AP91Expertos Opinan

El poder de la coextrusión

Martín A. Barón y Jim Stobie, Macro Engineering and Technology Inc.

Gracias a los avances e incorporación de tecnología en maquinaria y resinas, la coextrusión multicapa se posiciona como el proceso número uno en la producción de películas o láminas que, entre otros beneficios, brindan productos funcionales, resistentes y con apariencia óptima.

La coextrusión se trata, principalmente, de la extrusión simultanea de dos o más polímeros para la obtención de una estructura multicapa. Cabe resaltar que es un proceso en donde se incorporan resinas que, de otro modo, no se combinarían.

En el desarrollo se consiguen o mejoran diversas propiedades y características como la fuerza de fricción, claridad y brillo.

Asimismo, permite la combinación de polímeros que devendrán en embalajes más económicos o bien con barreras que protegerán a los envases y alimentos del oxígeno, aromas, productos químicos, vapor de agua e intemperismo.

Armonía entre eficiencia y costos

Las necesidades del entorno moderno demandan novedad, tecnología y ahorro. Sin embargo, éste último aspecto es todo un desafío para productores, diseñadores y transformadores, ya que es necesario invertir para cubrir exigencias y normas.

Para fabricar de una manera más económica, se requiere un conocimiento completo de los polímeros, así como nociones generales en el diseño de materiales.

A diferencia de procesos como el soplado, la coextrusión incorpora distintos materiales a fin de obtener mayores beneficios. Entre los polímeros se enlistan Polietileno (PE), Polipropileno (PP), Poliestireno (PS) y Cloruro de Polivinilideno (PVDC). Además, se requieren resinas adhesivas, también conocidas como de atadura, para unirlos.

En los diseños de troquel y husillo, es fundamental la reología –relación entre el esfuerzo y deformación en los materiales que fluyen– para proporcionar películas con la más alta calidad.

No hay que olvidar que los polímeros, a diferencia de los fluidos newtonianos, presentan un comportamiento de adelgazamiento. Esto significa que la viscosidad de un polímero disminuye al aumentar la velocidad.

Los factores más importantes que afectarán esta etapa son la distribución de peso molecular (MWD), el peso molecular (MW) y la arquitectura de ramificación de cadena larga (LCB). La estructura de LCB puede diferir, por lo tanto, si buscamos los mejores resultados será crucial la obtención de curvas de viscosidad específicas para cada resina.

A mayor capa, mejor protección

Si continuamos con lo anterior, a la calidad se suman los cambios en el mercado actual. Esto lleva a los transformadores a orientarse por estructuras con mayor número de capas, lo que permite: más versatilidad y adaptación a cambios estructurales, mejor calidad de película y, por supuesto, menor gasto en material.

A la hora del diseño de maquinaria, hay tres parámetros importantes a considerar en la construcción de la matriz: presión, velocidad de corte y esfuerzo de corte. Una presión demasiado alta limita la ventana operativa en términos de salida; por otro lado, una velocidad muy baja de corte o del esfuerzo de corte contribuye a la degradación del polímero.

Cada desafío es una oportunidad

La coextrusión es un proceso que trae múltiples beneficios; sin embargo, se presentan desafíos que deben considerarse para obtener el mayor potencial de los materiales.

Dos de las inestabilidades de flujo más comunes son la interfacial y los tipos de onda. La primera, se presenta de manera común entre los materiales que tienen viscosidades de cizallamiento muy diferentes. La segunda, entre los elongacionales (estiramiento y extensión).

Para evitar la inestabilidad de flujo se deben tomar en cuenta dos parámetros:

1) Viscosidad coincidente. En la interfaz, hay una continuidad de esfuerzos cortantes. Como resultado, existe un rango óptimo de relaciones de viscosidad en función de las relaciones de capa, de esa forma se consigue estabilidad.

2) Velocidad media coincidente de las dos capas. Las viscosidades elongacionales son difíciles de medir, pero de esta forma se consigue examinar si las dos capas podrían enfrentar un problema de inestabilidad del flujo.

En la última década, se realizaron esfuerzos para conseguir, entre otras cosas, estabilidad de flujo, diseño de matrices optimas y, por supuesto, mejor procesos de coextrusión. Todo se orienta al objetivo principal de brindar productos que cubran las altas demandas y que, a la vez, representen un beneficio económico para transformadores y consumidores.

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