Este documento describe el proceso de extrusión de películas planas utilizando un rodillo de enfriamiento. Explica los principios generales del proceso, incluida la extrusión, moldeado, enfriamiento y rebobinado de la película. También cubre los materiales utilizados, las propiedades de las películas resultantes y sus aplicaciones comunes.

1. Extrusión de Películas
y Laminas Coladas
Preparado por
Héctor Touzet Marín
plaen2009@gmail.com
Tel 999 638 989
plaen.blogspot.com

2. Extrusión de película plana
usando rodillo de enfriamiento
• Introducción
• Principios generales de extrusión plana de
películas
• Materias primas, tipos de películas,
propiedades y aplicaciones
• Tecnología de proceso y desempeño de
líneas de extrusión plana
• Líneas de producción

3. Introducción
• Este es un proceso clásico
p • Las películas p
p planas son
de extrusión. muy usadas en la industria
• Este proceso es muy del embalaje y se
adecuado para
d d caracterizan por tener
termoplásticos parcialmente excelentes propiedades
cristalinos ya que hace el ópticas y dimensionales.
mejor uso de las • El enfriamiento por rodillo
propiedades de los permite altas velocidades
materiales manteniendo de producción con bastante
óptimas tolerancias influencia sobre la
dimensionales. estructura morfológica de la
película.
lí l

4. Principios generales
• El principio es la formación
p p • Se pueden distinguir las
p g
de un fundido que ha sido películas planas como
plastificado y homogenizado sigue:
en un extrusor en una
extrusor, – Película fina: 10 a 50 µ
superficie plana, enfriándola – Película gruesa: 100 a 400 µ
y estabilizando su – Lámina termoformable: 0.2 a
estructura por medio de un 2.5
2 5 mm
rodillo de contacto y luego
rebobinándola en un ancho
adecuado para el trabajo.

5. Principios generales
• Los dos primeros tipos se producen en líneas
de rodillo de enfriamiento; las láminas
termoformables con mas de 300 um se
producen en líneas especiales en las cuales
el contacto con el rodillo de enfriamiento se
produce por un rodillo con un espacio o luz
definido de pulido
pulido.

6. Línea de película plana – principio del rodillo de enfriamiento
a extrusor 33D,
b unidad de dosificación y mezclado,
c filtro, d adaptador, La construcción y operación de una línea de
e cabezal de ranura, colada con rodillo de enfriamiento se puede
f unidad de arrastre, ver en la figura.
g control de espesor, Si se combinan varios extrusores, se pueden
h tratamiento corona, obtener películas multicapa.
i unidad oscilante,
k unidad de arrastre intermedio,
l rebobinador

7. Línea de extrusión de películas
planas – vista esquemática
Sistema de
dosificación
Extrusor
Unidad de
Guía de
colada
l d Medición Jalador
bordes Tratador Rebobinador
Cabezal de espesor
corona torreta

8. Principios generales
• Para la extrusión de productos • Las láminas y películas planas
termoformables se usan líneas para termoformado se hacen de
compactas o sistemas de SB, ABS, PP y PEAD, y también
conjunto apilado de pulido tales de PET y PVC usando diseños
como l empleados para l
los l d la especiales.
i l
producción de láminas. La figura
siguiente muestra un arreglo
estándar para lámina y película
termoformable; en este caso se
combinan elementos de línea de
rodillo frío con sistemas de
arrastre de láminas.

9. Línea para la producción de películas termoformables de una y varias capas
a extrusor, b adaptador, c cabezal, d rodillos de enfriamiento, e control de espesor, f unidad de arrastre, g refilador de bordes,
h rebobinador

10. http://www.wuh-lengerich.de/es/products/filmex.html

11. 1 Dosificación gravimétrica y control de extrusor
1 Dosificación gravimétrica y control de extrusor 9 Rebobinado
9 Rebobinado
2 Extrusor 10 Sistema de manipulación de bobinas
3 Sistema de filtración continua
4 Cabezal automático, cuchilla de aire
5 Rodillo de enfriamiento
5 Rodillo de enfriamiento
6 Control de espesor
7 Pretratamiento, enfriamiento posterior
8 Refilado de bordes

12. Principios generales
• Extrusión
• Moldeo
• Enfriamiento
E fi i t
• Rebobinado

13. Extrusión
• Se usan extrusores de un solo tornillo con longitud
g
de cilindro de 27 a 33D. Los tornillos deben estas
diseñados para reprocesar refilados generados en la
línea.
línea Estos tornillos deben estar equipados con
secciones de corte y mezclado para asegurar que el
material alimentado esté completamente fundido y
p
homogenizado.
• La relación entre los valores deseados y los reales
dentro de la
d t d l sección d control d l extrusor se
ió de t l del t
muestra en la figura siguiente.

14. Distorsiones Parámetros del proceso
Fluctuaciones de: Velocidad de tornillo
Voltaje principal Retropresión del cabezal
Frecuencia Retropresión del filtro
Temperatura ambiental Programa de temperatura
Características físicas y del ili d
d l cilindro
químicas de la materia prima Material
Sección de control del
extrusor
Variables
V i bl controladas d l
t l d del
fundido
Temperatura
Variables controladas
Variables auxiliares Presión
auxiliarmente
Viscosidad
producción
Variables
Energía de calentamiento
Capacidad de enfriamiento
Velocidad de tornillo Sistema de control
Energía de fricción
g Valores a alcanzar

15. Extrusión
• La zona de alimentación puede • Para procesar materiales
ser lisa o ranurada de acuerdo al higroscópicos como SB y ABS
hi ó i ABS,
tipo de resina a procesar. los extrusores deben tener un
dispositivo de venteo.
• Para controlar adecuadamente el
• El PVC en polvo se procesa en
fundido se mide la presión y extrusores de doble tornillo o
temperatura en el canal de flujo extrusores mono tornillo en
después del tornillo. diseño de cascada. En este
• Debido a la larga distancia del último caso, las operaciones de
canal del fundido entre el extrusor alimentación, transporte,
y el cabezal es recomendable plastificación y homogenización
usar mezcladores estático en el
l d táti l se realizan bajo óptimas
condiciones en dos extrusores
adaptador antes del cabezal para equipados con motores CA
facilitar la homogenización. separados.

16. Moldeo
El fundido extruído se
convierte en una
i t
forma plana
rectangular por medio
de un cabezal
ranurado, cuya
sección transversal
se muestra en la
figura siguiente.
siguiente
Cabezal de ranura
a labio flexible, ajustable, b múltiple de distribución, c calentador de cartucho

17. Moldeo
• Para mantener una buena tolerancia de
espesor a través del ancho de la película, es
importante tener las condiciones de flujo
correctas – el balance geométrico adecuado
entre el múltiple y la zona estanca (barra
restrictora) en adición al ajuste sensible del
labio del cabezal y una distribución pareja de
temperatura. Ver figura siguiente.

18. Múltiple
Múl i l
Zona estanca
Área del labio del cabezal
Diagrama del sistema de distribución del fundido (múltiple)
Q0 producción a la entrada del cabezal P0 presión a la entrada del cabezal Y0 max longitud de la isla Y(1) longitud
producción a la entrada del cabezal, P presión a la entrada del cabezal, Y max longitud de la isla, Y longitud
de la isla como función de las coordenadas del ancho, I coordenada de ancho, L ancho de la mitad del cabezal, H
espacio, Q1 producción como función de la coordenada del ancho, P1 presión el el área del labio del cabezal

19. Moldeo
• El correcto dimensionamiento permite mantener una
producción constante a través del ancho del cabezal
para todos los pasos de flujo, con una caída de
presión uniforme desde la entrada hasta la salida del
cabezal.
• Los materiales diferentes a menudo difieren
considerablemente en su comportamiento reológico.
Las “curvas de flujo” de cada polímero suministran
curvas flujo
información sobre su viscosidad a diferentes
temperatura de proceso Ver figura
proceso. figura.

