BLOG DEL DEPARTAMENTO DE INSTALACIONES: FILTROS DE EXTRUSION EN PLASTICOS

Filtros de extrusión

En todos los procesos de la extrusión se acostumbra a usar un elemento denominado por los americanos como “Breaker-Plate” que traducido a nuestro idioma podría ser platina perforada o literalmente hablando plato rompedor.

Este elemento se intercala al extremo del extrusor, entre el tornillo y la boquilla, y consiste, como ya de había dicho anteriormente, en el disco metálico de acero inoxidable perforado (con perforaciones circulares de medidas especificadas) el cual mantiene un paquete de filtros-tamices, mallas o como se llama en la tecnología: “Screen-Pack”.

El paquete de filtros estaría arreglado en tal forma que el material en estado fundido penetre primero, por ejemplo, en el filtro de mallas mas fino y seguidamente en los filtros de mallas mas gruesas. Otra modalidad alternativa seria la de intercalara en el paquete de filtros, malla mas fina en el medio. Finalmente, otra seria la de usar la malla mas gruesa al comienzo, y la mas fina al fina. Es decir no hay una norma precisa al respecto.

El arreglo de mallas, ilustrado aquí con mallas finas ubicadas entre las gruesas, del modo normalmente recomendado, así como la platina que la soporta. Este conjunto funciona principalmente como un filtro contra el material extraño que puedo haber entrado en la tolva. También ayuda a aumentar la contrapresión en el cilindro y de este modo a mejorar el mezclado y la homogenización de la masa fundida.

Un paquete de filtros (Screen-Pack) típico podría consistir de mallas 20/40/60. Sin embargo este arreglo varia de acuerdo al material que se este procesando, del proceso a realizar y de la longitud del tornillo.

Por ejemplo, para la trasformación del Polietileno en película se recomienda un “Scree-Pack” relativamente liviano o sea 20/80/20; esto teniendo en cuenta que el “globo” se extruye verticalmente de una matriz corriente. Mas adelante explicaremos todos estos términos

Las características del disco metálico o “Breaker-Plate” y su óptimo uso, se cumple perforando orificios de 1/16” a 1/8” de diámetro, sobre un 30 - 35% del área total del disco, dispuestos los orificios en forma simétrica.

La cantidad y especificaciones de los tamices depende de la maquina y del tipo y caracteristicas de la resina a trabajar.

Básicamente la función del “Breaker-Plate” y el “Screen-Pack”, consiste en filtrar cualquier material extraño que pude estar presente en el material fundido, pero además tiene las siguientes funciones:

1. Romper el flujo de material plástico fundido, distribuirlos convenientemente, y dar un movimiento consistente hacia adelante, con una contrapresión controlada.

2. Impedir la continuidad de porciones frías de material hasta que tenga la misma plasticidad que el resto del material.

3. Retener, en general, impurezas y en especial “geles” y aglomerados que podrían contaminar el producto final deseado.

4. Controlar la presión desarrollada por el extrusor.

5. Transforma el movimiento helicoidal que le suministra el tornillo al fundir un flujo paralelo mas regular.

A propósito de lo anterior, el arreglo de las mallas puede influir en la marcha de la extrusión de distintos modos: Puede, por ejemplo, aumentarse notablemente la contrapresión de la zona dosificadora, con el uso de un arreglo de mallas finas. Este efecto de contrapresión ocurre a las temperaturas y presiones mas bajas que son características de la extrusión de películas sopladas. Una contrapresión mayor a una velocidad dada del tornillo mejora el mezclado y el homogenizado, y por lo tanto la calidad de la extrusión, aunque puede reducir ligeramente la producción. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que al aumentar algo la temperatura de la masa fundida, al usar un arreglo de malla mas complejo, se aumenta la presión y genera calor de fricción adicional.

Al aumentar el número de tamices, o la finura de los mismos, se incrementa la fricción del fundido por retención en el cilindro, y por consiguiente la temperatura, incremento que debe ser ajustado con un descenso en el suministro de calor por parte de las resistencias.

A mayor contrapresión, con una misma velocidad del motor, se incrementa la mezcla y homogenización de la resina, con la consecuente mejora de la calidad del producto. Si hay más contrapresión, la producción horaria de la máquina debe disminuir, situación que podemos corregir incrementado la velocidad del motor.

