Si ingresa a casi cualquier instalación de embalaje, cadena de suministro de supermercado o agroindustria, encontrará láminas de plástico en funcionamiento-envolviendo productos, forrando contenedores, sellando productos y protegiendo cargas. Casi todas las máquinas detrás de las películas son sopladoras de membrana, también conocidas como sopladoras de membrana. Es uno de los equipos de procesamiento de plásticos más utilizados en el mundo y, si bien el principio de funcionamiento es lógicamente elegante, implica varios procesos de tratamiento térmico y mecánico interrelacionados que merecen-una comprensión profunda. Este artículo explica el principio de funcionamiento delmáquina de soplado de película plástica,la contribución de cada componente principal al proceso del soplador de película y cómo interactúan las variables en el sistema para determinar las propiedades de la película final.
Concepto central: apretar para hacer frente a la inflación
En el nivel más básico, elmáquina de soplado de película plásticatiene dos funciones: derrite la resina plástica, luego empuja el plástico a través de un molde circular para formar un tubo, que luego se infla con aire para formar una burbuja de película continua. La espuma se levanta (en la mayoría de los diseños), se enfría, se colapsa y se riza. Este proceso, conocido como extrusión de película soplada, es diferente de la fundición, en la que el plástico fundido se coloca plano sobre un rodillo de enfriamiento. La película soplada tiende a tener mejores propiedades mecánicas en ambas direcciones de la película y, en general, una mejor resistencia al desgaste, razón por la cual domina las aplicaciones de embalaje.
Etapa 1: alimentar y fundir la resina
El proceso comienza con la tolva. Los gránulos de plástico en bruto-más comúnmente polietileno (LDPE, HDPE o LLDPE), aunque también se procesan polipropileno y otras resinas-se cargan en tolvas y se introducen por gravedad en el cilindro del extrusor. Dentro del cañón hay un tornillo giratorio accionado por un motor. El tornillo hace más que impulsar el material hacia adelante. Su geometría-la profundidad de vuelo, la relación de compresión y el paso-puede lograr tres cosas a la vez:
Transporte de partículas sólidas desde la zona de alimentación hasta la matriz.
Comprimir gradualmente el material, produciendo calor por fricción.
Derretir y homogeneizar la resina para llegar al molde en una masa fundida uniforme y sin burbujas-
El tambor está rodeado por una banda calefactora eléctrica, que está dividida en varias zonas. Cada área se controla de forma independiente, lo que permite establecer con precisión el perfil de temperatura a lo largo del cañón. Las temperaturas de fusión típicas en la producción de películas de polietileno oscilan entre 160 grados y 220 grados, según el grado específico de resina y los requisitos de la película. La presión aumenta a medida que el tornillo empuja el plástico fundido hacia adelante. Los filtros y la placa rompedora en el fondo del barril capturan los contaminantes y ayudan a homogeneizar la masa fundida antes de que fluya hacia el molde.
Etapa 2: molde-tubo de moldeo
Plástico fundido desde la extrusora al molde anular, formando las características únicas de la extrusión de película soplada. A diferencia de los moldes de ranura plana, una matriz anular tiene una abertura circular-esencialmente un anillo-a través del cual se empuja el plástico hacia un tubo sin costura. La geometría de la ranura de la matriz es crucial. El ancho del espacio determina el espesor inicial de la pared de la tubería antes de la expansión. Los labios moldeados deben mecanizarse con precisión y perforarse uniformemente en toda la circunferencia; cualquier variación dará como resultado una mancha gruesa o delgada que atravesará el rollo de película. En el centro de la matriz anular hay un mandril a través del cual se introduce aire comprimido en el interior de un tubo de plástico. Este es el mecanismo de la inflación y hablaremos de ello más adelante. Algunomáquina de soplado de película plásticalos modelos utilizan moldes de una sola-capa; otros están diseñados para tener capacidad de co-extrusión, apilando múltiples canales de molde anulares para crear capas de película que fusionan diferentes capas de resina en una sola estructura. Por ejemplo, las películas de barrera pueden combinar cinco, siete o incluso nueve capas para lograr objetivos específicos de resistencia al oxígeno o la humedad.
