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ABC de la laminación de envases flexibles.


Wilmer Saavedra es ingeniero mecánico, dueño de una experiencia de más de 35 años en conversión de empaques flexibles. Durante esta larga trayectoria Wilmer ocupó importantes posiciones como gerente de mercados, de servicio al cliente, de planta, producción, y del área técnica para la División de Empaques Flexibles de Carvajal Empaques, hoy Empaques Flexa SAS, parte del grupo Techpack. Wilmer tiene una amplia experiencia práctica en transferencia de tecnología, puesta en marcha de equipos, inicio o apertura de procesos tecnológicos y administrativos, y en gestión de la producción.

El presente post hace un recorrido por varios conceptos básicos del proceso de laminación, que todo convertidor de flexibles debería conocer.

Los sistemas de laminación pueden ser clasificados de acuerdo con los materiales y el adhesivo que va a ser utilizado. Dentro de los sistemas más utilizados, y en los que nos enfocaremos en este post, figuran: La laminación base solvente y la laminación sin solventes.

Estas dos clasificaciones rigen las configuraciones de las máquinas laminadoras utilizadas en cada uno de dichos procesos.

Tipos de laminación y máquinas laminadoras

Una laminadora tradicionalmente está compuesta por las siguientes partes:

  • Desembobinador primario y secundario de los materiales que van a ser laminados. En el caso de una laminadora dúplex (procesa bilaminados en un paso). Si se trata de una laminadora tríplex (procesa trilaminados en un paso), es decir, serían tres desembobinadores.
  • Unidad de aplicación de adhesivos
  • Horno de secado en el caso de laminación con solventes
  • Rodillos de transferencia
  • Unidad laminadora
  • Embobinador
  • Alineadores de banda
Todas las máquinas laminadoras, al igual que todos los equipos de conversión en la industria de la fabricación de envases flexibles, deben poseer sistemas para el control de tensión –ya sean balancines, celdas de carga. Otras partes importantes son los reguladores de presión, los calentadores, y el enfriamiento para los rodillos que lo requieran…pero este será un tema de más análisis de un próximo post.

Laminación base solvente

En el proceso de laminación base solvente, el adhesivo es aplicado a través de un rodillo grabado y un rodillo presor de caucho, a la cara tratada del sustrato primario. Este conjunto de rodillos es llamado unidad de aplicación.

Una vez el sustrato primario sale de la unidad de aplicación, entra a un horno de secado, donde el solvente utilizado es evaporado. Después de pasar por el horno, el sustrato primario llega al rodillo laminador, donde se une con el sustrato secundario. Este rodillo de laminación cuenta con un rodillo precalentado y un presor donde se unen ambos sustratos (NIP de laminación).

Un NIP de laminación es un conjunto de rodillos paralelos que hace presión el uno sobre el otro. Posteriormente los sustratos ya unidos son embobinados nuevamente. Cada una de las partes de la máquina son responsables de controlar las variables críticas del proceso, que repercuten directamente en la calidad del laminado.

Recubrimiento por rodillos de rotograbado y secado

Este sistema consiste en un rodillo con base de cobre y recubrimiento de cromo, el cual ha sido grabado con celdas en forma de pequeñas pirámides truncadas huecas invertidas, las cuales son unidas por canales en toda su superficie.

Cuando el cilindro rota en una bandeja con adhesivo, este se deposita en las celdas llenándolas totalmente. El exceso de adhesivo es retirado por completo del rodillo por medio de fricción, a través del elemento mecánico llamado Dr. Blade o cuchilla de barrido. (Ver Figura 1)

Para disminuir la viscosidad y el porcentaje de sólidos del adhesivo, se utilizan solventes bastante volátiles, los cuales son retirados del sustrato a través de evaporación en un horno con aire caliente. Lo anterior hace que el adhesivo fluya de una forma adecuada para ser recogido por el rodillo, y recirculado dentro del sistema.

El tamaño y profundidad de la celda y el porcentaje (%) de sólidos del adhesivo, determinan la cantidad de adhesivo que se depositará en el sustrato cuando este entre en contacto con el rodillo en la unidad aplicadora. Entre menos profunda la celda y menor la viscosidad, menor es la cantidad de adhesivo aplicado.

La cantidad de adhesivo en la bandeja debe mantener un nivel constante (la cantidad de adhesivo enviado por la bomba desde el tanque debe ser mayor al que sale hacia el tanque), de tal forma que el rodillo grabado siempre recoja la misma cantidad de adhesivo en cada revolución, para garantizar un recubrimiento homogéneo a lo ancho del sustrato. Las celdas del rodillo deben estar destapadas, sin residuos de adhesivo polimerizado y sin golpes para no dañar la forma de la celda.

El secado se realiza en un horno de aire caliente y con turbulencia, con dos o tres zonas, dependiendo de la máquina, siendo las primeras zonas las menos calientes, y la última la más caliente, para así permitir un secado total desde afuera hacia adentro de la capa del adhesivo, y evitar bloqueos posteriores del rollo embobinado.

Laminación sin solventes (solventless)

En el proceso de laminación sin solvente el adhesivo es aplicado a la cara tratada del sustrato primario, después de haber sido mezclado en una proporción exacta en el dosificador. Esta aplicación se hace a través de un conjunto de rodillos de transferencia lisos precalentados. Estos rodillos transfieren el adhesivo a un rodillo de caucho, que a su vez lo transfiere a un rodillo aplicador liso.

Una vez el sustrato primario sale de la unidad de aplicación llega al rodillo laminador, donde se une con el sustrato secundario. Esta unidad de laminación cuenta con un rodillo precalentado y un presor que une ambos sustratos. Al finalizar este proceso los sustratos unidos son embobinados nuevamente.

La adherencia inicial (green tack) de las laminaciones sin solventes es baja comparada con la adherencia inicial de los adhesivos base solvente.
Unidad de aplicación y calentamiento de rodillos

El sistema de rodillos de transferencia consta de un conjunto de rodillos que transfieren cierta cantidad de adhesivo al rodillo aplicador, dependiendo de la distancia que exista entre ellos y de la velocidad a la que gira uno de los rodillos de transferencia. Entre mayor la distancia entre los rodillos y mayor la velocidad, mayor será la cantidad de adhesivo aplicado al sustrato.

Los rodillos de transferencia y el aplicador tienen un sistema de precalentamiento, normalmente de circulación de agua que funciona igual que un intercambiador de calor.

Los rodillos son precalentados para disminuir la viscosidad del adhesivo, que no es diluido en ningún tipo de solvente, y así aumentar el tiempo de vida útil (pot life) en los rodillos de transferencia donde está depositado el adhesivo.

En el rodillo aplicador el precalentamiento es utilizado para mejorar la humectación del adhesivo en el sustrato.(Ver Figura 2)

El adhesivo aplicado es dosificado a los rodillos de transferencia en una relación exacta de peso y volumen a través de equipos dosificadores que constan de medidores volumétricos o de peso. Lo anterior se hace con el propósito de lograr una reacción de polimerización completa entre la resina y el catalizador, y disminuir la posibilidad de que existan excesos de alguno de los dos componentes del adhesivo. (Ver Figura 3)
 Una vez el adhesivo ha salido de los rodillos de transferencia, pasa a un rodillo de caucho, el cual ha sido ajustado a las dimensiones del sustrato (10 mm menos ancho), para transferir al rodillo aplicador el ancho de adhesivo requerido.


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