 | Extrusión La demanda mundial del mercado marca la pauta en las novedades que serán presentadas en Dusseldorf. La extrusión de películas planas y sopladas trae mejores rendimientos y uso más eficiente de la energía. El mayor crecimiento de demanda para películas plásticas se espera en los mercados emergentes de América Latina, Asia, Europa Oriental y el Cercano Oriente. En particular, el sector de empaques ha seguido mostrando un crecimiento sostenido en estas regiones en los últimos años y se espera continuidad en esta tendencia en los próximos 3 a 5 años. Así, lo que se conocerá en esta edición de la feria K será una interesante mezcla entre los esfuerzos de innovación e integración eficiente de nuevas tecnologías [1]. ¿Qué será noticia en la feria? El sistema de enfriamiento con agua, también conocido como burbuja húmeda, que empresas como Plamex Maschinenbau GMBH comenzaron a proponer para extrusión de películas sopladas monocapa, con beneficios tales como la reducción sustancial de las longitudes de enfriamiento, han sido innovados por empresas como Windmöller & Hölscher, Brampton Engineering y Alpha Marathon mediante la configuración de burbuja húmeda invertida y la incorporación de una nueva tecnología en coextrusión multicapa y control autónomo, [2], [3], [4], [5]. Algunos de los aspectos que han motivado a estos fabricantes a retomar la burbuja húmeda se basan en las simplificaciones en infraestructura que se pueden lograr con el sistema invertido, la posibilidad de incorporar tecnología ya madura en coextrusión multicapa con el fin de lograr eficiencias y productividades mayores y el mejoramiento sustancial de propiedades mecánicas y de apariencia de la película soplada asemejándose en varios aspectos a las características de alta productividad y desempeño logradas con película plana (Cast film).
Windmöller & Hölscher presentará su nueva línea Aquarex, mediante la cual se realiza una reducción de la infraestructura dedicada al enfriamiento y además invierte la dirección del extruido, dando lugar al sistema de extrusión en la parte alta y el sistema de tiro y embobinado en la parte baja. Todos los componentes en contacto con la burbuja húmeda son fabricados en acero inoxidable. Las películas multicapa fabricadas con esta técnica resultan de baja cristalinidad gracias a una alta velocidad de enfriamiento por el rociamiento de agua. El resultado es mayor suavidad, claridad, brillo, y mejoramiento en propiedades mecánicas como resistencia al punzonamiento y rasgado [3]. De manera similar, la canadiense Alpha Marathon expondrá su línea Alpha Glacier, en la cual resaltará avances, no sólo en la técnica de burbuja invertida sino también en varios de los elementos que la componen. Entre las ventajas que mostrará será la manera como las variaciones en espesor se pueden controlar en un rango de 4 a 6%, obteniendo películas ideales para aplicaciones de alta exigencia, [5].
Brampton Engineering presentará su línea de burbuja húmeda invertida Aquafrost, la cual combina un nuevo diseño de anillo de enfriamiento rociador de agua Aquaring y elementos de su línea convencional de coextrusión. Brampton ha reportado para esta línea velocidades de operación de hasta 1,5 kg/hr/(mm de diámetro cabezal), [4]. Estas nuevas propiedades en la película soplada de burbuja húmeda invertida han abierto nuevas oportunidades para la película de poliolefina en mercados como nuevos empaques para productos médicos, farmacéuticos y películas especializadas de alta barrera para la orientación en línea MDO (Machine Direction Orientation) y para empaques termoformados. La extrusión de película soplada con burbuja húmeda no ha sido la única técnica en la que se han visto cambios novedosos para el mejor control de las orientaciones moleculares y la optimización de las propiedades de la película; también los sistemas de orientación en sentido de máquina MDO como el desarrollado por Windmöller & Hölscher con la posibilidad de ser instalado tanto fuera como dentro de la línea de extrusión. El MDO de W&H ofrece relaciones de estiramiento hasta de 1:12, velocidades de embobinado hasta de 350 m/min y capacidad para anchos de película hasta de 1.900 mm. Es un sistema que cuenta con 12 rodillos con control de temperatura, 12 rodillos de transición y 2 pinzas de estiramiento.
