Extrusión De Polímero
Páginas: 14 (3424 palabras)
Publicado: 7 de julio de 2011
Extrusión de polímero
El análisis matemático de la mecánica de fluidos y de los fenómenos de transporte corresponde a los diferentes artículos de estas, para quienes deseen mayor información al respecto se sugiere consultar las referencias citadas al final.
La extrusión de polímeros es un proceso industrial, en donde se realiza una acción de prensado, moldeado del plástico, que por flujocontinuo con presión y empuje, se lo hace pasar por un molde encargado de darle la forma deseada. El polímero fundido (o en estado ahulado) es forzado a pasar a través de un Dado también llamado boquilla, por medio del empuje generado por la acción giratoria de un husillo (tornillo de Arquímedes) que gira concéntricamente en una cámara a temperaturas controladas llamada cañón, con una separaciónmilimétrica entre ambos elementos. El material polimérico es alimentado por medio de una tolva en un extremo de la máquina y debido a la acción de empuje se funde, fluye y mezcla en el cañón y se obtiene por el otro lado con un perfil geométrico preestablecido.
Contenido
1 Propiedades básicas de flujo de polímeros
1.1 Flujo a través de un canal simple y de canal rectangular1.2 Reometría y reología
2 Técnicas de extrusión
2.1 Extrusores de un sólo husillo
2.1.1 Flujo de arrastre
2.2 Extrusores de doble husillo
3 Fusión del polímero
4 El dado
5 Orientación y cristalización
6 Coextrusión de láminas y películas
6.1 Principales problemas en coextrusión de láminas
7 Coloración en la extrusión
8Referencias
9 Véase también
10 Enlaces externos
Propiedades básicas de flujo de polímeros
Flujo a través de un canal simple y de canal rectangular
Canal simple: Para modelar el flujo de polímero que fluye a través de un canal es necesario comenzar con ciertas consideraciones que podrían resumirse en 6:
En las paredes del canal el flujo es igual a cero
El fluido fluyeconstante independientemente del tiempo
En todo lo largo del canal, el perfil de flujo permanece constante
El fluido es incompresible
El flujo es isotérmico
La fuerza de gravedad es despreciable
Primero tratamos el flujo, que a través de un canal de sección transversal circular fluye con un flujo parabólico:
Flujo en un canal de extrusion.png
Después de un balance demomentum se obtiene que:
V_z \ne 0, V_r = V_{ \theta\ } = 0
después de una análisis matemático se obtiene que el esfuerzo cortante σrz :
\sigma\ _{rz} = \frac {r \Delta\ P}{2L}
y finalmente, tomando en cuenta la ley de Newton de la viscosidad, el flujo volumétrico y la velocidad promedio, se obtienen las siguientes ecuaciones: para esfuerzo cortante σ y velocidad de corte \dot \gamma\ :\sigma\ = \frac {H \Delta\ P}{2L}
\dot \gamma\ = \frac {6 Q}{ \omega\ H^2}
Canal rectangular: Para fluidos newtonianos a través de un canal rectangular tenemos: \sigma\ = \frac { \Delta\ P}{L} x ,
Substituyendo la ley de la potencia, integrando y substituyendo el flujo volumétrico Q se otiene:
\frac {H \Delta\ P}{2L} = K' \left ( \frac {6Q}{ \omega\ H^2} \right ) ^n o también:\sigma\ = K' \dot \gamma\ ^n
Reometría y reología
La Reología en proceso de extrusión aporta datos muy importantes para la comprensión y el diseño de esta tecnología. El estudio de un flujo de polímero por medio de Reología comienza con la reometría capilar, estudiando el flujo de polímero a través de un dado capilar utilizando las mismas consideraciones que se utilizaron para el flujo através de un canal simple.
En este modelo de reometría se considera que el esfuerzo cortante tiene relación directa con la caída de presión ΔP que se presenta a lo largo del tubo capilar cuya longitud L y radio R se relacionan con el flujo volumétrico Q y el esfuerzo cortante σ a la salida del dado del reometro capilar por medio de las siguientes ecuaciones:
\sigma\ = \frac {R \Delta\...
