No todas las películas son iguales. Esto crea problemas tanto para el bobinador como para el operador. He aquí cómo lidiar con ellos. #consejos de procesamiento #mejores prácticas
En las bobinadoras de superficie centrales, la tensión de la banda se controla mediante accionamientos de superficie conectados a un apilador o rodillos de presión para optimizar el corte y la distribución de la banda. La tensión del devanado se controla de forma independiente para optimizar la rigidez de la bobina.
Al enrollar la película en una bobinadora puramente central, la tensión de la banda se crea mediante el par de bobinado del accionamiento central. La tensión de la banda primero se ajusta a la rigidez deseada del rollo y luego se reduce gradualmente a medida que la película se enrolla.
Al enrollar la película en una bobinadora puramente central, la tensión de la banda se crea mediante el par de bobinado del accionamiento central. La tensión de la banda primero se ajusta a la rigidez deseada del rollo y luego se reduce gradualmente a medida que la película se enrolla.
Al bobinar productos de película en el bobinador central/superficial, se acciona el rodillo de presión para controlar la tensión de la banda. El momento de bobinado no depende de la tensión de la banda.
Si todas las películas fueran perfectas, producir rollos perfectos no sería un gran problema. Desafortunadamente, no existen películas perfectas debido a variaciones naturales en las resinas y a faltas de homogeneidad en la formación de películas, recubrimientos y superficies impresas.
Teniendo esto en cuenta, la tarea de las operaciones de bobinado es garantizar que estos defectos no sean visibles visualmente y no aumenten durante el proceso de bobinado. El operador de la bobinadora debe asegurarse entonces de que el proceso de bobinado no afecte más a la calidad del producto. El desafío final es enrollar la película de embalaje flexible para que pueda funcionar sin problemas en el proceso de producción del cliente y producir un producto de alta calidad para sus clientes.
La importancia de la rigidez de la película La densidad de la película, o tensión de bobinado, es el factor más importante para determinar si una película es buena o mala. Un rollo enrollado con demasiada suavidad quedará “deformado” al enrollarlo, manipularlo o almacenarlo. La redondez de los rollos es muy importante para el cliente para poder procesar estos rollos a la máxima velocidad de producción manteniendo mínimos cambios de tensión.
Los rollos muy apretados pueden causar sus propios problemas. Pueden crear problemas de bloqueo de defectos cuando las capas se fusionan o se pegan. Al enrollar una película estirable sobre un núcleo de paredes delgadas, enrollar un rollo rígido puede provocar que el núcleo se rompa. Esto puede causar problemas al retirar el eje o insertar el eje o el mandril durante las operaciones de desenrollado posteriores.
Un rollo demasiado apretado también puede agravar los defectos de la banda. Las películas suelen tener áreas ligeramente altas y bajas en la sección transversal de la máquina donde la banda es más gruesa o más delgada. Al enrollar la duramadre, zonas de gran espesor se superponen entre sí. Cuando se enrollan cientos o incluso miles de capas, las secciones altas forman crestas o proyecciones en el rollo. Cuando la película se estira a través de estas proyecciones, se deforma. Luego, estas áreas crean defectos llamados “bolsas” en la película a medida que se desenrolla el rollo. Una hilera dura con una astilla gruesa junto a una astilla más delgada puede provocar defectos en la hilera llamados ondulaciones o marcas de cuerda en la hilera.
Pequeños cambios en el espesor del rollo enrollado no serán perceptibles si se enrolla suficiente aire en el rollo en las secciones bajas y la banda no se estira en las secciones altas. Sin embargo, los rollos deben enrollarse lo suficientemente apretados para que queden redondos y así permanezcan durante su manipulación y almacenamiento.
Aleatorización de las variaciones de máquina a máquina Algunas películas de embalaje flexible, ya sea durante su proceso de extrusión o durante el recubrimiento y laminación, tienen variaciones de espesor de máquina a máquina que son demasiado grandes para ser precisas sin exagerar estos defectos. Para agilizar las variaciones de los rollos de bobinadora de máquina a máquina, la bobinadora y la cortadora rebobinadora o bobinadora se mueven hacia adelante y hacia atrás con respecto a la bobina a medida que ésta se corta y se enrolla. Este movimiento lateral de la máquina se llama oscilación.
Para poder oscilar con éxito, la velocidad debe ser lo suficientemente alta como para variar aleatoriamente el espesor y lo suficientemente baja como para no deformar o arrugar la película. La regla general para la velocidad máxima de agitación es 25 mm (1 pulgada) por minuto por cada 150 m/min (500 pies/min) de velocidad de bobinado. Idealmente, la velocidad de oscilación cambia en proporción a la velocidad de bobinado.
