relacion de soplado

latinoamérica PE news/9

1febrero 2000

AFF

INIT

Y* •

ATTA

NE*

• D

OW

LEX

* • E

LITE

* • H

DPE

• IN

SITE

* • L

DPE

• LL

DPE

• PR

IMA

COR*

• SA

RAN

*

Dos aliados en su carrera hacia el liderazgo.Día tras día, un equipo de destacados investigadores llega a nuestros laboratorios ubicados en Freeport, Texas, USA y en Bahía Blanca, Provincia de Buenos Aires, Argen-tina con un claro objetivo en mente: brindar a nuestros clientes soluciones innovadoras y competitivas para ayu-darlos a satisfacer las necesidades de un mercado en constante crecimiento. A tal fin, nuestros laboratorios dividen su actividad en varios sectores de trabajo:

Servicio técnico y desarrolloEste sector brinda asesoramiento a nuestros clientes ante problemas con el producto y desarrollo de nuevas aplicaciones. Aquí también se realizan las evaluaciones de procesabilidad y propiedades físico-mecánicas de los materiales experimen-tales, así como de productos puros o en mezclas solicitados por nuestros clientes. Para la ejecución de las tareas vinculadas a estas actividades cuenta con dos áreas:

Consultas (54 11) 4319 0259 fax 4319 0405 [email protected]

* M

arca

Reg

istr

ada

de "T

he D

ow C

hem

ical

Co.

"

Así, todos los días, ponemos a su servicio a nuestros mejores profe-sionales en el área de investigación y nuestr as instalaciones de última generación para ayudarlo a satisfa-cer las más elevadas exigencias del mercado porque creemos firme-mente que un buen proveedor no es aquél que tan sólo le provee los mejores productos sino que tam-bién debe ser su aliado en la carre-r a hacia el liderazgo.

Laboratorio organoléptico de sabor y olor Conforme a las normas ASTM e ISO, este laboratorio evalúa las percepciones sensoriales efecto de los materiales de empaque sobre los alimentos. A tal fin, posee equipamiento de última generación, altamente sofisticado y es idéntico a los mejores laboratorios organolépticos de empresas líderes de la industria alimenticia.

Equipamiento adicionalEn el laboratorio de Freeport contamos también con otros equi-pamientos tales como una línea de soplado con contador óptico de geles, una máquina Hayssen de termoconformado, llenado y sellado, una máquina de ensayo de película de stretch marca Lantec, una máquina Amplas para producción de bolsas, etc.

Adicionalmente, nuestro laboratorio de Bahía Blanca brinda los siguientes servicios:

Control de calidadSu responsabilidad consiste en analizar materias primas, productos en proceso y productos terminados, clasificar pro-ductos y realizar análisis no rutinarios en apoyo a las plantas de polietileno. También está a cargo de la resolución de recla-mos de clientes. Durante el último año se ha migrado a méto-dos globales para el control de la calidad y actualmente se está trabajando en la implementación de más migraciones de este tipo. Este grupo trabaja en turnos rotativos para poder controlar la calidad 24 horas por día, 365 días por año.

Aseguramiento de la calidad Este sector asegura que se empleen los mejores y más mo-dernos métodos de análisis y control de calidad buscando siempre la innovación en el área analítica y velando por su estandarización a nivel global. Este grupo coordina el programa ILU (estudio interlaboratorio Dow).

Capacitación A partir de este año, el laboratorio ha comenzado a ofrecer cursos para clientes y personal de Dow y Polisur sobre tecno-logía del polietileno.

Area de ensayos físicosEste área posee atmósfera controlada según lo establecido por estándares internacionales conforme a normas ASTM e ISO y cuenta con equipos de última generación para la evaluación de propiedades físico-mecánicas (dinamómetro para propiedades de tracción y compresión, deslizamiento, soldabilidad y punzo-nado, hot tack, ESCR- resistencia a la agresión de agentes químicos y físicos, punt o de ablandamiento Vicat, impacto al dardo, rasgado Elmendorf, etc.). Además dispone de un moderno equipo de microscopía óptica para análisis de estructuras en coextrusiones y laminados y caracterización de geles, de un DSC (calorímetro diferencial) para identificación de materiales y de un reómetro capilar que permite predecir el comportamiento del material al momento de ser procesado en extrusión o inyección.

