Nuevas tendencias en el corte de películas respetuoso con el medio ambiente: ¿Cómo afrontar los retos del corte de materiales degradables?

Con el avance de la "prohibición del plástico" global y la mejora de la conciencia ambiental, la aplicación de películas degradables (como PLA, PBAT, PBS, PHA, etc.) se está volviendo cada vez más común, pero su procesamiento de corte plantea un nuevo desafío a los procesos tradicionales.

Nueva tendencia en corte de películas respetuoso con el medio ambiente

El corte tradicional se centra en la eficiencia, la precisión y la calidad del rebobinado. La nueva tendencia en el corte de película ecológico se centra en dos pilares: las propiedades del material y la sostenibilidad.

1. Procesamiento refinado y personalizado: con diversas necesidades de los clientes, las fábricas de corte necesitan películas degradables que puedan manejar diferentes espesores y materiales (incluso coextrusión multicapa) para brindar corte estrecho de alta precisión y soluciones de desdoblamiento complejas.

2. Inteligente y basado en datos: utiliza sensores de IoT y algoritmos de IA para monitorear la tensión, la presión, la temperatura y otros parámetros durante el proceso de corte en tiempo real, optimizar el proceso a través del análisis de big data y reducir las fluctuaciones de calidad causadas por factores humanos, especialmente adecuado para materiales degradables sensibles al rendimiento.

3. Producción baja en carbono y con ahorro de energía: El equipo de corte se está desarrollando para lograr un bajo consumo de energía y una alta eficiencia. Al mismo tiempo, el proceso se optimiza para reducir la generación de residuos, y los residuos generados durante el corte se reciclan y reutilizan (como la biodegradación o el reciclaje físico) para lograr un ciclo cerrado ecológico en el proceso de producción.

4. Limpio y libre de contaminación durante todo el proceso: enfatice la limpieza del entorno de producción y evite el polvo, el aceite y otras películas contaminantes, que son cruciales para las películas degradables para envases médicos y de alimentos con altos requisitos de limpieza.

Principales desafíos: las características de los materiales degradables y sus dificultades de corte

La razón por la que los materiales degradables son difíciles de cortar es que sus propiedades físicas son significativamente diferentes a las del PE, BOPP y otros plásticos tradicionales:

1. Grandes diferencias en las propiedades mecánicas:

Baja tenacidad y fragilidad: El PLA (ácido poliláctico), por ejemplo, es más duro y frágil que los plásticos tradicionales, y carece de ductilidad. Bajo tensión de corte, es más probable que se produzcan grietas en los bordes, microfisuras y otros problemas.

◦ Mala resistencia al desgarro: si la cuchilla de corte no está afilada, es muy fácil que se produzcan desgarros en lugar de un corte suave.

2. Alta sensibilidad al calor:

◦ La temperatura de transición vítrea y el punto de fusión de los materiales degradables suelen ser más bajos. El calor generado por la fricción entre la cuchilla y la película durante el corte puede ablandarse y fundirse fácilmente, provocando que la cuchilla se atasque. El material fundido puede adherirse a la cuchilla, causando secciones irregulares, tiradas y residuos, y contaminando el rollo de película.

3. Inestabilidad del coeficiente de fricción (COF):

◦ La suavidad de la película degradable puede ser desigual o cambiar durante el uso (afectada por la temperatura y la humedad), lo que genera grandes dificultades en el control de la tensión durante el corte y el bobinado, y puede derivar fácilmente en problemas como un bobinado desigual y colapso.

4. Problema destacado de electricidad estática:

Los materiales degradables suelen ser buenos aislantes y son propensos a generar mucha electricidad estática. Esta puede provocar que la película absorba polvo, dificultar su bobinado limpio e incluso causar problemas de seguridad en la producción.

5. Problemas relacionados con la edad (envejecimiento):

◦ Las propiedades de algunos materiales cambiarán durante el almacenamiento (por ejemplo, la fragilización del PLA), lo que requiere que el proceso de corte se ajuste dinámicamente según el lote entrante e incluso el tiempo de almacenamiento.

¿Cómo abordar estos desafíos? Soluciones sistémicas.

Para abordar los desafíos del corte de materiales degradables, es necesario actualizar y optimizar sistemáticamente desde cuatro aspectos: equipo, proceso, cuchilla y medio ambiente.

1. Mejoras de equipo: adaptadas a materiales blandos y resistentes, frágiles y pegajosos.

1. Sistema de control de tensión de alta precisión:

◦ Adopta un sistema de control de tensión digital totalmente automático con funciones de control de tensión cónica y de reducción de par. Adopta una tensión alta al inicio del corte y la reduce gradualmente a medida que aumenta el diámetro del rollo, evitando así el aplastamiento de la película interna (especialmente importante para PBAT blando) o el agrietamiento de los bordes (importante para PLA frágil) causados ​​por un laminado más apretado.

