Fabricación del tubo por extrusión

En el proceso de fabricación de tubos de PE, el compuesto plástico en forma de

ganza es pasado por la máquina extrusora, donde el PE se calienta y luego plastifica

hasta salir por el cabezal donde está la boquilla de sección anular la cual define el

diámetro y el espesor final del tubo.

A  la salida del tubo por la máquina extrusora se calibra y enfría en un tanque de vacío

con la forma ya endurecida.

Seguidamente se produce el marcado de los tubos fabricados conforme establece la

normativa vigente y se realiza el cortado de los tubos normalmente en longitudes de 6

metros.POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (HDPE):

En el caso de los polietilenos de peso molecular normal (índice de fusión >0.5), la densidad del homopolímero HDPE se fija en 0.960-0.965 g/cm3, dependiendo del proceso de manufactura. Sin embargo, el HDPE abarca el intervalo de densidades de 0.941 a 0.967 g/cm3 por el uso de copolímeros que añaden ramificaciones laterales, reduciendo así la densidad.

La densidad del HDPE se controla en el proceso de manufacturación mediante la cantidad de comonómero añadido al reactor. Los comonómeros comunes usados con el etileno en el HDPE son el propileno, buteno, hexeno y octeno. A medida que se incremento el peso molecular del polietileno, las cadenas poliméricas más largas no se cristalizan tan fácilmente y una cristalinidad más baja reduce aún más la densidad de un homopolímero de HDPE (índice de fusión <0.5).

El HDPE es un material termoplástico parcialmente amorfo y parcialmente cristalino. El grado de cristalinidad depende del peso molecular, de la cantidad de comonómero presente y del tratamiento térmico aplicado. La cristalinidad de una resina de HDPE determinada puede variar dentro de una amplia gama debido a la tasa de enfriamiento de la masa fundida. Las tasas de enfriamiento más lentas favorecen el crecimiento cristalino.

El intervalo de cristalinidad del HDPE normalmente abarca de un 50 a un 80%. La densidad normalmente citada en las especificaciones para el HDPE está determinada por una lámina moldeada por compresión que ha sido enfriada a una tasa de 15ºC por minuto. La mayoría de los procesos comerciales de fabricación enfrían la masa fundida a tasas mucho más rápidas. Como resultado, un artículo hecho de HDPE raramente alcanza la densidad citada en las especificaciones. Debido a que el grado de cristalinidad del HDPE es variable, éste puede considerarse como un polímero amorfo con una cantidad variable de carga cristalina.

PROCESO DE OBTENCION (es distinto al anterior):

El HDPE se manufactura mediante un proceso a baja presión. Por comparación, el polietileno de baja densidad (HDPE) se manufactura mediante un proceso a alta presión. La presión en la fabricación del HDPE está por debajo de 14 Mpa. En muchos casos, está por debajo de 7 Mpa.

Hay tres procesos comerciales importantes usados en la polimerización del HDPE: los procesos en disolución, en suspensión y en fase gaseosa. Los catalizadores usados en la fabricación del HDPE, por lo general, son o del tipo óxido de un metal de transición o del tipo Ziegler - Natta. Es importante notar que el funcionamiento de las resinas de HDPE con índices de fusión, densidades y distribuciones de pesos moleculares, DPM, idénticas puede variar si las resinas se producen mediante procesos diferentes. Estas diferencias normalmente sólo se consideran en aplicaciones críticas con muy estrechos márgenes de proceso. En la mayoría de sus aplicaciones, las resinas de HDPE seleccionadas de más de un proveedor funcionarán adecuadamente, aun si las resinas se hacen mediante diferentes procesos.

Como se mencionó, junto con el índice de fusión y la densidad, la distribución de pesos moleculares es una propiedad distintiva del HDPE. A medida que se polimeriza el HDPE, se producen moléculas de polímero de muchas longitudes diferentes (pesos moleculares). Si una resina de HDPE tiene un intervalo estrecho de longitudes moleculares, se dice que tiene una DPM (distribución de pesos moleculares) estrecha. La DPM es una gráfica del peso molecular contra el número de frecuencia de un peso molecular determinado. A medida que se ensancha la DPM del HDPE, se incrementan la procesabilidad y la resistencia a la fusión, en tanto que decrecen la resistencia al impacto, la tenacidad a baja temperatura y la resistencia al combamiento. La DPM del HDPE es, en gran parte, controlada por el tipo de catalizador usado en la polimerización y por el tipo de proceso de fabricación empleado.