Area de fabricaciónEste área cuenta con un equipo de extrusión para la fabrica-ción de película de alt o peso molecular/alta densidad típica-mente usada para producir bolsas camiseta, bolsas de arranque y bolsas de supermercado; otro equipo de extrusión de monocapa para fabricar películas de LDPE y LLDPE y mezclas de los mismos; una sopladora de botellas de un litro de capacidad, diámetro tornillo 50 mm, producción de 5 a 6 botellas por minuto; y una inyectora con variados moldes entre ellos uno para la obtención de probetas para ensayos físicos con una capacidad de inyección de 460 g y de plasti-ficación de 115 Kg/h, presión de cierre 250 bar. Este área tiene por objeto asistir a nuestros clientes en sus necesidades de nuevos desarrollos. Para esto, el laboratorio de Freeport, cuenta con un equipo de extrusión de película de cabezal plano de 5 capas y otro de 3 capas que permiten la fabricación de películas de multifuncionalidad, como por ejemplo, película de barrera a gases y líquidos, barrera orga-noléptica, sellabilidad controlada, etc. También cuenta con un equipo para extrusión de película soplada de polietileno de baja densidad lineal (alta velocidad) para desarrollos y ensayos de resinas de alto rendimiento, un equipo de inyec-ción de última generación con moldes Husky y Demag y una máquina para rotomoldeo.

El tiempo de respuesta de este sector ronda los 4 días para trabajos de carácter urgente y 9 días para los de curso normal. Además brindamos asesoramiento a nuestros clientes en cuanto a la especificación y selección de nuevos equipos e implemen-tación de procedimientos de ensay o en sus laboratorios.

Laboratorio analítico de investigación de procesos y desarrollo de resinas Este laboratorio tiene a su cargo la tarea de implementar inno-vaciones tecnológicas en las plantas de polietileno con el fin de mejorar los productos existentes o desarrollar nuevas resi-nas acorde a las necesidades de nuestros clientes. Contamos, además, con un moderno laboratorio de analítica que incluye reactores Batch par a la simulación de fabricación de polietileno, cromatógrafos gaseosos para evaluación de materias primas y detección de impurezas, infrarrojos para evaluación de muestras y otros equipos sofistificados.

Cabezal


febrero 2000 3

SOLUCIONESDOW

Por: Luis Abella

Figura 1 Esquema de línea de extrusión para soplado de película

Marcoscolapsadores

Basket

Anillo deenfriamiento

Bobinado

Rodillos

Extrusor

Soplado de película: Soluciones a los posibles problemas originados durante la extrusión.

Area de acciónLas características finales de una película están determinadas por lo que ocurre en el tramo que va desde la salida del cabezal hasta los rodillos del tiro. Por lo tanto, es importante tener definidos ciertos parámetros de extrusión para poder controlar y repetir las condiciones de trabajo. Los términos más comunes que se emplean para determinar esas condiciones son los siguientes (Fig.2 y 3):

Relación de soplado Indica el incremento del diámetro de la burbuja respecto al diámetro del cabezal. El valor de esta relación se obtiene de la siguiente fórmula: RS= Diámetro de burbuja/Diámetro del cabezalEl ancho de la luz de labio dividida por la relación de soplado indica el espesor teórico de la resina fundida después de su reducción por soplado.Como es complicado calibrar el ancho de la burbuja sin romperla, una forma más práctica de medir la relación de soplado es: RS= 2 x el ancho de la lámina/π xDiámetro del cabezal ó RS= 0,637 x ancho de la lámina/Diámetro del cabezal

Relación de adelgazamiento Mide la reducción del espesor en la resina fundida después de ser soplada. Está definida por la siguiente relación: RA= ancho de la luz de labio/espesor de la película x relación de soplado Así, una relación de soplado alta implica un may or adelagaza-miento de las paredes de la burbuja y una orientación en sentido transversal de las moléculas, como resultado de soplar la burbuja para dar lugar a un diámetro mucho mayor que el del cabezal. Una relación de adelgazamiento alta dará lugar a un mayor adelgazamiento de las paredes y una orientación en sentido máquina debido a que se está tirando de la resina fundida a mayor velocidad de la que sale del cabezal.En la práctica estos valores son aproximados ya que la resina fundida se hincha por sí misma cuando sale de la luz de labio. El cálculo se hace usando las dimensiones de la luz de labio porque es muy difícil medir las variaciones de hinchamiento debidas a las características de la resina usada y a las condiciones de extrusión.

