Las baterias futuras seran exprimidas de boquillas, tal como la pasta de dientes

En 1970 los investigadores descansando en bolsas de frijol en el Centro de Investigación de Palo Alto de Xerox (PARC en ingles)) crearon las invenciones que pondrían en marcha la revolución entrante en la tecnología de la información. El ratón de la computadora nació aquí, al igual que los iconos, las ventanas, las redes Ethernet y la impresora láser. Hoy en día, aunque ya no existen las bolsas de frijol y PARC se escindió como una filial hace una década, los investigadores han vuelto a experimentar con la impresión. Esta vez tienen la esperanza de producir las tecnologías de la revolución del siglo 21 en la energía limpia.

Laboratorio de Sistemas Hardware de PARC está desarrollando baterías de iones de litio de vehículos eléctricos que pueden contener 20% más de energía que los diseños tradicionales. Hacer una batería que pueda almacenar más energía requiere un cátodo más grande que contenga más iones de litio. Sin embargo, mientras más grueso es el cátodo, más lento se mueven los iones a través de él. Esto reduce la potencia de la batería, lo que lleva a una aceleración lenta.

PARC quiere evadir esta compensación mediante la construcción de cátodos a partir de dos materiales: uno densa, y optimizado para el almacenamiento y el otro poroso, para una rápida transferencia de carga. Amplias regiones de almacenamiento alternarán con estrechas regiones conductoras. Ello permitirá una batería más grande, mas densa en energía a construir sin sacrificar su poder.

Esta idea básica se ha entendido durante algún tiempo. El truco está en construir las regiones lo suficientemente pequeñas (alrededor de 100 micras de diámetro para el medio de almacenamiento, y diez para el conductor). El cátodo de la batería de un coche eléctrico típico necesitaría decenas de miles de estos dedos entrelazados. Hacer tales características pequeñas con precisión requeriría fotolitografía, una tecnología cara inadecuados para el volumen de fabricación de alta velocidad de baterías grandes.

La solución de los investigadores del PARC, que sin duda han impresionado a sus antepasados ​​de libre pensamiento, se inspiró en la crema dental rayada. En la nueva batería de PARC, los dos materiales se mezclan con un material orgánico para formar pastas que son alimentados en un cabezal de impresión que contiene pequeños canales y boquillas. El cabezal de impresión se desplaza sobre sobre un folio metálico  extruyendo las pastas unas al lado de otros, para crear rayas finas. Secando el substrato se elimina la mayor parte de la materia orgánica, dejando un cátodo sólido. En las pruebas en contra de baterías idénticas presentando cátodos hechos de una sola sustancia, los recargables coextruídos podrían almacenar una quinta parte más de energía. Scott Elrod, jefe del laboratorio, dice que PARC ahora está discutiendo la forma de probar la nueva batería con las empresas que eventualmente la fabricarían.

Imprimir los cátodos de esta manera es sólo el comienzo. PARC está trabajando con ARPA-E, una agencia del gobierno estadounidense cuya misión es la creación de tecnologías energéticas avanzadas, para tratar de imprimir baterías enteras. Esto requerirá cinco pastas - dos para tanto el cátodo y el ánodo, además de un separador. La coextrusión también promete mejorar la eficiencia de las celdas solares mediante la impresión de los alambres de plata que conducen corriente de una celda. La pasta de plata es coextruída con un material que se quema cuando la celda se calienta. El resultado es un cable de sólo 20 micras de diámetro, en lugar de 50 micras. Los cables mas angostos proyectan sombras más pequeñas, por lo que más luz solar llega a la celda.

Los paneles solares hechas de esta manera se encuentran ahora en producción, y el Sr. Elrod ya le está echando el ojo a las celdas de combustible, supercondensadores (una nueva forma de almacenar electricidad) y aun a los convertidores catalíticos, como candidatos idóneos para la fabricación por coextrusión. Puede que la impresión-coextrusión nunca se convierta en una frase cliché  como la impresión láser, pero Xerox seguramente estará contento de que haya vida en su antigua PARC todavía.

The Economist - Ciencia y Tecnología

20 Abril 2013

Un nuevo cabezal abre nuevos mercados

General Plastic Extrusions Corp. encontró eso recientemente al convertir una línea de segunda mano de pelicula soplada que había sido utilizada por su propietario anterior para I + D.