Extrusión de tubo y perfil

La extrusión se basa en una extrusora con un diseño de cilindro y husillo adecuados al tipo de

material que se quiera procesar. Para tuberías es muy habitual recurrir al PVC, aunque la

tubería de polietileno es cada vez más frecuente e incluso se recurre también a tubos

compuestos de plástico con aluminio, por ejemplo. Lo que conforma el plástico al salir de la

extrusora es un cabezal, que ajusta la forma a las dimensiones del tubo o perfil requeridos.

Pero eso no es todo, porque para asegurar la exactitud de las dimensiones del producto es

obligado pasar por el calibrado.

Tras obtener unas dimensiones adecuadas en la unidad de calibrado el perfil o el tubo pasan

por una unidad de enfriamiento. El movimiento de salida del perfil o del tubo de la extrusora se

ayuda con el tiro, que aplica una tensión o estiraje constante al material para que esté siempre

en movimiento. Por último, dependiendo de la flexibilidad del producto, una unidad de corte o

de enrollado prepara el producto para su distribución.

En el cabezal está buena parte del secreto de un buen producto. Puede ser un modelo con

portamandril, con mandril en espiral, con alimentación lateral. Cada uno de estos diseños

proporciona un flujo diferente.

El calibrado, si hablamos de tuberías, tiene la función de proporcionar al tubo el diámetro

especificado y la forma circular que el producto requiere. Puede utilizarse un calibrado externo

utilizando vacío o uno interno utilizando presión.

En el caso de las tuberías lisas el sistema más frecuente es el calibrado por vacío. El vacío

provocado en la parte externa del tubo ocasiona una diferencia de presiones que hace que el

polímero, aún moldeable por la temperatura elevada a que se encuentra, se mantenga en

contacto con el tubo formador metálico, que tienen un diámetro interior igual al diámetro

exterior que se especifica para el producto.

En el caso de las tuberías corrugadas, el calibrado por vacío tiene el mismo principio que para

el tubo liso. En el calibrado por presión de tubo corrugado, el aire a presión penetra por

conductos practicado en el cabezal y se inyectan en el tubo extruído aún caliente. La

diferencia de presión provocada moldea la pared del plástico contra los formadores móviles,

proporcionando al producto el corrugado requerido.

Y llegamos al enfriamiento que elimina el calor que la tubería conserva a la salida del tanque

de calibración. La importancia del enfriamiento, radica en la estabilidad que adquiere el

plástico para no deformarse al pasar por la unidad de tiro, en donde el tubo se somete a

presiones que podría producir alteraciones en la forma circular requerida. Se puede enfriar por

rociado (spray) o en baños de inmersión. El primer sistema se utiliza para tubería de gran

diámetro donde las velocidades de producción son bajas y la aspersión puede lograr un

enfriamiento efectivo, por el tiempo de permanencia elevado del producto dentro de este

equipo.

En el baño el tubo pasa por un recipiente lleno de agua en constante enfriamiento.

Una vez enfriada, la tubería pasa a la unidad de tiro, que genera toda la fuerza que, por

decirlo de alguna manera, tira del perfil o del tubo para extraerlo de la línea de extrusión.

Puede ser de tipo oruga, de cinta o de rodillo.

Cuando el producto fabricado es susceptible de ser estropeado por presión, se recurre

habitualmente a la oruga o la cinta.

El último paso es el corte, que también depende mucho del tipo de producto que se está

fabricando. Si hablamos de tubería y esa tubería se enrolla, el corte lógicamente es un trabajo

poco relevante. A la hora de elegir el bobinador, también hay que tener en cuenta el tipo de

producto a enrollar. Pero muchos tubos y perfiles deben cortarse al salir de la extrusora en

longitudes iguales, bien por falta de flexibilidad para ser enrollados o bien por otras

consideraciones. A la hora de elegir el sistema de corte hay que tener en cuenta el diámetro y

espesor de pared, la materia prima utilizada, la forma y calidad del corte y la longitud del corte

El corte por guillotina es efectivo, pero puede producir ligeras deformaciones por el impacto de

la cuchilla. En los cortes por sierras, las pequeñas denticiones que cortan la tubería provocan

al mismo tiempo la formación de pequeñas virutas que algunas veces permanecen unidas al

tubo.

Cuando es obligado evitar la formación de estos residuos, se utilizan mecanismos donde las

cuchillas se insertan en la pared del tubo y giran a alta velocidad, produciendo sólo una viruta

que por su tamaño relativamente grande se desprende de la tubería.