Algunas operaciones de extrusión obliga a un cambio tan frecuente de filtros, que ha exigido que los fabricantes de maquinaria hayan diseñado un cambio automático de filtros (Cambia filtros automático). Con un mecanismo de este tipo, es posible verificar un cambio de filtro en décimas de segundos, automáticamente, pero su uso básico dependerá de su aplicabilidad, y donde permita el proceso su inversión. Con este sistema se elimina el penoso trabajo de cambiar filtros; interrumpir la operación; la perdida de tiempo con esto conlleva; el desperdicio producido. Si se tiene en cuenta que este cambio en algunos casos, puede durar de 15 a 30 minutos, y en algunos casos mas complicados. Nuevas tecnologías incluyen en la maquinaria un sistema auto-limpiante de filtros lo que no solo permite el cambio automático de los filtros sino también el reaprovechamiento de los filtros ocluidos de contaminantes. Estos equipos, cuentan con dos platos rompedores con filtros. Cuando se satura de contaminación uno de las mallas filtrantes, se hace pasar una pequeño flujo del mismo material fundido en contra flujo (purga), lo que da como resultado la eliminación de los contaminantes; mientras tanto, el otro filtro permanece en operación. Estos filtros autolimpiantes son muy útiles cuando de extrudar material muy contaminado (ejemplo: material reciclado) se trata.

Mallas filtrantes

Las mallas filtrantes para extrusión están constituidas por hilos metálicos tejidos de trama ajustada, dependiendo del tipo de trama y diámetro del hilo dependerán su poder filtrante. Los hilos metálicos pueden estar constituidos de acero galvanizado, acero al cromo, acero al cromo-níquel, acero al cromo-níquel-molibdeno, titanio, etc.

Las formas de las mallas filtrantes son muy variadas y dependerán de la forma del plato rompedor, como así también, existen tiras o rollos de malla filtrante utilizados como filtros continuos que se van corriendo a medida que se va obturando con los contaminantes.

Cono filtrante con borde comprimido

Tiras filtrantes para la filtración sin fin

Filtro para extrusión plisado con borde comprimido

Filtro para extrusión trapezoidal con borde comprimido

En el comercio se encuentran pack de mallas filtrantes sujetos por soldadura de punto, aro de aluminio o compresión.

Los filtros para extrusión con compresión del borde constan de varias capas de tela metálica, prácticamente libres de poros en el perímetro exterior gracias a la compresión. De este modo se evita eficazmente la fuga horizontal de la masa fundida dentro de la capa filtrante.

Compresión del borde

Trama de la malla

Existen varias tipos de formas de mallas, siendo las más utilizadas en extrusión las mallas cerradas del tipo reps. Eventualmente, en algunas ocasiones se utilizan mallas cuadradas como soportes de las mallas cerradas

Malla cuadrada

Malla alargada en largo

Malla alargada en ancho

Malla cerrada, tela filtrante (reps)

Reps filtrantes

Los reps son mallas que presenta una trama muy cerrada y capaz de soportar presiones muy elevadas, tales como las utilizadas durante el proceso de extrusión. Los tipos de reps más comunes son: SPW reps liso, SPW con alambres de urdimbre dobles, HIFLO con elevada capacidad de filtración, DTW reps asargado, BMT ZZ tejido especial, RPD reps panzer liso invertido y asargado.

Single Plain Dutch Weave (SPW). Reps liso.

En la tela, los alambres de trama están estrechamente ligados unos a otros. La suma del diámetro de los alambres de trama antes de tejer es 6% superior al valor total de los mismos, una vez tejidos, debido a la deformación que sufren.

Los tejidos reps SPW también pueden tejerse con alambres de urdimbre múltiples, yuxtapuestos paralelamente. De este modo se mejora la finura de filtración.