20. Curvas de flujos de varios termoplásticos a sus respectivas temperaturas de
procesamiento

21. Moldeo
• Para coextrusión de • Cabezales múltiples: los
p
películas planas se usan fundidos son guiados
dos tipos de procesos. separadamente por
• El método d adaptador: l
ét d de d t d las múltiples que son
corrientes de fundido a independientes uno de otro
combinar se unen en un y las capas individuales de
adaptador o caja de fundido, los cuales son
f
alimentación, antes de distribuidos a lo ancho del
entrar en el cabezal y luego cabezal, son generalmente
, g
se extruyen juntos a través juntados dentro del cabezal
de un cabezal plano antes de salir.
convencional
i l

22. Enfriamiento
• El perfil transversal de película • La velocidad de transferencia de
producido en el cabezal ranurado
d id l b l d calor entre la película colada y la
debe solidificarse por superficie del rodillo es crítica.
enfriamiento. Después de salir del Cuando se producen películas de
cabezal, el fundido pasa a través
de un espacio corto, donde un materiales parcialmente
t i l i l t
alto grado de estiramiento en la cristalinas, la velocidad de
dirección de la extrusión, toma enfriamiento sobre el rango de
lugar; l
l luego hhace contacto con el
t t l cristalización es de particular
rodillo de colada donde el importancia ya que esta tiene una
enfriamiento a temperatura bajo considerable influencia sobre las
cero o la del rodillo, toma lugar.
, g propiedades del producto.
producto

23. Entalpía específica de varios
termoplásticos
La cantidad de calor a extraer de
un polímero específico puede
determinarse por la relación entre
la temperatura y la entalpía
específica. Ver figura.

24. Longitud de contacto de enfriamiento, rodillo de colada
Longitud de contacto de enfriamiento, rodillo de enfriamiento
Longitud de contacto de enfriamiento y arreglos de rodillos de colada y enfriamiento en líneas de rodillo frío
a cabezal ranurado o plano, b rodillo de colada, c chaqueta de rodillo, d rodillo de enfriamiento, e agente de
enfriamiento, f película, v velocidad, R radio del rodillo, ϕ ángulo de envoltura.

25. Enfriamiento
• Cuando se extruye película plana delgada el
delgada,
enfriamiento a temperatura del rodillo ocurre
completamente en el rodillo de colada; el
comportamiento de enfriamiento como función
del tiempo de contacto se muestra para el
muestra,
lado del rodillo y el lado del aire de la película,
en la figura siguiente.
siguiente

26. Curva de enfriamiento de una película plana
a temperatura de fundido, b superficie libre, c superficie de contacto del rodillo, d temperatura del
rodillo

27. Enfriamiento
• La diferencia de temperatura permisible entre
el medio de transferencia térmica entrante y
saliente debería ser < 2 ºK Un diagrama de
K.
un rodillo frío con una unidad de intercambio
de calor se muestra en la figura siguiente
siguiente.

28. Principio del rodillo frío con control de temperatura
a flujo de alimentación, b entrada, c núcleo del rodillo, d salida, e flujo de retorno, f bomba, g tanque,
fl j d li t ió b t d ú l d l dill d lid fl j d t fb b t
h intercambiador de calor, i entrada de agua de enfriamiento, k salida de agua de enfriamiento, l
controlador de tres puntos

29. Enfriamiento
• La figura siguiente muestra el comportamiento
de enfriamiento de una lámina termoformable
de PP para dos períodos diferentes de
contacto en el primer rodillo frío.

30. Espesor de película PP
Velocidad
Distancia a lo largo de la bobina Distancia a lo largo de la bobina
Enfriamiento de una bobina de película

31. Enfriamiento
• La elección correcta de la temperatura del
rodillo frío y la velocidad de enfriamiento
p
permite obtener una morfología favorable para
g p
el proceso de termoformado. Con la longitud
de contacto de rodillo correcta se puede
obtener una estructura cristalina fi pareja.
bt t t i t li fina j
La figura siguiente compara las diferentes
estructuras esferulíticas (grados de
cristalización) obtenidas con enfriamiento
rápido y lento
lento.

32. Efecto del enfriamiento lento (izquierda) y rápido (derecha) en una estructura cristalina de PP
Espesor de lámina 1.5 mm, aumento de 250 veces, T fundido: 230ºC
p , ,
T rodillo frío = 100 ºC T rodillo frío = 40 ºC
dT/dt = 1 k/s dT/dt = 10 k/s
densidad a 20 ºC = 0.905 g/cm3 densidad a 20 ºC = 0.891 g/cm3
grado de cristalización x = 50 % grado de cristalización x = 37 %

33. Rebobinado
• El rebobinado permite almacenar la película en
forma compacta, pero debe hacerse de tal manera
que las películas puedan procesarse y utilizarse sin
problemas. Básicamente, hay dos métodos:
superficial y central.
• Si la película es muy susceptible a la tensión, se usa
rebobinado central o una combinación de central y
superficial.
superficial

34. constante constante
constante constante
constante
Diagrama de métodos de rebobinado de superficie (A) y central (B)
F tensión, v velocidad, Md torque, n rpm
El torque Md, aplicado por los motores, es el factor crítico, y la potencia, N, requerida
es:
N = K Md n
N: potencia
Md: torque
n: velocidad d l rodillo
l id d del dill
K: constante

35. Rebobinado
• La velocidad de la película, v, y la • A velocidad y tensión constante,
tensión de la b bi F son
ió d l bobina F, el torque y la velocidad son
factores importantes, en el proporcional e inversamente
proceso de rebobinado. Usando proporcional al diámetro del rollo
el diámetro del rollo D, se puede
calcular el torque Md y la respectivamente:
ti t
velocidad del rodillo n. Md1= Fd1/2; n1= v/πD1
Md = f D/2 ; Md2= Fd2/2; n2= v/ πD2
n = v/ π D
/ • Durante el proceso de rebobinado
D t l d b bi d
f: tensión el torque Md1 sigue un curso
D:diámetro hiperbólico:
v: velocidad superficial
p
Md= Fv/2n

36. Rebobinado
• Si vemos la longitud
g • En el rebobinado central, la
rebobinada L, de una relación del diámetro final al
película rebobinada con un diámetro inicial tiene un
espesor s, diámetro de tuco
s efecto importante sobre la
p
calidad del rollo, y es
d, y diámetro final D, llamado el factor de
podemos obtener: rebobinado, q:
,q
L = π (D2 – d2)/ 4 s q = Dmax / dmin = Rmax / rmin
• El número de capas está También:
dado por el número de
p L = π R2 (1 – 1/q2) / s
vueltas w,:
w = (R – r)/s = (D – d)/ 2s

37. Capacidad de almacenamiento de un rollo de película

38. Curvas de rebobinado con motores CD
A) Curva de fuerza de tensión, B) tiempo de referencia de torque

39. Materias primas, tipos de películas,
propiedades y aplicaciones
i d d li i
• Materias primas y dimensiones de producto
• Propiedades y aplicaciones de película plana
y lámina termoformable
• Propiedades y campos de aplicación de
películas planas coextruídas y lámina
termoformable

40. Materias primas y
dimensiones de producto
• Los tipos principales de películas y sus
dimensiones, las cuales dependen de la
aplicación y las operaciones p
p p posteriores de
conversión, se ven en la tabla siguiente.
• Las películas p
p planas, usadas ppara embalaje,
j
se hacen principalmente de PE, PP Y PA6.
• Las películas y láminas termoformables se
p
hacen de PS, ABS, PEAD, PET, PA6 y PC.

41. Materias primas y
dimensiones de producto
• Para hacer películas mono y biorientadas se
biorientadas,
usan PP, PEAD, PET, PA6, PVC, PS.
• Con es fin la extrusión de película plana se
fin,
combina con el proceso de estiramiento.

42. Tipos y dimensiones principales
Tipo de película µ Anchos, mm
Películas planas, PPL 10 a 50 1200 a 3200
100 a 400 800 a 2200
Películas termoformables, PT 100 a 400 450 a 1600
400 a 2500 600 a 1400
Películas orientadas, PO (1)
Mono orientadas, MO 12 a 600 600 a 1800
Biorientadas,
Biorientadas BO 12 a 2500 400 a 1500
(1) Valores para películas
primarias no orientadas
i i i d

43. Materias primas y
dimensiones de producto
• Las materias primas que figuran en las tablas
primas,
siguientes, usadas en extrusión de película
plana deben asegurar una buena calidad de
película con respecto a pureza,
homogeneidad,
homogeneidad aditivos y estabilizadores y
ausencia de gels. Una viscosidad pareja de
fundido permite una producción constante de
película de alta calidad.

