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Hinchamiento de la matriz
La baba es la acumulación indeseable de material alrededor de la salida de una boquilla de extrusión, es un problema de procesamiento común, a veces crónico, que puede tener efectos graves en la calidad final y la apariencia de los productos extruidos, incluidas las construcciones de alambres y cables. La acumulación indeseable de material alrededor de la salida de una boquilla de extrusión se denomina comúnmente acumulación de boquilla o baba de la boquilla, y se observa en una amplia variedad de sistemas de polímeros y procesos de extrusión. La acumulación de matrices puede ser particularmente problemática en procesos que emplean la técnica de vulcanización continua (CV), como el aislamiento del cableado primario automotriz. Esta acumulación se produce porque el troquel está encerrado por un tubo lleno de vapor de alta presión y, por lo tanto, es inaccesible durante la operación de recubrimiento de alambre, lo que impide que el operador de la línea retire el material acumulado. Eventualmente, la acumulación de troquel se libera de la cara del troquel de una de dos formas. La acumulación puede adherirse al aislamiento del cable en forma de un anillo de material completo o parcial, comúnmente denominado en la industria de alambres y cables como anillo de matriz, collarín, rosquilla o bola de pelusa. Además de provocar lágrimas u otros defectos en el aislamiento del cable, estos anillos pueden crear problemas en la operación de cableado automatizado, provocando roturas de cables y tiempo de inactividad. La acumulación de troquel que no se adhiere al aislamiento finalmente cae en el tubo CV y es arrastrada por el tubo por el condensado de vapor. Si la baba de la boquilla solo se reticula parcialmente cuando se desprende de la cara de la boquilla, numerosas partículas pueden adherirse unas a otras, formando piezas grandes que pueden obstruir las trampas de vapor, las pantallas y los sellos de agua y dar lugar a paradas no programadas.
- La condición del troquel influíe fuertemente en la tasa de baba
- La tasa de baba de la matriz aumenta a velocidades y temperaturas de extrusión más altas
- El enfriamiento de la matriz es eficaz para reducir la velocidad a la que los compuestos generan la baba
Aunque muchos de estos factores parecen agravar la acumulación de la matriz, parece que ninguno de ellos es la causa raíz real. Si bien es cierto que los polímeros sin relleno producirán acumulación en la matriz bajo ciertas circunstancias, los compuestos con mucha carga generalmente producen acumulación en la matriz a una velocidad sustancialmente mayor y a temperaturas mucho más bajas que las resinas base sin relleno. El nivel de carga en el compuesto parece tener una fuerte influencia en la velocidad a la que el compuesto genera baba, probablemente debido a las interacciones entre la carga y el polímero. Se desconoce si estas interacciones relleno-polímero son de naturaleza física o química. Los altos niveles de relleno presentes en los compuestos de aislamiento de cables primarios de automóviles hacen que estos compuestos sean muy propensos a problemas de acumulación de troqueles. La resina base del compuesto que se extruye también influye en la velocidad a la que el compuesto genera acumulación en la matriz. Incluso polímeros similares producidos en diferentes tipos de reactores a veces generan acumulación de troquel a diferentes velocidades. Esta diferencia en la tasa de acumulación de troquel puede deberse a diferentes niveles de especies de bajo peso molecular en polímeros producidos en diferentes reactores. Alguien piensa en qué la acumulación de la matriz se atribuye al hinchamiento del extruido, con la hipótesis de que la acumulación de la matriz ocurre cuando el extruido se hincha tan severamente que el polímero fundido raspa y se adhiere a la superficie de la matriz. La extensión lógica de este razonamiento es que la acumulación de la matriz se puede minimizar minimizando la tendencia de la resina o el compuesto a exhibir un hinchamiento extruido. Sin embargo, existen algunas contradicciones en la teoría de que el oleaje y la acumulación de muere están directamente relacionados. La incorporación de un relleno rígido en un polímero fundido reduce las tensiones normales durante la extrusión. El resultado de la reducción de las tensiones normales es que los polímeros exhiben menos hinchamiento del extruido cuando se llenan, mientras que los polímeros cargados exhiben típicamente una acumulación de matriz más severa que los polímeros base correspondientes. Algunas técnicas para aliviar la acumulación de matrices se conocen en la literatura de patentes. Por ejemplo, la adición de coadyuvantes de procesamiento de polímero fluorado a una resina o compuesto puede a veces reducir o incluso eliminar por completo la acumulación en la matriz. Desafortunadamente, la función de los fluoropolímeros puede ser inhibida por algunos otros aditivos, especialmente en compuestos muy cargados. Parece que no se conocen principios generales para diseñar compuestos que sean resistentes a la formación de acumulaciones en la matriz. También se ha encontrado que recubrir la superficie de la matriz y en el interior de la matriz con materiales lubricantes tales como fluoropolímeros o polisiloxanos reduce la acumulación de matriz para algunos sistemas, aunque la vida útil de tales recubrimientos puede ser bastante corta cuando se extruyen compuestos muy cargados. Los fabricantes han diseñado troqueles que utilizan medios mecánicos (como pasadores) para romper el material que se acumula en la salida del troquel. También se sabe que el enfriamiento de la matriz ayuda a reducir o incluso eliminar la acumulación de matriz en las operaciones de revestimiento de alambre.
