5 claves para el arranque exitoso de líneas de película cast

Muchas líneas nuevas de película cast se construyen cada año, y la mayoría de ellas comienza a producir a escala comercial en el corto plazo, o casi inmediatamente.

Dicho esto, hay ocasiones durante una puesta en marcha en las que nada parece ir bien, hasta el punto de alterar el programa de producción. En ese punto, aparecen las preguntas, a veces en voz alta:

¿Por qué está pasando esto?
¿De quién es la culpa?
¿Qué hacemos para corregir el problema?
¿Quién paga por los cambios?

Como se podrá imaginar, este no es el momento más feliz para para estar involucrados en el proceso, pero con un poco más de atención, muchos problemas podrían haberse evitado desde el comienzo. El propósito de este artículo es ayudarlo a hacer precisamente eso.

¿Hay una razón principal para que algunas líneas comiencen mal? Por lo general, se relaciona con la falta de una descripción clara de lo que se supone que la línea debe hacer, o una especificación pobre. ¿Qué significa eso?

En primer lugar, por lo general, usted conseguirá lo que pide, y si pide una línea para película, obtendrá una línea para película. Pero, si lo que realmente quería, por ejemplo, era una línea para producir una coextrusión de barrera para termoformado profundo, es posible que en lugar de eso termine con una línea cast para PE o PP para bolsas de pan. Todo está en cómo usted formule sus preguntas (ver recuadro abajo).

La importancia de especificar correctamente la línea de película cast

Suponiendo que haya especificado la línea lo más exactamente posible, ¿cómo puede asegurarse de que comienza a producir bienes vendibles en el tiempo más corto posible? Hay cinco pasos para el arranque que cada propietario de negocio, gerente de planta, director del proyecto, y el ingeniero de proceso deben saber la hora de instalar y comenzar una nueva línea. Realice estos cinco pasos en secuencia durante el proceso de puesta en marcha:

1. Realice la "prueba de fuego". Es decir, prenda la extrusora y asegúrese de que permanece encendida.
2. Asegúrese de que todos los interruptores de proceso críticos y los indicadores de seguridad o de apagado están en funcionamiento. Cualquier elemento que pueda causar una parada debe ser comprobado cuidadosamente.
3. Compruebe todas las partes móviles de la línea para asegurarse de que se mueven en la dirección correcta y no se sacuden en pedazos o experimentan excesivo desgaste en el arranque.
4. Confirme los cálculos de diseño de cada componente crítico de proceso midiendo el desempeño real con los materiales que va a utilizar.
5. Arranque la línea y comience el proceso de fabricación del producto según las especificaciones. Una vez más, medir el desempeño contra objetivos.

Estos cinco pasos pueden realizarse en secuencia a medida que se instala cada componente, antes de enviar a su ubicación, y en combinación con otros componentes instalados. El paso 4 es tal vez el más importante, ya que determina si la línea será capaz de producir el producto a la velocidad y calidad que necesita para obtener la máxima productividad y beneficio.

Cinco pasos. Casi suena demasiado simple, pero la realización de estos es necesaria para asegurarse de que todo estará bien cuando la producción está programada y se necesite nueva capacidad. Una puesta en marcha pobre de la línea no beneficia a nadie, excepto quizás a sus competidores.

¿Quién es responsable de todos estos controles? En última instancia es usted, como el procesador y el comprador; pero quien en realidad los realiza, paga por las modificaciones necesarias, etc., es generalmente una combinación de procesador y proveedores.

A veces puede haber numerosos proveedores responsables por el resultado final, por ejemplo si adquirió equipos auxiliares aguas arriba de un fabricante de máquina, la máquina de extrusión de un segundo, el dado de una tercera empresa, y los sistemas de aguas debajo de un cuarto fabricante.

En este caso, el contrato tiene que ser claro en detallar cuál empresa es responsable de qué. Si en el contrato no está claro quién es el responsable de un arranque pobre, entonces sólo puede esperar que proveedores honestos que estén detrás de sus equipos, o ir a los tribunales como último recurso.

Asignación de responsabilidades en la puesta en marcha de líneas de película cast

Así que echemos un vistazo a la finalidad de cada uno de los cinco pasos y cómo deben ser ejecutados. El propósito de la “prueba de fuego” es encontrar los errores de cableado o instalación para identificar los componentes que son "débiles", de mala calidad, rotos, o aparentemente destinados una falla temprana. Esto es particularmente importante para los sistemas electrónicos, donde los componentes o bien fallan temprano o después de un período muy largo.

