En la indústria del plàstic, l’extrusió s’ha consolidat com un procés fonamental per a la fabricació d’una àmplia gamma de productes. Des de làmines i canonades fins a perfils i filaments, l’extrusió de plàstic ha revolucionat la forma en què es modelen i produeixen aquests elements clau en nombroses aplicacions industrials. L’extrusió de plàstic s’ha establert com una tècnica essencial en la indústria moderna, permetent la producció eficient i precisa d’una àmplia varietat de productes. Des d’envasos i ampolles fins a perfils de finestres i components automobilístics, l’extrusió de plàstic ofereix versatilitat i adaptabilitat en la fabricació d’articles quotidians i especialitzats.

Què és l’extrusió de plàstics?

L’extrusió de plàstic és una tècnica de fabricació d’alta producció que implica la fusió homogènia d’un material termoplàstic, el qual pot estar en forma de pèls, pols o grànuls. Posteriorment, amb suficient pressió, el material fos és expulsat per l’orifici de la filera o capçal de conformació, adquirint la forma desitjada durant el procés.

Segons dades estadístiques, l’extrusió de plàstic s’utilitza àmpliament en la producció de diversos productes, des de canonades fins a perfils per a finestres i marcs, a causa de la seva capacitat per a produir grans volums en poc temps. Per tant, aquesta tècnica s’ha convertit en un mètode popular per a la fabricació de productes plàstics.

Com funciona l’extrusió de plàstics?

El procés d’extrusió de plàstic comença amb l’ompliment de la bústia amb polímers en pèls o escates. El conducte d’alimentació utilitza la gravetat per transferir el plàstic al barril per al seu posterior processament.

En entrar el material al barril, comença a ser escalfat mitjançant com a mínim tres zones de resistències calefactores, on la temperatura augmenta a mesura que el material s’allunya de la bústia.

Amb l’augment de la temperatura, el barril utilitza una rosca contínuament giratòria per empènyer el plàstic fos cap al següent component de la màquina. La rosca i la pressió addicionalment creen calor, de manera que les zones de calefacció en si mateixes no necessiten ser tan calentes com la temperatura d’extrusió esperada, el que estalvia energia i facilita el procés d’extrusió.

El plàstic fos surt del barril a través d’una malla suportada per la placa de ruptura. Aquesta malla elimina les substàncies estranyes del material i manté la pressió interna. El material passa per un canal d’alimentació cap a la matriu especialment dissenyada, que té la mateixa forma que el perfil d’extrusió desitjat per al projecte.

En ser forçat a través del capçal, el material fos adquireix la geometria que estigui configurada en ell, completant així el procés d’extrusió.

Quan s’acaba l’extrusió, el perfil obtingut s’escalfa en una dutxa d’aigua o mitjançant un conjunt de rodets de refrigeració per garantir que la forma del seu perfil d’extrusió termoplàstic esdevingui permanent.

Història de l’extrusió

L’extrusió de plàstics té els seus orígens al segle XIX, quan el procés d’extrusió va començar a desenvolupar-se. No obstant això, l’ús de plàstics en aquest procés no es va fer comú fins a principis del segle XX.

En les seves primeres etapes, l’extrusió es realitzava principalment en màquines de metall, que s’utilitzaven per donar forma a productes de cautxú. Va ser a la dècada de 1930 quan l’extrusió de plàstics va començar a guanyar popularitat, gràcies al desenvolupament de noves resines plàstiques més versàtils i la millora de les tècniques de processament.

Durant la Segona Guerra Mundial, l’extrusió de plàstics va jugar un paper crucial en la fabricació de productes militars, com ara cables i aïllants. A mesura que la demanda de plàstics augmentava, els avenços en la tecnologia d’extrusió van permetre una producció més eficient i una varietat més àmplia de productes.

En les dècades següents, l’extrusió de plàstics es va convertir en un procés fonamental en la indústria manufacturera. Es van desenvolupar noves tècniques, com ara l’extrusió de doble cargol i la coextrusió, que van permetre la producció de productes més complexos i amb propietats específiques.

Amb el temps, l’extrusió de plàstics s’ha adaptat a diferents necessitats industrials i s’ha utilitzat en una àmplia gamma d’aplicacions. Des de la fabricació de canonades i perfils fins a la producció de pel·lícules plàstiques i làmines, aquest procés ha revolucionat la forma en què es modelen i produeixen els productes plàstics que fem servir en la nostra vida quotidiana.