44. Poliolefinas
Polímero Densidad, g/cm3 Tipo de película
PEBD 0.918 a 0.935 PPL
PEAD 0.94 a 0.954 PPL, PT, PO
PEBDL 0.917 a 0.94 PPL, PO
EVA 0.93 a 0.94 PPL
IONOMERO 0.94 PPL
PP 0.896 a 0.907 PPL, PT, PO
PP (1) 0.9 a 0.91 PPL, PT
PP (2) 0.9
09 PPL,
PPL PT

45. Heteropolímeros
Polímero Densidad, g/cm3
,g Tipo de p
p película
PA 6 1.13 a 1.15 PPL, PO
PA 66 1.12 a 1.15 PPL,, PO
PA cop 1.10 PPL,,
PET 1.33 a 1.36 PPL, PT, PO
PBT 1.3 PPL, PT
PETG 1.20 a 1.27 PPL, PT
PC 1.2 PPL,, PO
CA 1.3
13 PPL,
PPL PT
CAB 1.19 PPL, PT
CP 1.21 PPL, PT
PPO 1.06
1 06 PPL,
PPL PT

46. Halogenados
Polímero Densidad, g/cm3 Tipo de película
PVC rígido 1.38 a 1.40 PPL, PT, PO
PVC flexible 1.20 a 1.30 PPL
PVDC 1.6 PPL, PT
PVDF 1.8 PPL
PAN 1.18 a 1.27 PPL, PT

47. Estirénicos
Polímero Densidad, g/cm3 Tipo de película
PS 1.05 PPL, PO
SB 1.05 PPL
SAN 1.08 PPL
ABS 1.04 a q.06 PPL
ELASTÓMEROS
PUR 1.21 PPL

48. Materias primas y
dimensiones de producto
• La tabla siguiente muestra los rangos
comunes de viscosidad de algunas resinas
usadas para la producción de película colada
y lámina termoformable.

49. Datos de viscosidad
Tipo de Tipo de IFF, g/10 min Viscosidad
polímero película solución,
190 ºC/ 230 ºC/ 200 ºC/ 220 ºC/
ηrel
21.6 N 21.6 N 50 N 100 N
PEBD PPL 1.5-4.5
1545
PEAD PPL, PT 1.5-8.0
PEBDL PPL 1.0-6.0
PP PPL 5.0-12.0
PP PT 1.5-5.0
PA6 PPL 2.8-4.0
PET PPL, PT 1.6-2.0
SB PT 3.0-5.0
ABS PT 5.0-8.0
5080

50. Propiedades y aplicaciones de película
plana y lá i t
l lámina termoformable
f bl
• Las propiedades mecánicas y ópticas son de
especial importancia con las películas
coladas.
coladas En la tabla siguiente se muestran
valores típicos para estas películas.el campo
principal de aplicación es la industria del
embalaje. Las películas, generalmente
transparentes,
transparentes son convertidas – con o sin
impresión – en bolsas, o usadas en
laminaciones con otros substratos
substratos.

51. Propiedades mecánicas y ópticas
Propiedades PP PA6 PEBD PEBDL
Espesor de película, µ 25 25 25 25
Resistencia a la tensión DM, N/mm2 40-50 45-50 20-30 20-30
Resistencia a la tensión DT, N/mm2 30-40 40-50 10-15 15-20
Estiramiento a rotura DM, % 450-600 350-400 200-350 500-800
Estiramiento a rotura, DT, % 350-550 300-400 300-400 500-800
Módulo de elasticidad, N/mm2 500/900 550/750 350/450 200/300
Brillo (45º) %
(45 ), 80-90 85-95 60-80 85-95
Opacidad, % 1.5-2.5 2.5-3.5 6-10 1.0-2.5
Transparencia/claridad, % 65-75 60-70 40-60 60-70

52. Aplicaciones
• Películas planas
• Películas termoformables

53. Películas planas
• Su mayor campo de aplicación es la industria
del embalaje. Estas películas, las cuales son
generalmente transparentes, se convierten -
transparentes
con o sin impresión – en bolsas, o usadas
para laminación con otros substratos o
películas. La tabla siguiente muestra los
campos preferidos de aplicación
aplicación.

54. Poliolefinas
Aplicación, PPL
p , PP PEBD PEBDL PEAD µ
Bolsas X X X 20 a 80
Laminación X X X X 15 a 150
Hojas X X X X 20 a 40
Cubiertas X X 15 a 150
Estirables X 20 a 40
Retorcibles X 20 a 50
Caseras X X 10 a 25
Textiles X X 20 a 80
Flores X X 20 a 40
Dulces X X X 20 a 50
Alimentos X X X X 20 a 80
Pan X X 25 a 50

55. Poliolefinas
Aplicación , PPL PP PEBD PEBDL PEAD µ
Tajadas de queso o carne X X 20 a 30
Fólderes X X 60 a 300
Sobres transparentes X X 60 a 150
Cubiertas de protección X X X 80 a 200
Esterilizables X 25 a 50
hospitalarios X X 30 a 120
Separadores X 20 a 150
Decorativas X X 20 a 200
Pañales desechables X 20 a 30
Cintas coloreadas X X X X 12 a 20
Cintas adhesivas X X X X 80 a 400
Gofradas 20 a 400

56. Otros polímeros
Aplicación, PPL PA PET PVC PVC PS/SB ABS PUR µ
flexible rígido
Bolsas X X 20 a 80
Laminación X X X X X X X 15 a 150
Hojas
H j X X 20 a 40
Cubiertas X 15 a 150
Estirables X 20 a 40
Retorcibles
R ibl X 20 a 50
0
Caseras X 10 a 25
Textiles 20 a 80
Flores 20 a 40
Dulces 20 a 50
Alimentos X X X 20 a 80
Pan 25 a 50

57. Otros polímeros
p
Aplicación, PPL PA PET PVC PVC PS/ ABS PUR µ
flexible rígido SB
Tajadas de queso o carne 20 a 30
Fólderes X X X 60 a 300
Sobres transparentes X 60 a 150
Cubiertas de protección X X 80 a 200
Esterilizables X 25 a 50
Hospitalarios X X X 30 a 120
Separadores X 20 a 150
Decorativas X X X X 20 a 200
Pañales desechables X 20 a 30
Cintas coloreadas X 12 a 20
Cintas adhesivas X 80 a 400
Gofradas X X X X 20 a 400

58. Láminas termoformables
• Las películas y láminas termoformables
muestran buena estabilidad dimensional,
excelente calidad superficial y estructura
superficial,
homogénea. Para el proceso de
termoformado es ventajoso tener un
encogimiento bajo y uniforme.

59. Poliolefinas
Aplicación, PT PP PEBD PEBDL PEAD µ
Tapas X X 200 a 400
Envases X X 400 a 2500
Vasos
V X 600 a 1000
Bandejas X 200 a 800
Embalaje piel X X 30 a 400
Embalaje blister X 100 a 1500

60. Otros polímeros
Aplicación, PT PA PET PVC PVC PS/ ABS PUR µ
flexible rígido SB
Tapas X 200 a 400
Envases X X X X 400 a 2500
Vasos
V X X 600 a 1000
Bandejas X X X X 200 a 800
Embalaje piel X X 30 a 400
Embalaje blister
E b l j bli X X 100 a 1 00
1500

61. Películas planas y láminas
termoformables coextruídas
• Los requerimientos variados de las películas
de embalaje, pueden a menudo ser solamente
satisfechas por la combinación de diferentes
p
materiales. Se usan las combinaciones
multicapa de películas diferentes cuya
naturaleza depende d l t
t l d d de la tarea d embalaje, o
de b l j
productos laminados o recubiertos en
combinación con otros productos como papel
productos,
o aluminio.

62. Películas planas y láminas
termoformables coextruídas
• Junto con la laminación la coextrusión es
laminación, coextrusión,
cada vez mas importante, porque permite la
producción de materiales de embalaje el cual
es optimizado para una tarea particular.
• Las estructura de la película puede ser
simétrica o asimétrica. Ver figura.

63. Estructura de películas multicapa
Izquierda: estructura simétrica
Derecha: estructura asimétrica
A: capa principal de soporte
B: capa externa (termosellable, brillante,
antiestática, coloreada)
C: capa de barrera
D: capa principal coloreada
E: capa de recuperado
d d
Hv: capa adhesiva

64. Películas planas y láminas
termoformables coextruídas
• Se pueden combinar termoplásticos de
diferentes propiedades que no se adhieren
bien entre ellos, usando capas finas de
ellos
adhesivo entre ellos. Se pueden producir
económicamente coextrusiones de capas
extremadamente delgadas para llenar
requerimientos especiales de sellabilidad o
barrera.