La compañía Hosokawa Alpine American Inc. también ha mejorado sus sistemas MDO dentro y fuera de línea, llegando a ofrecer rendimientos similares y soportando anchos de película hasta de 3.500 mm en los equipos que ha lanzado al mercado, [6]. El MDO ha venido cobrando mayor fuerza en aplicaciones convencionales así como también en algunas nuevas. Por ejemplo películas respirables para higiene y construcción, empaques de muy alta barrera, empaques flexibles parables (Stand up pouches) y cintas adhesivas especiales, entre otros. Avances en coextrusión de película soplada Algunas de las mejoras en velocidad de enfriamiento e incrementos de productividad de soplado de película y extrusión de película plana se deben a un desarrollo consistente en la tecnología de extrusión multicapa, al igual que en los equipos periféricos. Entre estos avances se encuentran mejoras en cabezales, distribuidores en espiral, anillos de aire segmentados con actuación localizada de aberturas para regulación dinámica de espesores, modularidad en sistemas de husillos planetarios y husillos de extrusoras de anillo (ring extruder) que ofrecen entre otras ventajas, un bajo consumo de energía, buenas relaciones de costo-eficiencia y unas condiciones óptimas para desgasificar y procesar materiales higroscópicos o con presencia de volátiles. Adicionalmente, los sistemas de sensores y control autónomo han facilitado la innovación y la combinación de componentes ya validados para la creación de líneas más eficientes. Hosokawa Alpine American Inc. ha lanzado al mercado el concepto de cabezal en espiral para soplado de película X-Die, que presentó preliminarmente en la feria K2007, [6]. Actualmente se está empleando comercialmente en líneas de hasta 9 capas. Este cabezal posee un sistema de balanceo reológico natural con varias bifurcaciones de canales de sección circular en la zona de predistribución. Dicha configuración, según el fabricante, evita las marcas y líneas de los puertos en el extruido, y en relación con cabezales comparables, reduce a la mitad los tiempos de purga del material, e incrementa la capacidad de procesamiento a más altas presiones. Windmöller & Hölscher también ha estado mejorando su línea de cabezales Maxicone para extrusión de película soplada. En particular, el modelo Maxicone C para estructuras de 3 capas fue lanzado al mercado como un cabezal complementario de su línea de extrusión Varex, el cual es extremadamente compacto y alberga volúmenes más reducidos de fundido ofreciendo por consiguiente un consumo mucho menor de presión y energía que los anteriores. De manera similar, Brampton Engineering y Alpha Marathon estarán mostrando sus nuevos cabezales para la coextrusión de estructuras de 11 capas para aplicaciones tan exigentes como bolsas para sangre y alimentación intravenosa. Extrusoras planetarias, también protagonistas En la edición 2007 de la feria K se presentaron extrusoras planetarias, y se dieron a conocer sus diversas ventajas, entre ellas la reducción de costos. En 2010, se tendrá la oportunidad de ver una serie de extrusoras completa para la extrusión directa económica y flexible de películas de PET, presentadas por la compañía Battenfeld-Cincinnati. La serie incluye tres modelos que cubren el rango medio de rendimientos, entre 600 y 1.200 kg/h. Las extrusoras planetarias PWE, de una estación de husillos, y ZSE, de dos estaciones, están orientadas a la modularidad para ofrecer la posibilidad procesar una variedad de materiales [7]. Gracias a esta nueva versatilidad, ahora es posible variar el número de “planetas” al igual que el número de etapas y sus longitudes (separadas por placas rompedoras) con el fin de ajustar niveles de fricción, lograr óptima plastificación, dispersión y homogenización del fundido, reducir de tiempos de residencia con mayor precisión y minimizar