Anillos apilables de enfriamiento de burbuja ofrecen enormes ganancias y productividad

Un nuevo sistema de refrigeración de burbuja de última generación aumenta los rendimientos hasta un 60% en película soplada.

Addex Inc., tomó una tecnología de refrigeración con décadas de antigüedad, desarrollada originalmente por un procesador, y la mejoró para crear un nuevo dispositivo, que según reportes ofrecería un aumento espectacular en la producción de película soplada. Llamada ICE (Intensive Cooling Experience), la unidad ha estado funcionando durante meses en la línea piloto de Addex en Newark, N.Y., así como en algunos sitios de prueba. En estos ensayos, según los informes, se ha demostrado que aumenta la producción en un 40-60% más de lo que puede ser generado a partir de líneas equipadas con tecnología de anillo de aire convencional.

La unidad ICE de Addex está montada entre el dado y el anillo de aire; los elementos de enfriamiento están rodeados por un recubrimiento para mejorar la estabilidad de la burbuja.

ICE consiste en una serie de anillos de enfriamiento apilables que rodean la burbuja, explica Bob Cree, presidente de Addex. Cada uno de estos anillos o elementos dirigen corrientes de aire divergentes a lo largo de la burbuja, tanto ascendentes como descendentes, para proporcionar una alta fuerza de retención de la película y máxima eficiencia de enfriamiento. Estos elementos divergentes de refrigeración de alto rendimiento están montados usando tubos separadores que también proporcionan una fuente común de aire de refrigeración a cada anillo de enfriamiento, dice Cree. El sistema se monta sobre la parte superior del dado, y está cubierto con un anillo de aire.
ICE viene originalmente con cuatro elementos de refrigeración apilables. Dos elementos son los mínimos, pero el directivo dice que casi cualquier número se puede apilar para lograr las mejoras de productividad deseadas. Cada elemento se dice que ofrece un aumento del 10-15% en la productividad en comparación con una línea que tiene un anillo de aire de doble flujo. Bob Cree asegura que Addex ha probado ICE con varios diseños de anillo de aire y ahora se están ejecutando ensayos con IBC.

La pila viene equipada con una cubierta de ICE, que sustituye a la atmósfera circundante, con una presión ambiente muy estable, controlable. Cada recinto incluye una combinación de estabilizadores de flujo y múltiples ventiladores de palas de baja presión para fijar operativamente el diferencial de presión entre el interior y el exterior de la burbuja. El sistema incluye ajustes y retroalimentación fáciles de interpretar para optimizar la estabilidad y la eficiencia de refrigeración de este sistema de refrigeración cerrado, apilado.

Addex tiene patentes pendientes para el dispositivo. ICE se mostrará en una pantalla estática en el stand de Addex en la próxima Feria K 2016, en octubre 19 al 26 en Dusseldorf, Alemania. También podría correr en líneas de otros fabricantes de maquinaria de soplado de películas en la feria.

Una iteración anterior de esta tecnología fue patentada en 1975 por Mobil Chemical Co. y se utilizó ampliamente en las líneas de película soplada de esa compañía para producir una gama de productos. Llamado el Herrington Stack (por su creador Jack Herrington), la unidad ayudó a Mobil a producir "miles de millones de libras de productos", recuerda Cree, que trabajó para Mobil en Macedonia, Nueva York, durante cinco años como líder de grupo en I + D antes de la co-fundación de Addex en 1990.

Originalmente, el dispositivo tuvo la intención de imponer una forma específica en la burbuja para permitir la manipulación de las propiedades físicas, señala Cree. Los aumentos espectaculares en la productividad fueron una sorpresa. "El Herrington Stack literalmente llevó la refrigeración al límite de lo que puede manejar el polímero antes de rasgarse en pedazos", recuerda. Al mismo tiempo, dice: "mejoró las propiedades físicas de la película gracias a su capacidad para imponer una forma preferida de la burbuja".

Sin embargo, el sistema también causó una variación de calibre importante, inestabilidad de la burbuja y era muy ruidoso en funcionamiento. Estos problemas surgieron sobre todo en el procesamiento de materiales de menor resistencia en fundido. "El aleteo de la burbuja dentro de la pila de enfriamiento causaba variaciones de calibre que originaban desperdicio", dice Cree. "Además, el sistema generaba un sonido de chillido muy fuerte."

Mobil Chemical intentó varios métodos para resolver estos problemas, y una vez que la patente expiró otros intentaron con el diseño original también. Addex comenzó su propio proyecto de I + D a mediados de 2014, y lo intentó con docenas diferentes de iteraciones de diseño. En el Herrington Stack, el aire era dirigido a la burbuja hacia arriba y hacia abajo creando una cuchilla de aire o de efecto vacío a través de una serie de agujeros perforados a través de una cámara. Entre otras características, el ICE de Addex utiliza ranuras circulares en forma de boquillas en lugar de agujeros perforados para crear un flujo anular de aire a alta velocidad alrededor de la burbuja a velocidades de salida similares a un anillo de doble labio de aire.

Addex comenzó a probar ICE en TPU de alto espesor y ha corrido en una amplia gama de otros materiales, incluyendo LLDPE, mezclas de LDPE, PP, y nylon 6/66. "Estamos manejando la burbuja en cada punto de contacto entre el aire y la película", informa Cree. "Estamos alcanzando los aumentos de la producción proporcionadas por el ensamble original, pero la estabilidad de la burbuja es muy superior."

Como resultado, la variación de calibre de la película en el arranque es la misma o mejor cuando se compara con una línea con un anillo de aire convencional (antes de activar cualquier dispositivo de auto-perfil). Los procesadores que han probado películas producidas con ICE reportaron que no hay cambios significativos en las propiedades físicas en comparación con las películas realizadas con la tecnología convencional, dice Cree.