65. Películas planas y láminas
termoformables coextruídas
• En la figura siguiente se muestran secciones
transversales microscópicas de películas
coextruídas.
coextruídas

66. Sección transversal microscópica de películas planas coextruídas
S ió l i ó i d lí l l íd
A) Dos capas, capa superficial, 10µ (PP copolímero al azar), capa base 290 µ PP coloreado
B) Tres capas, capa externa 25 µ PP, capa base 300 µ PP con talco, capa externa 25 µ PP
C) Tres capas, capa externa 90 µ PA6, capa de barrera 28 µ EVOH, capa externa 90 µ
Tres capas, capa externa 90 µ PA6, capa de barrera 28 µ EVOH, capa externa 90 µ PA6
D) Cinco capas, capa externa 190µ PP, capa adhesiva 10 µ, capa de barrera 90 µ EVOH, capa
adhesiva 10 µ , capa externa 190 µ PP

67. Películas planas y láminas
termoformables coextruídas
• Las propiedades y aplicaciones de las
películas y láminas coextruídas se muestran
en las tablas siguientes
siguientes.

69. Permeabilidad de los polímeros
• La permeabilidad al O2 puede reducirse
usando EVOH, PVDC, PAN.
• Una buena barrera a la humedad se puede
obtener con PVDC, PEAD, PP y PVC.
• La protección contra la pérdida de aromas y
efectos adversos sobre el sabor y olor, se
consigue con PET, PETG, y PA.
g
• Ver tabla siguiente.

70. Material, 25 µ Permeabilidad a gases Permeabilidad al
cm3/m2 d bar vapor de agua,
g/m2 d
O2 CO2 H2O
PEBD 6000 3000 20
PEAD 2000 a 2800 9000 5
PP 2500 a 3600 9500 8 a 10
PS 6000 17000 11 a 120
ABS 2000 6000 70 a 100
PETG 400 2000 60
PET 155 465 93
PVC 120 a 200 240 20 a 40
PA6 40 a 60 400 160
PAN 12 A 13 17 78
PVDC 1.6
16 4.7
47 1.6
16
EVOH 0.4 1.3 60

71. Tecnología de proceso
• Películas de rodillo frío
• Película y lámina para termoformado

72. Películas de rodillo frío
• Para obtener una película de alta calidad, con buena
p ,
transparencia, plana y estructura uniforme, el
enfriamiento tiene que adecuarse a las
características del tipo de polímero En la tabla
polímero.
siguiente se muestran los rangos de temperatura de
fusión y de rodillo para varios materiales. Con
p
termoplásticos parcialmente cristalinos como PP,
PA, PET el proceso de enfriamiento determina la
estructura cristalina y esto a su vez influencia las
cristalina, vez,
propiedades ópticas de las películas.

73. Temperaturas de fusión y rodillo
Material Temperatura de Temperatura de rodillo, ºC
fusión, ºC
Rodillo de colada Rodillo frío
PP 230 a 260 15 a 40 15 a 30
PA6 260 a 280 70 a 120 90 a 140
PEBD 220 a 250 30 a 60 20 a 30

74. Películas de rodillo frío
• Aumentar la temperatura
p • La figura siguiente muestra
g g
del rodillo, disminuye la la opacidad como función
transparencia y claridad de la temperatura del rodillo
obtenible para un de colada para una película
determinado espesor de plana de PP 40 µ,
película, pero estas considerando constantes
condiciones f favorecen la otras variables del proceso ,
producción de película con tales como temperatura de
mejor maquinado,
j q , fundido, velocidad del
,
estabilidad dimensional, tornillo, y velocidad de
deslizamiento y brillo. arrastre.

75. Opacidad
O
Temperatura de rodillo de enfriamiento
Película plana de PP: opacidad como función de la temperatura del rodillo de colada

76. Películas de rodillo frío
• La opacidad se p
p puede • Si aumentamos la velocidad
reducir si aumentamos la de arrastre con el mismo
temperatura del fundido, espesor, puede aumentar la
pero esto nos puede llevar a variación del espesor y la
una mayor volatilización de estructura; la reducción del
aditivos del material y su tiempo de residencia en el
condensación en la cabezal puede redundar en
superficie del rodillo, lo que deformaciones elásticas
afectaría el enfriamiento de q
que no ppodrían relajarse
j
la película y las propiedades suficientemente.
ópticas.

77. Películas de rodillo frio
La figura siguiente muestra el volumen
específico como función de la
temperatura para enfriamiento rápido y
lento de fundidos de PP y PA. Con
altas velocidades de enfriamiento el
volumen específico por debajo de la
temperatura de cristalización es mas
alto; esto significa particularmente
para películas de PP, que hay un alto
potencial para cristalización adicional,
y consecuentemente para un cambio
en propiedades ópticas y
encogimiento dimensional
i i t di i l
Volumen específico como función de
la temperatura y velocidad de
enfriamiento para PP y PA6
enfriamiento para PP y PA6
a enfriamiento rápido
b enfriamiento lento

78. Películas de rodillo frío
• La condición de la superficie del • Las películas coladas de PP con
rodillo es d gran i
dill de importancia
i efecto “cáscara de naranja”, por
para producir películas brillantes ejemplo, están gofradas
de alta transparencia. Esta directamente en el rodillo de
superficie debe ser cromada y
altamente pulida, o tener un colada; l película es presionada
l d la lí l i d
acabado mate. Para altas contra el rodillo de colada por una
velocidades de arrastre se usan cuchilla de aire en este caso.
acabados mates. L superficies
b d t Las fi i • La figura siguiente muestra l
L fi i i t t la
rugosas permiten un contacto velocidades de arrastre que son
mas parejo con la película, pero posibles actualmente para varios
tiene efectos adversos sobre el polímeros y espesores basados
espesores,
brillo superficial. Para películas
especialmente estructuradas, es en un diámetro de colada de 800
posible gofrar la superficie del mm en este caso.
rodillo de colada
colada.

79. Máximas elocidades
Má imas velocidades de producción para pelíc las planas como f nción del
prod cción películas función
polímero y espesor de película con un rodillo de enfriamiento de 800 mm de
diámetro

80. Películas y láminas
para termoformado
• Las películas termoformables • Se usan extrusores ventilados
requieren una buena cuando se procesa PS/SB y ABS.
homogeneidad del fundido para En la zona de desgasificación, se
evitar desgarres durante el extraen la humedad, monómeros
proceso d t
de termoformado. L
f d La y otros componentes de bajo
t t d b j
sección de alimentación del punto de ebullición que estuvieran
extrusor debe poder aceptar una presentes.
mezcla de materias primas
primas,
concentrados de color y la adición
de material molido de
desperdicios de arranque refilado
arranque,
de bordes y esqueleto troquelado.

81. Películas y láminas
para termoformado
• Cuando se extruye películas para • Para procesar homo y copo PP,
envasado de alimentos, deberían se usan tornillos multi sección con
usarse bajas temperaturas de componentes de mezclado y
fundido para evitar la reducción corte. En la extrusión de PP
del
d l peso molecular y l f
l l la formación
ió relleno con ti o t l
ll tiza talco, t bié
también
de monómeros. se usan tornillos de
• Con tornillos de desgasificado, la desgasificado. La figura siguiente
segunda sección d l t ill
d ió del tornillo muestra el principio de diseño de
determina la capacidad de un tornillo de mezclado de PP y
producción del extrusor. unos de desgasificado de SB.