Mesh	Finura de filtración	Finura de filtración	Carga de rotura		Peso	Grueso de la tela
	nominal	absoluta	urdimbre	trama
	µm	µm	N	N	kg/m²	mm
80x300	25	32-36	330	460	0,98	0,25
80x400	36	36-45	310	430	0,82	0,23
2/50x250	30	42-48	310	670	1,15	0,31
50x250	40	56-63	310	640	1,00	0,32
50x280	45	71-75	310	680	1,00	0,32
40x200	56	75-80	320	730	1,30	0,40
30x150	63	100-112	420	870	1,60	0,50
24x110	80	112-125	930	1600	2,70	0,67
22x140		140-170	570	980	2,10	0,66
20x160		160-180	300	870	1,55	0,50
20x150		170-190	260	1100	1,60	0,55
16x120		200-210	280	1320	1,95	0,64
14x110		220-240	390	1500	2,15	0,72
12x 95		240-260	330	1440	2,30	0,79
14x 88		280-300	640	1650	3,15	0,76
10x 90		270-290	510	1750	2,50	0,93
12x 64		280-300	750	2620	4,10	1,21
8x 85		330-350	400	2100	2,50	0,93

Datos aclaratorios:

Los datos indicados se basan en valores aproximados. La capacidad de filtración efectiva depende de las condiciones de utilización.

Carga de rotura en newtons (N) en una muestra de tela de 10 mm de ancho, 100 mm de largo libre entre mordazas.

Peso kg/m² del acero fino inoxidable 1.4301

Dutch Twilled Weave (DTW). Reps asargado.

Los alambres de trama están asargados y tejidos estrechamente. Así, por un punto del alambre de urdimbre pasa un alambre de trama por encima y otro por debajo.
La suma del diámetro de los alambres de trama antes de tejer es de un 5 a un 15% mayor que el doble de la longitud de la tela una vez estos han sido tejidos. Con un diámetro de alambre idéntico, el reps DTW tiene el doble de alambres de trama que el SPW en tejido liso. Las telas de reps SPW también pueden tejerse con alambres de urdimbre múltiples, con lo que se mejora la finura de filtración.

Mesh	Finura de filtración	Finura de filtración	Carga de rotura		Peso	Grueso de la tela
	nominal	absoluta	urdimbre	trama
	µm	µm	N	N	kg/m²	mm
425x2800	< 1	5-6	75	335	0,36	0,06
375x2300	1	6-7	150	320	0,39	0,08
325x2300	2	7-8	140	330	0,47	0,09
260x1550	3	8-10	200	420	0,68	0,12
250x1400	4	11-12	190	480	0,68	0,12
200x1400	5	11-13	220	480	0,75	0,14
130x 700	8	13-15	390	640	1,60	0,28
200x1120	9	15-17	240	600	0,95	0,16
165x1400	10	15-18	200	510	0,70	0,15
165x1100	12	20-21	220	620	0,90	0,16
80x 700	25	34-36	210	860	1,20	0,26
40x 560	50	71-80	240	1300	1,70	0,39
30x 360	80	95-106	560	1650	2,60	0,54
30x 250		100-112	520	2340	3,20	0,65
20x 260		100-120	290	2200	3,10	0,67
40x 560		106-112	550	1420	1,95	0,46
24x 300		112-118	390	2040	2,85	0,63

Broad Mesh Twilled Dutch Weave (BMT). Reps asargado con malla alargada en ancho.

Broad Mesh Twilled Dutch Weave, Zig-Zag (BMT-ZZ). Reps asargado con malla alargada en ancho en zig-zag.

En los reps BMT, los alambres de trama no están tan estrechamente tejidos, sino que, colocados uno junto a otro, mantienen una cierta separación. Así, el número de mesh en la trama y la finura de filtración varían periódicamente en un intervalo dado.

BMT-ZZ está tejido como BMT, pero a través de unos cambios especiales en la sucesión de ligamentos garantiza un mayor grado de exactitud y regularidad de mallas.

Mesh	Finura de filtración	Finura de filtración	Carga de rotura		Peso	Grueso de la tela
	nominal	absoluta	urdimbre	trama
	µm	µm	N	N	kg/m²	mm
325x1900	6	6-8	135	195	0,43	0,09
325x1600	8	10-12	120	245	0,45	0,09
250x1250	12	13-15	200	350	0.64	0,12
200x1200	14	20-22	240	420	0,71	0,14
200x 900	16	22-24	160	460	0,64	0,14
200x 900	16	22-24	195	440	0,64	0,15
165x 800	15	24-28	200	430	0,71	0,16
165x 800	15	24-28	205	350	0,71	0,17
200x 600	20	28-32	170	290	0,50	0,15
200x 600	20	28-32	105	180	0,50	0,14
120x 600	28	38-42	270	450	0,90	0,23
120x 400	32	48-53	290	400	0,75	0,24

Reverse Plain Dutch Weave (RPD). Reps panzer.

