SOPLADORAS DE FILM
Introducción.

Dentro del procesamiento de envases de pared fina, el soplado de film constituye uno de los más importantes. El sistema consiste en la fusión del polímero para hacerlo pasas a través de un cabezal de soplado, el cual mediante la incorporación de aire a presión produce una capa fina de material homogénea. Este film, tras ser enfriado en el anillo de enfriamiento para dar consistencia, es estabilizado para fijar sus dimensiones (espesor) tras lo que pasa a procesos de acabado. Finalmente puede ser bobinado o transformado en bolsa. Dado que los films pueden ser multicapa (en gran cantidad de procesos y productos), se parte de un sistema de coextrusión, es decir, el uso de más de una extrusora las cuales tratan materiales diferentes que formarán la multicapa. Así pues, en este trabajo se estudiará el caso de coextrusión soplado de film, siendo la producción de un film monocapa un caso particular en el que se utiliza únicamente una extrusora.

Características técnicas principales.

Proceso de soplado de film

La película soplada es uno de los dos procesos principales utilizados para fabricar films. El otro es el cast film, que se basa en el paso del material fundido a través de una boquilla de determinada apertura, tras lo que el material es estirado por unos rodillos que fijan el espesor y la orientación en el sentido del estirado. En el caso estudiado en este informe, soplado de films, las películas en muchos casos tienen un espesor de menos de 0.25 mm, aunque las películas sopladas pueden tener un máximo de 0.5 mm.
Así pues, esta tecnología brinda la posibilidad de producir desde piezas monocapas como en el caso de bolsas hasta complejas estructuras multicapa utilizadas en la producción de envases para la industria de la alimentación. En este caso, esta técnica estaría relacionada con la coextrusión, ya que el objetivo final es obtener un material compuesto por más de una capa.
El proceso de soplado de film o película contiene los siguientes elementos:
1. Sistema para alimentación del material
2. Extrusora/s
3. Cabezal de soplado
4. Anillo de aire para la refrigeración
5. Estabilización y Colapsado
6. Operaciones auxiliares de tratamiento, corte, sellado o impresión
7. Bobinado o fabricación de bolsa

1. Sistema para alimentación del material
Los productos con los que trabajan las extrusoras pueden ser granza de polímero puro, aditivado con algún producto mejorante (blanqueadores, antiestáticos, etc. Mirar apartado ADITIVOS Y MASTERBACHES) o con algún relleno, pudiendo ser éste material reciclado al que se ha sometido a tratamientos de trituración o peletización, excedentes de producción o recortes. Se recomienda no realizar procesos de compounding en una extrusora durante el mismo proceso, ya que las extrusoras más adecuadas para producir mezclas, que son las de dos husillos, no producen un flujo uniforme de material, pudiéndose producir zonas de acumulación e irregularidad de espesor en el film. Sí se pueden añadir aditivos tales como pigmentos en forma de polvo o líquidos, ya que este caso la extrusora monohusillo la mezcla es suficientemente buena y homogénea. El control de la alimentación de la extrusora puede ser controlado para evaluar el porcentaje de producción. En este caso se controla la velocidad de giro del husillo, lo que da una precisión sobre la cantidad de material de salida par mantener un espesor de film uniforme y constante.
2. Extrusora
La extrusora representa el eje del proceso del film soplado. (Ver más en EXTRUSORAS)
3. Cabezal de soplado. Matriz
La matriz da forma anular al polímero que sale de la extrusora. La matriz está diseñada para proveer una velocidad uniforme al polímero alrededor de la circunferencia de la salida de la matriz. Así pues, es una pieza atemperadara que está conectada a la/s extrusora/s y define la cantidad de material y las condiciones a las que sale para proceder a las siguientes etapas. Un mal diseño de esta pieza es crítico en el proceso de soplado.
Pueden ser hechos de acero cromo-molibdeno con tratamiento de alivio de tensiones para asegurar la estabilidad y mantener las tolerancias, o aceros nitrurados que soportan bien el desgaste y el roce del material fundido.
4. Anillo de aire para la refrigeración
Una vez que el polímero fundido sale de la matriz, adquiere sus dimensiones finales y se enfría. Estirar el polímero fundido mediante la expansión de la burbuja con presión de aire en su interior y estirar el tejido hacia abajo con los rodillos de estiramiento (nip rolls) reduce la película hasta el espesor deseado.El aire sale a través de un anillo de aire que está en la superficie de la burbuja para proporcionar el enfriamiento del polímero.
5. Estabilización y Colapsado.
Una vez que el polímero fundido se solidifica, el tubo se estabiliza y se dirige hacia una pantalla que se encuentra debajo de los rodillos de estirado (nip rolls).
6. Operaciones auxiliares de tratamiento, corte, sellado o impresión.
Una vez adquiere forma plana, pasa a posteriores tratamientos de acabado: corte, sellado o impresión.
7. Bobinado o fabricación de bolsas.
El producto terminado puede ser bobinado para su posterior almacenado, o conectar el film a una máquina en línea y transformarla en bolsas.