Nada es más frustrante o costoso que esperar dos semanas por una placa de repuesto que tenía una resistencia quemada mientras que el personal de producción completo está en su lugar y listo.

A continuación, después de que todo está montado, compruebe todos los sistemas y circuitos de parada de emergencia antes de poner la línea en funcionamiento. Esto significa todos ellos, y que requiere un enfoque disciplinado y deliberado. Estos sistemas están ahí para proteger a los operadores y el equipo de daños, por lo que este paso debe ser realizado a fondo.

Trate de comenzar la línea con cada circuito de seguridad activado (no debe arrancar), y apague la línea mediante la activación de cada uno de ellos. Nada es más aterrador que oprimir una parada de emergencia y que nada suceda, o más frustrante que tener una activada cuando no quiere.

Ahora ya está listo para “arrancar los motores”. Lubrique todo y compruebe los niveles de aceite, etc. Compruebe que todo lo que se debe mover lo hace en la dirección correcta (y que no se encienda si no debería), que la lubricación está trabajando, que el equipo no hace ruidos, no se sacude, o corre a alta potencia.

Tome mediciones iniciales de vibración si va a monitorear vibración y / o lecturas iniciales de torque y potencia sin carga. Este es también un buen momento para comprobar la alineación del rodillo, rodamientos, ejes (busque dobleces), etc.

Para ejecutar una extrusora con el tornillo instalado, desacoplar la unidad, o mejor aún, no instale el tornillo, para que pueda comprobar la bomba de engranajes. Revise todas las velocidades del motor y exactitud de lecturas y calibre todos los sistemas de medición de tensión.

Ahora comience a monitorear el desempeño de las piezas y sistemas, comprobando el diseño de los componentes de la línea para determinar si la productividad se adapta a sus expectativas.

Determine lo que necesita ser reemplazado o rediseñado, o si todas las partes se diseñaron adecuadamente. Una vez más, este es el paso más importante: Los pasos anteriores hacen posible este paso y el siguiente paso depende de la finalización con éxito de este paso.

En las líneas de procesamiento de película, las funciones clave a comprobar son el sistema de extrusión, sistemas de enfriamiento, transporte, y embobinado. Hay otros sistemas para comprobar, como los de corte y eliminación de los bordes, pero por lo general se complementan y no limitan el rendimiento. Deben ser revisados contra las expectativas de desempeño.

Entonces, ¿cómo comprobar un sistema de extrusión para el cumplimiento de la productividad de diseño? Primero inspeccione y mida el perfil del tornillo, compárelo con el diseño de tornillo para asegurarse de que se ha fabricado correctamente. Es su tornillo; usted puede y debe tener un dibujo de el por parte del proveedor.

Mida la productividad (figuras 1 y 2), temperatura de fundido (Fig. 3), y la estabilidad de la temperatura de fundido, la potencia del motor, y la estabilidad de la presión en función de la velocidad del tornillo, por lo menos para un conjunto de temperaturas del barril. La salida debe ser lineal con la velocidad del tornillo (Figura 1). Una curva de salida con una pendiente decreciente vs la velocidad del tornillo (como en la Figura 2) indica un tornillo que está perdiendo rendimiento con velocidad y debe ser reemplazado.

La capacidad de enfriamiento y/o  los coeficientes de transferencia de calor se pueden medir de varias maneras durante el procesamiento de la película. Los puntos de interés serán la tasa de flujo de agua, aumento de la temperatura del agua a lo largo del rodillo, y la temperatura final de la película.

Las propiedades de la película dependerán de la historia térmica del polímero, por lo que si va a agregar capacidad con la nueva línea tendrá que medir su historia térmica y compararla con la primera línea para obtener el mismo rendimiento del producto.

Por ejemplo, las figuras 4 y 5 muestran dos líneas con la "misma" configuración de enfriamiento compradas con unos pocos años de diferencia. Con los mismos puntos de ajuste, la línea original fabrica producto aceptable, pero la nueva línea, especificada para ser igual que la línea vieja, da una propiedad de tracción considerablemente diferente (Figura 6) y no funciona según el mismo diseño de película de la línea 1.

La tabla 1 detalla las temperaturas de película medidas en cada línea con una pistola de infrarrojo a la misma velocidad de línea y temperatura de los rodillos. Está claro que a pesar de que las dos líneas tienen esencialmente la misma configuración de enfriamiento, y utilizan los mismos puntos de ajuste de temperatura de rodillos, la historia térmica de cada película es completamente diferente.