Fase 3: Líneas de inflación y heladas
A medida que la masa fundida tubular sale del molde, se sopla aire a través del mandril de la matriz, lo que hace que el tubo se convierta en burbujas. Esta es la fuente de lamáquina de soplado de película plásticaEl nombre, "The Blow", que también es determinante en gran parte del carácter físico de la película. La relación entre el diámetro final de la burbuja y el diámetro del troquel se denomina relación de voladura (BUR). Por ejemplo, una BUR 2,5:1 A significa que la burbuja se expande hasta 2,5 veces el diámetro del molde. Esta orientación de estiramiento transversal de la película aumenta dirigiendo las moléculas de polímero hacia la dirección lateral de la máquina. Al mismo tiempo, las burbujas fueron empujadas hacia arriba por los rodillos de presión de la torre. La tasa de tracción en relación con su velocidad de compresión se llama tasa de tracción o relación de tracción. Este estiramiento longitudinal orienta las moléculas que se mueven en la dirección de la máquina. La combinación de relaciones de tracción transversal y longitudinal le da al soplador su estructura orientada biaxialmente y su equilibrio mecánico único. El aire de enfriamiento sopló desde el anillo de aire encima del molde hacia el exterior de la burbuja. A medida que las burbujas suben y se enfrían, hay un límite visible -: uno en el que el plástico pasa de translúcido fundido a opaco solidificado. Esto se llama línea de escarcha o línea de congelación. Su altura sobre el molde es un parámetro clave del proceso: una línea de escarcha más alta significa que la resina tarda más en derretirse y tiene más tiempo para relajarse, lo que da como resultado una película más suave con menos rigidez. Una línea de escarcha más baja significa una solidificación más rápida, lo que garantiza una mayor orientación y un mejor rendimiento de estiramiento. Controlar la altura de la línea de escarcha implica ajustar el volumen del viento de enfriamiento, la temperatura del aire, la tasa de extrusión y la velocidad de absorción, y los operadores experimentados sabrán cómo interactúan estas variables.
Etapa 4: Colapso y sinuoso
Por encima del anillo de aire, las burbujas se mueven hacia arriba a través de un marco plegable-una serie de tablas o rodillos convergentes que aplanan gradualmente las burbujas hasta formar un tubo doble plano. La geometría de colapso correcta es importante: la presión desigual o la geometría del marco asimétrica crean pliegues en la película, lo que se convierte en un problema de masa persistente aguas abajo. En la parte superior de la sección de plegado, el tubo plano pasa a través de los rodillos de presión para realizar dos funciones:
Sella el aire dentro de la burbuja para mantener la presión de inflado.
Ejercen tracción y controlan el tamaño del tirón.
Después de los rodillos de presión, la película se guía a través del rodillo y se enrolla sobre el núcleo. La tensión del bobinado debe controlarse cuidadosamente: si está demasiado apretada, la película se estirará y retorcerá; demasiado flojo y el carrete se volverá suave e irregular. mas modernomáquina de soplado de película plásticaLos diseños incluyen bobinadores de superficie, bobinadores centrales o bobinadores combinados según la aplicación. Para películas muy finas o rodillos de gran diámetro, los sistemas de cambio automático de rodillos permiten una producción continua sin detener la línea de producción.
Las variables clave que determinan las propiedades de la película
Entendiendo cómo unmáquina de soplado de película plásticafunciona significa comprender que la película final no es solo el producto del plástico que se coloca-sino la forma en que se opera la máquina. Principales variables del proceso y sus principales impactos:
|
variable |
efecto principal |
|---|---|
| Temperatura de fusión | viscosidad, uniformidad de flujo, claridad óptica |
| Tasa de ráfaga | Resistencia transversal, ancho, smog |
| velocidad de rollo | Resistencia longitudinal, especificación (espesor) |
| Altura de la línea de escarcha | Dureza, claridad, equilibrio de orientación. |
| Volumen de viento frío | Altura de la línea de escarcha, tasa de salida |
| Ajuste de la separación del troquel | Espesor inicial de la pared del tubo |
Estas variables no se ejecutan de forma independiente. Por ejemplo, cambiar las velocidades de carga puede afectar la altura de los medidores y la altura de la línea de escarcha. El ajuste del aire de refrigeración también afecta la tasa de salida, la línea de escarcha y la transparencia. Esta interdependencia hace que el soplado de película sea tanto un proceso artesanal como una práctica de ingeniería.
Por qué soplar película sigue siendo el método a seguir
Las líneas de fundición de películas son más rápidas y pueden producir películas con mayor claridad óptica, pero las películas sopladas aún dominan el embalaje por las siguientes razones:
Equilibrio de las propiedades mecánicas: la película de tracción biaxial puede resistir desgarros y perforaciones en todas las direcciones, no solo en una.
Flexibilidad: el ancho del tubo, el espesor de la película y la BUR se pueden ajustar en un amplio rango sin cambios importantes en las herramientas.
Producción de tubos sin costura: para aplicaciones de bolsas, la forma del tubo sin costura elimina un paso de sellado.
Capacidad multicapa: la tecnología de película soplada por co-extrusión puede apilar resinas diferentes a la vez para formar propiedades que son difíciles de lograr con otros métodos.
Pensamientos finales
Los sopladores de películas plásticas trabajan en una cadena de transformaciones continua y controlable: la resina sólida se convierte en una masa fundida homogénea, la masa fundida se convierte en un tubo, el tubo se convierte en una burbuja, la burbuja se convierte en una película y la película se convierte en un rollo. Cada transformación está controlada por un parámetro específico y cada parámetro afecta a varias propiedades posteriores. Para cualquier persona involucrada en la realización cinematográfica-ya sea resolviendo problemas de calidad, optimizando la producción o designando equipos para una nueva línea de producción,-comprender esta cadena causal es fundamental para todo lo demás.
