Nuevas oportunidades en control de calidad de plásticos

Este artículo hace una revisión de los lanzamientos más destacados que se han hecho en equipos para pruebas de materia prima y control de características de productos finales.

Los equipos para medición de propiedades de resina vienen en opciones de menor costo, con dispositivos modulares, flexibles y con mejores capacidades de comunicación. En equipos para control de calidad de productos terminados, se exploran innovadoras ofertas de dispositivos para medición de espesores en paredes flexibles y rígidas; el láser predomina en los nuevos sistemas, los equipos incrementan la frecuencia de muestreo, se entrega una mayor resolución en las lecturas y se puede acceder a formas cada vez más intrincadas, o a medición en espacios reducidos.

También se destacan los desarrollos en herramientas de control de producción; la característica principal de estos nuevos sistemas es que no interrumpen el proceso, realizan análisis sobre la marcha y permiten eliminar costos asociados con tener que detener el proceso para tomar muestras y corregir.

Pruebas estándar
Testing Machines Inc. introdujo su nuevo medidor de índice de fluidez, XNR-400, que llama la atención por su bajo costo. El equipo, que se provee con accesorios, barril y dados de repuesto, se ajusta a las normas BS EN ISO 1133 y ASTM D1238, y puede operar en cualquier temperatura entre 120°C y 450°C con una precisión de +/-0,2°C. El material extruido puede ser cortado a intervalos fijos con un mecanismo de control de residuo instalado.

Thermo Electron Corporation lanzó una nueva generación de reómetros HAAKE, la plataforma MARS, caracterizada por su modularidad y facilidad de uso. Las mediciones pueden hacerse a velocidad controlada, esfuerzo controlado o deformación controlada, ya sea en oscilación o en deformación. Un nuevo sensor de fuerza normal permite medir las fuerzas normales y las negativas en un rango más grande. Una nueva unidad de control de temperatura hace que el equipo pueda operar en rangos de temperatura de –150 a +600°C.

De Thermo también es la plataforma de reometría de torque Haake PolyLab OS, diseñada para recibir un amplio rango de sensores y sistemas de medición de viscosidad. Gracias a sus conexiones CAN Open Bus para la comunicación interna y a la interfaz USB para conectar el sistema a un computador, se gana flexibilidad para usar los componentes existentes y para integrar sensores adicionales o sistemas nuevos desarrollados, por ejemplo, por el propio cliente. El sistema puede ser empleado para hacer mediciones de torque durante mezcla y extrusión en polímeros fundidos, pastas de cerámica, caucho o alimentos. Una gran ventaja es que puede programarse para operar solo mientras el operario se dedica a otras tareas. Tiene conexión a PC o a PDA, y de esta forma también envía señales de error y alarmas.

Dynisco, a través de su unidad de negocio Alpha Technologies, ha introducido un instrumento completo para la caracterización de polímeros capaz de determinar parámetros como viscosidad, tiempo de gel, tiempo de curado, velocidad de reacción, módulo final de corte y temperatura de transición vítrea en una sola prueba. EL APA 2000 puede medir propiedades dinámicas de materiales termoplásticos antes, durante y después del curado y, adicionalmente puede caracterizar termoplásticos en la fusión, durante la solidificación y determinar el módulo del producto final. El sistema de control de temperatura, una cavidad sellada y presurizada, y una técnica única de manejo de muestras, permiten tener una repetibilidad excelente en los datos de prueba. Con el nuevo dispositivo se abre la posibilidad de simular condiciones exactas de procesamiento fuera de línea, y determinar el impacto en la calidad final del producto y en su desempeño. De esta forma se reducen costos, se mejora la calidad y se optimiza el proceso productivo.

El medidor de tensión Lab-Master Z-Directional, de Testing Machines Inc., determina la resistencia de enlaces internos hasta de 113 kg con una precisión de 4,5 gramos.

La posición se mide y controla con una resolución de 0,1 micrómetros, y el procedimiento de prueba excede los requerimientos de la norma de tensión/compresión ISO 75000-1 clase 0.5

Control de espesores 
En materia de control de espesor de película soplada, Brampton presenta la familia de control I-Flex: el Heated Lip provee un sistema de calentamiento localizado en el labio, que reduce la migración de calor entre zonas, extiende el tiempo de residencia y provee un control óptimo a tasas elevadas de producción. El sistema AutoGauge Lip, usando el resultado del perfil de espesores, con un algoritmo de repuesta rápida determina dónde se requieren ajustes de calibre; actuadores mecánicos, localizados cada 25 mm alrededor de la circunferencia, distorsionan el labio. El AutoGauge AirRing puede ser instalado en cualquier línea existente, tiene un rápido tiempo de respuesta y depende básicamente de la velocidad de rotación de los sensores de calibre. Todos los miembros de la familia I-Flex proveen una robusta interfaz de usuario que puede correr en un computador independiente o en conjunto con el software Italycs, un sistema para control de parámetros de proceso que provee tendencias y valores reales de parámetros relevantes del proceso. El sistema puede accederse vía eternet o internet para control remoto.