el grado de gelación. La gama de materiales posibles de procesar también se expande e incluye PVC, Poliolefinas, Esteres Acrílicos, Elastómeros y PET sin necesidad de procesos de presecado. De particular importancia son los avances que Battenfeld-Cincinnati ha hecho para el procesamiento de PET, PP y PS en la línea PWE con el modelo de máquina A-PET, que incluye una etapa eficiente de desgasificación, obviando la necesidad de procesos previos de secado y acondicionamiento para el material. Esto ha facilitado obtener productividades hasta de 130 Ton/día. Este sistema permite alimentar directamente material con nivel de humedad hasta de 3.000 ppm, que puede ser virgen o reciclado posconsumo. Por otra parte, en 2009 se empezaron a dar los primeros frutos de la fusión de las compañías Reifenhäuser y Kiefel [8]. Uno de ellos es el nuevo anillo de enfriamiento para película soplada de tipo contra flujo. Este anillo de altura ajustable conduce en dos direcciones la corriente de aire para la refrigeración de la burbuja. Una parte va hacia el sentido del extruido para el labio de enfriamiento como ha sido convencional. La corriente restante fluye hacia abajo a una salida auxiliar del anillo de manera que ayuda a enfriar el cuello de la burbuja y a darle mayor estabilidad a ésta. Este concepto, que se podrá conocer en la K2010 permite mejorar las propiedades mecánicas, ópticas y de apariencia de la película. La empresa alemana presentará su nueva línea de extrusión de película soplada de 9 capas Evolution. De acuerdo con la compañía las estructuras de 7 capas se han establecido como un estándar en el mercado actual. Por eso, la migración a tecnología de 9 capas está impulsada por la necesidad de contar con una película de mejores características y menor espesor, así como lograr ahorros en costos. El sistema RKE Evolution de 9 capas tiene como núcleo una combinación de extrusora y cabezal que ofrece gran flexibilidad en el procesamiento de poliolefinas y materias primas de alta barrera como EVOH, PA y PETG. El diseño reológico y térmico del cabezal les permite a los fabricantes producir capas muy delgadas de forma consistente.
Así mismo, la empresa alemana KDesign mostrará un diseño de anillo de aire similar, KARAT COM3, [9]. La diferencia en éste es que la corriente de aire es distribuida por tres conductos. El primero va en sentido contrario al extruido contribuyendo al preenfriamiento del cuello y los dos restantes conducen el aire en sentido del extruido contribuyendo a una refrigeración tipo anillo de doble labio. KDesign afirma que estos sistemas presentan ventajas tanto para el proceso como para el producto, entre ellas la posibilidad de un arranque de máquina y estabilización de burbuja más rápida, lo que contribuye a reducir desperdicios y evitar depósitos de cera en los labios del anillo. Este tipo de anillo se está empezando a utilizar en aplicaciones como la fabricación de sacos de carga y embalaje con productividades de 400 kg/h con cabezal de 180 mm de diámetro y 900 kg/h con cabezal de 500 mm. Por otra parte, los anillos de enfriamiento también están viendo grandes cambios en el tema de control dinámico de espesores, en parte, gracias al desarrollo que se ha presentado en controles y sensores de empresas como NDC Infrared Engineering, quien también estará presente en esta feria mostrando sus nuevos sensores infrarrojos FG710S de amplio espectro y precisión para medición en línea de espesores, [10]. Su aplicación ha ganado fuerza en coextrusión de estructuras sopladas hasta de 4 capas incluyendo EVOH, películas para sello y poliamidas. De esta forma, empresas como Macro Engineering, con su nuevo diseño D10 PRO, han comenzado a ofrecer al mercado sistemas de anillo de aire segmentados con actuadores localizados para un control automático y dinámico de espesores, [11].