82. Diseños de tornillo para procesamiento de PP y PS/SB
A) Tornillo de corte y mezclado
B) Tornillo de SB con venteo

83. Películas y láminas
para termoformado
• En adición a la buena • Esto es importante para obtener
homogeneidad del f did es
h id d d l fundido, una estructura fina cristalina. La
necesario obtener un enfriamiento tabla siguiente muestra los
parejo y simétrico de la bobina de rangos de temperatura de fundido
película. Cuando se produce
lámina de PP para termoformado y d rodillo usadas en l
de dill d la
es importante que la superficie de producción de varias películas
la película se pueda pulir cuando termoformables.
hace contacto con el segundo
h t t l d
rodillo de enfriamiento y que la
temperatura aún esté encima del
rango de cristalización.
g

84. Rangos de temperatura de
fundido y de rodillo frío
Material Temperatura de fundido, Temperatura de rodillo
ºC frío, ºC
PP 230 a 260 15 a 60
SB 210 a 230 50 a 90
ABS 220 a 240 60 a 100
PET 280 a 285 15 a 60

85. Películas y láminas
para termoformado
• Las características de • En la fabricación de películas de
termoformado y propiedades d
f d i d d de menos de 400 µ, el fundido es
producto de termoplásticos presionado contra el rodillo de
parcialmente cristalinos como PP, enfriamiento por la cuchilla de
están mas influenciadas por las
condiciones de procesamiento aire en vez d l rodillo d alisado.
i del dill de li d
que las películas amorfas de La figura siguiente muestra la
PS/SB. Para obtener buena variación de la velocidad de
estabilidad d l f
t bilid d de la forma en llas arrastre permisible con la materia
piezas termoformadas, no deben prima y el espesor de la película,
ocurrir encogimientos usando dos rodillos de 400 mm
anisotrópicos durante el proceso
p p de diámetro.
diámetro
de formado.

86. Máximas velocidades de
producción usando dos rodillos
fríos de 400 mm de diámetro
para películas termoformables
como función del polímero y el
espesor
p
astre v
ocidad de arra
Velo
Espesor de película, s

87. Líneas de producción
• Conceptos de línea
• Diseño de línea y unidades individuales
• T
Tecnología de control y medida y
l í d t l did
automatización
• Diseños especiales de líneas

88. Conceptos de línea
• Sistema de rodillo frío
• Línea para película y lámina termoformable

89. Sistema de rodillo frío
• El diseño de la línea está determinado por el
rango de polímeros a procesar y por el rango
de velocidad y cantidad a producir para los
diferentes espesores de película. La figura
siguiente muestra una línea típica del proceso
de extrusión plana de película.

90. Línea de rodillo frío

92. Arreglos de rodillos en líneas de rodillo frío
Dependiendo de la capacidad de la
línea, se usan rodillos fríos de 400 a
1200 mm de diametro en los arreglos
mostrados en la figura. En la mayoría
de l
d los casos, un rodillo d colada con
dill de l d
un amplio ángulo de envoltura se
combina con uno o dos subsiguientes
rodillos de enfriamiento o recocido.
El cabezal ranurado es generalmente
g
posicionado encima y tangencialmente
al rodillo de colada. La guía de la
película depende de las condiciones
de instalación y operación del equipo
subsiguiente,
subsiguiente tal como medidores de
espesor, tratamiento superficial,
dispositivos de control de tensión /
corte y otros.
Para obtener una buena formación del rollo junto con una dureza uniforme , la bobina de película debe estar
oscilando a través de la dirección de extrusión antes del refilado final. En la práctica, varios métodos se emplean
siendo el mas frecuente el pasaje de la bobina entre la unidad de colada y el arrastre:
Atravesando el extrusor con el cabezal
Llevando l b bi d película d
Ll d la bobina de lí l dentro d l lí
de la línea por medio d un di
di de dispositivo d oscilación.
i i de il ió
Atravesando la unidad de jalado y el dispositivo de corte.

93. Arreglos de rodillos en líneas de película termoformable
Para la producción de película o lámina
termoformable, se usan los conceptos de
línea que se muestran en la figura
siguiente.
g
Los diámetros de rollos están entre 200 a
600 mm. Es preferible el arreglo horizontal
de los rodillos de enfriamiento y pulido,
especialmente cuando se p
p procesan
fundidos de baja viscosidad.
Con el proceso en línea - la combinación
directa de la línea de extrusión con la
máquina termoformadora – hay ventajas
q y j
económicas de ahorro de energía . La
utilización del calor remanente dentro de la
película, reduce la energía necesaria para
recalentarla.

94. Diseño de líneas y
unidades individuales
• Alimentación de materia prima y reciclamiento
de desperdicios,
• Extrusoras
• Equipo de filtración
• Bombas dosificadoras
• Cabezales ranurados

95. Diseño de líneas y
unidades individuales
• Sistemas de coextrusión
• Unidad de arrastre y rodillo frío
• Lí
Líneas d arrastre para película y lá i
de t lí l lámina
termoformable
• Equipo de rebobinado

96. Alimentación de materia prima y
reciclamiento de desperdicios
• Las resinas para extrusión de • Los materiales higroscópicos
película se suministran en forma como PA, PET deben secarse
de pelets. Estos se transportan a cuidadosamente antes de
la tolva del extrusor mediante alimentarse al extrusor, para
dispositivos neumáticos
di iti áti prevenir l di i
i la disminución d l
ió de la
directamente del silo o de viscosidad y preservar las
contenedores posicionados cerca características superiores del
al extrusor.
extrusor producto.
producto
• Con unidades de dosificación y • En la tabla siguiente se muestran
mezclado por encima de la tolva las temperaturas de secado y los
del extrusor se pueden añadir contenidos de humedad
humedad.
concentrados de color, aditivos de
deslizamiento, antibloqueo,
antiestático junto con los pelets
pelets.

97. Condiciones de secado
Material Humedad Humedad Max temperatura
inicial, % H2O residual, % H2O de secado, ºC
PA 6 1a2 < 0.08 75
PET 0.2
02 < 0.01
0 01 160
PS/SB 0.2 a 0.6 < 0.02 80
ABS 0.2 a 0.6 < 0.02 80

98. Alimentación de materia prima y
reciclamiento de desperdicios
• Para asegurar que la resina • El secado puede hacerse en
alimentada esté lib d O2
li d é libre de secadores de tolva, abastecidos
cuando se procesa PA o PET, la con aire seco (punto de rocío ≤ -
zona de alimentación puede 30 ºC) a una temperatura dada.
operarse con vacío parcial (15 a
25 mbar) o ser purgada con N2 y Para asegurar l t
P la temperatura
t
sellar la zona de alimentación del constante de resina sobre un
extrusor y los cojinetes del tronillo período prolongado de tiempo y
por el l d d l caja d
l lado de la j de así estabilizar el proceso de
engranajes por medio de anillos extrusión, es recomendable
radiales de sellado. Luego los precalentar los pelets, aún si la
p
pelets se suministran a través de resina no es higroscópica.
higroscópica
una tolva de doble vacío.

99. Alimentación de materia prima y
reciclamiento de desperdicios
• Para el reciclado de los bordes o • La figura siguiente muestra los
tiras centrales que se generan en diferentes esquemas para
el proceso de colada se emplean reciclado de refiles. En la
varios métodos. La cantidad de producción de película y lámina
desperdicio puede fl t
d di i d fluctuar entre
t para ttermoformado, el
f d l
10 a 25 %, dependiendo del desperdicio generado en el
ancho de la línea y el producto. arranque, rollos fuera de
• El desperdicio, d
d di i después d
é de especificación,
especificación refiles y rejilla de
granulado o molido, es troquelado es molido y mezclado
alimentado separadamente o con resina virgen. La tasa de
mezclado con resina virgen como retorno fluctúa entre 20 a 50 %
granulado reciclado, o es dependiendo de las condiciones
alimentado al extrusor en forma de operación.
de trozos.
trozos

100. Varias posibilidades de
refilado de bordes y
reciclado
A) Tolva de mezclado: a gránulos, b aglomerado o regranulado
B) Tolva de mezclado y dosificación con tornillo dosificador: a gránulos, b película cortada
Tolva de mezclado y dosificación con tornillo dosificador a gránulos b película cortada
C) Extrusor de reciclado de película cortada
D) Extrusor de reciclado de refile continuo

101. Extrusoras
A fin de llenar los altos requerimientos de
calidad, se usan extrusores con tornillos de
longitud efectiva de 30 o 33 D, en extrusión de
película plana. La figura siguiente muestra el
principio de construcción de los extrusores
para procesamiento de la mayoría de los
termoplásticos.
termoplásticos
Extrusor mono tornillo con enfriamiento por aire

102. Filtrado del fundido
Generalmente se h
G l t hace por medio de telas
di d t l
filtrantes multicapa respaldadas por un
disco perforado. El efecto de filtrado es
determinado por el tamaño de malla del
filtro – normalmente hasta 10 000
10,000
mallas/cm2. La figura siguiente muestra
diagramas de diseños de cambia filtros.
El diámetro de la malla depende del
diámetro del tornillo. Para obtener una
tornillo
filtración ultra fina con tamaños de malla
menores de 60 µ y baja caída de presión,
se usan filtros de área grande de larga
vida o diseño de no parada con cambio
cambio.
Tales filtros, generalmente, tienen un área
efectiva de 0.1 a 0.4 mt2, dependiendo de
la producción y el tamaño de la malla.
Ejemplos de dispositivos de cambiador de mallas

