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Extrusión: diseño del husillo para reciclaje multimaterial | Plastics Technology México
Publicado 01/03/2021
Extrusión: diseño del husillo para reciclaje multimaterial
Dado que muchos productos plásticos están hechos de una combinación de materiales con
puntos de fusión muy diferentes, se debe evaluar cuidadosamente el diseño de husillos o
tornillos en el momento de reciclar estos productos.
#sustentabilidad
JIM FRANKLAND

Ingeniero Mecánico
Hoy, con el foco puesto sobre el reciclaje, es necesario prestar atención para evitar
problemas de procesamiento al reciclar piezas coextruidas o moldeadas por coinyección.
Muchos productos plásticos se componen de varias capas de polímeros diferentes para
ofrecer propiedades especiales como barrera, brillo, color, desgaste, etc., que son muy
delgadas, pero deben ser consideradas al diseñar tornillos para el reciclaje. Esto aplica
particularmente en los polímeros semicristalinos.
Los polímeros semicristalinos no se ablandan en absoluto hasta muy cerca de su punto de
fusión. Por ejemplo, consideremos una pieza hecha de un polímero semicristalino como
HDPE, con una capa semicristalina adicional coextruida o sobremoldeada de PET. En ese
caso, el HDPE se funde a 130 °C (266 °F) y el PET a 260 °C (500 °F).
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El diseño del tornillo debe tenerse en cuenta cuidadosamente al reciclar productos compuestos de combinaciones de materiales. Aquí se muestra
una tabla de cubierta coextruida con una capa central de HDPE posindustrial con relleno de minerales y capstock de HDPE con color, hecho por
N.E.W. Plastics Corp.
Dado que la mayor parte del artículo reciclado, por ejemplo, más del 90 % es HDPE, su
temperatura de procesamiento normal está típicamente en el rango de 187-204 °C (370-400
°F). El PET ni siquiera comenzaría a ablandarse, y mucho menos a fundirse, a esa
temperatura.
De alguna manera, llegar a la temperatura de procesamiento general hasta donde el PET
también pueda fundirse degradaría o quemaría el HDPE. También aplica el problema
inverso: si el polímero principal fuera PET, la temperatura de procesamiento requerida
degradaría fuertemente el HDPE.
Hay un poco menos de preocupación cuando se reciclan piezas hechas de capas de polímero amorfo
o combinaciones de polímeros amorfos, ya que normalmente se ablandan y se vuelven gomosas muy
por debajo de sus temperaturas típicas de procesamiento.
Por lo tanto, puede haber una gran disparidad entre sus temperaturas normales de
procesamiento y la capacidad de pasarlas a través de cualquier pequeño espacio en el
tornillo. Su punto de ablandamiento se conoce como temperatura de transición vítrea, o Tg.
No obstante, incluso con polímeros amorfos hay un límite para la Tg de cada polímero, de
modo que no se llegue a obstruir el tornillo. Los polímeros semicristalinos también tienen
una Tg, y se denominan semicristalinos porque contienen una porción de polímero amorfo.
Sin embargo, por lo general no afectan el flujo a un grado lo suficientemente grande, y se
pueden considerar no fluidos hasta el punto de fusión. Por consiguiente, el punto de fusión
se aplica a los polímeros semicristalinos más que a la Tg para los fines de esta discusión.
En el reciclaje de piezas coextruidas o coinyectadas que tienen capas de polímero cristalino
debe evaluarse con cuidado el uso de tornillos de barrera y mezcladores de cizallamiento
(como las diversas variedades de mezcladores tipo Maddock).
Si una de las capas es un polímero semicristalino con un punto de fusión mucho más alto
que la temperatura normal de procesamiento del polímero principal, quedará atrapado
detrás de los espacios estrechos del filete de barrera y la mezcladora.
La resina semicristalina de fusión más alta simplemente no se romperá y fluirá sobre el
filete de barrera y, o, la zona de cizallamiento en cualquier mezclador. Incluso un
porcentaje relativamente bajo (menos del 5 %) del polímero de fusión más alta obstruirá el
tornillo y causará una producción inestable y reducida.
Para cualquier material reciclado, incluidas películas, se debe poner atención en los puntos
de fusión o ablandamiento relativos de los polímeros componentes para determinar si el
diseño del tornillo es adecuado para esa combinación de polímeros. Si hay una
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incompatibilidad térmica, entonces debe evaluarse con cuidado el uso de tornillos de
barrera y dispositivos de mezcla restrictivos, y el diseño del tornillo basado en la fusión sin
estos dispositivos.
Esto normalmente limitará la producción potencial, por eso es importante tenerlo en
cuenta en la estimación original para la rentabilidad del reciclaje de procesamiento. Otros
tipos de tornillo sin pequeños espacios libres permitirán que los materiales de mayor fusión
o de mayor Tg simplemente pasen a través del tornillo como un relleno inerte.
Acerca del autor
Jim Frankland
Jim Frankland es un ingeniero mecánico que ha estado involucrado en todo tipo de
procesos de extrusión durante más de 40 años. Ahora es presidente de Frankland Plastics
Consulting, LLC. Contacto: jim.frankland@comcast.net o (724) 651-9196.
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