Consejos para implementar una línea de película stretch

Desde su incursión en la década de los setenta, las películas stretch se han convertido en uno de los recursos más utilizados para envolver un sinnúmero de elementos, desde alimentos y muebles hasta contenedores de carga para transporte. No obstante, en los últimos años, el mercado de películas stretch (o películas estirables) ha cambiado, y de la mano del mercado se han transformado también las tecnologías a cabezal plano (o cast) para la producción de este tipo de películas.

El incremento del costo energético ha implicado la necesidad de contar con maquinaria que ofrezca una buena relación de producción y energía consumida. Así mismo, otro cambio significativo se ha dado en el espesor de las películas, que gracias a nuevas resinas con mejores propiedades mecánicas ha podido ser reducido (de un promedio de 25/23 micrones, hoy en día se ha llegado en Europa a un promedio de 18/17 micrones). De esta forma, ha aumentado la demanda de equipos con desempeño mejorado para sustituir maquinaria de modelos antiguos (y en algunos casos obsoletos).

Las películas stretch son altamente estirables y su capacidad de recuperación elástica permite que los objetos que envuelve permanezcan empacados e inclusive unidos, como protegidos por una segunda piel. Precisamente, su capacidad de estiramiento y posterior contracción es su cualidad más preciada en el mercado. Estas películas son fabricadas en su mayoría con resinas de polietileno lineal de baja densidad, pero también se pueden emplear el PVC y algunos tipos de polietileno. El PVC se utiliza para películas “cling” en la industria alimentaria, mientras que el polietileno es más acogido para películas de uso industrial. Para su producción pueden ser empleados dados para película soplada o dados planos para película cast. 
Vea continuación algunos aspectos que debe considerar si planea implementar una línea moderna para extrusión de película cast.

Sistemas gravimétricos
Los sistemas gravimétricos de alimentación controlan la cantidad de material que ingresa a la extrusora por peso y no por volumen. Este sistema de alimentación es más preciso que el volumétrico al ser el control de peso independiente de las variaciones en el tamaño de la granza o pellet. Por eso, es recomendado en este tipo de líneas.

El transformador puede elegir entre un variado panorama de proveedores de sistemas gravimétricos, que le permiten controlar exactamente los porcentajes de las resinas que quiere usar en cada capa y elegir el porcentaje total de cada capa. Al controlar la producción y el micronaje deseado para cada capa, dejan que los extrusores trabajen prácticamente en automático (como un piloto automático). Una característica también importante es que almacenan los parámetros de cada trabajo para volverlos a llamar en caso de que sea necesario.

Los nuevos sistemas gravimétricos pueden conectarse vía módem con otros aparatos, de manera que es posible controlar la producción de la máquina desde una computadora o un celular con acceso a Internet.

La extrusora, un punto vital
Determinar el número de capas es una de las primeras decisiones para elegir la maquinaria. Algunos transformadores están indecisos entre comprar una línea con 3, con 5 o tal vez con más capas. La tendencia actual en el mercado sugiere elegir una máquina multicapa (5 es el estándar). Sin duda, una película stretch de 5 capas tiene mejores propiedades mecánicas que una película extruida de tres capas con las mismas resinas. Sin embargo, hay que evaluar también que esto no está relacionado con el estiramiento, que es la característica más importante de una película stretch.

Aparte de decidir con el proveedor el número y el tamaño de los extrusores, el transformador puede pedir marcas específicas de reductores, así como tipos específicos de zona de alimentación (más o menos ranurada), de filtros y de motores.

La extrusora tiene como función fundir la granza, mezclarla de la manera más homogénea posible y entregar un flujo de polímero libre de burbujas y geles con la transparencia o el color deseado, según sea el caso, y a una tasa de flujo constante. En este proceso, el motor del extrusor es fundamental para garantizar estas condiciones. La mayoría de los proveedores de extrusoras para cast ofrecen los motores de los extrusores en A.C. y posiblemente vectoriales. Esto obedece a la búsqueda de ahorros en energía y de un menor mantenimiento. Es posible también elegir motores en A.C. vectoriales con un sistema de enfriamiento por agua que, con la misma unidad de enfriamiento que se usará para el equipo, mantiene uniforme la temperatura del motor.

Actualmente están entrando al mercado (sobre todo para los equipos de burbuja) los motores “torque”. Es decir, motores que trabajan en cupla directamente enchufados al tornillo, sin necesidad de reductor. Las ventajas energéticas de estos motores parecen ciertas, pero aún muchos fabricantes tienen dudas sobre su utilización, especialmente cuando se requieren motores de gran tamaño, como en el caso de las máquinas cast, en donde hay extrusores de 140, 160 ó también 180 que necesitan motores con potencias de hasta 400 KW.