103. Dosificación del
fundido
Para mejorar la uniformidad del espesor de
películas de alta calidad, se puede integrar
una bomba de engranajes dentro del proceso
de extrusión como un dispositivo de
dosificación. Esta bomba dosificadora
mantiene la presión constante en +/- 1 %,
medida a la entrada del cabezal ranurado
ranurado.
Las bombas usadas para extrusión de
películas de PP, PET, PA entregan un
volumen de aproximadamente 100 a 600
cm3/rev.
cm3/rev La velocidad de los engranajes
usualmente está entre 10 a 40 rpm.
Bomba dosificadora con
motor y panel de control

104. Cabezales ranurados o planos
• El cabezal, junto con las
,j • El ancho de salida del
otras unidades de la línea, cabezal debe ser mayor que
tiene la importante tarea de el ancho efectivo de la
producir una película que
película, película a producir por la
producir,
es dimensionalmente cantidad necesaria para el
exacta y con tolerancias encogimiento lateral,
muy estrechas. Existen en travesía de la película y
anchos hasta de 3500 mm. refilado de bordes. Este
ancho adicional puede ser
p
hasta 200 – 300 mm
dependiendo de las
condiciones del proceso
proceso.

105. Diseño de cabezales planos para colada de
película plana y lá i t
lí l l lámina termoformable
f bl
A fin de mantener corta la
distancia entre la salida del
cabezal y el rodillo de
colada, el cabezal debe ser
formado para tomar en
consideración la posición de
colada respecto al rodillo de
enfriamiento.
Los cabezales planos se
usan con y sin barras de
restricción. Ver figura.

106. Cabezales ranurados o planos
• Estas barras no se requieren si • Las superficies de contacto con el
los rangos de viscosidad de las fundido son generalmente
materias primas a usar, son cromadas y el área de los labios
parecidos entre ellos y si el es endurecida. Una superficie de
espesor d l película no es
de la lí l alta calidad (Rt < 0 2 µ) asegura
lt lid d 0.2 )
mayor de 200 µ. un favorable flujo libre de marcas.
• La mitad del cabezal se diseña • La boquilla ranurada se divide a
con un l bi fl ibl para permitir
labio flexible iti través de
t é d su ancho en varias
h i
el ajuste fino del espacio de la secciones de control.
boquilla por medio de tornillos de • El calentamiento se realiza por
empuje o pernos de jalar/empujar cartuchos (300 – 400 W por
t h
con hileras diferenciales. cartucho) o por placas planas de
calentamiento.

107. Cabezales ranurados o planos
• Con los cartuchos, generalmente se usa aislamiento
fijado en el cuerpo del cabezal para reducir la
radiación del calor y para estabilizar las condiciones
de operación.
• Los sistemas de calentamiento eléctrico y la
distribución del cableado se diseñan para permitir un
rápido desmantelamiento y limpieza.
• L fi
La figura siguiente muestra un cabezal “
i i b l “automático”
ái ”
cuya luz de salida puede ajustarse por expansión de
los pernos del cabezal
cabezal.

108. Cada perno tiene un cartucho de
calentamiento paralelo, sobre el cual se sopla
aire hacia el perno. Si el voltaje aplicado
cambia, cambia también la temperatura y el
tamaño del perno y con ellos el espacio en ese
punto.
punto El voltaje puede modificarse
manualmente con un potenciómetro o con un
microprocesador.
Cabezal plano con ajuste automático de labios

109. Cabezales ranurados o planos
• El procesador corrige la luz del • Para materiales térmicamente
cabezal usando señales
b l d ñ l insensibles, se usa bastidores
proporcionales al espesor real de externos de la luz del cabezal
la película registrado por un para posibilitar la producción de
medidor de espesor en las
posiciones correspondientes varios anchos d película con
i h de lí l
sobre la película. Para proveer un muy poco refilado.
rango amplio de espesores (0.5 a
2.5
2 5 mm, por ejemplo), l
j l ) los
cabezales planos se equipan con
un labio regulable o un labio
intercambiable, de manera que se
, q
pueda conseguir la mejor luz para
el espesor de película a extruir.

110. Unidad de coextrusión para la producción
de lí l de
d películas d 5 capas con 3 extrusores
t
• El sistema de coextrusión
que es mejor para una
situación particular depende
de la estructura de la
película y la combinación de
materiales. La figura
muestra una unidad de
coextrusión plana para
fabricación de películas de
p
5 capas con 3 polímeros
diferentes.

111. Sistemas de coextrusión
• Para producir películas multicapa se usan tres
métodos diferentes de coextrusión:
– Sistema de bloque de alimentación
– Cabezal multicanal
– Combinación de ambos
• La figura siguiente resume la diferentes
variaciones posibles.
i i ibl

112. Variaciones posibles con adaptador de coextrusión (bloque de alimentación)
y combinación con cabezales multicanal

113. Bloque de alimentación
o adaptador
• Con el principio del
p p • . La figura siguiente muestra
g g
adaptador, los componentes algunos arreglos comunes
individuales fundidos se de capas.
alimentan capa p capa
p por p
por una placa de flujo o un • El método d l adaptador se
ét d del d t d
sistema de canales de usa frecuentemente cuando
suministro de manera que
q se requieren capas
ellos fluyan laminarmente delgadas – sea esta
juntos dentro de un cabezal superficial (capa
de ranura convencional y termosellable) o de barrera
son luego formados al (capa central).
ancho de la película

114. Ilustración de la coextrusión con caja de alimentación y con varios diseños de la geometría
de entrada

115. Multicanal
• En este sistema las corrientes fundidas
sistema,
individuales se distribuyen a través del ancho
de película en canales separados y son
juntados generalmente dentro de la corriente
superior del área del labio y a descargados a
labio,
través de una abertura común del cabezal. La
figura siguiente muestra versiones diferentes
de estos cabezales.

116. Diseño de cabezales planos
multicanal para coextrusión

117. Combinación de ambos
• Si se van a coextruir materiales con un
comportamiento reológico muy diferente, o si
se van a combinar materiales que difieren
muy grandemente en sus temperaturas de
procesamiento,
procesamiento comúnmente se usa una
combinación de un adaptador con un cabezal
multicanal.
multicanal

118. Criterio de selección para sistemas de coextrusión
Criterio Cabezal Adaptador Combinación
multicanal de ambos
Aplicación potencial para materiales con:
- Temperaturas de proceso muy diferentes + - +
- Viscosidades muy diferentes ++ 0 ++
- Alta termosensibilidad 0 + ++
Adhesión entre las capas + ++ +
Tolerancias de espesor en capas individuales ++ 0/
0/+ ++
Flexibilidad para los cambios en:
- Estructura de capas - ++ -
- Selección de capas - ++ -
- Extensión de las líneas existentes - ++ -
Encapsulamiento de bordes ++ 0/+ ++
Operación / Manipulación 0 + 0

119. Comparación de cabezales
p
Criterio de selección Proceso de bloque Proceso de cabezal
de alimentación multicanal
Costo de inversión Relativamente bajo Relativamente alto
Número de capas Hasta 9 Máximo 4
Manipulación Fácil, Mas cara, cada
capa
Desviación de espesor de capas individuales +/- 10 % +/- 5 %
Diferencia de viscosidad permisible entre 1:2 a 1:3 >1:3
componentes
Extrusión de capa exterior (< 10 %) Con ancho > 1 mt Con ancho < 1 mt
Extrusión de materiales termosensibles Mejor en el centro Mejor en extremos
Flexibilidad Alta, en número y Baja, número de
j
posición de capas capas prefijadas

120. Tecnología de encapsulamiento
Como el proceso de película plana siempre involucra el refilado de bordes, es
esencial, por economía, que los bordes de la película sean de un solo material, de
manera que pueda reciclarse al proceso. La figura siguiente muestra la estructura
de una coextrusión de 5 capas con un borde de refile reciclable.
Estructura de una coextrusión de 5 capas, de 3 componentes, con área de borde reciclable.
a capas base, b capas adhesivas, c capa de barrera

121. SIN ENCAPSULAMIENTO
PEBD
ADHESIVO
PSAI
CON ENCAPSULAMIENTO
PEBD
ADHESIVO
PSAI

122. Tecnología de encapsulamiento
• El flujo de las capas en el
j p • En cuyo caso los anchos de
y
área del borde puede los canales para las capas
optimizarse por medio de de cubierta se reducen en
dispositivos ajustables en el proporción al tamaño del
sistema de adaptador. área libre requerida.
• Es posible dejar los
márgenes de la película,
libres de una capa de
cubierta; pero una
operación de producción
independiente es solo
obtenible con el sistema d
bt ibl l i t de
multicanal.