1. La tasa de acumulación de la matriz aumenta por la presencia de defectos, rayones y ranuras en la salida de la matriz.
2. Varias extrusoras pueden exhibir tasas de acumulación de matriz muy diferentes, incluso cuando se utilizan cabezas de extrusión y matrices idénticas.
3. Los materiales de construcción de matrices y el tratamiento de la superficie parecen tener un efecto sobre la tasa de acumulación de matrices de los compuestos extruidos. Sin embargo, la tasa más baja de acumulación de matrices parecía obtenerse con matrices sin tratamiento de superficie.
4. El enfriamiento de la matriz puede reducir drásticamente la tasa de acumulación de la matriz durante la extrusión.
Durante muchos años, la acumulación de depósitos de material en la superficie de la matriz, comúnmente conocida como acumulación de matriz, ha sido un obstáculo importante para el procesamiento eficiente de polímeros. De hecho, las líneas de extrusión finalmente tienen que cerrarse cuando un depósito ceroso degradado térmicamente comienza a afectar la calidad del extruido. La acumulación de la matriz está relacionada con el hinchamiento de la matriz, que proporciona un medio para transportar pigmentos, poliolefinas degradadas y otros materiales hacia la superficie de la matriz. Se propondrán varias soluciones basadas en el uso de aditivos de procesamiento a base de fluoropolímero (comúnmente denominados PPA) y/o el uso de LLDPE.
La migración está influenciada por el hinchamiento
Un material que se hincha mucho tendrá una mayor propensión a acumularse en la salida de la matriz y arrastrar el material ya acumulado sobre la banda en movimiento. El gran hinchamiento de la matriz generalmente resulta de condiciones de procesamiento más intensas, lo que mejora la migración inducida por el flujo de componentes cerosos en la pared de la matriz. En este sentido, el oleaje podría ser un vehículo importante para DBU (Die-build), incluso si no es la causa principal del fenómeno.
Fluoropolymer (PPA) aditivos
Los problemas comunes de procesamiento, como la fractura por fusión, la acumulación de matrices y la formación de gel, pueden ser desafíos reales en el proceso de extrusión. Los aditivos de procesamiento de polímeros (PPA) se utilizan ampliamente para mejorar la extrusión de varios polímeros termoplásticos. El uso de procedimientos apropiados a base de fluoropolymer (PPA) aditivos es una forma eficaz de minimizar DBU. Primero, dichos aditivos migran a la superficie de la pared, creando una capa delgada que favorece el deslizamiento del polímero. A un rendimiento dado, esto da como resultado una reducción del nivel de tensión y, por lo tanto, también el hinchamiento de la matriz. Además, el revestimiento de fluoropolímero reduce la energía superficial de la pared de la matriz. Por tanto, los materiales y pigmentos degradados tienen menos propensión a adherirse a la superficie del metal. Junto con la reducción del hinchamiento de la matriz, la baja energía superficial también promoverá una reducción eficiente de DBU.