La dureza, una forma indirecta de medir el estado de los rollos

Introducción

El desarrollo de máquinas empacadoras ha creado altas exigencias para el comportamiento de los materiales de empaque, en este caso para los rollos o bobinas que van donde nuestros clientes. Las altas velocidades de las máquinas empacadoras desnudan rápidamente los defectos de rollos mal embobinados, tales como telescopeo o rollos muy apretados (tensionados) que producen problemas de estabilidad y tracción en la máquinas empacadoras, creando problemas de productividad al tener que disminuir velocidad de empaque para poder trabajarlos y/o en su defecto detener el proceso productivo.

Además si el rollo ha sido embobinado muy apretado, el core se puede colapsar, el rollo no desembobinar adecuadamente o también podría bloquearse. Las bobinas demasiado apretadas pueden deteriorar las propiedades mecánicas del material que se embobina, si este no es consumido rápidamente, debido a la relajación del esfuerzo dependiente del tiempo, que es una característica común de casi todos los materiales plásticos. En este proceso la cantidad de fuerza necesaria para mantener la misma elongación se degradará, cuando el material es mantenido bajo tensión o fuerza durante largos periodos de tiempo.

Hay que tener claro que un mal desempeño en máquina empacadora no siempre depende de un embobinado deficiente, ya que por ejemplo una alta desviación en calibre puede ocasionar problemas debido a la creación de bordes flojos creando inestabilidad en el transporte del rollo en la máquina empacadora.

Propiedades de un buen rollo

Antes de discutir la calidad de un rollo y el control de éste, debemos definir que es un buen rollo:

1. Forma correcta: la longitud y ancho del rollo son correctas y están dentro de tolerancia


2. La geometría es correcta: el rollo tiene la forma de un cilindro, y el core o núcleo está colocado en la mitad de éste.


3. Consistencia correcta: el rollo no está ni muy blando ni muy duro


4. Libre de defectos: rollo sin estrías, telescopeo ni deformaciones

De los anteriores requisitos, el ancho es la única variable que no tiene un alto impacto con el desempeño del rollo en la máquina empacadora; los demás pueden impactar en otras características o son el resultado de otras. Por ejemplo si el core no está totalmente concéntrico, entonces el rollo tampoco está concéntrico. Si el rollo no está concéntrico, esto causará que la masa del rollo no esté distribuida uniformemente. Lo anterior significa que habrá diferencias de tensión en el desembobinado, lo que forzará a que el operario disminuya la velocidad de la máquina empacadora para evitar problemas como ruptura del material o vibraciones.

Muchas de las propiedades antes mencionadas pueden ser alcanzadas o eliminadas en el último proceso antes de enviar el rollo al cliente y es en el proceso de corte. Pero esto no significa que un rollo fuera de calidad proviene siempre del proceso de corte. Por ejemplo las variaciones de calibre pueden hacer que un rollo sea imposible de embobinar sin deformaciones.

Dureza de los rollos

La dureza de los rollos es una característica, que indica algo respecto a la igualdad del perfil de espesor y de las tensiones en un rollo. Algunas veces también existe una conexión entre la dureza y la densidad del rollo. Entre más denso el rollo, normalmente mayor será la dureza. Las medidas de dureza son ampliamente utilizadas tanto en la industria del papel como en la industria del plástico. Básicamente cualquier material que pueda ser enrollado, su dureza puede ser medida, los materiales que no son candidatos para medirle dureza son aquellos que son muy blandos, tales como el papel de seda , papel de cocina o los muy duros como los metales.

Una de las formas más antiguas utilizadas para medir la dureza de un rollo es golpeándolo con una barra, entre más alto sea el sonido mayor dureza de éste. Lógicamente aquí no hay mediciones, pero en manos de un operario con experiencia y habilidad podría ser muy útil pero el diagnóstico depende mucho del operario.

También es cierto que es mucho más preciso medir la igualdad de un perfil de calibre con un medidor de dureza que con un medidor de perfil de calibre en sí mismo. Esto puede ser explicado debido a que un medidor de calibre mide el calibre de una sola vuelta del material mientras un medidor de dureza evalúa cientos o miles de vueltas.

También, el mejor medidor de calibre en línea, tiene una exactitud de +_ 1 micrón, y esto es relativamente alto por ejemplo en una película de calibre de 25 micrones y la exactitud de +_ 1 micrón es una exactitud relativa del 8%.

El valor de la dureza en sí misma es imposible transformarla en valor de calibre, pero las formas de perfil de dureza y calibre tienen usualmente las mismas formaciones, lo cual quiere decir que los picos y valles pueden ser encontrados en los mismos sitios en ambos perfiles. También los valores de dureza medidos en diferentes equipos pueden ser convertidos, lógicamente teniendo en cuenta que deben hacerse suficientes experimentos.

Dispositivos para medir dureza

Todos los dispositivos medidores de dureza trabajan bajo el principio de impacto, y en el caso de los rollos para empaques flexibles, debemos estar seguros que sea para plástico y que sea posible transferir los datos electrónicamente.

En este documento revisaremos el PAROtester II, que es uno de los equipos más utilizados para la medición de dureza en los rollos de empaque flexible. El principio del método consiste en que un cuerpo de impacto es lanzado hacia el rollo, y el valor de dureza es calculado vía los cambios de velocidad del cuerpo impactante.

El PAROtester II fue inicialmente diseñado para papel; el equipo básico se ilustra en la Fig.1 y la forma de utilizarlo en la Fig.2.

Fig 1. PAROtester proceq

Durante la medición, los sensores inductivos miden el impacto y las velocidades de rebote y el monitor calcula la dureza “L”; este valor es calculado de la siguiente fórmula:

L= 1000*B/A

A= Máxima velocidad del cabezal medidor antes del impacto

B= Máxima velocidad del cabezal medidor después del impacto

Como punto importante se recomienda que entre dos puntos de medición hayan entre 50-100 mm de separación

Fig 2. Forma de operación

En el próximo blog hablaremos de otra variable que se involucra profundamente en los procesos de empaque de materiales flexibles como es la electricidad estática, que ocasiona serios problemas, hasta el punto de detener el proceso de producción.

¡¡¡Hasta la próxima!!!