LMI Technologies presenta dos versiones de sensores de medición de punto único sin contacto, basados en el principio de triangulación láser; caracterizados por un diseño totalmente integrado, por su confiabilidad y por emplear bajos niveles de energía, son ideales para medición de espesores, diámetros de rollo, posicionamiento, entre otras aplicaciones.

Para obtener el perfil de espesor de un extruido, el usuario monta el láser sobre su objetivo; a medida que el material se mueve, el sensor mide la señal de distancia hasta la superficie, que se modifica cuando cambian el espesor o la altura del producto. Los sensores generan una señal análoga o digital que puede integrarse a un PLC o a un computador.

La línea DLS 2000 se caracteriza por tener un menor costo que otros sensores similares, pero es más precisa y compacta; brinda una resolución de 25 micrones, y el rango de medición es de 300, 610 o 3.000 mm, dependiendo del modelo. La precisión es de +/-0,05%.

La línea SLS 5000 Clase 3a y Clase 3b cuenta con un bucle de retroalimentación de láser dinámico que permite una medición exacta, confiable y repetible hasta 16.000 veces por segundo. El rango de medición está entre 6 y 1.000 mm, y según declara su fabricante, la alta frecuencia de muestreo proporciona información que otros sensores no registrarían.

Por su parte, Octagon Process Technology GmbH presentó su nuevo sistema capacitivo de medición de perfil de espesores VenPad, el cual permite medición sin contacto sobre la parte exterior de la burbuja de película. En contraste con otros sensores sin contacto, el VenPad mantiene una distancia reducida constante entre el sensor y la burbuja, asegurando condiciones de medición exactas y reproducibles. El sensor mide dentro del rango de 6 a 500 micrómetros, con una resolución de 0.1 micrómetro. El sistema es aplicable igualmente para películas sopladas de una o múltiples capas, indicando en este último caso el espesor global. Es apropiado para una medición confiable y simple de perfiles, especialmente en el caso de películas con superficies delicadas o adhesivas. Usado en conjunto con el control de espesor de perfiles SmartLip de Octagon, el VenPad permite un control eficiente del perfil de las películas más sensibles y complejas.

Thermo Electron Corporation presentó nuevos sistemas para medición de espesores. El sistema RM 210 EK, que funciona con rayo láser, consume poca energía y se puede emplear en medición de espesores en poliolefinas; debido a que tiene una huella de medición muy pequeña, provee una alta resolución de perfil. El sistema RM 220 EK opera bajo el principio de infrarrojo, y puede medir espesores de 10 a 500 micrómetros. Los datos de medición y de proceso pueden almacenarse en el sistema RM 405, para su posterior configuración y evaluación.

Beta Laser Mike introdujo recientemente una solución versátil y precisa para aplicaciones de medición sin contacto, el BenchMike 500. Representantes de la empresa destacan su bajo costo y facilidad de uso como características principales. El rango de medición va de 0,025 a 2,0 pulgadas, tiene una repetibilidad de +/- 0,00003 pulgadas y linealidad de +/-0,0001 pulgadas. Debido a que la medición se lleva a cabo con un rayo láser, no hay distorsión de producto ni interferencia que afecte la medición.

Espesores de pared rígida 
Zumbach ofrece el nuevo sistema UMAC-CI para medición de ultrasonido de espesores de pared en tubos y mangueras, que logra un control automático del espesor de pared y/o diámetro, incluso en tubos de varias capas. El sistema se caracteriza por trabajar en una base completamente digital, y por su configuración flexible. Los medidores UMAC G miden el espesor de pared en la salida caliente de tubos hasta con 1.600 mm de diámetro. Los escáners UMAC A tienen un diseño simple y compacto que se puede integrar a los canales de enfriamiento, para monitorear extruidos de pequeñas dimensiones. Los datos se reciben en los cabezales Odac y se procesan en el sistema Wallmaster, un procesador de datos para múltiples sondas con pantalla de color TFT LCD y display de varios parámetros.

Los escáners láser Odac 33 Trio proveen una medición precisa de los diámetros mínimo, máximo y medio, independientemente de la ovalidad y orientación del producto. Además garantizan una circunferencia apropiada y correcta conexión de acoples.

