Tendencias en coextrusión de películas sopladas y cast

Mediante la coextrusión es posible combinar dos o más capas de polímeros fundidos para formar una única película que cumple con requisitos específicos de desempeño para una aplicación. La tecnología de coextrusión permite libertad en el diseño del producto y reducción de costos mediante la disminución de calibres, eliminación de etapas de laminación y la optimización del uso de resinas costosas.

Dentro de los mercados para películas cast y sopladas coextruidas se encuentran las películas de barrera para empaque de alimentos, películas para sistemas de empaque automático FFS, películas estirables, películas para pañales y para bolsas industriales, entre otros.

Más capas en películas sopladas
Los fabricantes de maquinaria continúan desarrollando nuevos dados y líneas para la producción de películas más especializadas. En el sector de alimentos, los empaques termoformados mejoran su desempeño y requieren película para termoformado y termosellado. La buena procesabilidad durante el moldeo y el selle es un factor clave para la producción de empaques funcionales y económicos. Además de la buena termoformabilidad, la película requiere alta resistencia térmica para soportar las temperaturas requeridas para lograr tiempos cortos de selle. Estas propiedades se pueden lograr con la tecnología AQUAREX de Windmöller & Hölscher para película soplada enfriada con agua. La línea produce películas de alta barrera asimétricas de 7 capas para aplicaciones de termoformado.  Windmöller & Hölscher también cuenta con la línea VAREX para la producción de películas 9 capas que puede manejar diferentes materiales como PELBD, mPE, adhesivos, PA, EVOH y PETG.

Windmöller & Hölscher cuenta con equipos especializados para la producción de aplicaciones como películas termoencogibles para estabilidad de cargas, película para sacos industriales (heavy duty), películas multi-capa, películas pre-estiradas y películas de barrera. Las líneas de soplado de película OPTIMEX y VAREX pueden producir las diferentes aplicaciones mencionadas manejando entre 3 y 9 capas dependiendo de la configuración y especificaciones de la línea.

Por su parte, Macro Engineering cuenta con un nuevo dado para coextrusión de película soplada de nueve capas. Se trata de una adaptación del diseño apilable taperPack, donde las alturas de todos los adaptadores de las extrusoras se encuentran al mismo nivel, de forma tal que no tienen que manipularse para acomodarse en los adaptadores del dado. De esta forma se simplifica enormemente la instalación y se libera área en la superficie de extrusión. La empresa afirma que con este dado se cuenta con una gran flexibilidad en cuanto a los polímeros que pueden procesarse. Gracias a que el tiempo de residencia es reducido y a que la temperatura y el espesor de la capa pueden controlarse de manera exacta, puede configurarse una gran variedad de estructuras, usando materiales como PA o EVOH. El dado estará disponible en configuraciones de hasta 11 capas, y adicionalmente se puede suministrar el sistema de control de espesor Accupro y calentadores de los labios del dado.

El nuevo cabezal fluido‐dinámico FlexSTACK SCD (Streamlined Coextrusion Die), de Brampton Engineering ofrece todas las ventajas del SCD convencional, pero con una reducción de perfil del 50%. El FlexSTACK es un cabezal de coextrusión de películas de barrera diseñado para ofrecer óptima flexibilidad operacional en selección de resinas y parámetros de proceso. Con una reducción de tamaño de aproximadamente 50% sobre el SCD original y configurable de 5 a 11 (o más) capas, la empresa afirma que éste es el cabezal más compacto de su tipo. Su tamaño pequeño, combinado con un diseño fluido‐dinámico de las espirales y canales de distribución, suministra una Distribución de Tiempo de Residencia (DTR) baja. Las ventajas de esta DTR baja son transiciones rápidas de material para menor desperdicio, con mínima formación de geles y acumulación de material degradado. Esto permite lograr cambios rápidos de producto. Es ideal para la coextrusión de películas de barrera para empaques de alimentos, médicos e industriales.

Davis Standard cuenta con Vertex, la tecnología de dado deco-extrusión. Esta tecnología, que se introdujo al mercado en 2011, ha sido diseñada para mejorar las capacidades de procesamiento en aplicaciones de película que requieren de múltiples cambios de resina. Entre las ventajas se cuentan un sistema mejorado de enfriamiento de la burbuja, baja energía superficial, altas tasas de corte, distribución del espesor controlado y tiempo y presión de residencia mínimos, según afirma el fabricante. El diseño concéntrico del dado presenta unos canales en espiral, alimentados desde una red vertical binaria que se modela en forma computacional, para obtener una uniformidad óptima en el flujo fundido. Los pasajes redondeados de flujo permiten reducir la degradación, a la vez que logran una purga rápida y un cambio acelerado de producto. Los canales mejoran la homogenización de la mezcla y las propiedades de la película, haciendo uso de datos empíricos de extrusión. Las altas tasas de corte y una baja energía superficial permiten tener limpias las superficies del dado.

La tecnología de Davis-Standard se enfoca en máxima eficiencia y productividad con sistemas de extrusión desde tres hasta nueve capas. Para las líneas de extrusión de película, la compañía realizó el lanzamiento de un nuevo bobinador horizontal. Una de las ventajas clave del diseño es la transferencia y movimiento del rodillo de contacto bajo o sobre el rollo en expansión luego de la transferencia. Esto permite un contacto continuo con la superficie del rodillo y previene la desviación de la película. El movimiento horizontal también elimina los cambios de longitud de la película y la pérdida de contacto durante el ciclo de cambio. El bobinador también presenta un sistema automático para el manejo de los core, eje integrado y sistema de manipulación y transferencia de doble dirección. El beneficio es un proceso de conversión más corto con corte en línea y menor desperdicio, equivalente a mayor rentabilidad.