125. Encapsulamiento VANE DIE
l i A
El cabezal puede también diseñarse para Dos posibles tipos de encapsulamiento con
encapsular capas específicas cabezal de 3 capas, se muestran a continuación
MÚLTIPLE CENTRAL RECESADO MÚLTIPLES EXTERNOS RECESADOS

126. Múltiples (típicos)
Cabezal Cloeren VANE DIE de Paletas para control de flujo de fundido
3 capas mostrando paletas
ajustables con auto seguro con
menor tiempo de contacto entre
capas internas y externas
ENTRADA
A A
Una caja de alimentación
Cloeren de 5 capas en línea
con un cabezal VANE DIE
p
de 3 capas
ENTRADA CABEZAL 3 CAPAS
CAJA DE
5 CAPAS

127. ENCHUFE SELECTOR
PALETAS
AGUJAS DE DISTRIBUCIÓN
Caja de alimentación de 5
capas de doble plano
Cloeren es ajustable en
línea para un desempeño
eficiente y repetible
ENTRADAS CABEZAL MONOCAPA

128. Unidades de rodillo frío y arrastre
• Diseño y funcionamiento
• Guía de película y equipo complementario

129. Diseño y funcionamiento
• Para producir una película de alta calidad con
el proceso de rodillo frío, las dimensiones de
la unidad deben adecuarse a la producción
p
total de manera que se asegure un
enfriamiento parejo de la película. Los detalles
de diseño dependen d l polímero,
d di ñ d d del lí
dimensiones de la película y rango de
velocidad.
velocidad La tabla siguiente muestra las
características mas importantes de las
unidades de enfriamiento con arrastre
arrastre.

130. Diseño de líneas de
enfriamiento y arrastre
fi i t t
Ancho de superficie del rodillo, mm 1200 a 3600
Diámetro d l rodillo d colada, mm
Diá del dill de l d 400 a 1000
Diámetro del rodillo de enfriamiento, mm 200 a 600
Superficie del rodillo,
Rugosidad Rt, µ 0.1 a 0.3
Cilindricidad, mm +/- 0.01 a 0.02
Concentricidad, mm +/- 0.01 a 0.02
Rango de temperatura, ºC Agua: 15 a 90
15 a 130 (150)
Aceite: 50 a 160
Precisión de temperatura, ºC +/- 1 y 1.5
Motor CA, vector de flujo
Regulación de velocidad, % 0.01
Max velocidad de arrastre, mpm 100 a 400

131. Diseño y Funcionamiento
La película extruída es enfriada sobre el
rodillo de colada, el cual puede tener un
diámetro de 400 a 1200 mm de diámetro,
dependiendo del tamaño de la línea. La
figura muestra el arreglo de la unidad, con
el rodillo de colada, cabezal ranurado,
dispositivo de ajuste de bordes, cuchilla
de aire, cámara de succión y rodillo de
levante.
Posición de colada en una unidad de rodillo frío
y arrastre
a cabezal plano, b cámara de succión, c fijador de
bordes (chorros de aire), d cuchilla de aire, e rodillo
( )
de colada, f rodillo de levante

133. Enchufe
E h f
selector
Caja de
alimentación
Cabezal
automático Válvula de
control
Ajustador de Tuberías de
bordes succión
Pre cámara
Cuchilla de
aire
Rodillo f í
R dill frío Cámara
Cá
principal

134. Diseño de rodillos de enfriamiento
La estructura interna del rodillo
está diseñada para tener
estabilidad y proveer la
capacidad de enfriamiento
requerida; pero en adición
adición,
propiedades tales como
concentricidad, cilindricidad,
corrida libre de vibraciones, y
velocidad uniforme, son d
l id d if de
especial importancia. Ver
figura.
Diseño de rodillos fríos
A) Rodillo frío con distribución en espiral y flujo en línea recta
B) Rodillo frío
R dill f í con di t ib ió en espiral y fl j d entrada y
distribución i l flujo de t d
salida por un solo lado

135. Diseño de rodillos de enfriamiento
• Las superficie del rodillo (y esto, • Es también posible montar varias
de alguna manera, está chaquetas de rodillo con
determinado por el material) es diferentes acabados superficiales
altamente pulida (rugosidad Rt < sobre un cuerpo básico de rodillo.
0.3 )
0 3 µ) pero para velocidades d
l id d de El rodillo d colada es
dill de l d
arrastre mas altas se puede generalmente impulsado con un
suministrar con una superficie motor servo de CA con control de
cromada mate Un diseño
mate. alta precisión
precisión.
especial de rodillo con • Después de que la película sale
enchaquetado intercambiable del rodillo de colada, es llevado
permite su desmantelamiento sobre uno o dos rodillos de
para limpieza y remoción de acondicionamiento –
depósitos. dependiendo del tipo de película
– donde se lleva a cabo el
enfriamiento final y estabilización.

136. Diseño de rodillos de enfriamiento
• El rodillo de enfriamiento tiene un motor servo de CA
separado o está diseñado para ser regulado por una
caja de engranajes de control de precisión en
relación a la velocidad del rodillo de colada.
• Para obtener un buen contacto entre la película y la
superficie del rodillo de colada, se usan ayudas de
distribución: cuchillas de aire, cámaras de succión, o
para PET dispositivos electrostáticos de ajuste
PET, ajuste.

137. Cuchillas de aire
La
L cuchilla d aire
hill de i
(ver figura) consiste
de un tubo,
alimentado con aire
por ambos lados, que
tiene una ranura de
precisión en un rango
de 0 2 a 2 5 mm de
0.2 2.5
ajuste.
Arreglos de cuchilla de aire y suministro de aire
A y B) sección transversal de construcción diferente,
C) Alimentación de aire
a filtro de aire/ soplador,
b manómetro,
c cuchilla de aire

138. Cuchillas de aire
• El portacuchilla p
p puede • Para ciertas
posicionarse precisa y condiciones de
repetidamente para producción, el aire
obtener el mejor punto puede ser enfriado o
de enfriamiento para
una condición dada de calentado.
película. La cuchilla es • El calentamiento se usa
alimentada con aire para prevenir la
filtrado por un soplador condensación de
de velocidad variable. volátiles en la superficie
(deslizantes).
(deslizantes)

139. Cámara de succión y otros
• La cámara de succión que está instalada entre el
q
cabezal ranurado y el rodillo de colada, ayuda al
contacto de la película y sirve para remover los
volátiles que salen del fundido; el ajuste de posición
es similar al de la cuchilla de aire.
• Para minimizar el angostamiento entre el cabezal y
la línea de contacto con el rodillo de colada, se usan
dispositivos como chorros de aire o electrodos para
crear una carga electrostática.
l t táti

140. Rodillos de levante
• A lo largo de la circunferencia del rodillo de colada
g
hay rodillos de levante o “limpieza”. Esto pueden ser
conectados neumáticamente y se puede alterar su
posición para adaptarse a las variadas condiciones
de enfriamiento y velocidad con películas diferentes.
De estas forma, puede p
,p prevenirse la condensación
de los aditivos del polímero sobre el rodillo de
colada. El rodillo de levante asegura que el arrastre
de la película a través del ancho sea uniforme
uniforme.

141. Ajustes de rodillos
• El punto de contacto se optimiza con el movimiento
p p
longitudinal de la unidad de rodillo frío y arrastre y
con el ajuste vertical del rodillo de colada o de toda
la unidad de arrastre; estos movimiento se pueden
ser manuales o motorizados.