Para la medición de perfiles, Zumbach presenta los sistemas Profilemaster, dispositivos basados en el principio de "corte de luz" y procesado de la imagen. Tienen de uno a cuatro módulos láser/cámara que mide la sección transversal del perfil en línea. Varios láseres se proyectan alrededor del perfil, y su efecto es registrado por un número similar de cámaras CCD. Un ordenador de alta capacidad adiciona las imágenes parciales de las cámaras para reconstruir la sección transversal momentánea del perfil. De esta forma se puede tener un control de calidad continuo y se puede acceder a partes intrincadas del extruido.

El dispositivo KW Trio 32 fue otro de los lanzamientos recientes de Zumbach, y es un detector óptico de "bultos" o defectos de superficie. El nuevo modelo cuenta con tres ejes (el anterior sólo con dos) y por esto tiene una seguridad de detección tres veces más elevada. Es insensible a la luz externa, su montaje es flexible y teóricamente no tiene límite de duración.

Agr*TopWave LLC y Plastic Technologies Inc. han generado un sistema para controlar en ciclo-cerrado los sistemas de moldeo por soplado de envases de PET. Primero desarrollaron la tecnología PETWall para monitorear durante la producción las características de distribución del material en los contenedores; ahora anuncian la integración de tal tecnología con un software de prototipaje virtual de PTI, con lo que lograron un control en lazo cerrado 100% en tiempo real para sistemas comerciales de moldeo por soplado.

Se unieron dos elementos clave para lograr este resultado: el uso del sistema de monitoreo de distribución de espesor PETWall, para monitorear continuamente cada contenedor durante la producción, verificar que el material se distribuya de la manera especificada e identificar inmediatamente cualquier variación en el proceso. Y la habilidad del software Virtual Prototyping para analizar los resultados de distribución generados por PETWall y procesar esta información para proveer un conjunto de condiciones de proceso y una retroalimentación directa al fabricante. La unión de los factores anteriormente mencionados permite ajustar el proceso con el fin de mantener una distribución de material óptima en cada contenedor.

Control durante la producción 
Watlow lanzó recientemente el controlador de extrusión PPC-2000, un paquete que combina procesos multi-ciclo fáciles de fijar y control lógico programable. El sistema permite cuantificar los resultados de cambios en los parámetros de proceso para establecer una ventana óptima de operación, y es una alternativa altamente flexible que reemplaza unidades PLC para control de las diferentes secciones. El control PID se fija con menús gráficos de fácil manejo, ofrece diferentes niveles de seguridad, además de las opciones de documentación, monitoreo de proceso y almacenamiento de recetas. Su configuración permite obtener un arranque rápido, rápida respuesta a cambios en parámetros de entrada, reducción de requerimientos de energía extra, control de enfriamiento, vida extendida del motor y velocidad controlable del tornillo. Dado que el control es modular, puede crecer con el sistema del cliente para centralizar diferentes etapas, en un controlador que puede manejar hasta 48 zonas de temperatura y ciclos de proceso. Según declara Watlow, el sistema es compatible con el 98% de las extrusoras que operan en el mundo.

Para minimizar la variación de color durante la pigmentación y extrusión de polímeros, Equitech ha desarrollado la Sonda de Reflexión de Polímero Fundido (RPMP), que mide color por contacto directo con el polímetro fundido. La sonda, que opera como un "ojo" dentro del extrusor, posee siete fibras de iluminación uniformemente distribuidas sobre la circunferencia del ojo e inclinadas 28° con respecto a la normal; la señal que emerge se recoge en una fibra óptica localizada en el medio de esta circunferencia y paralela a la normal (geometría 28°/0°).

La gran ventaja de la sonda de reflexión (RPMP) es que mide sobre la marcha, sin que sea necesario detener la producción, y sin necesidad de tomar muestras o dañar el producto terminado para hacer pruebas de control de calidad. 

La sonda está conectada al espectrofotómetro Equispec OCS ideal para mediciones de color en línea, pero que también puede utilizarse en el laboratorio. Al espectrofotómetro le pueden ser conectadas hasta dos sondas que permiten tomar mediciones en forma simultánea de color y brillo en un extrusor o de color en dos extrusores.

 El Equispec OCS entrega resultados de color en gráficas de dos dimensiones y en unidades L*a*b* o L*C*h graficadas contra el tiempo.  El sistema es excelente para conseguir que el color en producción se ajuste a lo deseado por el laboratorio, lograr mayor consistencia de color entre lote y lote y reducir la cantidad de desperdicio que se genera en la obtención del color requerido.

Agr*TopWave presenta un analizador de torque para cierres de botellas. El equipo puede proveer varias pruebas de forma rápida y automática, controlando las condiciones para que sean altamente repetibles, y almacena los datos. Hay pruebas que se pueden llevar a cabo sin romper el sello o perder carbonatación del contenido, de manera que el envase puede retornarse a la línea de producción.