Línea de enfriamientoEn una burbuja marca el lugar donde la resina fundida comienza a enfriarse. En el caso de resinas de baja densidad o baja densidad lineal se puede observar un cambio en la apariencia de la burbuja, tornándose más opaca por encima de la línea de enfriamiento.

Altura de cuello En el caso de burbujas de resinas de alta densidad (PEAD) es importante tener en cuenta est e parámetro. La altura de cuello es la distancia que hay desde el cabezal hasta el punto más angosto antes de la expansión de la burbuja. En el caso de PEAD se recomiendan alturas de cuello desde 6 a 10 veces el diámetro del cabezal, a fin de mantener una buena resistencia al impacto y al rasgado. El cuello hace que las cadenas de polímero, que salen del cabezal alineadas en la dirección máquina, tengan una mayor orientación al azar a lo largo del mismo, mientras permanecen en

La eficiencia de un proceso productivo viene definida por la

calidad del producto resultante. Una parte importante del trabajo

de soplado de película consiste en prevenir problemas o hacer

ajustes en línea de los defectos que veamos durante la extrusión.

En este artículo se describirán las posibles causas y soluciones a

las fallas que pueden aparecer en una película soplada, así como

controles para poder evitarlas.

El proceso de fabricación de una película a partir de una resina fundida es extremadamente simple. Implic a la alimentación de un extrusor con resina en forma de pellets a través de una tolva. Dentro del tornillo el calor y la fricción convertirán los pellets en una masa fundida, que es empujada a través de un cabezal para formar un tubo. Este tubo es inflado por aire, para aumentar su diámetro y, al mismo tiempo, es estirado fuera del cabezal para reducir el espesor de la película. La burbuja es aplanada por los marcos colapsadores, adelgazada a través de los rodillos y bobinada para dar lugar al rollo de film final (Fig.1).


* M

arca

Reg

istr

ada

de "T

he D

ow C

hem

ical

Co.

"

Figura 2 Esquema de una burbuja de baja densidad o baja densidad lineal

Figura 3 Esquema de una burbuja de alta densidad

Teor. RS=D2/D0Real RS=D2/D1

Diámetro de burbuja

Diámetro del cabezal

Línea de enfriamiento

Diámetro de cuello D1

Diámetro deburbuja D2

Diámetro de cabezal

Cabezal

Altura de cuello

estado fundido. Además, los cuellos largos permiten que las fuerzas viscoelásticas del material fundido se disipen antes de la expan-sión de la burbuja, permitiendo un mejor adelgazamiento de ésta. Es necesario el buen centrado del cabezal para evitar que varíen las propiedades mecánicas en el ancho de la película.

mantenimiento periódico de aquellos elementos que deben ser revisados con la extrusora parada. También es bueno ir analizando y reparando aquellas fallas que pueden ser corregidas durante la extrusión. Estas listas de inspección pueden estar incorporadas al plan general de producción, definiéndose en ellas quiénes son responsables del mantenimiento.Del mismo modo, los listados de controles deberán considerar para todas las máquinas de la planta aspectos generales como la limpieza y cambio de los filtros con la frecuencia necesaria o cuando se trabaje con varios tipos de resinas; la limpieza de la extrusora cuando se vaya a trabajar con una resina diferente, para eliminar una fuente de contaminación; que las tolvas y los tambores de resina deben estar tapados para evitar contaminación y daño del extrusor por metales u otros materiales extraños a la resina; etc.