Uso de PET y coextrusión en película cast
Windmöller & Hölscher ofrece la línea FILMEX para la producción de película cast de 5 capas usando polipropileno. Las películas de laminación en polipropileno son indispensables en muchas aplicaciones. Dadas sus buenas propiedades de sellado se utilizan con frecuencia para laminación con películas BOPP o BOPET. El sistema de bobinado FILMATIC TC elimina la necesidad de volver a bobinar la película antes del proceso de metalizado. En comparación con estructuras de tres capas, la estructura cinco capas ofrece libertad en el diseño de producto y reducción de costos mediante la disminución de calibres.

Reifenhäuser presentó por primera vez en la feria K2010 una línea de película cast de tres capas usando PET. Hasta el momento existen cuatro líneas en el mundo usando esta tecnología y hay más líneas que entrarán en operación próximamente. El componente clave de esta línea es la extrusora de doble tornillo “Reitruder” que permite el procesamiento de PET sin necesidad de re-cristalización ni pre-secado, similar a la producción de láminas. Los bobinadores están optimizados para un rango de productos exigentes, haciendo posible bobinar película de PET de 12 µm de espesor, película cast de polipropileno, y película rígida de PET de 150 µm, eliminando la necesidad de división y re-embobinado de muchas aplicaciones. Esto permite mejorar los resultados de producción y ahorrar costos. Las películas para blíster son una de las posibles aplicaciones, la tecnología especial de película cast permite reducir el espesor de estas películas hasta 120 µm, considerablemente por debajo de las 150 µm habituales.

Desde el punto de vista técnico hay una clara tendencia a la coextrusión. Mientras en el pasado las películas BOPET han sido laminadas con películas de barrera, ahora es posible coextruir estas estructuras en una sola operación. Este proceso está siendo usado en las líneas Reifenhäuser Cast Sheet Coating. Las líneas son más pequeñas comparadas con las de BOPET y le dan al productor mayor flexibilidad. Se pueden producir órdenes más pequeñas de películas de calibres diferentes así como cambios en las formulaciones para aplicaciones especiales. Adicionalmente las líneas tienen la posibilidad de producir película CPP con la misma calidad y eficiencia de las líneas convencionales.

Dolci Extrusion realizó el lanzamiento de una nueva línea de película cast de 1m diseñada especialmente para producir rollos de películas de bajo espesor y películas autoadherentes (cling film). El bobinador ha sido mejorado para lograr mayor precisión en el control de tensión al manejar películas muy delgadas entre 8mm y 12 mm. La velocidad del bobinador se incrementó a 750m/min y el ciclo de cambio de rollos es ahora de 17 segundos. La línea cuenta con un software que controla el consumo de energía y el tamaño del rollo y puede alcanzar una producción de 800kg/h.

Recientemente SML presentó una línea de película cast multifuncional con un sistema integrado de unidad MDO para una amplia gama de productos de película, tales como películas de poliolefinas y poliéster con o sin capas de barrera, no orientadas o mono-orientadas. La línea se presentó corriendo una película MOPET de 20 micras con excelentes propiedades. La línea no sólo incorpora una nueva generación de extrusoras para polímeros termosensibles como EVOH,  resinas adhesivas, y capas de sellado, sino también una nueva bobinadora con capacidad de corte longitudinal, diseñada para rodillos de diámetros grandes, rodillos de transferencia sin scrap y con capacidad para cambiar entre las direcciones de embobinado en sentido horario y antihorario.

Adicionalmente, SML cuenta con la línea TOP sheet, una línea de extrusión de película cast especial que produce película perforada por vacío con abertura que se utiliza como capa interior en pañales para adultos y productos de higiene.

Por su parte, Bruckner ofrece líneas para la producción de películas BOPET en espesores entre 6 y 75 µm con capacidad para trabajar a altas velocidades con buenas propiedades de la película. En líneas para BOPP, existen unos nuevos conceptos de líneas altamente eficientes en anchos de 8.7 y 10.4 µm, con producción anual hasta de 57.000 ton.

Extrusión para film de encapsulado de células fotovoltáicas
El film para encapsular producido en una línea tradicional de extrusión tiene un encogimiento natural, cuyos efectos pueden sentirse más allá del proceso de laminación llegando a destruir las placas solares, generando desperdicios y el consiguiente incremento del coste de producción. Un bajo nivel de encogimiento permite un ajustado y rápido proceso de laminado. Una mayor relación de encogimiento produce un film más sensible al calor por lo que necesitará de un control más intenso del proceso pudiendo aumentar los tiempos necesarios para el laminado.

Para evitar el límite de velocidad y de producción de los sistemas tradicionales de extrusión usando calandras o rodillos cast, Breyer desarrolló un nuevo sistema para la producción de film de EVA y otros materiales pegajosos. Con el nuevo procedimiento de extrusión es posible extruir film de EVA a alta velocidad manteniendo un bajo nivel de contracción. El proceso evita la tensión en el film desde el arranque, por lo que el atemperado posterior no es necesario, en este sentido la línea consume menos energía.

Además, debido al diseño especial de la superficie del film EVA ya no es necesario usar una capa intermedia de PE. Las bobinas pueden ser enrolladas sin el film de PE intermedio o el papel usado por algunos fabricantes, lo cual tiene como ventajas una reducción del costo, así como la posibilidad de reciclar el material de los recortes laterales incorporándolo de nuevo al proceso de extrusión.

El proceso se denomina "green EVA film production line", ya que ahorra la capa intermedia, el papel de soporte, no consume la energía de atemperado del material, dispone de un circuito cerrado para la refrigeración, y trabaja con un proceso de extrusión a baja temperatura.