ICE se puede adaptar en caso de que las líneas no estén ya trabajando en tasas máximas de producción.

Jim Callari , Editorial Director/Associate Publisher
Plastics Technology EUA
Plastics Technology México
29 Julio 2016

Las películas estiradas longitudinalmente (MDO Films)

Películas mono orientadas, estiradas, con excelentes propiedades mecánicas longitudinales.

En un momento cuando la reducción de espesor es tan popular, esta tecnología añade beneficios sin afectar las características técnicas. Las películas se estiran cinco veces en su longitud original /peso. Una película de 75 gramos se convierte en una película de 15 gramos después del estiramiento, frecuentemente con mejores propiedades técnicas.

En el proceso de estiramiento, la película se vuelve mucho más resistente, longitudinalmente. Por lo general, se obtiene una mejor barrera, mejor translucidez y brillo (dependiendo de la estructura química). Sin embargo, es más probable que se desgarre transversalmente, lo cual es una propiedad deseada en muchas aplicaciones. Por otro lado, este efecto puede evitarse mediante la laminación de la película.

La película estirada adquiere propiedades que son similares a BOPP, BOPET y PP cast, en algunos aspectos. Por lo tanto, una película de PE estirado puede ser a veces laminada a una película de PE estándar, proporcionando una estructura de embalaje monomaterial, que es más ecológicamente sostenible.

Equipos y variables criticas del proceso
Aunque la orientación de la película en la dirección MD parece ser sencilla, hay un número de variables que pueden tener un impacto dramático en la propiedades finales de la película. Como con muchas cosas hay un compromiso. Ya se trate de reducir las propiedades óptimas de barrera para mejorar la "tenacidad" o un poco más de encogimiento para reducir el refile y por tanto mejorar los rendimiento del primer paso. Al diseñar un orientador de un aplicación específica, se debe prestar especial atención a la cantidad de pre calentamiento necesario, diámetros de los rodillos, el espacio de estiramiento y temperaturas de recocido.

Película soplada vs cast
Las unidades MDO se utilizan con peliculas sopladas y cast, pero las propiedades y la gama de productos son muy diferentes. M&W dice que la mayoría de sus unidades MDO de película soplada se utilizan para hacer película para pañales. La película cast MDO se desgarra mas rapidamente en la DT que la película soplada, ya que la película cast no tiene orientación inicial. Pero a veces el desgarre en una dirección es deseable para películas que requieren una "tira de cremallera". La película cast también puede ser más gruesa, y su control de calibre es más estrecho. La película soplada, por otro lado, tiene un límite superior en el espesor inicial de aproximadamente de 250 a 375 micrones, así que después del MDO, puede ser muy delgada, en efecto puede bajar hasta 5 micrones. La pelicula soplada también comienza con un grado inherente de orientación biaxial, de modo que cuando se necesita resistencia en un producto de película orientada, la película soplada puede ser la mejor opción.

El material importa
La relación de estiramiento de la película MDO está limitada por el polímero: aproximadamente 2:1 para poliestireno, 4:1 a 5:1 para el PEBDL, 5:1 para nylon, 6:1 a 7:1 para el polipropileno, y 8:1 a 12:1 para el PEAD. (El PEAD homopolimero puede alcanzar 10 veces la rigidez de BOPP.). El estiramiento del PP puede extenderse a 8:1 utilizando copolímeros o mezclandolo con un poco de PE metaloceno. El PEBD no es a menudo orientado en MD porque su amplia distribución de peso molecular le da muy poca resistencia a la tension.

Los proveedores de resina están cada vez más interesados ​​en MDO, el cual consigue propiedades que la orientación biaxial no pueden igualar. El MDO puede mejorar las propiedades de barrera de EVOH, mientras que la orientación biaxial la destruye. El polietileno de alta densidad MDO tiene grandes propiedades de doblez, que desaparecen si la película está orientada biaxialmente.

El MDO puede abrir los poros que confieren transpirabilidad a productos como revestimientos higiénicos para compresas de incontinencia. Tales películas están cargadas con carbonato de calcio y otros minerales. Después del MDO, la película es "golpeada" con un rodillo de enfriamiento y, a continuación otro proceso de MDO en un grado mucho mayor para abrir la porosidad separando el polímero de las partículas de carga.

Ahorros potenciales del MDO
Los ahorros potenciales de costos resultan de (1) menos material por reducción de espesor de la película o (2) mayores tasas de producción manteniendo o mejorando el desempeño de la película. Hay que señalar que un número de otras cosas suceden cuando se intenta reducir el espesor. Por ejemplo, su cliente puede tener dificultad para correr una lámina delgada debido a la menor rigidez, sin embargo en la mayoría de los casos, la rigidez de la película orientada por unidad de espesor (a través de módulo secante) es 3X de la lamina original, lo que permitiría una lamina 30% mas delgada con la misma rigidez.

Aplicaciones típicas de películas MDO
Bolsas Doypack, Etiquetas en Molde , Envoltura Encogible Regulable, Cintas Ajustadoras, Capas sellantes, Envoltura Retorcible (Twisting), Cintas y Zunchos, Envoltura de Congelados, Envolturas de Barrera, Bolsas de Basura, Forros de Cajas de Cereales, Bolsas de Servicio Pesado, Embalaje Resistente a la grasa, Envolturas de Cereales y Galletas.

Referencias,
Addex, Parkinson Technologies, Davis Standard, Hosokawa Alpine, W&H.
Plastics Technology.