ControlesEl buen control de los componentes de la extrusora es imprescindible para verificar el correcto funcionamiento de la máquina e identificar aquellas áreas que están teniendo fallas. Las cuatro variables de control más importantes de la máquina son: la temperatura de masa, los indicadores de presión, el tacómetro del tornillo y el amperímetro.Los filtros de aire sucios pueden liberar componentes sólidos que se sobrecalientan y se queman originando contaminación en la extrusión. Es importante que cuando se observe esto se realice el cambio de los mismos.Los controladores de temperaturas de las distintas zonas de la máquina deben ser revisados, para evitar zonas de sobrecalienta-miento o con baja temperatura. Es muy simple hacer esta revisión ya que las termocuplas están localizadas en la superficie del torni-llo y del cabezal. El mal funcionamiento de las termocuplas y el sobrecalentamiento de zonas del tornillo son las causas más comunes del mal funcionamiento de un extrusor y es algo que el operador muchas veces no mira y no corrige.Algunos extrusores son enfriados por una corriente de agua, por lo que es importante el control de la temperatura, sobre todo en la zona de alimentación. Un enfriamiento excesivo de esta zona provoca que la resina se funda y se pegue a la superficie interrumpiendo la correcta alimentación de la resina en el extrusor. El resultado de esto es una pérdida del rendimiento de la máquina. El control del enfria-miento automático del cañón puede hacerse bajando la temperatura en el cañón por un momento y observar la caída de temperatura en el enfriador y el funcionamiento del compresor.El cabezal y el aro de enfriamiento deben estar paralelos, y este último debe estar concéntrico al labio del cabezal. En los lugares por donde fluye el aire no debe haber suciedad entre el borde del cabezal y la base del aro. Cualquier suciedad en esta zona puede interrumpir el paso del aire y causar bandas en la resina fundida que sale del cabezal que se marcarán en la película final. En el caso de los cabezales ajustables, la luz de labio se debe contro-lar con los pernos que hay en el cabezal. El operador deberá abrir o cerrar la luz de labio con ajustes muy pequeños, de aproximada-mente un cuarto de vuelta del tornillo. Exceptuando algunos cabeza-les especiales, el operador no podrá abrir o cerrar la luz de labio en un sólo lugar, deberá centrar el cabezal de manera que la luz de la-bio permita un espesor constante en toda la circunferencia. El ajuste del cabezal debe hacerse solamente por presión con los tornillos.

PrevenciónEn todos los procesos la regla para minimizar los problemas es tratar de evitarlos antes de que aparezcan. Por eso, es importante comprar el equipo adecuado para producir la película que quere-mos. Además, es imprescindible el tener una correcta instalación del mismo y un buen mantenimiento y organización antes de empezar a producir. Todas estas acciones nos ayudarán a obtener una película de mayor calidad y a evitar el incremento de los descartes o "scrap".Una buena filosofía de trabajo para el operador puede ser la de tener una lista de todos los parámetros que ha y que inspeccionar antes de empezar un trabajo. Además, hay que organizar el


febrero 2000 5

Después de haber seleccionado el o los tornillos para presionar, todos los restantes deben ser soltados, hasta un octavo de vuelta, para poder realizar el ajuste. Es importante, cuando hayamos completado el ajuste, no apretar demasiado el resto de los tornillos para mantener el cabezal en su lugar.Si queremos hacer una película sin arrugas es necesario un correcto centrado de la burbuja respecto al tiro. Esta debe estar simétrica a la línea que va desde el centro de los rodillos del tiro al centro del cabezal. Los marcos colapsadores deben ser simétricos al eje central del tiro, y la punta de los mismos debe estar alineada con los rodillos del tiro. Si dejamos una distancia muy grande entre la punta de los marcos colapsadores y la base de los rodillos puede ocurrir que la burbuja se reinfle y dé lugar a la formación de arrugas en todo el ancho de la película.Los marcos colapsadores y los rodillos del tiro, deben ser limpia-dos y alisados a fin de evitar daños en la burbuja o marcas que disminuyan la calidad de la película. La velocidad de los rodillos del tiro debe ser revisada y ajustada para evitar diferentes tensiones en la película que darán lugar a arrugas.La torre debe estar bien estable y sin vibraciones, es preferible que esté bien aislada de las corrientes de aire que pueden originar turbulencias en la burbuja. Un indicador de un desajuste de los componentes de la torre es la aparición de arrugas en la película en dirección máquina.Las barras de tratamiento deben estar correctament e separa-das y en paralelo con los rodillos de tratamiento.Para poder corregir eficientemente las fallas que observamos durante la extrusión, es muy importante que el operador, antes de hacer algún ajuste, sepa dónde hacerlo.