A veces todo lo que necesita es un cambio de cabezal. General Plastic Extrusions Corp. encontró eso recientemente al convertir una línea de segunda mano de film soplado que había sido utilizado por su propietario anterior para I + D. Curiosamente, General Plastic se dirigió a un grupo relativamente nuevo en el campo de cabezales de pelicula soplada para su actualización, y como resultado ahora tiene un pie en el negocio de las películas de barrera.

Basado en Prescott, Wisconsin, General Plastic (generalplastic.com ) hace una variedad de películas de embalaje y bolsas, especializandose en pequeñas cantidades. Una orden puede ser tan pequeño como 700 kg, anota Grant Durhman, presidente. En ese negocio, la calidad y capacidad de cambiar rápidamente los productos los sitúa por encima en la escala de prioridades.
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Ya en 2008, General Plastic decidió ampliarse a películas de cinco capas para envasado de queso y otros productos alimenticios. Se compró una línea usada de otra compañía que la estaba usando sólo para fines de desarrollo. "Hemos pasado por la curva de aprendizaje que la mayoría de los procesadores de película experiencia de la primera vez que entrar en cinco capas, pero no pasó mucho tiempo para que nos demos cuenta de que la tecnología de cabezales que habiams comprado estaba anticuada", dice Durhman. "La calidad que necesitábamos no estaba allí. Y la diferencia entre lo que produciamos y lo que otros hacian en el negocio de cinco capas, era visible. "

General Plastic buscoa Premier Dies Corp., Chippewa Falls, Wisconsin, para una actualización. Aunque conocido por troqueles planos, Premier había hecho algunas reparaciones de otros cabezales en General Plastic.

Este cabezal de película
soplada representa la
primera oferta comercial
de Premier 

El cabezal de cinco capas que Premier consrtruyo para General Plastic es una unidad estilo tortilla, que utiliza un conjunto de tres platos redondos para procesar el flujo de cada capa individual, explica Steve Jonak, presidente de Premier. El polímero se distribuye alrededor del cabezal entre las dos placas con un canal de división de flujo. A continuación, viaja a través de la placa de enmedio a través de ocho agujeros hacia el espacio entre  la segunda y tercera placa, el cual contiene las espirales cortadas en el lado plano de ambas placas. El material luego viaja hacia la espiga central, y hace un giro de 90 ° hacia arriba. Los beneficios de este diseño es que cada polímero está térmicamente aislado de los demás hasta que se combinan. El uso de tres placas en lugar de dos reduce el diámetro del cabezal y el tamaño total y la longitud de los canales de flujo.
Se suministro el cabezal con labios de 6" y 10" de diametro. Este esta corriendo en una línea usando tres extrusores de 2" y dos de 2.5".

Acercamiento del paso
de flujo de material en
 el cabezal de película 
soplada estilo apilado
 de Premier

Con su cabezal original, General Plastic estaba produciendo a una velocidad de alrededor de 75 kg / hr.Durhman y Jonak esperaban tasas de 175 kg / h en el nuevo cabezal, pero se dice que esta corriendo por encima de eso en algunos productos. "Estamos consiguiendo alrededor de 2.86 kg/cm de circunferencia de cabezal, en general, que es una buena producción para lo que hacemos ", dice Durhman. El cabezal también transita dentro y fuera de las estructuras de nylon mucho más rápido que la versión anterior. "Y la calidad de la película que estamos haciendo ahora es sensiblemente mejor."

La escala de producción de los diseños de cabezales de Premier ahora van de 1 a 48" de diámetro y hasta 15 o más capas. Los cabezales incorporan superficies de sellado que encajan cara a cara sin juntas de sellado, minimizando los costos de mantenimiento. Se usan unas espigas especiales de radio expandible para alinear exactamente cada placa  con la que viene encima. Esto, segun los reportes, mejora la precisión del canal de flujo de cada capa y hace al cabezal más fácil de montar y desmontar. Cada placa de capa se emperna a la que está debajo para un montaje de precisión.

Todo el conjunto de las capas apiladas se sujeta con un complemento de tirantes a todo lo largo, los cuales se dice que previenen las fugas. No hay áreas de ajuste deslizante- entro del cabezal ni superficies de igualación en los ángulos, que son comunes con diseños de mandril anidado. El eje central incorpora calentadores internos para acelerar el calentamiento y para el control de la temperatura en el interior del cabezal. Además, el eje central, puede acomodar fácilmente a los conductos de aire para IBC.

