Coextrusión

Introducción

El proceso de coextrusión de polímeros es uno de los más importantes en el sector industrial para obtener un mejor coste/beneficio en variedad de aplicaciones. Se utiliza cuando el perfil de exigencias que debe cumplir el semielaborado no puede ser reunido por un único material, o bien cuando se quiere ahorrar empleando un material barato para rellenar el interior de un semielaborado cuyas capas exteriores deben tener altas prestaciones.

Se trata de una técnica de extrusión con la que es posible “unir” dos o más materiales plásticos con características diferentes en una configuración determinada.

Definición del proceso

Básicamente consiste en extruir de forma simultánea varios tipos de polímeros en forma de granza (material plástico preformado en forma de gránulos listo para su transformación), en la proporción adecuada para conseguir una combinación de propiedades específica para cada propósito.

La coextrusión es un proceso continuo que da lugar a un semielaborado fabricado a partir de varios materiales, pero para conseguir la asociación de éstos cada uno debe plastificarse en una extrusora diferente.

Normalmente la unión de los materiales se realiza mediante un distribuidor de flujos, el cual contiene las entradas de cada extrusora para formar la configuración y porcentajes de material, y a su salida la conexión al cabezal para que la hilera aporte la forma final del producto a fabricar. La convergencia también es posible que sea externa a la hilera.

Instalaciones de Coextrusión

Son básicamente iguales a las de extrusión, excepto en que:

1. presentan varias extrusoras independientes para cada componente del semielaborado.
2. el cabezal tiene un repartidor o distribuidor individual para cada componente, de forma que poco antes de salir expulsados del molde, convergen los diferentes flujos en la hilera y quedan fundidos en uno solo.

Aplicaciones

Con esta técnica podemos cubrir prácticamente cualquier sector empresarial, alimentación, bebidas y lácteos, agricultura, abonos y cereales, construcción, sanitarios, cerámicas, muebles, químico y textil, automoción y plásticos técnicos complejos. Algunas de las aplicaciones más extendidas son las siguientes:

• Fabricación de filmes, placas, paneles y láminas utilizando habitualmente un cabezal plano.
• Recubrimiento de cables y alambres.
• Producción de materiales con alta barrera: utilizado para packaging de productos alimenticios (conservación de productos).
  • Material “barrera”: se le llama así cuando el material no permite el paso de productos en el aire o químicos en el ambiente que le rodea, a través de su superficie. Por ejemplo, un material puede tener alta barrera a la humedad, a los olores, al oxígeno, etc. Estos materiales necesitan de un adhesivo especial para ser unidos en forma directa con polímeros comunes.
• Láminas para termoconformado (maletas, bañeras…) con diferentes texturas o colores.
• Apósitos y elementos de cobertura para usos médicos.
• Materiales con la capa central de recuperado.

Configuración-Estructura

Cuantas más capas y materiales utilizables el proceso puede resultar más complicado. La configuración más sencilla puede ser la fabricación de un material de 3 capas donde las capas externas son iguales, y la del centro de otro material. Las láminas multicapa se utilizan comercialmente de entre 2 y 5 capas, aunque es posible llegar hasta 7 o más capas. Las piezas obtenidas con esta técnica son de espesor constante.

Materiales

Los materiales empleados en el proceso de coextrusión pertenecen a la familia de los termoplásticos. Los principales termoplásticos utilizados son: PE, PP, PVC, PMMA, PC y PA.

Es imprescindible que el material tenga una elevada viscosidad para que se produzca el flujo continuo en el husillo. Si la viscosidad fuera nula, el material fundido no podría soportar esfuerzos cortantes, no existirían fuerzas de rozamiento y, por tanto, la capa adherida a la superficie del tornillo no ejercería ninguna acción motriz de arrastre.

Ventajas

Las principales ventajas de la coextrusión son las siguientes:

• Combinación de propiedades específicas:

Se logra optimizar las características de polímeros más costosos (sellabilidad, adhesividad, tenacidad, brillo, etc.), minimizando la cantidad total necesaria para cumplir un propósito específico si lo comparamos con una película monocapa donde los componentes se encuentran mezclados.

La coextrusión con un polímero de alta resistencia puede posibilitar la obtención de espesores sumamente pequeños, y al mismo tiempo prolongar o mejorar las propiedades fundamentales.

La resistencia mecánica final de una película coextruida es aproximadamente igual a la suma de las resistencias de sus capas individuales.

• Reducción del número de etapas de fabricación:

Se reducen el número de procesos requeridos para obtener las propiedades deseadas. Así se dispone de más espacio en planta y se genera menor cantidad de material de desecho.

• Permite el reciclado de materiales:

En este apartado se encuentran los materiales con la capa central de recuperado. La coextrusión nos permite utilizar directamente en la capa central un porcentaje no mayor al 20% de material reciclado o refilado de los bordes del proceso. Aunque el porcentaje que se incorpora no es significativamente alto, el ahorro directo en el consumo de materias primas y el costo final del material es importante.

Bibliografía

• Ciencia y Tecnología de Polímeros. María Cinta Vincent Vela, Silvia Álvarez Blanco, José Luis Zaragozá Carbonell. Editorial Universidad Politécnica de Valencia
• Procesado de Polímeros – Fundamentos. Tim A.Osswald, Enrique Giménez. Editorial Guaduales
• Introducción a la Tecnología de los Plásticos. Michaeli, Greif, Kaufmann, Vossebürger. Editorial Hanser
• Resumen de Coextrusión de DOW