Herramientas de ajusteEl operador debe tener las herramientas necesarias para operar y ajustar las líneas: Cuando el operador esté viendo problemas en el proceso debe parar, mirar, escuchar y sentir.

Mirar: ¿Están la resina, los aditivos y el sistema de recuperado correcta-mente ajustados y funcionando bien?, ¿Están la temperatura de masa, la presión y las termocuplas funcionando correctamente?, ¿Tiene la burbuja la forma adecuada y la línea de enfriamiento está a la altura correcta?, ¿Hay arrugas en la tela?, ¿Cómo es el aspecto de la bobina?

Escuchar: Estar atento a los sistemas de control del extrusor, el sistema de alimentación, el sistema de enfriamiento. Cualquier cambio de sonido debe ser una indicación de un mal funciona-miento. Si el operador está muy familiarizado con los sonidos de la máquina le será fácil darse cuenta cuando tenga un problema y lo podrá resolver antes de que se incremente.

Sentir: Sentir la transmisión del extrusor y el comportamiento de los controladores para detectar una excesiva temperatura o vibración. Sentir el aire de enfriamiento para ver si el compresor funciona correctamente. Sentir la corriente de enfriamiento de agua (ver si el agua que entra está fría y la que sale está templada o caliente). Sentir la tensión de la lámina, ¿Está muy tensa o muy suelta? Tener una buena familiaridad con el equipo es la mejor herramienta para realizar un trabajo correcto y resolver a tiempo los problemas.

RendimientoUna buena forma de medir el rendimiento de una extrusora es considerar la cantidad de kilogramos por hora que son extrudados a través de un cabezal c on un labio de dimensiones determinadas o Kg/h/mm de luz de labio. Para conocer la eficiencia de la extrusión se deberá dividir los kilogramos de película buena por las horas de máquina empleadas. El rendimiento depende mucho de las dimensiones de la película que estemos produciendo, de su espesor, la relación de soplado y la habilidad de la línea de extrusión para poder procesar eficientemente.Hay varias causas que pueden dar lugar a una reducción del rendi-miento, es importante que esas causas sean rápidamente identifi-cadas y corregidos los problemas. Causas relacionadas con la resina pueden ser la presencia de finos y de pelusas. Una gran cantidad de finos pueden caer y entrar en el extrusor lubricando demasiado el tornillo, ya que esos finos pueden contener cantidades altas de aditivo deslizante. Esta excesiva lubricación tiene un efecto negati-vo sobre la fluencia de la masa fundida en el tornillo y disminuye el rendimiento hasta que todo el aditivo es liberado por el extrusor.Las pelusas que se originan en el material recuperado, pueden reducir la densidad de la masa de resina que está en la tolva. Esto hace que la zona de alimentación del tornillo no pueda mantener una entrega continua de material al tornillo, provocando una pérdida del rendimiento.Cuando un extrusor es apagado de repente, debido a un problema de tensión u otra causa, puede darse una reducción del rendimiento de la máquina. En estos casos, el calor de la zona de transición del tornillo se transmite hacia la zona de alimentación que normalmente se enfría por la alimentación de los pellets. Esta zona sobrecalen-tada funde parcialmente los pellets, que se pegan al tornillo, blo-queando parcial o totalmente esta sección y causando un menor rendimiento en la actividad del tornillo. Una solución a este problema consiste en introducir varas de media pulgada de la resina que queda en la salida del cabezal, mientras el tornillo gira lentamente. Este material es cortado en secciones que van rompiendo los pellets parcialment e fundidos que están pegados al tornillo. Si el bloqueo es muy severo hay que sacar el tornillo y limpiarlo. Si se apaga la máquina, las temperaturas del extrusor y del cabezal deben ser reducidas al mínimo, para permitir que la resina se libere por el cabezal, todo esto debe hacerse a una velocidad de tornillo baja. Hay que tener cuidado de no bajar la temperatura hasta el punto de provocar que la resina fundida se solidifique.