Análisis de rigidez de la banda Cuando un rollo de material de película de embalaje flexible se enrolla dentro del rollo, hay tensión en el rollo o tensión residual. Si esta tensión aumenta durante el bobinado, el bobinado interior hacia el núcleo estará sujeto a altas cargas de compresión. Esto es lo que causa defectos de “abultamiento” en áreas localizadas de la bobina. Al enrollar películas no elásticas y muy resbaladizas, la capa interior puede aflojarse, lo que puede provocar que el rollo se doble al enrollarlo o se estire al desenrollarlo. Para evitar esto, la bobina debe enrollarse firmemente alrededor del núcleo y luego menos apretadamente a medida que aumenta el diámetro de la bobina.
Esto se conoce comúnmente como cono de dureza rodante. Cuanto mayor sea el diámetro de la paca enrollada terminada, más importante será el perfil cónico de la paca. El secreto para hacer una buena construcción de acero trenzado con rigidez es comenzar con una base buena y fuerte y luego terminarla con una tensión progresivamente menor en las bobinas.
Cuanto mayor sea el diámetro de la paca enrollada terminada, más importante será el perfil cónico de la paca.
Una buena base sólida requiere que el bobinado comience con un núcleo bien almacenado y de alta calidad. La mayoría de los materiales cinematográficos están enrollados sobre un núcleo de papel. El núcleo debe ser lo suficientemente fuerte como para soportar la tensión de compresión creada por la película enrollada apretadamente alrededor del núcleo. Normalmente, el núcleo de papel se seca en un horno hasta un contenido de humedad del 6-8%. Si estos núcleos se almacenan en un ambiente de alta humedad, absorberán esa humedad y se expandirán a un diámetro mayor. Luego, después de la operación de bobinado, estos núcleos se pueden secar hasta un contenido de humedad más bajo y reducir su tamaño. Cuando esto suceda, ¡la base de un lanzamiento de lesión sólido desaparecerá! Esto puede provocar defectos como deformaciones, abombamientos y/o protuberancias de los rollos cuando se manipulan o desenrollan.
El siguiente paso para conseguir la buena base de bobina necesaria es empezar a enrollarla con la mayor rigidez posible. Luego, a medida que se enrolla el rollo de material de película, la rigidez del rollo debería disminuir uniformemente. La reducción recomendada en la dureza del rodillo en el diámetro final suele ser del 25% al 50% de la dureza original medida en el núcleo.
El valor de la rigidez del rollo inicial y el valor de la disminución de la tensión de bobinado generalmente dependen de la relación de formación del rollo enrollado. El factor de aumento es la relación entre el diámetro exterior (OD) del núcleo y el diámetro final del rollo enrollado. Cuanto mayor sea el diámetro de enrollado final de la paca (cuanto más alta sea la estructura), más importante será empezar con una base buena y resistente y enrollar gradualmente pacas más blandas. La Tabla 1 proporciona una regla general para el grado recomendado de reducción de dureza basado en un factor acumulativo.
Las herramientas de bobinado utilizadas para endurecer la banda son la fuerza de la banda, la presión hacia abajo (prensa o rodillos apiladores o carretes de bobinado) y el par de bobinado desde el accionamiento central cuando se bobinan bandas de película en el centro/superficie. Estos llamados principios de bobinado de TNT se analizan en un artículo de la edición de enero de 2013 de Plastics Technology. A continuación se describe cómo utilizar cada una de estas herramientas para diseñar probadores de dureza y proporciona una regla general para los valores iniciales para obtener los probadores de dureza en rollo necesarios para diversos materiales de embalaje flexible.
El principio de la fuerza de bobinado de la web. Al bobinar películas elásticas, la tensión de la banda es el principal principio de bobinado utilizado para controlar la rigidez del rollo. Cuanto más se estire la película antes de enrollarla, más rígido será el rollo enrollado. El desafío es asegurarse de que la cantidad de tensión de la banda no cause tensiones permanentes significativas en la película.
Como se muestra en la fig. 1, cuando se bobina la película en una bobinadora central pura, la tensión de la banda se crea mediante el par de bobinado del accionamiento central. La tensión de la banda primero se ajusta a la rigidez deseada del rollo y luego se reduce gradualmente a medida que la película se enrolla. La fuerza de la banda generada por el accionamiento central generalmente se controla en un circuito cerrado con retroalimentación de un sensor de tensión.
El valor de la fuerza inicial y final de la cuchilla para un material particular generalmente se determina empíricamente. Una buena regla general para un rango de resistencia a la tracción es del 10% al 25% de la resistencia a la tracción de la película. Muchos artículos publicados recomiendan una cierta cantidad de fuerza web para determinado material web. La Tabla 2 enumera las tensiones sugeridas para muchos materiales de banda utilizados en envases flexibles.