Twilled Reverse Dutch Weave (TRD). Reps panzer asargado.

RPD tiene los alambres de urdimbre tejidos muy estrechamente y de diámetro más pequeño que los de trama, que son muy gruesos. Representación del llamado "reps invertido".

TRD es igualmente un tipo de reps panzer pero asargado. Los alambres de urdimbre están colocados como los de RPD, pero los de trama están tejidos de forma asargada a fin de no deformar en exceso los de urdimbre.

Mesh	Finura de filtración	Finura de filtración	Carga de rotura		Peso	Grueso de la tela
	nominal	absoluta	urdimbre	trama
	µm	µm	N	N	kg/m²	mm
720x150	15	16- 20	240	400	0,65	0,15
630x130	17	20- 24	210	480	0,85	0,22
600x100	25	34- 38	205	425	0,80	0,23
290x 75	40	53- 58	540	700	1,55	0,40
175x 50	60	67- 75	570	1200	2,40	0,57
400x120	75	75- 80	360	230	0,73	0,24
130x 35	80	95-105	860	1250	3,10	0,77
175x 37	85	100-106	780	720	2,10	0,57
170x 40	90	106-118	890	770	2,10	0,57
260x 40	125	112-125	2220	580	2,25	0,62
84x 14		450-530	1630	1160	3,50	1,15
132x 17		400-450	4500	760	4,65	1,35
80x 14		560-630	1550	1160	3,40	1,18
72x 15		500-600	5330	810	6,35	1,85

High Flow Filter Weave (Hiflo). Reps con elevada capacidad de filtración.

Los alambres de trama son mucho más finos que los de urdimbre y están estrechamente tejidos. Así aumenta de forma considerable el paso libre en los cortes transversales, en comparación con otros tipos de tejido

Mesh	Finura de filtración	Finura de filtración	Carga de rotura		Peso	Grueso de la tela
	nominal	absoluta	urdimbre	trama
	µm	µm	N	N	kg/m²	mm
165x1100		19-20	088	137	0,29	0,09
80x1020		22-25	160	251	0,49	0,17
80x0820		28-30	152	182	0,41	0,16
80x0700		34-36	251	204	0,60	0,21
80x0525		38-40	182	270	0,53	0,19
70x0450		42-45	329	345	0,80	0,24
53x0480		48-50	188	296	0,72	0,25
53x0380		67-70	200	335	0,82	0,26

Medición de mallas metálicas

Diámetro del Alambre

El diámetro del alambre tras el tejido puede determinarse aplicando los siguientes métodos:

1.- midiendo alambres extraídos de la tela (por ejemplo, mediante un palmer / micrométrico);

2.- midiendo los alambres en la tela, siempre y cuando se disponga del espacio suficiente para el instrumento de medición.

La tolerancia que tenía el alambre antes del proceso de tejido ya no puede determinarse en estado tejido, debido a la acusada deformación. No obstante, el diámetro del alambre nominal procesado puede calcularse aplicando la fórmula de peso empírica (ver columna peso en tablas de las mallas).

Palmer/micrométrico para la medición del diámetro del alambre

Luz de malla (método de campo de medición)

En este método simplificado se determina el número de mallas (p) en una longitud concreta (L). Esta longitud se divide por el número de mallas, obteniéndose el promedio de las mallas. Al restar a este promedio el diámetro del alambre (d), se obtiene la luz de malla (w).

Calibre (pie de rey) para medir luces de malla por encima de 4 mm, también para diámetros de alambre con luces de malla por encima de 10 mm

Para determinar el promedio aritmético de la luz de malla, es preciso medir tantas mallas como sea necesario a fin de obtener un valor estadístico fiable.

Campo de medición de longitud fija, por ejemplo, cuentahilos, para luces de malla con tamaño inferior a 1 mm

En caso de luces de malla con un tamaño de entre 16 y 1 mm, deben contarse 10 mallas; en caso de luces de malla con un tamaño inferior, hasta un mínimo de 0,1 mm, deben contarse 20 mallas.