Producción y mezclado en continuo de caucho vulcanizable

La extrusora corrotante de doble husillo es una máquina para el mezclado dinámico continuo en condiciones térmicas constantes y bajo control, que se puede subdividir fundamentalmente en dos partes: grupo reductor y zona de proceso.

El reductor o caja de engranajes sirve fundamentalmente para transmitir la potencia necesaria a los ejes del husillo para procesar los materiales, en especial los nuevos reductores con un par casi perfecto en la tipología HT/HS, además los 24 Nm/cc han contribuido notablemente al desarrollo del proceso continuo con polímeros de alta viscosidad y para la trituración del caucho, tras los cuales encontramos la fórmula del caucho vulcanizable que pueden contener las gomas naturales o las gomas de tipo sintético.

El procesamiento es el punto clave para la producción de todos los materiales. Los elementos que normalmente lo componen son el husillo de mezclado y los cilindros, su modularidad y estandarización. Los elementos del husillo de mezcla o de transporte en función de su disposición sobre los ejes permiten al operario infinitas posibilidades de combinación y de adaptarlo a una amplia gama de materiales.

Los cilindros tienen la doble función de definir el método, por lo que se refiere a los puntos de introducción del material, y de crear en la cámara de mezcla cerrada un control muy cuidadoso de la temperatura, a través de un sistema de calefacción externo y un sistema de refrigeración interno con laberinto de canales longitudinales. También en este caso, analizando el balance térmico de la energía en juego, se han creado las soluciones específicas del proceso con la potenciación del sistema de refrigeración externo e interno.

Maris, en colaboración con una importante empresa internacional, se ha involucrado en la búsqueda y desarrollo de un proceso para la recuperación de caucho vulcanizable. Naturalmente, es un proyecto muy ambicioso e importante para todo el mercado mundial. Actualmente, se pueden apreciar algunos resultados alentadores y significativos, aunque limitados a ciertas aplicaciones, con grandes posibilidades de que en un futuro próximo el mismo proceso se extienda a otros productos. El trabajo sobre caucho vulcanizado se divide prácticamente en dos fases; la primera fase prevé el uso de una mezcla mecánica muy intensa, mientras que en la segunda fase se lleva a cabo una acción combinada entre la acción química y el mezclado. El resultado de esta acción es obtener a la salida de la extrusora un producto plástico con características aptas para reutilizarse en el proceso productivo con recuperación directa del material desde el 90 al 100%.

Por lo que se refiere a la alimentación de los materiales, la extrusora doble husillo corrotante puede procesar todo tipo de materiales en forma de grano, polvo, escamas, líquido y granulometría irregular, aunque deben ser materiales de libre fluidificación y dosificables gravimétricamente, por lo que el caucho que actualmente encontramos en el mercado en forma de panes debe trituratse previamente. En este caso, para conseguir una simplificación productiva y reducir los costes iniciales de la inversión y reducir, por tanto, el coste energético del material final, Maris, en colaboración con una importante sociedad del sector del triturado, ha realizado pruebas específicas para la granulación del caucho de una sola pasada con resultados positivos. El uso de dosificadores gravimétricos, mediante una alimentación porcentual de los materiales que componen la receta, permite controlar electrónica y automáticamente la dosificación correcta de los materiales con una precisión de 0,5% para cada componente, garantizando siempre un control de calidad del producto final.

El proyecto del tipo de producción puede recorrer diversos caminos en función del flujo de la producción elegida en fábrica. Actualmente, Maris puede hacerse cargo de las diversas exigencias presentadas por los clientes con un proceso en cascada de dos extrusoras en línea o bien mediante un proceso directo con una sola extrusora.

- El proceso en dos pasos

En el proceso en cascada (en dos pasos) se aplica prácticamente la misma filosofía de trabajo utilizada actualmente con el sistema tradicional discontinuo, compuesto por un Bumbury que realiza el amasijo, con un mezclador por cilindros (que lo refrigera y lo completa con la introducción y mezcla de los productos químicos vulcanizantes) y de un husillo de transporte en caso de requerir un perfil final. En la primera extrusora se introduce el caucho, las cargas reforzadas con los plastificantes con parte de los aditivos y el amasijo (que compone la parte térmicamente estable de la receta) (Bumbury); se granula el material mediante un sistema de corte en cabeza enfriado por aire, se refrigera y se envía directamente a una segunda extrusora que completa la receta con la introducción de los elementos químicos (mezclador de cilindros). En este caso, el material podrá extruirse también directamente con el perfil requerido. El sistema de producción en cascada es un tipo de proceso extremadamente flexible, que se presta a la fabricación de muchas recetas con baja viscosidad de cerca de 100 mooney sin requerir modificaciones mecánicas en la instalación, naturalmente, es necesario modificar los parámetros de trabajo en función del tipo de caucho o de las cargas utilizadas.

- El proceso en un paso

El proceso (en un paso) de producción directa inicialmente sólo ofrecía resultados positivos con caucho que no requería una trituración enérgica tipo EPDM, pero existía un vacío en los límites de aplicación para aquellas gomas duras tipo SBR o NR que requerían una trituración intensa para disponer de una buena plasticidad en el producto final. La dificultad que presentaba este sistema de producción era el balance energético justo para una correcta trituración del caucho y una buena dispersión y distribución del resto de los componentes asociados a una notable disipación de calor para no crear infusos en la mezcla. El sistema de producción directo tiene sus ventajas para la mediana y pequeña producción en cuanto a que ofrece una simplificación de la producción, reducción en los problemas de instalación, coste de inversión inicial mucho más reducido y coste de gestión inferior, como por ejemplo personal y empleo de energía más bajo por cantidad de producto.

Comparando la energía consumida en la producción de dos mezclas, una de caucho natural y una de caucho sintético con viscosidad final del producto 50 mooney, el sistema en cascada (en dos pasos) tiene un consumo sobre la primera extrusora de 0’27 y sobre la segunda extrusora de 0’19, con un consumo global de 0’46 kW/kg para el caucho sintético y un consumo global de 0’43 kW/kg para el caucho natural. Con el sistema directo (en un paso) para los dos tipos de caucho el consumo total es de 0’26 kW/kg. Maris espera del mercado una respuesta positiva, ya que hasta el momento y por razones sobre todo culturales, las empresas del sector del caucho vulcanizable se han mostrado reacias a las innovaciones del proceso continuo con el empleo de extrusoras corrotantes doble husillo.

Maris y la extrusión

Desde 1998, la compañía Maris está comprometida con el desarrollo de los procesos de compounding en continuo de mezclado de caucho vulcanizable. Para ello, cuenta con unas instalaciones completamente nuevas y autónomas, y con nuevo laboratorio tecnológico que dispone de tres extrusoras dedicadas a pruebas para los clientes y de dos extrusoras dedicadas a la investigación y desarrollo. Además, cuenta con todos los equipos periféricos para los procesos más variados tipo: dosificadores gravimétricos, bombas de engranajes, bombas de vacío, corte bajo agua, corte en seco, corte por cordones en seco, mezcladoras lentas y turbomezcladoras, molinos, calandras y un nuevo equipamiento de análisis a nivel de laboratorio para el control de los materiales.