◦ Se recomienda un embrague de polvo magnético o un servomotor para lograr una respuesta en milisegundos y un control preciso de la tensión.

2. Diseño de soporte de cuchilla de corte dedicado:

◦ Corte a baja temperatura: Se utiliza un portaherramientas refrigerado o un sistema de enfriamiento por aire para soplar aire frío cerca de la hoja, lo que reduce de manera efectiva la temperatura de la hoja y resuelve fundamentalmente el problema de la fusión del material y el pegado de las cuchillas.

◦ Selección de herramientas:

▪ Hoja de un solo lado (estilo navaja): mejor para materiales delgados y quebradizos para cortes prolijos.

▪ Cuchilla de doble filo (tipo tijera): Es más adecuada para materiales gruesos y resistentes y ofrece un corte suave. Sin embargo, requiere una precisión de instalación extremadamente alta.

◦ Hojas recubiertas de teflón o cerámica: Estos recubrimientos tienen una superficie muy baja y son efectivos para evitar que el material se pegue después de fundirse.

3. Sistemas eficientes de eliminación de estática:

◦ Instale varillas de aire iónico o eliminadores estáticos en estaciones clave, como desenrollado, corte y bobinado, para neutralizar continuamente la carga estática en la superficie de la película y garantizar que el proceso de corte sea limpio, ordenado y seguro.

4. Actualización del material del rodillo de contacto:

◦ La superficie del rodillo de contacto (rodillo de presión) del enrollador se puede recubrir con un material elástico como poliuretano (PU) para proporcionar una presión suave y uniforme para evitar aplastar la película blanda.

2. Optimización de procesos: los parámetros son el alma

1. Ajuste de tensión:

◦ El principio de "mejor pequeño que grande". El ajuste fino se realiza a partir de la tensión mínima que garantiza una retracción precisa, y se deben realizar suficientes pruebas de muestra.

◦ Establecer una base de datos independiente de parámetros de tensión para productos de diferentes materiales, diferentes espesores y diferentes anchos.

2. Ángulo y superposición de la hoja:

Ajuste el ángulo de la hoja (trasero) y la profundidad de corte (superposición). Para materiales que se adhieren fácilmente a los cuchillos, reduzca la profundidad de corte según corresponda y utilice el método de "corte ligero con ángulo agudo" para reducir el calor por fricción.

◦ Mantener la máxima agudeza de la hoja y establecer un estricto sistema de reemplazo y afilado de la misma.

3. Velocidad de corte:

◦ Más rápido no siempre es mejor. Para materiales degradables difíciles de cortar, reducir adecuadamente la velocidad de corte es una forma eficaz de reducir la acumulación de calor y garantizar la calidad de la sección.

4. Control ambiental:

◦ Controle la temperatura y la humedad del taller. El rendimiento de los materiales degradables es sensible a la temperatura y la humedad, y un entorno de producción estable (como 22 ± 2 °C, 50 % ± 5 % de humedad relativa) es fundamental para garantizar una calidad de corte estable.

3. Operación y mantenimiento: los detalles determinan el éxito o el fracaso

1. Manipulación y almacenamiento de rollos:

◦ Los rollos de película degradables son más "delicados" que los plásticos tradicionales y deben manipularse con cuidado durante su manipulación y almacenamiento para evitar daños en los bordes causados ​​por colisiones.

◦ Preste atención a las condiciones de almacenamiento para evitar la absorción de humedad o el envejecimiento de los materiales.

2. Limpieza y mantenimiento:

◦ Mantenga el equipo, especialmente los rodillos guía, las cuchillas y los rodillos de presión, absolutamente limpios y límpielos periódicamente con solventes inofensivos como alcohol para evitar la contaminación por polvo.

resumen

Abordar el desafío de cortar materiales degradables es esencialmente una transformación de "impulsado por la experiencia" a "impulsado por la tecnología".

• Idea central: Comprender las propiedades del material → Ajustar la configuración del equipo → Optimizar los parámetros del proceso → Controlar estrictamente el entorno.

• Enfoque de inversión: Priorizar la actualización de los sistemas de control de tensión, los sistemas de enfriamiento de las cuchillas y los sistemas de eliminación de estática.

• Poder blando: Establecer una base de datos de procesos refinados y procedimientos operativos estándar (SOP) para fortalecer la capacitación de los empleados sobre las propiedades de los materiales.

Con los avances en la ciencia de los materiales y la tecnología de equipos, el corte de películas degradables está adquiriendo cada vez mayor madurez. Las empresas que dominen estas nuevas tecnologías y procesos sin duda ocuparán una posición de liderazgo en el nuevo océano azul de los envases ecológicos.