Los tornillos son un punto crítico en el proceso de extrusión. Su diseño debe permitir la posibilidad de trabajar con una gran variedad de productos: desde un buteno blando hasta un metaloceno duro, y muchas veces con mezclas de estos materiales. La tecnología de bajo corte (low shear) en los tornillos consiste tener una buena productividad sin comprometer la zona de mezclado (muy importante para la calidad del material), y a la vez reducir el consumo de energía. Es importante que los cuellos sean lo más cortos posible, y con un ángulo suave para evitar subidas de presión, flujos con velocidades y recorridos diferentes, así como los consecuentes problemas de bombeo y de diferencias de espesor.

En cuanto a filtros, existen varias posibilidades. Los filtros continuos no requieren parar la máquina entre cambios. También están los filtros con cambio hidráulico, neumático o manual. La elección depende de cada presupuesto. El objetivo del sistema de filtración es el de prevenir el paso aguas abajo de impurezas en el fundido y de geles producto del proceso de extrusión.

Feed Block y cabezales
El sistema de cabezal está compuesto por el bloque de coextrusión, el cabezal plano y los adaptadores que conectan las extrusoras con el bloque. Del apropiado diseño y buen manejo de estos equipos depende en buena medida la calidad de la película coextruida y por ende la productividad del proceso. La geometría del cabezal puede ser fija o variable, y la inclinación del cabezal mismo debe tener en cuenta la posibilidad de tener un espacio suficiente para la ubicación de una cámara de vacío. Hay proveedores que ofrecen cámaras hasta de cuatro etapas, indispensable cuando se piensa “correr” una producción a 600 m/min.

Es aconsejable que los cabezales sean automáticos, sobre todo en líneas anchas (2 metros o más). En este caso, el cabezal está directamente conectado con el medidor de espesor, de manera que se autorregule para mantener siempre constante el perfil de espesor. Si consideramos las altísimas velocidades a las que trabaja una línea cast, una pequeña variación de espesor puede repercutir en un número considerablemente alto de bobinas con deficientes características mecánicas y estéticas.

Rodillos de enfriamiento
Después del cabezal, es extremadamente importante evaluar las problemáticas intrínsecas a la alta velocidad (600m/min), empezando por el rodillo de enfriamiento. Los puntos más importantes son: velocidad angular del enfriador y permanencia constante del material sobre el enfriador, sin movimientos transversales

Años atrás, el diámetro máximo de un rodillo de enfriamiento de una buena línea para stretch era de máximo 1 metro. Con el aumento de la velocidad  y de la producción, algunos constructores han propuesto rodillos de enfriamiento con diámetros de 1.200mm y, hoy en día hay disponibles rodillos de enfriamiento de 1.500mm.

¿Por qué este tamaño tan grande? Al calcular una velocidad de 600 m/min, un rodillo de enfriamiento de 1 metro de diámetro tiene una velocidad periférica de 200 vueltas por minuto, mientras que uno de 1.500mm la tiene de 130 vueltas por minuto. Una velocidad periférica más baja le concede una vida más larga a los rodamientos mecánicos, y sobre todo permite tener más espacio para bajar la línea de enfriamiento del material. Al permitir que el material se enfríe más, la película tendrá más memoria y consecuentemente más estiramiento, que parece ser hoy en día el factor principal de venta de las películas stretch. Entre un rodillo de enfriamiento de 1 metro y uno de 1.500mm de diámetro la temperatura del rodillo mismo puede variar entre 6 y 9° C.

Rebobinador
En una línea cast para stretch, el rebobinador es considerado como el corazón de la máquina. Esta definición tiene más validez en la actualidad, al considerar que las máquinas modernas tienen que alcanzar una velocidad de producción de más de 600 m/min.

Es muy importante que el rebobinador sea flexible en cuanto a diámetros producidos.
La mayoría de transformadores tienen la exigencia de producir diferentes diámetros de película, pues el stretch para embalaje manual es de 300 a 1.000 metros mientras que el automático está entre 200 y 250mm de diámetro. También está el embalaje Jumbo, con un diámetro de 490/500mm.