La fabricante canadiense de líneas de extrusión Macro Engineering enfocará sus esfuerzos durante la feria K en mercados de especialidad. La empresa tendrá en exhibición el cabezal TaperPack para producir película de 7 capas, que constituye el corazón de la línea de doble burbuja DXL-7000. Estas líneas son usadas principalmente para la producción de película multicapa tubular para bolsas encogibles, empleadas en el empaque de carnes y quesos. Nuevo espectro de aplicación para película plana En la fabricación de película plana, se podrán observar algunos avances interesantes en la feria con relación a nuevas aplicaciones basadas en demandas exigentes del mercado. Como tal, la velocidad de enfriamiento, el aumento de productividad y la eficiencia siguen siendo en 2010, al igual que en 2007, objetivos que los fabricantes continúan optimizando.
Por ejemplo, la línea de producción de película plana Handrollex 2000, diseñada por la empresa italiana Colines, ha salido al mercado dando soporte a la fabricación de película plana con anchos hasta de 2.000 mm, particularmente para aplicaciones de empaques termoencogibles (stretch), películas auto adherentes y de embalaje, [12]. Esta nueva línea ofrece un sistema de intercambio automático hasta de 16 bobinas, una velocidad hasta de 700 m/min y una capacidad producción máxima de 1.500 kg/h. Su construcción robusta evita mucho mejor las variaciones por vibraciones ayudando así, junto con un sistema de control cerrado basado en un sistema óptico de medición de espesores Optiscan (resolución 1/10 micras) y autocalibrable, a obtener la calidad consistente de un extruido muy delgado de mínimo 8 micras de espesor.
Colines también estará presentando sus novedosas líneas de extrusión y laminación de película de burbujas y panel con burbujas Air Bubble Film y Bubble Guard Board que incorporan los últimos avances en producción de películas de burbujas, tales como velocidades hasta de 80 m/min y soporte para laminación con película alveolar de materiales de bajo gramaje (menores que 30 g/m2) como papel, espumados y HDPE. Entre las aplicaciones de los productos de estas líneas están los sectores de la construcción, decoración, cajas y empaques rígidos, mercadeo, y la industria automotriz, entre otros; usando principalmente 100% PP para obtener productos altamente reciclables y de buena relación resistencia-peso.
También, en el campo de nuevas aplicaciones para película y materiales, se está comenzando a ver mayor fuerza en el uso de biopolímeros. En particular, Reifenhäuser-Kiefel lanzó al mercado sistemas basados en tecnología existente adaptada a la fabricación de película plana y soplada (3 capas) de biopolímeros como BIOPAR (almidón de papa), Acido Poliláctico PLA y Polibutilensuccinato PBS. Para estos, algunos parámetros de procesamiento se deben variar. Por ejemplo, para la extrusión de película soplada en BIOPAR las temperaturas deben ser menores que para PE/PP y es preciso contar con husillos de barrera para lograr mejores resultados en el proceso de extrusión reactiva donde se mezcla la sustancia plastificante (comúnmente 15% PET), un catalizador, el almidón, compatibilizadores y aditivos. El proceso adaptado entrega película BIOPAR con resistencia al rasgado hasta de 28.000 cN/mm y productividad hasta de 390 kg/h con cabezales convencionales. Dentro de lo que se podrá ver en película plana y lámina en PLA, Reifenhäuser y Kiefel estarán mostrando la rápida acogida y consecuente demanda que ha tenido en el mercado de empaques termoformados. El procesamiento de este material limita el contenido de humedad a 250 ppm y requiere presecado. El PBS por su parte, resulta más fácil de procesar que otros biopolímeros, ya que no requiere presecado y soporta temperaturas de procesamiento hasta de 180°C similares a poliolefinas. Su procesamiento es bueno con husillos de barrera y exhibe un buen desempeño al halado. El extruido en este material no presenta amarillamiento y sus propiedades mecánicas en dirección de máquina son buenas. Referencias Fuente: Tecnología del Plástico |
9 de noviembre de 2010
Extrusión de películas: Innovaciones en K2010
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