El análisis matemático de la mecánica de fluidos y de los fenómenos de transporte corresponde a los diferentes artículos de estas, para quienes deseen mayor información al respecto se sugiere consultar las referencias citadas al final.
La extrusión de polímeros es un proceso industrial, en donde se realiza una acción de prensado, moldeado del plástico, que por flujocontinuo con presión y empuje, se lo hace pasar por un molde encargado de darle la forma deseada. El polímero fundido (o en estado ahulado) es forzado a pasar a través de un Dado también llamado boquilla, por medio del empuje generado por la acción giratoria de un husillo (tornillo de Arquímedes) que gira concéntricamente en una cámara a temperaturas controladas llamada cañón, con una separaciónmilimétrica entre ambos elementos. El material polimérico es alimentado por medio de una tolva en un extremo de la máquina y debido a la acción de empuje se funde, fluye y mezcla en el cañón y se obtiene por el otro lado con un perfil geométrico preestablecido.
Contenido
1 Propiedades básicas de flujo de polímeros
1.1 Flujo a través de un canal simple y de canal rectangular1.2 Reometría y reología
2 Técnicas de extrusión
2.1 Extrusores de un sólo husillo
2.1.1 Flujo de arrastre
2.2 Extrusores de doble husillo
3 Fusión del polímero
4 El dado
5 Orientación y cristalización
6 Coextrusión de láminas y películas
6.1 Principales problemas en coextrusión de láminas
7 Coloración en la extrusión
8Referencias
9 Véase también
10 Enlaces externos
Propiedades básicas de flujo de polímeros
Flujo a través de un canal simple y de canal rectangular
Canal simple: Para modelar el flujo de polímero que fluye a través de un canal es necesario comenzar con ciertas consideraciones que podrían resumirse en 6:
En las paredes del canal el flujo es igual a cero
El fluido fluyeconstante independientemente del tiempo
En todo lo largo del canal, el perfil de flujo permanece constante
El fluido es incompresible
El flujo es isotérmico
La fuerza de gravedad es despreciable
Primero tratamos el flujo, que a través de un canal de sección transversal circular fluye con un flujo parabólico:
Flujo en un canal de extrusion.png
Después de un balance demomentum se obtiene que:
V_z \ne 0, V_r = V_{ \theta\ } = 0
después de una análisis matemático se obtiene que el esfuerzo cortante σrz :
\sigma\ _{rz} = \frac {r \Delta\ P}{2L}
y finalmente, tomando en cuenta la ley de Newton de la viscosidad, el flujo volumétrico y la velocidad promedio, se obtienen las siguientes ecuaciones: para esfuerzo cortante σ y velocidad de corte \dot \gamma\ :\sigma\ = \frac {H \Delta\ P}{2L}
\dot \gamma\ = \frac {6 Q}{ \omega\ H^2}
Canal rectangular: Para fluidos newtonianos a través de un canal rectangular tenemos: \sigma\ = \frac { \Delta\ P}{L} x ,
Substituyendo la ley de la potencia, integrando y substituyendo el flujo volumétrico Q se otiene:
\frac {H \Delta\ P}{2L} = K' \left ( \frac {6Q}{ \omega\ H^2} \right ) ^n o también:\sigma\ = K' \dot \gamma\ ^n
Reometría y reología
La Reología en proceso de extrusión aporta datos muy importantes para la comprensión y el diseño de esta tecnología. El estudio de un flujo de polímero por medio de Reología comienza con la reometría capilar, estudiando el flujo de polímero a través de un dado capilar utilizando las mismas consideraciones que se utilizaron para el flujo através de un canal simple.
En este modelo de reometría se considera que el esfuerzo cortante tiene relación directa con la caída de presión ΔP que se presenta a lo largo del tubo capilar cuya longitud L y radio R se relacionan con el flujo volumétrico Q y el esfuerzo cortante σ a la salida del dado del reometro capilar por medio de las siguientes ecuaciones:
\sigma\ = \frac {R \Delta\...
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