Avui en dia, l’extrusió de plàstics continua evolucionant amb tecnologies més avançades, com ara l’extrusió en 3D i l’extrusió de materials compostos. Aquestes innovacions estan obrint noves possibilitats en termes de disseny, rendiment i sostenibilitat, assegurant que l’extrusió de plàstics continuarà jugant un paper clau en la indústria en el futur.

Diferents tipus de processos d’extrusió de plàstics

Encara que hi ha diferents processos d’extrusió de plàstic, els principis fonamentals es mantenen iguals. El tipus de procés d’extrusió plàstica depèn de la complexitat i minuciositat de la forma del capçal. Alguns tipus són més adequats per a treballar amb dissenys complexos que altres.

A continuació es presenten els quatre principals tipus d’aquest procés que els fabricants de la indústria empren actualment:

1- Extrusió de tub

L’extrusió de tubs segueix el mateix procés general d’extrusió de plàstic fins a la secció del dau o capçal. Aquest procés és ideal per a la fabricació de tubs i elements buits com ara canonades i tubs llargs. També és ideal per a la producció de palles per beure i tubs mèdics.

Per produir seccions buides, un operador d’extrusió col·loca un mandril o passador dins del dau, seguit de l’aplicació de pressió positiva a les cavitats internes a través del passador. En situacions que involucren múltiples forats, els fabricants col·loquen més d’un passador al centre del capçal. El nombre de passadors depèn de la quantitat de forats desitjats.

A més, la pressió d’aire pels passadors en aquest escenari generalment prové d’una font diferent, la qual cosa facilita ajustar la mida de cada forat.

2-Extrusió de pel·lícula bufada

L’extrusió de pel·lícula bufada és un mètode bastant popular utilitzat per crear articles com ara bosses de compra. Igual que en l’extrusió de tubs, el capçal és la principal diferència entre l’extrusió de pel·lícula bufada i l’extrusió normal.

La forma del capçal de l’extrusió de pel·lícula bufada és un cilindre vertical amb una obertura circular que varia des de pocs centímetres fins a més de tres metres de diàmetre. Un parell de rols de pressió extreuen el plàstic fos cap amunt des del dau per utilitzar-lo en aquest procés.

Els rols de pressió solen estar situats per sobre del capçal a una distància de quatre a vint metres. L’altura exacta dels rols de pressió depèn de la quantitat de refredament necessari. A més, la velocitat dels rols de pressió determina l’espessor de la paret o calibre de la pel·lícula. A mesura que la pel·lícula ascendeix, un anell d’aire al voltant del dau ajuda a refredar-la.

Una sortida d’aire al centre del dau permet que l’aire comprimit es bombegi cap al centre del perfil de plàstic d’extrusió circular per produir una bombolla. Això resulta en una expansió proporcional de la secció transversal del plàstic d’extrusió circular. Aquesta proporció, també coneguda com a relació d’inflació, varia des d’uns pocs percentatges fins a més del 200% del diàmetre original.

Finalment, els rols de pressió ajuden a aplanar la bombolla produïda en una pel·lícula de doble capa amb un ample equivalent a la meitat de la circumferència de la bombolla. Aquesta pel·lícula de doble capa té diversos usos, des de tallar en diferents formes fins a enrotllar o imprimir. També es pot segellar amb calor per produir bosses i altres articles.

3- Extrusió de làmines

Aquest procés és força similar a l’extrusió de pel·lícula bufada, però la diferència rau en la creació de la forma desitjada. En aquest tipus d’extrusió, es requereix un procés d’estirament i laminació per aconseguir la forma desitjada. Això inclou determinar la textura de la superfície de la làmina, així com el seu gruix. Per a la seva fabricació s’utilitza un capçal o dau pla. Posteriorment a l’extrusió, hi ha uns rols que van estirant, refredant i enrotllant la làmina conformada.

El procés de laminació garanteix que el producte adquireixi la forma desitjada i facilita el seu refredament i solidificació permanent.

4- Sobre-extrusió

Aquest tipus d’extrusió de plàstic és ideal per a la fabricació de cables aïllants. L’objectiu aquí és donar-li al material una coberta de plàstic. S’utilitzen dos caps de l’extrusió de plàstic principals per revestir els cables: el cap de pressió i el de revestiment.

Ambdós tipus de caps tenen els seus usos, però el que s’utilitza per revestir els cables depèn del contacte requerit entre el material plàstic i el cable.

Si es necessita un contacte molt proper o una adhesió entre el cable i el material, llavors el cap de pressió és ideal. Però si la intimitat i el contacte no són necessaris, el cap de revestiment és la millor opció.

La diferència principal entre aquests tipus d’eines rau en la posició del pinzell en relació amb el dau. Quan el pinzell s’estén fins a estar al ras amb el dau, es tracta d’una eina de revestiment.