Desechos o ScrapUn buen método para aumentar el rendimiento de una máqui-na es disminuir la cantidad de scrap que genera. Una eficaz ma-nera de reducir el scrap es tener una buena planificación de las órdenes de trabajo para minimizar los cambios de resinas, tamaños de película, etc. Otro punto importante de control de generación de desechos se da cuando no hay un manejo cuidadoso de las bobinas que se sacan de la línea. Muchos daños en la película ocurren en el transporte de esa bobina hacia las zonas de impresión o confección, sin la debida protección. Una bobina dañada es el scrap más caro ya que lleva incorporado todos los costos de operación.


* M

arca

Reg

istr

ada

de "T

he D

ow C

hem

ical

Co.

"*

Mar

ca R

egis

trad

a de

"The

Dow

Che

mic

al C

o."

poder ir solucionándolas. A continuación se describen los pro-blemas más frecuentes y las posibles soluciones a los mismos.

Guía general par a resolv er problemas en la película

Posible SoluciónProblemas

Posible SoluciónProblemas

Aumentar la altura de cuello

Reducir la temperatura de fundido

Incrementar la relación de soplado

Incrementar el rendimiento

(velocidad de tornillo)

Limpiar el cabezal

Incrementar la altura de cuello


Aumentar la relación de soplado

Aumentar la apertura de labio

Reducir la altura de cuello

Reducir la velocidad del aire

de enfriamiento

Reducir la relación de soplado

Aumentar la temperatura de fundido

Aumentar la luz de labio


de enfriamiento


Reducir el rendimiento

Incrementar la relación de soplado



de enfriamiento

Reducir la altura de cuello

Control de resinas por contaminación

Reemplazar el filtro sucio

Limpiar el labio


Incrementar la temperatura del cabezal

Incrementar la temperatura de fundido

Aumentar la luz de labio

Limpiar el labio

Aumentar la altura de colapso

Aumentar el ancho del marco

Aumentar la temperatura de fundido

Reducir la altura de colapso

Reducir el ancho del marco


Mala

resistencia

al impacto

al dardo

Baja

resistencia

al rasgado DM

Baja

resistencia

al rasgado DT

Inestabilidad

vertical

de la burbuja

Inestabilidad

horizontal

de burbuja

Geles, ojos

de pescado

Fractura

de fundido/

Superficie

rugosa

Arrugas en DMArrugas en DT

Ajustar el marco de colapso

Mismas indicaciones de estabilidad de

burbuja


Aumentar la temperatura en el cabezal

Limpiar el cabezal

Limpiar el anillo de enfriamiento

Comprobar el alineamiento del cabezal

Filtros muy ceñidos

Incrementar la temperatura

Bajar el rendimiento

Limpiar el cabezal

Aumentar el nivel de tratamiento

Eliminar las arrugas de la película

Verificar el nivel de aditivo deslizante

Verificar que la película no esté mancha-

da con grasa siliconada (recubre el dado)

Extrudar un lote diferente en las mismas

condiciones, para certificar que la resina

tiene geles

Cambiar de resina para certificar que la

máquina produce geles

Modificar el perfil de temperaturas hasta

encontrar el adecuado para mejorar el

mezclado

Reducir la tensión de bobinado

Reducir la temperatura de la película

(aumentar aire de enfriamiento)

Reducir la velocidad del tornillo para

que la película se enfríe mejor

Utilizar una resina con la cantidad de

aditivos adecuada

Reducir el nivel de tratamiento de la

película


Reducir la temperatura del labio

Filtros muy ceñidos

Aumentar la temperatura de agua de

alimentación

Bajar el rendimiento

Arrugas en

los bordes

de la película

Excesiva

variación

de espesores

Excesiva

presión

Película con

problemas

de impresión

La película

tiene geles

La película

sale bloqueada

Ensuciamiento

de boquilla

Alta

temperatura

de fundido

Como se dijo anteriormente en este artículo, es importante identificar las fallas que veamos durante la extrusión, a fin de

relacion de soplado

Documents