Para enrollar en una bobinadora central limpia, la tensión inicial debe estar cerca del extremo superior del rango de tensión recomendado. Luego reduzca gradualmente la tensión del devanado hasta el rango inferior recomendado indicado en esta tabla.
El valor de la fuerza inicial y final de la cuchilla para un material particular generalmente se determina empíricamente.
Al enrollar una red laminada compuesta de varios materiales diferentes, para obtener la tensión máxima recomendada para la estructura laminada, simplemente agregue la tensión máxima de la red para cada material que se haya laminado juntos (generalmente independientemente del recubrimiento o capa adhesiva) y aplique la próxima suma de estas tensiones. como la tensión máxima de la banda laminada.
Un factor importante en la tensión al laminar compuestos de película flexible es que las bandas individuales deben tensarse antes de la laminación de modo que la deformación (alargamiento de la banda debido a la tensión de la banda) sea aproximadamente la misma para cada banda. Si una banda se tira significativamente más que las otras, pueden ocurrir problemas de curvatura o delaminación, conocidos como "tunelización", en las bandas laminadas. La cantidad de tensión debe ser la relación entre el módulo y el espesor de la red para evitar que se doblegue y/o forme un túnel después del proceso de laminación.
El principio de mordida en espiral. Al bobinar películas no elásticas, la sujeción y el torque son los principales principios de bobinado utilizados para controlar la rigidez del rollo. La abrazadera ajusta la rigidez del rollo eliminando la capa límite de aire que sigue a la banda hacia el rodillo receptor. La abrazadera también crea tensión en el rollo. Cuanto más rígida sea la abrazadera, más rígido será el rodillo enrollador. El problema con el bobinado de películas de embalaje flexibles es proporcionar suficiente presión hacia abajo para eliminar el aire y enrollar un rollo rígido y recto sin crear una tensión de viento excesiva durante el bobinado para evitar que el rollo se atasque o se enrolle en áreas gruesas que deformen la red.
La carga de la abrazadera depende menos del material que la tensión de la red y puede variar ampliamente según el material y la rigidez requerida del rodillo. Para evitar que la película enrollada se arrugue causada por el contacto, la carga en el contacto es la mínima necesaria para evitar que quede aire atrapado en el rollo. Esta carga de presión generalmente se mantiene constante en las bobinadoras centrales porque la naturaleza proporciona una fuerza de carga de presión constante para el cono de presión en la presión. A medida que aumenta el diámetro del rodillo, aumenta el área de contacto (área) del espacio entre el rodillo de bobinado y el rodillo de presión. Si el ancho de esta pista cambia de 6 mm (0,25 pulgadas) en el núcleo a 12 mm (0,5 pulgadas) en el rollo completo, la presión del viento se reduce automáticamente en un 50%. Además, a medida que aumenta el diámetro del rodillo de bobinado, también aumenta la cantidad de aire que sigue la superficie del rodillo. Esta capa límite de aire aumenta la presión hidráulica en un intento de abrir la brecha. Este aumento de presión aumenta la conicidad de la carga de sujeción a medida que aumenta el diámetro.
En bobinadoras anchas y rápidas utilizadas para bobinar rollos de gran diámetro, puede ser necesario aumentar la carga en la abrazadera de bobinado para evitar que entre aire en el rollo. En la fig. 2 muestra una bobinadora de película central con un rodillo de presión cargado de aire que utiliza herramientas de tensión y sujeción para controlar la rigidez del rollo de bobinado.
A veces el aire es nuestro amigo. Algunas películas, especialmente las películas “pegajosas” de alta fricción que tienen problemas de uniformidad, requieren un bobinado entreabierto. El bobinado con espacios permite que una pequeña cantidad de aire entre en la paca para evitar problemas de atasco de la red dentro de la misma y ayuda a evitar que la red se deforme cuando se utilizan tiras más gruesas. Para enrollar con éxito estas películas con espacios, la operación de bobinado debe mantener un espacio pequeño y constante entre el rodillo de presión y el material de envoltura. Este espacio pequeño y controlado ayuda a dosificar el aire enrollado en el rollo y guía la banda directamente hacia la bobinadora para evitar que se arrugue.
Principio de bobinado de par. La herramienta de torsión para obtener rigidez del rollo es la fuerza desarrollada a través del centro del rollo de bobinado. Esta fuerza se transmite a través de la capa de malla donde tira o tira de la envoltura interior de la película. Como se mencionó anteriormente, este par se utiliza para crear fuerza en la red en el devanado central. Para estos tipos de bobinadoras, la tensión y el par de la banda tienen el mismo principio de bobinado.