En el negocio de películas finas de barrera, General Plastic compite contra algunos gigantes de la industria. Pero no se asusta ante el desafío competitivo, teniendo en cuenta su facilidad para tiradas cortas y cambios rápidos que da la ventaja en un montón de casos. "Hay suficientes migajas que caen de la mesa para mantenernos ocupados", como lo pone Durhman.

James Callari, Editorial Director - Plastics Technology
Setiembre 2011

Panza Cup de Panzani un original envase de EDV Packaging

Panza Cup de Panzani simplifica la vida de los consumidores en un envase de EDV Packaging.

Se trata de un novedoso envase individual calentable al microondas, presentado con tenedor incorporado y en un cartoncillo protector de base cuadrada, hecho a medida para que encaje perfectamente en la palma de la mano y que actúa como aislante del calor mientras se consume el producto.

EDV Packaging coextruye y termoforma la estructura de muy alta barrera en PP/EVOH/PP transparente en su planta de producción de Llinars del Vallès, Barcelona, España. Gracias al alto porcentaje de EVOH, el envase ofrece máximas garantías a propiedades como la larga conservación del producto envasado y la barrera a la humedad, al oxígeno y a los rayos UV, necesarias para preservar la estabilidad y el sabor de la pasta hasta los 12 meses después del envasado, a temperatura ambiente, en condiciones óptimas de almacenamiento.
 
Los laterales del envase tienen perímetro octogonal y se ha diseñado con estrías en cuatro de las paredes laterales con el objetivo de hacer el envase más resistente a la deformación durante el proceso térmico de esterilización.

El envase es termosellado herméticamente con un film transparente pelable, también de alta barrera. Una vez llenado, el envase se encaja en un cartoncillo decorado, de forma cuadrada, que incorpora un tenedor en su base. Los envases se comercializan en raciones individuales.

La presentación final destaca desde cualquier ángulo del lineal del supermercado, puesto que resulta altamente atractiva al consumidor que busca un producto de calidad que, a su vez, sea respetuoso con el medio ambiente. Gracias a la calidad y características del material plástico, el envase es 100% reciclable, muy ligero, fácil de llevar e irrompible.

Mundoplast - 27/04/2011

Coextrusion de Peliculas Sopladas

Muchos fabricantes de peliculas sopladas que pasan de monocapa a multicapa tienen dudas respecto al numero de capas que deben especificar al comprar una coextrusora. La respuesta es simple, el maximo que puedan adquirir. Otro lineamiento interesante es tener claro cual es el mercado al que se apunta. Si es pelicula de laminacion o media barrera se puede arrancar con 3 capas, pero si es de alta barrera el minimo es 5.
En el cuadro de abajo podemos ver que podemos reemplazar una pelicula monocapa de PEBD con una coextrusion de 3 capas en la cual tenemos un nucleo central de PEBDL mas barato, manteniendo dos capas brillantes de PEBD para una buena calidad de impresion y un sellado convencional

Ahora bien, aun en el caso de pelicula de laminacion, las ventajas de pasar de 3 a 5 son importantes porque podemos bajar los costos reduciendo el espesor de las resinas mas caras. Con una coextrusora de 3 capas podemos fabricar una estructura de media barrera basada en poliamida (nylon). Sin embargo, pasar a 5 capas nos permite mejorar la barrera incluyendo dos capas de poliamida. Una alternativa es tambien, mantener una capa de poliamida pero reduciendo los costos mediante reduccion de la capa de ionomero añadiendo capas de PE o EVA.

Pasar de 5 a 7 capas tiene aun mas ventajas de costo. Podemos modificar una estructura de alta barrera de 5 capas, dividiendo la capa de impresion de PEBDL con una capa delgada de PEBD, lo cual permite una superficie mas brillante y por tanto una impresion mas atractiva. En el caso de la capa sellable de ionomero se ha añadido una capa mas barata de EVA para bajar los costos manteniendo un sellado a baja temperatura adecuado para maquinas envasadoras de alta velocidad.

Pasar de 7 a 9 capas tiene ventajas adicionales de costo y competitividad.


Tener en cuenta que el manejo de esta lineas es mucho mas complejo y que se tiene que hacer mediante una completa automatizacion, lo que incide en el costo. Pero tenemos disponible en el mercado una pelicula de mas alta calidad a un menor costo.