Propiedades del film

Comparado con el cast film, film soplado tienen propiedades físicas más homogéneas, mayor barrera a la humedad y rigidez. Las propiedades ópticas, como la claridad, son generalmente inferiores a aquellas en el proceso de cast film debido a que la velocidad de cristalización en el proceso de soplado es más baja (Los films soplados son más cristalinos que los correspondientes cast films).

Las principales materias primas para el proceso de coextrusión soplado de film suelen ser poliolefinas (polietilenos y polipropilenos). Este tipo de material prevalece por su bajo coste, alta versatilidad y facilidad de proceso. LDPE-LLDPE son muy usadas en estructuras coextruidas gracias a su dureza y sellabilidad. HDPE se seleccionan como barrera a la humedad y sus características de procesabilidad. PP se puede orientar para dotar a los films de propiedades como resistencia al impacto y rigidez. Más información en los apartados FILM y LÁMINA.

Características técnicas

Las partes que juegan un rol más determinante de un sistema de soplado de films son las extrusoras y el cabezal de soplado o matriz. Sin embargo, el resto de componentes también tienen su importancia y a continuación se exponen las características principales:
1. Extrusoras: son estudiadas en el capítulo EXTRUSORAS. Se puede añadir que para procesos de coextrusión se recomiendan extrusoras monohusillo, ya que ofrecen un caudal de polímero más homogéneo que las de doble husillo. Se debe tener en cuenta:
· Caudal máximo (l/h) Depende del material a utilizar.
· Dimensiones de la extrusora y diámetro.
2. Cabezal de soplado:
· El primer factor a tener en cuenta es si el film será mono o multicapa con las evidentes diferencias que acarrean al proceso. En el caso de cabezal para monocapa, el flujo es dividido en varios flujos iguales que pasan por los conductos en forma de espiral alcanzando la superficie del mandril.
· En el segundo caso, cada espiral está conectada a cada extrusora, circulando a través de ella un único material. Los últimos avances en cabezal multicapa se encaminan hace un control exacto de cada material, temperaturas y flujos, provocando la temperatura adecuada a cada material para su adhesión a la capa con la que contacta de manera independiente. Estos cabezales ya se pueden encontrar en el mercado.
· Finalmente, los factores a tener en cuenta a la hora de adquirir un cabezal serían:
· Diámetro del cabezal, variando para polímeros según su densidad. A mayor densidad, menor tamaño.
· En el caso de ser multicapa, el número máximo de capas con las que se puede trabajar.
· Material: debe resistir la corrosión y el roce con el polímero, por lo que se utilizan aceros endurecidos con tratamientos posteriores, ya comentado previamente. En concreto, las superficies en contacto con el flujo pueden tener composición diferente, pudiendo haber adherido níquel por medios electrolíticos.
· Finalmente, el número de zonas de calefacción en las que se ha dividido el cabezal (normalmente entre 2 y 5) y el consumo.
3. Anillo de refrigeración: es fundamental que las dimensiones ajusten con las del cabezal, evidentemente. El material que entra en contacto con el polímero fundido debe ser deslizante, como el aluminio, y haber recibido algún tratamiento de pulido. Cabe también la posibilidad de controlar en todo momento la temperatura del film soplado envolviendo todo el recorrido del film con resistencias y fijando las temperaturas deseadas, como si fuera una jaula. En este caso, el control de la burbuja es muy efectivo y preciso.
4. Estabilizador-Colapsador: un buen diseño evitará el estirado del film dejándolo en las condiciones en la que fue soplado.
· Dimensiones, tanto de anchura como de longitud.
· Material: el film no debe pegarse, por lo que el material tiene un recubrimiento duro de aluminio anodizado. Opcionalmente se puede adherir una capa de material antiadherente, como el Teflón.