D’altra banda, l’extrem del pinzell es manté dins de la capçada creuada per a l’eina de pressió. Això significa que el plàstic fonent cobreix el cable mentre encara està dins del dau. La pressurització ocorre quan tant el cable com el plàstic fonent surten del cap.

Avantatges de l’extrusió de plàstics

Tres dels principals avantatges de l’extrusió de plàstic són els següents:

• Baix cost: en comparació amb altres processos de motllura, l’extrusió de plàstic té un cost baix i és més eficient. El procés de motllura per extrusió utilitza termoplàstics que es fonen i es solidifiquen repetidament, el que permet que els residus es reutilitzin en lloc de ser descartats. Això redueix els costos de materials i disposició. Les màquines d’extrusió de plàstic funcionen de manera contínua, el que redueix les possibilitats d’escassetat d’inventari. A més, permet la fabricació les 24 hores del dia.
• Major flexibilitat: la motllura per extrusió proporciona una flexibilitat considerable en els productes que es fabriquen amb una secció transversal consistent. Mentre es mantingui la mateixa secció transversal, la motllura per extrusió pot produir formes complexes. Amb lleus alteracions en el procés d’extrusió de plàstic, els fabricants poden utilitzar-lo per produir fulls de plàstic o productes que combinin atributs de diferents tipus de plàstic.
• Alteracions post-extrusió: els plàstics romanen calents quan es retiren de l’extrusor i això permet manipulacions posteriors a l’extrusió. Molts fabricants aprofiten això i utilitzen una varietat de rodets, patins i calibres per canviar la forma del plàstic segons sigui necessari.

Segons estadístiques recents, l’extrusió de plàstic s’utilitza àmpliament en la fabricació d’una gran varietat de productes. Als Estats Units, el valor de les vendes d’extrusió de plàstic ha augmentat en els últims anys, arribant als 7,81 mil milions de dòlars el 2020, i es preveu que continuï creixent al voltant del 5% anual fins al 2027. Aquest creixement es deu a la creixent demanda de productes plàstics en diverses indústries com l’automoció, l’electrònica, la construcció i la sanitària.

Principals aplicacions de l’extrusió

Com un dels principals mètodes de creació de peces de plàstic, les aplicacions generals del procés d’extrusió són molt àmplies. No obstant això, a continuació es presenten algunes de les àrees més destacades on les tecnologies d’extrusió de plàstic juguen un paper integral.

• Canonades i tubs
  L’extrusió de plàstic s’utilitza comunament per produir canonades i tubs de plàstic. Aquests productes són populars perquè són fàcils de produir, ja que només es necessita un perfil cilíndric senzill per al tallador. Tot i que el PVC és el material més comunment utilitzat per a la producció de canonades, també hi ha alternatives disponibles. Sigui quin sigui el material utilitzat, és probable que hagi passat per un procés d’extrusió de plàstic.
• Aïllament de cables
  Els excel·lents atributs d’aïllament elèctric dels plàstics els converteixen en una opció ideal per revestir i aïllar cables en viu. La seva estabilitat tèrmica i flexibilitat natural també els fan adequats per a aquesta tasca. Generalment, el procés d’extrusió s’utilitza per revestir i aïllar, ja que ofereix resultats duradors i és considerat com el mètode més convenient.
• Finestres
  Els plàstics d’extrusió també s’utilitzen comunament en la producció de marcs de finestres. El PVC és una opció popular per ser resistents a la radiació ultraviolada i tenir una llarga durada. Aquesta elecció s’utilitza sovint per a aquest fi.
• Portes
  Els marcs per a portes són un altre exemple comú en la utilització de l’extrusió de plàstics, a causa de la seva secció transversal constant i perfil continu. El material PVC s’utilitza freqüentment en la producció de marcs per a portes i altres accessoris per a l’habitatge, ja que té estabilitat i característiques mecàniques excepcionals.
• Persianes i cortines
  L’extrusió s’utilitza sovint en la producció de persianes i cortines a causa de la necessitat de tenir múltiples ranures idèntiques per al seu funcionament adequat. El poliestirè d’extrusió és una opció popular de plàstic per a aquest propòsit i pot proporcionar una aparença de fusta falsa que sovint es troba en persianes comunes.
• Equips de neteja
  Els mànecs dels raspalls, els neteja-parabrises i altres dispositius de neteja es fabriquen freqüentment amb plàstics. Per a alguns productes, s’utilitza un plàstic de tipus goma que millora l’eficàcia de neteja. L’extrusió és essencial per a la producció en massa d’aquests productes.