidez del fundido y aumentar la tensión de cizallamiento.

Por lo tanto, mantener un rango de procesamiento adecuado es esencial para una extrusión estable.

4. Esfuerzo cortante excesivo

Una alta producción por extrusión suele estar asociada a una mayor velocidad del tornillo y a una mayor tensión de cizallamiento.

Cuando la tensión en la salida de la boquilla supera la capacidad del polímero fundido para fluir suavemente, puede producirse inestabilidad en la superficie, lo que aumenta la probabilidad de acumulación de material alrededor de la boquilla.

¿Qué sistemas poliméricos son más susceptibles?

Aunque la acumulación de material en el molde puede ocurrir en muchos materiales termoplásticos, se observa con mayor frecuencia en aplicaciones como:

• Extrusión de película de polietileno (PE)
• Compuestos de polipropileno (PP)
• Compuestos de cables y alambres con alta carga de ATH o MDH
• Plásticos de ingeniería con alto contenido de carga
• Extrusión de tuberías
• Extrusión de perfiles

Cada sistema de materiales presenta características de procesamiento diferentes, por lo que la selección de aditivos debe basarse en la formulación específica y los requisitos de la aplicación.

¿Cómo puedo?Aditivos a base de silicona¿Ayuda?

Una estrategia eficaz para reducir la acumulación de material en la matriz consiste en mejorar la lubricación del material fundido y modificar la interacción entre el polímero fundido y las superficies metálicas de procesamiento.

El concentrado maestro de silicona de alto peso molecular se evalúa habitualmente para este fin porque puede influir en el comportamiento del flujo en estado fundido sin alterar fundamentalmente la matriz polimérica.

Entre los posibles beneficios se incluyen:

• Reducción de la fricción polímero-metal
• Mayor estabilidad del flujo de fusión
• Par de extrusión más bajo
• Superficies de troquel más limpias durante la producción continua
• Menor frecuencia de limpieza de la matriz

El rendimiento real depende del tipo de polímero, la formulación del aditivo, las condiciones de procesamiento y el nivel de dosificación.

¿Por qué utilizar masterbatch de silicona en lugar de lubricantes convencionales?

Los lubricantes tradicionales pueden mejorar el procesamiento en determinadas condiciones, pero no siempre proporcionan un equilibrio entre la eficiencia del procesamiento y el rendimiento superficial a largo plazo.

El concentrado de silicona, como aditivo plástico y modificador de polímeros, combina la modificación del proceso con la mejora de la superficie, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren tanto una extrusión estable como una mejor calidad del producto final.

Dependiendo de la formulación, el masterbatch de silicona también puede contribuir a:

• Mayor suavidad de la superficie
• Menor coeficiente de fricción
• Mayor resistencia a los arañazos y a la abrasión

Soluciones de masterbatch de silicona SILIKE para la estabilidad de la extrusión.

SILIKE desarrolla soluciones de masterbatch de silicona diseñadas para ayudar a los procesadores de polímeros a abordar los desafíos comunes de extrusión en una amplia gama de aplicaciones termoplásticas.

Con experiencia en la integración de polímeros de silicona y en el desarrollo de aplicaciones, SILIKE colabora con sus clientes para evaluar la compatibilidad de las formulaciones, optimizar las condiciones de procesamiento y recomendar soluciones de masterbatch de silicona basadas en los requisitos específicos de producción.

Las aplicaciones típicas del masterbatch de silicona incluyen:

•compuestos de alambre y cable
•Extrusión de película de PE y PP
•Extrusión de tuberías y perfiles
•Plásticos para automóviles
• Plásticos de ingeniería
• Materiales TPU y TPE

Se recomienda realizar una evaluación específica para cada aplicación con el fin de identificar la solución más adecuada para cada sistema polimérico.

Conclusión

La acumulación de material en la matriz es un fenómeno de procesamiento complejo influenciado por las características del polímero, el diseño de la formulación, los sistemas de relleno y las condiciones de extrusión. Si bien no existe una solución universal, comprender los mecanismos subyacentes permite a los fabricantes desarrollar estrategias de procesamiento más estables y eficientes.

Para muchas aplicaciones termoplásticas, el concentrado de silicona proporciona un medio eficaz para mejorar el comportamiento del flujo en estado fundido, reducir la fricción polímero-metal y favorecer una extrusión más limpia y uniforme.

Mediante el desarrollo centrado en las aplicaciones y el soporte técnico, SILIKE continúa ayudando a los procesadores de polímeros a optimizar el rendimiento de la extrusión y a mejorar la eficiencia de la fabricación en una amplia gama de materiales termoplásticos.

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