Esto produce películas con diferentes propiedades de tracción, que se muestran en la figura 6, dando un desempeño diferente en la aplicación.

Con el fin de hacer la misma película a partir de la antigua y la nueva línea, se necesitan nuevos ajustes del proceso para obtener el mismo perfil de temperatura de la película, o historia térmica. Las diferencias son probablemente debido a cambios (ya sea bien o para mal) en la transferencia de calor en los rodillos nuevos frente a los antiguos.

Porque aunque los rodillos de enfriamiento son "lo mismo" en términos de dimensiones exteriores y acabado de la superficie, los caudales de agua, las dimensiones internas del canal de flujo, etc. son probablemente muy diferentes en los dos rodillos, dando lugar a historias térmicas muy diferentes para las dos películas. No es la forma de rollo y su acabado lo que controla las propiedades de la película sino la historia térmica que experimentan las capas de película de polímero.

Para hacer las dos líneas térmicamente "lo mismo", es necesario cambiar los puntos de ajuste del rodillo para que coincida con el perfil térmico en la película o hacer coincidir los coeficientes de transferencia de calor.

El manejo de la película y el desempeño en embobinado son un poco más difíciles de medir, pero el transporte de película sin arrugas y pliegues o estiramientos son elementos clave.

Para el bobinado habrá un componente de formulación de la película que no puede ser ignorado; pero en general para el bobinado, use la densidad de rollo (kg/m3). Sin embargo, la prueba real del proceso de bobinado es el rendimiento en corte.

Después de realizar todas las comprobaciones de componentes de la línea, es tiempo de iniciar la producción. Concéntrese obtener la  velocidad de la línea y comience a ajustar la configuración para optimizar propiedades de la película y su calidad.

La primera etapa de la puesta en marcha será conseguir el calibre de la película plana estableciendo la separación promedio del dado y fijar el sistema de remoción de los bordes para obtener un perfil estable de borde y formación de la película, mientras que se ajusta el cabezal.

Para los sistemas de coextrusión, ajustar las temperaturas de la extrusora para controlar la viscosidad en estado fundido para eliminar cualquier perturbación en estado fundido que pueda estar presente. Conocer la temperatura de fundido como una función de la velocidad de salida será fundamental para mantener aceptable la estabilidad de la coextrusión.

Con la película en la bobinadora, el rendimiento de la línea puede ser afinado y la historia térmica y las propiedades película optimizadas. Si la película no está en la bobinadora, no es posible ajustar las propiedades de la película con el proceso.

La optimización de las propiedades de película puede requerir  cambios de concentración aditivos para propiedades de la superficie o refinamiento de espesores de capa de barrera para las propiedades de barrera. Las propiedades mecánicas serán controladas principalmente por la selección de polímeros y las condiciones de extrusión y cast.

En general, si nos concentramos en los primeros cuatro pasos, el último paso debe ser fácil. El verdadero objetivo de los primeros cuatro pasos es permitir la formación habitual de la película y tenerla en la bobinadora de modo que las propiedades puedan ser refinados.

En los pocos casos en los que una puesta en marcha de una línea nueva no va bien, es generalmente el caso en que uno o más de los cuatro primeros pasos no fueron realizados o, peor aún, que no había un concepto claro de lo que la línea debía hacer y la línea no ha sido diseñada para optimizar la producción del producto deseado.

Por cierto, cuando reacondiciona una línea vieja para aumentar la productividad o para añadir capacidad, como ir de tres a siete capas, o instalar una extrusora o un sistema de enfriamiento de mayor capacidad o adicional, usted debe hacer el mismo tipo de chequeo de cinco pasos cuando estén listos para reiniciar.

Además, si usted ha comprado una línea existente y la está moviendo a una nueva ubicación, prepárese para hacer el mismo trabajo como si se tratara de una nueva línea (pero tal vez sin documentación).

Si usted ha hecho esto para ahorrar dinero, no se sorprenda al descubrir que el reacondicionamiento de equipos antiguos o integrar equipos más antiguos en una línea más reciente a veces puede costar tanto como la compra de una nueva y, si se integra mal, tal vez costará más en pérdida de productividad. Este tipo de trabajo requiere aún más la diligencia de su equipo de ingeniería, instalación y puesta en marcha.