En el primer caso, el de la película para embalaje manual, la tarea más importante de un proveedor de tecnología es desarrollar una máquina que cambie muy rápidamente. Si consideramos una velocidad de 600 m/min, es necesario cambiar cada 30 segundos para producir 300 metros de material. Esto significa que podría ser necesario tener un robot para lograr un cambio rápido y fiable de los cartones (considerando que estará prácticamente siempre en movimiento). La otra opción es bajar la velocidad y comprometer la tasa de producción. Para películas manuales existe la exigencia de rebobinar con diferentes diámetros de tubos de cartón (2 y 3 pulgadas). Cada constructor, con diferentes e interesantes resultados, ha seguido varios caminos: uno es que la máquina sea robusta, considerando la velocidad para evitar cualquier vibración, un eje central de soporte sin embargo ayuda a evitar este fenómeno. Otros han “dividido” el rebobinado en dos estaciones para dar más rigidez al conjunto.

Otro tema fundamental es separar las bobinas en rebobinado para dejar un espacio prudente. El problema se puede resolver de dos maneras: a) sacar un refil entre cada bobina antes del rebobinado, esto implica incrementar el tamaño del molino (que tendría que “comer” más material y consumir más energía), sin considerar que el pequeño refil entre bobinas se puede perder causando paradas en producción; b) colocar un rodillo banana con una curva bastante acentuada, con riesgo de que con bajos espesores (menores de 16 micrones) el material podría “estirarse”. Una solución es hacer pasar la película cortada a través de unos rodillos de corcho, que se pueden abrir con un sistema a regulación micrométrica, sin necesidad de hacer refiles o de utilizar el banano, dejando un espacio suficiente entre bobinas para colocar un brazo central y dar más rigidez a las altas velocidades de funcionamiento.

El otro fenómeno que normalmente aparece a altas velocidades es la englobación de aire en las espiras, que afecta la estética de la bobina. Es sumamente importante en este caso considerar bien la posición del rodillo de contacto y el tipo de rodillo (simplemente engomado, o en acero con microforos para la aspiración del aire).
La calidad de la bobina y consecuentemente de la película producida depende en gran medida del control de las tensiones: interesante es la solución de tener un “eje eléctrico” entre los motores del primer rodillo de enfriamiento, según el rodillo, la calandra y el rebobinador.

Por último, es necesario considerar la incorporación de un robot para que el cambio de los tubos sea lo más rápido y sencillo posible, con el fin de evitar desgastes prematuros e inconvenientes en la carga de los cartones.

Automatización
La velocidad en los cambios de los rebobinadores modernos es tan alta que justifica evaluar la adquisición de un sistema de automatización post línea. En caso de que se rebobine en línea el stretch para uso manual, es de gran ayuda un sistema de transporte y automatización para las bobinas (alfombra para el transporte, paletizador y/o sistema automático de fabricación de cajas de cartón para las bobinitas), pues se tiene que considerar que los bobinadores modernos pueden hacer hasta 2,5 “bajadas” cada minuto, que en una máquina de 2 metros (o sea 4 up, que rebobina 4 bobinas de 500mm) significa 96 bobinas por minuto y 570 bobinitas cada hora. Sin un sistema de transporte y apilado sería tortuoso manejar un número tan grande de bobinas.

Aspectos técnicos para elegir un equipo cast
- Buena relación productividad/energía consumida. No más de 0,5 Kw por kg)
- Velocidad máxima de 600m/min para que la productividad no disminuya al reducir el espesor.
- Un rebobinador capaz de producir varias medidas (sobretodo en diámetros) de bobina: Jumbo (diámetro 490/500mm), automático (de 250 a 200mm) y hasta manual (normalmente de 300 a 1.000 metros de material).
- Facilidad en el manejo de las líneas (operación amigable), con la electrónica al servicio del personal (pero cuidando que esta “electrónica” no sea demasiado “invasiva”).
- Contar con un sistema óptimo para reciclaje de refiles.

Proceso de fabricación de una película stretch
De acuerdo con la oficina de patentes y registros de Estados Unidos, el método para fabricar una película stretch comprende el proceso de tomar una película soplada o cast a una temperatura entre 50 y 100° C y estirarla en dos pasos sucesivos. En el primer paso se tiene un radio de estiramiento más alto que en el del segundo paso, para lograr la deformación plástica y elástica de la película. Luego, la película es estirada sustancialmente para relajarla y liberar toda la deformación elástica, y posteriormente es embobinada en rollos. Estas películas tienen la ventaja de tener una apariencia clara y menos opaca.

El material plástico más utilizado para esta aplicación es el polietileno lineal de baja densidad. Una película multicapa, de por ejemplo tres capas A-B-C, podría tener en la capa A LVLDPE, en la capa B metaloceno LLDPE y en la capa C LMDPE.