Al bobinar productos de película en el bobinador central/superficial, los rodillos de presión se accionan para controlar la tensión de la banda como se muestra en la Figura 3. La tensión de la banda que ingresa a la bobinadora es independiente de la tensión de bobinado generada por este par. Con una tensión constante de la banda que ingresa a la bobinadora, la tensión de la banda entrante generalmente se mantiene constante.
Al cortar y rebobinar películas u otros materiales con una relación de Poisson alta, se debe utilizar el bobinado central/superficial; el ancho variará dependiendo de la resistencia de la banda.
Al bobinar productos de película en una máquina bobinadora central/superficial, la tensión de bobinado se controla en un circuito abierto. Normalmente, la tensión inicial del bobinado es entre un 25% y un 50% mayor que la tensión de la banda entrante. Luego, a medida que aumenta el diámetro de la banda, la tensión de bobinado se reduce gradualmente, alcanzando o incluso menos que la tensión de la banda entrante. Cuando la tensión del devanado es mayor que la tensión de la banda entrante, el accionamiento de la superficie del rodillo de presión se regenera o genera un par negativo (de frenado). A medida que aumenta el diámetro del rodillo de bobinado, la transmisión de desplazamiento proporcionará cada vez menos frenado hasta alcanzar el par cero; entonces la tensión del bobinado será igual a la tensión de la red. Si la tensión del viento se programa por debajo de la fuerza de la red, el accionamiento del suelo generará un par positivo para compensar la diferencia entre la tensión del viento más baja y la fuerza de la red más alta.
Al cortar y bobinar películas u otros materiales con un índice de Poisson alto, se debe utilizar el bobinado central/superficial, y el ancho cambiará con la resistencia de la banda. Las bobinadoras de la superficie central mantienen un ancho de rollo ranurado constante porque se aplica una tensión constante de la banda a la bobinadora. La dureza del rollo se analizará en función del torque en el centro sin problemas con el ancho del cono.
Efecto del factor de fricción de la película en el bobinado Las propiedades del coeficiente de fricción interlaminar (COF) de la película tienen un gran impacto en la capacidad de aplicar el principio TNT para obtener la rigidez deseada del rollo sin defectos en el rollo. En términos generales, las películas con un coeficiente de fricción interlaminar de 0,2 a 0,7 ruedan bien. Sin embargo, el bobinado de rollos de película sin defectos y con deslizamiento alto o bajo (coeficiente de fricción bajo o alto) presenta a menudo problemas de bobinado importantes.
Las películas de alto deslizamiento tienen un bajo coeficiente de fricción interlaminar (normalmente inferior a 0,2). Estas películas a menudo sufren deslizamiento interno de la banda o problemas de bobinado durante las operaciones de bobinado y/o desenrollado posteriores, o problemas de manejo de la banda entre estas operaciones. Este deslizamiento interno de la hoja puede causar defectos como rayones, abolladuras, defectos telescópicos y/o del rodillo en estrella. Las películas de baja fricción deben enrollarse lo más apretadamente posible en un núcleo de alto torque. Luego, la tensión de bobinado generada por este par se reduce gradualmente hasta un valor mínimo de tres a cuatro veces el diámetro exterior del núcleo, y se logra la rigidez requerida del rollo utilizando el principio de bobinado con abrazadera. El aire nunca será nuestro amigo cuando se trata de enrollar películas de alto deslizamiento. Estas películas siempre deben enrollarse con suficiente fuerza de sujeción para evitar que entre aire en el rollo durante el bobinado.
Una película de bajo deslizamiento tiene un mayor coeficiente de fricción interlaminar (normalmente superior a 0,7). Estas películas a menudo sufren problemas de bloqueo y/o arrugas. Al bobinar películas con un alto coeficiente de fricción, puede producirse ovalidad del rollo a bajas velocidades de bobinado y problemas de rebote a altas velocidades de bobinado. Estos rollos pueden tener defectos elevados u ondulados comúnmente conocidos como nudos corredizos o arrugas corredizas. Las películas de alta fricción se enrollan mejor con un espacio que minimice el espacio entre los rodillos de seguimiento y de recogida. La distribución debe garantizarse lo más cerca posible del punto de envoltura. FlexSpreader recubre los rodillos tensores bien enrollados antes de enrollarlos y ayuda a minimizar los defectos de arrugas por deslizamiento cuando se enrollan con alta fricción.
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R. Duane Smith is the Specialty Winding Manager for Davis-Standard, LLC in Fulton, New York. With over 43 years of experience in the industry, he is known for his expertise in coil handling and winding. He received two winding patents. Smith has given over 85 technical presentations and published over 30 articles in major international trade journals. Contacts: (315) 593-0312; dsmith@davis-standard.com; davis-standard.com.
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Hora de publicación: 24-mar-2023
