Presentan primer cabezal de extrusión de 9 manifolds

El primer cabezal de su tipo en el mundo produce láminas multicapa con dos tercios menos de variación en espesor de capa

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El avance más reciente en tecnología de coextrusión de Nordson Corporation permite que los fabricantes de láminas (especialmente los que tienen líneas de alta capacidad de procesamiento dedicadas a un rango limitado de productos) logren tolerancias de espesor más ajustadas para las capas individuales en una estructura multicapa.

Nordson EDI ha creado y puesto en servicio exitosamente el primer cabezal de nueve manifolds, que produce películas de nueve capas con diversas resinas. Aunque el grado de mejora varía con la aplicación, en general la tecnología de cabezal de nueve manifolds de Nordson EDI promete reducir la variación en los espesores de capas individuales del valor de +/- 15 % de tolerancia, que con frecuencia se encuentra con los sistemas de bloque de coextrusión de un avance comparable, a +/- 5 %, según Sam G. Iuliano, jefe de tecnologías para Nordson EDI.

“Esta mayor precisión que se puede lograr con cabezales de múltiples manifolds permite a los fabricantes trabajar con capas más delgadas de los costosos materiales especiales que con frecuencia se requieren para láminas de  embalaje de altas prestaciones, al tiempo que mejoran la calidad y uniformidad del producto”, comentó Iuliano.

Un manifold es un canal de distribución de flujo dentro del cabezal cuya compleja geometría interna, creada para un polímero específico, está diseñada para generar un flujo uniforme y delgado, y distribuir el material en todo su ancho. En un cabezal de múltiples manifolds, cada corriente de flujo de polímero tiene su propio manifold, y las capas se combinan en una sola estructura solo después de que cada capa se haya distribuido individualmente en todo su ancho. En contraste, un bloque de alimentación combina múltiples corrientes de polímero en un estrecho “sandwitch” multicapa que posteriormente se distribuye en todo el ancho con un cabezal de un solo manifold. Uno de los motivos principales por el que la tecnología de múltiples manifolds ofrece mejoras en uniformidad de capa y en exactitud de espesor es que evita gran parte de la deformación por contacto entre capas que ocurre cuando varias capas preensambladas en un bloque de alimentación se esparcen simultáneamente por el cabezal.

“Los clientes de Nordson EDI de todo el mundo han disfrutado por mucho tiempo los beneficios de la coextrusión en múltiples manifolds, usando cabezales con dos, tres, cuatro o cinco manifolds”, señaló Iuliano. “Diseñar un cabezal de nueve manifolds fue un gran reto para nosotros puesto que se tenían que sujetar y calentar adecuadamente diez zonas fundamentales del cuerpo del cabezal. Además, cada uno de los nueve canales de flujo se diseñó a medida para la capa específica que distribuye, lo que significó incluir en el diseño canales de flujo de diversos tamaños y estructuras”.

La tecnología de múltiples manifolds mejoran la calidad y la eficiencia de producción

Para suministrar polímero fundido desde los extrusores a un cabezal de múltiples manifolds, Nordson EDI diseñó bloques de coextrusión, situados inmediatamente aguas arriba del cabezal, en una variedad de configuraciones opcionales. Las versiones más sencillas tienen un diseño fijo, y suministran los polímeros fundidos a las entradas del cabezal de múltiples manifolds en solo una secuencia exclusiva de capas. Los bloques de coextrusión más sofisticados proporcionan la capacidad de redirigir los flujos de material fundido para cambiar la secuencia de las capas mediante placas selectoras intercambiables. Los bloques de distribución más avanzados, además de placas selectoras, cuentan con subensambles de bloque de coextrusión que combinan algunas de las corrientes de material fundido antes del cabezal, lo que permite versatilidad de producto y un mayor número de capas que el número de manifolds que hay en el cabezal.

Al contar con la experiencia de haber construido más cabezales de múltiples manifolds que ningún otro fabricante, Nordson EDI pudo fabricar este producto de modo que tenga un funcionamiento sin problemas. Muchos cabezales de cuatro y cinco manifolds de Nordson EDI están en funcionamiento sin problemas de fugas, incluso a tasas de producción cercanas a los 5000 kg/h. Para el nuevo cabezal de nueve manifolds, Nordson EDI incluyó en el diseño tornillos adicionales que van por fuera de los cuerpos del cabezal principal (en el área de ensamblado de la placa del extremo) para garantizar un sellado adecuado.

Nordson EDI puede diseñar a la medida su estación de limpieza rápida Ultracart™ para el cabezal de múltiples manifolds específico de un cliente. Además, las unidades de ajuste automático de del  labio Autoflex son modulares y se pueden desmontar fácilmente, lo que permite un cómodo acceso a los tornillos del cuerpo del cabezal. Estos sistemas simplifican el desmontaje y posterior ensamblaje para la limpieza y el mantenimiento preventivo periódicos del cabezal.

Nordson EDI ofrece muchas alternativas para producir láminas multicapa

El cabezal de nueve manifolds es la más reciente incorporación a una amplia gama de opciones de coextrusión que ofrece Nordson EDI. El sistema de cabezal que Nordson EDI recomienda para una aplicación dada depende de variables como la capacidad de producción general, las relaciones de espesor de capa y viscosidad, ancho del cabezal, el número y tipo de estructuras necesarias, y si las temperaturas de procesamiento de material fundido para cualquiera de las corrientes de material fundido son marcadamente diferentes. Aunque las soluciones recomendadas podrían abarcar una gama desde un cabezal con un solo manifold con bloque de coextrusión hasta un cabezal con múltiples manifolds con canales separados para todas las capas, con frecuencia la recomendación queda entre estos extremos, y combina los enfoques de múltiples manifolds y bloque de alimentación. Por ejemplo, si una estructura de cinco capas incluye solo una capa de extremo única y crucial, entonces se recomendaría un cabezal con manifold doble: La capa crucial se esparciría a través de su propio canal de flujo y las otras cuatro o más capas compatibles se coextruirían a través del segundo canal de flujo.

 

Incluso al crear avances en los cabezales de múltiples manifolds, Nordson EDI tiene el compromiso con la innovación en el diseño de bloques de coextrusión, señaló Iuliano. “Dependiendo del caso particular de procesamiento, un cabezal con un solo manifold con un bloque de coextrusión podría ser la mejor opción, por ejemplo, en un caso en el que las herramientas de extrusión necesitan producir muchas estructuras diferentes con relaciones de capa sumamente diferentes. El enfoque de bloque de alimentación en general permite más versatilidad del producto así como procedimientos más simples de limpieza y cambio de producto. Sin embargo, el enfoque de múltiples manifolds es superior en lo que respecta a calidad y uniformidad de producto. En la actualidad, este enfoque es más que nunca una alternativa realista y práctica para los productores de película multicapa de primer orden”.