142. Control de temperatura
• A fin de obtener un • Para películas de PP, las
p ,
gradiente de enfriamiento temperaturas están entre 15
preciso a lo largo de la y 40 ºC; para películas de
película,
película se incorporan PA6,
PA6 entre 80 y 140 ºC C,
unidades separadas para dependiendo de la
controlar la temperatura de velocidad y cristalinidad. Se
entrada del agente de puede usar una instalación
calentamiento. central de agua fría con un
• Se requieren diferentes condensador de
temperaturas de acuerdo al enfriamiento para alimentar
tipo de película. a las unidades individuales

143. Control de temperatura
• La variación de temperatura del agente de
transferencia de calor entrando a los rodillos
fríos es < 0.5 ºC en las líneas modernas A fin
05 C modernas.
de obtener una temperatura uniforme en la
superficie del rodillo (∆K < ± 1 ºC) se
C),
requieren altas velocidades de flujo en los
canales guía del rodillo de doble chaqueta.
chaqueta

144. Guía de película y
equipo complementario
• Después de salir de la unidad de rodillo frío la
frío,
película pasa a través de varios elementos
guía,
guía tales como:
– rodillos locos deflectores,
– rodillos distribuidores y
– controladores de tensión,
• antes de que llegue a l estación d
t d ll la t ió de
rebobinado.

145. Rodillos locos deflectores
• Estos son rodillos de corrida libre que
permiten transportar películas delicadas con
baja tensión. Para algunos productos podría
tensión productos,
ser necesario usar rodillo motorizados o
motorizar el eje para superar la fricción de los
cojinetes.

146. Rodillos distribuidores
• En ciertas secciones de la línea por ejemplo
línea, ejemplo,
delante del equipo de corte longitudinal, se
usan rodillos distribuidores motorizados para
asegurar que la película corra libre de
arrugas; en este caso el efecto distribuidor es
regulable.

147. Controlador de tensión
• A fin de obtener una • Los controladores de
producción repetible y evitar tensión están conectados a
una excesiva tensión una unidad electrónica que
durante el transporte de la proporciona control pantalla
control,
película, es necesario medir y señales de valores límite.
la tensión de la bobina Las celdas de carga pueden
usando rodillo danzarín o instalarse horizontal o
rodillo medidores corriendo verticalmente, y la bobina
sobre cojinetes de celdas
j debe entrar y salir en
de carga. ángulos constantes de
entrada y salida.

148. Guía de película y
equipo complementario
• La línea de transporte de la película tiene el
siguiente equipo auxiliar:
– unidad de oscilación de bobina,,
– escáner de espesor,
– unidad de tratamiento superficial,
p
– arrastre intermedio o de enfriamiento,
– equipo de corte longitudinal,
– aspiradores de bordes y
– generadores iónicos.

149. Oscilador de bobina
• Aunque se pueden obtener • En adición a la oscilación
tolerancias muy b j d espesor
l i bajas de transversal respecto al extrusor y
en el proceso de película plana, cabezal o la unidad de jalado y
es necesario oscilar la película corte longitudinal, es también
transversalmente a la dirección
de extrusión antes del corte y posible usar un oscilador d t
ibl il d dentro
rebobinado, a fin de obtener una de la línea para cambiar el paso
dureza uniforme de rollo. De otra de la bobina. La película sigue a
manera, l li
las ligeras variaciones d
i i de un sensor infrarrojo montado en
espesor pueden formar puntos un marco movible. El paso de la
duros en la bobina y llevar a la película y el arreglo de una
formación de “anillos de pistón”.
p unidad de oscilación puede ser
horizontal o vertical. Ver figura.

150. Unidad de oscilación de bobina
La unidad de oscilación está
colocada después del
p
medidor de espesor de
manera que haya una
relación precisa en la película
entre el punto de medida y la
posición relevante en el
cabezal para optimizar las
tolerancias.
t l i

151. Control automático de espesor
Cuando se usa un cabezal
automático, el espesor puede
optimizarse si el sistema incluye
un escáner de espesor y un
microprocesador. El escáner –
que generalmente trabaja bajo
el principio radiométrico –
transmite el perfil transversal
del espesor real a la
computadora; esta compara los
valores reales con los deseados
y luego corrige el ajuste de la
Arreglo de dispositivos de ajuste en un cabezal luz del cabezal.
automático
,
a labio flexible,
b canal de enfriamiento,
c cartucho de calentamiento,
d ajuste de labio,
e ajuste de barra de restricción

152. El espacio del cabezal es ajustado
por unos pernos de expansión; el
número de pernos depende del
ancho del cabezal, y ellos están
marcados en el perfil transversal
en la pantalla Cada perno está fijo
pantalla.
en un bloque equipado con un
canal de aire soplado y un
calentador eléctrico de cartucho.
Otro diseño tiene el cartucho
puesto a lo largo del eje del tornillo
de ajuste.
La figura muestra un diagrama
esquemático de un sistema de
control de cabezal automático para
el proceso de extrusión de película
plana. El calor suministrado a los Esquema para el control automático del espesor
para el proceso de extrusión de película plana
pernos de expansión individuales a escáner de espesor, b rodillo de enfriamiento
es controlado por la computadora de la unidad de arrastre, c cabezal con perno de
de acuerdo con un algoritmo de expansión, d extrusor, e motor, f tacogenerador,
manera que la desviación del valor g ajuste de potencia para el perno de expansión,
deseado (t l
d d (tolerancia d espesor) a
i de ) h medida d l espesor, i panel d control e
did del l de t l
todo lo ancho se minimice. impresor, k microprocesador, l pantalla

153. Control automático de espesor
• El rango máximo de ajuste
g j • Se puede obtener una
p
es generalmente alrededor optimización adicional del
de ±0.25 mm; los ajustes espesor de la película en
mayores se hacen conjunto con un sistema de
manualmente. La medición computarizado en
optimización se lleva a cabo la dirección de la máquina,
por ajuste simultáneo de los DM. La velocidad de
pernos de expansión arrastre y en algunos casos
teniendo en cuenta el efecto la velocidad del tornillo del
de su influencia recíproca y extrusor se usan como
el angostamiento de elementos de ajuste para
película.
película las desviaciones del
espesor en la DM.

154. Control automático de espesor
• La selección de un equipo
q p – Alto grado de confiabilidad de
automatizado de control de la tecnología
proceso debería tomar en – Alto grado de eficiencia del
software.
cuenta los siguientes
– Servicio confiable y rápido
aspectos:
– Compatibilidad de la
– Buena relación entre los tecnología con el diseño total
g
gastos extras d l t
t t de la tecnología
l í
de control y la mejora del – Diseño amigable para los
producto (calidad y precio). operadores
– R l ió ó ti
Relación óptima d precio /
de i – Entrenamiento de operadores
eficiencia del sistema.

155. Escáner de espesor
• Los sensores son dispositivos sin • Un sistema de evaluación electrónica
contacto que usan isótopos procesa la señal suministrada por el
radiactivos o radiación infrarroja en la cabezal medidor para proporcionar
transmisión, y recorren una comparación entre el valor real
transversalmente la bobina para contra el valor deseado indicación de
deseado,
proveer un perfil transversal de la desviaciones, tolerancias y valores
película. promedio.
• Los sensores de medición sin • Es también posible el uso de un
contacto que usan isótopos microprocesador para almacenar
radiactivos o radiación infrarroja, datos del producto y controlar la
corren transversalmente al paso de la velocidad de arrastre y/o la velocidad
bobina para proporcional un perfil del tornillo como una función del valor
transversal de la película. medio del perfil medido. La
correlación con los tornillos de ajuste
de los labios del cabezal se realiza
por medio d la pantalla d toque
di de l ll de

156. PRINCIPIO
El tubo de rayos X contiene, bajo vacío, un
objetivo y un filamento.
Cuando la corriente circula a través del
filamento, lo calienta, lo que posibilita la emisión
Receptor de electrones en el vacío.
Estos electrones son atraídos y acelerados
hacia el objetivo, el cual está polarizado a miles
de voltios. Cuando los electrones golpean el
objetivo ellos generan rayos X.
Material
M t i l
Los rayos X emitidos por el objetivo salen del
tubo a través de una ventana y son detenidos o
Fuente de rayos X no por el producto medido.

157. COMO FUNCIONAN
Potencia
Desintegración
D i t ió eléctrica
lé t i
espontánea
La fuente Beta es un isótopo
La f
fuente de rayos X es un dispositivo
Un nivel de energía fijo y específico
eléctrico
(Pm147 <270 Kev, Kr85 <760 Kev, Str 90
Un nivel de energía ajustable
<2200 Kev)
Un tiempo de vida ilimitado
Un tiempo de vida limitado
Pm147: ½ vida = 2.5 años