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Soluciones flexibles

30 ago 2018

Corte y rebobinado en la conversión de empaques flexibles

El proceso de corte y rebobinado es el último proceso que se lleva a cabo en la producción de laminado para empaques flexibles.
 
Es el proceso mediante el cual se toma el jumbo rollo o rollo madre de un material laminado y es transformado en bobinas o rollos individuales, los cuales posteriormente va a ser procesados en las máquinas empacadoras (VFFS, HFFS) para que los fabricantes de productos puedan elaborar su empaque final.

Estas bobinas o rollos individuales son cortados de acuerdo a las especificaciones del cliente y que son requeridas por su máquina empacadora (anchos de rollo, diámetro de rollo, diámetro de core o núcleo, número de pegas o uniones, nivel final de tensión, número de embobinado (incluye lado de la fotoseñal). Ver Fig 1 (foto máquina cortadora).

Las cortadoras/rebobinadoras son los caballos de batalla de la industria de la conversión, raramente vistas al mismo nivel de atención como sus más cercanos procesos: laminación, recubrimiento, extrusión; en estos procesos de fabricación es donde el valor más obvio es agregado al producto, pero una vez el valor está agregado, cualquier proceso posterior debe ser tratado con el mismo respecto. El desperdicio creado en las cortadoras/rebobinadoras tiene el mismo o mayor valor que el desperdicio de los procesos anteriores.

Fig 1. Máquina cortadora modelo ER610, de Titan Converting

Fig 1. Máquina cortadora modelo ER610, de Titan Converting

Partes de una cortadora (slitter)

Los componentes básicos de una cortadora, son en su orden:  Fig.2

  • Desembobinador
  • Rodillos de ensarte e impulsores lado desembobinador
  • Torre central o eje de corte (conjunto de cuchillas)
  • Rodillos de ensarte e impulsores lado embobinador
  • Embobinador
Fig 2. Partes de una cortadora

Fig 2. Partes de una cortadora

Descripción del proceso de corte/rebobinado

1. El rollo madre es colocado en el eje desembobinador, el cual es regulado por un freno, aquí se encuentra ubicado el alineador o guiador que funciona con la línea Tracatón, que es una línea continúa impresa en un borde de rollo madre y que sirve de marca para el alineador.  

El material continúa por los rodillos de arrastre y ensarte del lado del desembobinador, hasta el bloque central.

En este bloque central se encuentra el eje de corte, donde se ubican las cuchillas de acuerdo al ancho de bobina solicitado.

Una vez cortado el material al ancho solicitado, una parte va al eje embobinador superior y la otra al eje embobinador inferior, para cumplir con la bajada respectiva.

Los bordes refilados del rollo madre, son sacados como desperdicio por extractores en ambos lados del equipo.

Tipo de cuchillas

Cuchilla plana tipo bisturí (Razor slitting)

Este es un tipo de cuchilla de bajo costo apropiada para materiales livianos no abrasivos. Hasta los 500 metros/minuto el frote de la cuchilla contra el borde del material tiende a pulir el borde, pero sobre esta velocidad el pulido tiende a incrementar la temperatura de la cuchilla, y eventualmente la cuchilla y el material se funden.

Las cuchillas planas son rápidas para ajustarlas y pueden ser colocadas en dispositivos magnéticos o mecánicos, ajustando la profundidad de corte.

Este tipo de cuchillas pueden ser utilizadas para corte en el aire, donde dos rodillos soportan el material y la cuchilla penetra el material no soportado por los rodillos.

Un método más preciso de posicionamiento de cuchilla es utilizar un rodillo con canales con las cuchillas posicionadas en éstas. Esta última tomará más tiempo para su ajuste ya que las cuchillas no deben tocar los lados ni el fondo de la ranura, pues se dañaría la ranura y habría un rápido desgaste de la cuchilla. Ver ambos sistemas en Fig.3

Fig 3. Sistemas de cuchilla plana

Fig 3. Sistemas de cuchilla plana

Cuchilla plana rotativa (Burst slitting)

Una alternativa a la cuchilla estándar plana para cortar materiales de 30 a 80 micrones es la cuchilla plana rotativa, realmente es un intermedio entre corte con cuchilla plana y cuchilla de corte por fricción (shear slitting).

