¿Cómo controlar la uniformidad del espesor en película soplada?

A medida que la tecnología en la fabricación de películas ha avanzado, la industria ha evolucionado de producir películas monocapa a películas multicapa. La coextrusión de película soplada es un proceso que se utiliza para generar películas multicapa, que atiende una variedad de aplicaciones de envasado de alimentos y no alimentos.

Dependiendo de los requisitos del producto, se puede incorporar una amplia gama de materiales a la estructura de la película para lograr las propiedades deseadas. Un ingeniero de procesos que trabaje en este campo debe tener un conocimiento fundamental de la reología de los polímeros para diseñar adecuadamente el equipo y seleccionar las condiciones adecuadas para el proceso. El diseño incorrecto del equipo o la selección inadecuada de las condiciones del proceso pueden dar lugar a una variedad de defectos en la película final producida, siendo el más común la uniformidad deficiente del espesor de la película.

En la coextrusión de película soplada, es inevitable tener algún grado de variación de calibre en la película final. La variación del calibre puede deberse a varios factores diferentes, como una desalineación en el espacio del dado o una temperatura de fusión no uniforme, a variaciones en el rendimiento del dado o en el flujo de aire del anillo. A veces, estos problemas están relacionados con una selección incorrecta de las condiciones del proceso o un problema inesperado del proceso que ocurre durante la producción.

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En estos casos, una vez que se identifica la fuente del problema, generalmente se puede resolver con bastante rapidez. Sin embargo, si la fuente de la variación del calibre es un equipo de proceso, la solución puede no ser tan simple. A veces, la solución requiere un rediseño completo del equipo debido al hecho de que las estructuras de la película se vuelven más complejas y las tasas de producción aumentan continuamente, lo que hace que los equipos más antiguos se consideren obsoletos. Los equipos más propensos a crear una variación de calibre son los que manipulan el polímero en estado fundido (es decir, extrusora, matriz y anillo de aire). Sin embargo, gracias a los avances recientes en la tecnología de procesamiento, la versatilidad de este equipo ha mejorado enormemente.

Extrusora

La función principal de la extrusora en el procesamiento de película soplada es tomar resina sólida y transformarla en un estado fundido homogeneizado. Si la masa fundida recién formada no es completamente homogénea cuando el material llega al final del barril, puede producirse una variación de calibre en la película final. Esto es causado por una temperatura de fusión no uniforme, lo que resulta en velocidades variables de enfriamiento y estiramiento en el material a medida que emerge del dado.

Macro Engineering and Technology ha desarrollado tornillos de extrusión (específicos para diferentes tipos de resina) que generan temperaturas de fusión uniformes independientemente del resultado del proceso. Los diseños de tornillo patentados permiten una temperatura de fusión general más baja para un resultado óptimo del proceso, al mismo tiempo que mantienen una tasa de corte mínima y evitan la acumulación excesiva de presión.

Dado

La función del dado en el procesamiento de película soplada es tomar la masa fundida que sale de la extrusora y hacer la transición a una forma anular para luego inflarla en una burbuja. En la coextrusión, se bombean múltiples corrientes de masa fundida en un solo dado, que luego se fusionan para formar una única corriente de masa fundida. Similar a una extrusora, la corriente de masa fundida que sale de la boquilla debe ser completamente homogénea tanto en composición como en temperatura. De lo contrario, pueden producirse variaciones de calibre en la película final.

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Suponiendo que la variación de calibre no se origina en una de las extrusoras, la causa más probable es una mala mezcla de las corrientes de masa fundida dentro de la matriz. Para evitar este problema, Macro ha desarrollado una variedad de diseños de matrices de coextrusión diferentes que mejoran la uniformidad general de la temperatura de fusión mediante el uso de canales de mezcla de flujo y un diseño de canal de flujo personalizado. Cada dado es capaz de formar una corriente de fusión final homogénea en un período de tiempo muy corto, minimizando cualquier falta de uniformidad de calibre en la película final.

Anillo de aire

Se utiliza un anillo de aire en el procesamiento de película soplada para enfriar rápidamente el exterior de la burbuja fundida y solidificar la resina. El factor limitante de la salida de material es el enfriamiento, lo que hace que la efectividad del anillo de aire sea extremadamente importante. En cierto sentido, el anillo de aire es la última línea de defensa para evitar un espesor de película no uniforme, ya que una vez que el polímero se enfría lo suficiente, su forma se congela en su lugar. En el pasado, los anillos de aire no eran muy capaces de influir en el calibre de la película. Sin embargo, con los avances recientes en la tecnología de extrusión, este ya no es el caso.

Macro ha completado el desarrollo de un nuevo anillo de aire segmentado de última generación, capaz de influir en el calibre de la película a lo largo de la burbuja antes del enfriamiento. Esto proporciona versatilidad adicional al proceso al introducir un medio adicional para controlar la uniformidad del calibre de la película. Este nuevo anillo de aire aplica calor a regiones gruesas de película a lo largo de la circunferencia de la burbuja, reduciendo el espesor de la película en estas regiones y creando un perfil de calibre más uniforme.