Máquinas mejoradas para fabricar materiales compuestos
La extrusión es un proceso de fabricación por moldeo que consiste en forzar un material base a través de una matriz preformada para crear objetos con una forma y un perfil concretos. Los productos de la extrusión se denominan «extruidos» y pueden ser tubos, chapas, contornos de muebles y ventanas, depósitos de combustible, barriles, contenedores o, incluso, aperitivos. El equipo del proyecto NEWEX, financiado con fondos europeos, demostró la utilidad de una tecnología única que permite a las pymes procesar polímeros y materiales compuestos con mayor facilidad. Las nuevas máquinas, que integran extrusoras monohusillo, simplifican el procesamiento de materiales con un caudal muy bajo y baja viscosidad, así como de aquellos que contienen altas cantidades de nanorrellenos.
Información sobre los mecanismos internos de la máquina
El funcionamiento de la innovadora extrusora se basa en el desarrollo de conceptos avanzados de los componentes: una novedosa sección de alimentación acanalada, un segmento del cañón giratorio y tornillos con una geometría especial. «El concepto fundamental que subyace al desarrollo de las nuevas extrusoras era mejorar el proceso de plastificación de los materiales difíciles de procesar, es decir, hasta dónde pueden doblarse sin romperse», explica Janusz Sikora, coordinador del proyecto. Las partes del sistema de plastificación se adaptan en función de las propiedades granulométricas (tamaño de grano) y reológicas del material que se procesa. En un primer momento, la extrusora permite a los usuarios cambiar continuamente los elementos estructurales de la sección de alimentación acanalada modificando la profundidad de cada ranura y el número de ranuras de forma independiente. El cañón gira en el sentido del giro del tornillo o en el contrario, a la velocidad deseada. El tornillo de la extrusora se modificó para que se ajustase al cañón modificado. Los investigadores presentaron patentes para las tres innovaciones a fin de proteger su propiedad intelectual. «Esperamos que este proceso adaptado sea más eficaz que la extrusión convencional, ya que permite la extrusión de mayores cantidades de material en menos tiempo, una mejor homogeneización del producto, un menor consumo de energía y una reducción de los residuos. Esto es una buena noticia para ciertos sectores, como la fabricación de polímeros, la industria cosmética y la alimentación», señala Sikora.
Trabajo experimental
Los investigadores experimentaron con la extrusión de polietileno de baja densidad —un material plástico blando, flexible y ligero— que contenía una cantidad determinada de nanorrellenos (nanotubos de halloysita) determinando una serie de parámetros. Estos incluían la distribución de la presión y la temperatura en el sistema de plastificación y el cabezal de extrusión, el consumo específico de energía, el hinchamiento de la matriz, la temperatura del extruido, la velocidad de extrusión y la potencia suministrada a la extrusora y transferida por el polímero a una velocidad del tornillo baja y alta. Después, se investigaron las propiedades del extruido resultante determinando factores como el caudal de la masa fundida, la temperatura de deflexión térmica, la temperatura de transición de fase, el grado de cristalización, la entalpía, el módulo de Young, la resistencia a la tracción, la tensión de rotura, la resistencia al impacto y la dureza, entre otras. A continuación, los investigadores realizaron pruebas comparativas. Paralelamente a las actividades de investigación y desarrollo, NEWEX apoyó los intercambios internacionales entre la industria y el mundo académico, así como la transferencia de conocimientos entre empresas e institutos de investigación seleccionados de toda Europa. «Los objetivos de nuestro proyecto son coherentes con las políticas de la Unión Europea, que han hecho mucho hincapié en apoyar el desarrollo de tecnologías de fabricación respetuosas con el medio ambiente para ayudar a reducir el consumo de energía. El uso de nuestras máquinas impulsará la competitividad de las pymes, el volumen de negocio y la tasa de empleo», añade Sikora. El consorcio del proyecto tiene la intención de seguir trabajando en su tecnología recién desarrollada para llegar al nivel de preparación tecnológica 9.
Palabras clave
NEWEX, extrusora, extrusión, extruido, materiales compuestos, fabricación de polímeros, cosméticos, plastificación