Esta consiste en una cuchilla circular montada en un soporte de rodamientos libres. La cuchilla se ajusta como una cuchilla plana fija pero cuando la máquina está corriendo, el material impulsa la cuchilla y, por lo tanto, cualquier incremento de calor es disipado.

La profundidad de corte de todas las cuchillas es totalmente ajustable y la correcta profundidad de corte para cortar un material en particular puede ser rápidamente conseguida con experiencia. Si se trabaja con poca profundidad se corre el riesgo de que las cuchillas se salgan del material. Una excesiva profundidad produce en desgaste rápido de la cuchilla y disminución en la calidad del borde cortado.

Para alcanzar la profundidad de corte ideal, se debe empezar con un corte no muy profundo y, gradualmente, incrementar la profundidad hasta que se alcanza un corte satisfactorio.

Materiales de las cuchillas

Algunos materiales son muy abrasivos y pueden acortar la vida de una cuchilla estándar a 1000 metros. Algunos BOPP contienen TiO2 (dióxido de titanio) para generar una película muy blanca, estos materiales se comportan para la cuchilla como si trabajara contra un disco para molienda.

Las cuchillas están fabricadas de…

  • Acero al carbono
  • Acero al carbono recubierto con titanio
  • Carburo de tungsteno

Corte con cuchilla por fricción (Shear slitting)

La acción de corte con cuchillas por fricción es análoga al funcionamiento de las tijeras, moviéndose a través del material. Las cuchillas circulares (hembra) están montadas en un eje impulsor, el cual impulsa las cuchillas circulares superiores (macho). Igual que un par de tijeras, el rango de incidencia es crítico para suministrar un borde de corte limpio.

Dos cuchillas metálicas son colocadas en contacto, y rotadas a velocidad, con fuerza controlada entre las dos cuchillas. El material es cortado por la acción de la fricción en el punto de contacto entre estas dos cuchillas circulares hembra y macho endurecidas.

El corte con cuchilla por fricción puede ocurrir con la cuchilla hembra (inferior) envuelta por el material o tocada por éste. El primero normalmente ocurre cuando la cuchilla hembra va montada en un eje. Debido al alto peso de este rodillo (rodillo + cuchillas) la velocidad crítica es generalmente baja y, por lo tanto, la velocidad de la cortadora es limitada. Para vencer esto, las cuchillas hembra pueden ser montadas en sujetadores individuales, pero el material puede ahora no envolver más las cuchillas ya que el material no estaría soportado a todo lo ancho. Ver Fig. 4

Fig 4. Corte con cuchilla por fricción (Shear slitting)

Fig 4. Corte con cuchilla por fricción (Shear slitting)

Corte con cuchilla por aplastamiento (Crush slitting)

El primer método de corte desarrollado donde los materiales son cortados por la fuerza de aplastamiento de una cuchilla con borde redondeado antes que afilado, y trabajando contra un rodillo de respaldo endurecido.

El corte por aplastamiento puede producir acumulamiento de polvo y ocasionar fracturas que aparecerán en los bordes cortados del material.

Este método de corte es rápido de ajustar y muy útil en materiales abrasivos. La fuerza entre la cuchilla y el rodillo de respaldo necesita ser suficiente para cortarlo (trozarlo). La cuchilla y el respaldo se pueden desgastar rápidamente, pero entre más dura la superficie y entre más pulido el respaldo, los componentes durarán más. Ver Fig.5

Fig 5. Corte con cuchilla por aplastamiento (Crush slitting)

Fig 5. Corte con cuchilla por aplastamiento (Crush slitting)

En el próximo blog, hablaremos sobre las variables críticas de los materiales que llegan a un área de corte/revisión, y continuaremos revisando posteriormente los tipos de control de tensión que poseen las máquinas cortadoras.

¡Hasta la próxima!


Palabras relacionadas:
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