Los avances en las maquinarias buscan:

Conseguir una mayor calidad de los productos termoformados

Facilidad de operación y disminución de costos de producción (material o recursos

energéticos).

Presentar sistemas de sujeción de las placas del molde que permiten un desmontaje

rápido del mismo, así como marcos de sujeción de dimensiones variables que permiten

trabajar con láminas de distintas dimensiones, sin tener que cambiar este elemento.

Últimamente se tiende a cambiar los sistemas hidráulicos y neumáticos por sistemas

eléctricos para mover las placas superiores e inferiores de la prensa y los pistones de

asistencia mecánica.

Hay un interés por convertir algunas aplicaciones de lámina gruesa por hojas laminadas o compuestas, para producir piezas de pared delgada y reducir peso. En la industria automotriz se ha experimentado con moldes de etiquetado. Láminas con nano compuestos también están siendo explorados.

Hay un interés en polímeros biodegradables para aplicaciones de empaque.

Termoformadoras para envases plásticos delgados. Las series C, D y DX, de GN Thermoforming Equipment convenientes para la producción de varios tipos de envases plásticos delgados de medición

La unidad de apilamiento robótica de GN es un sistema de manipulación, tiene ventosas al vacío que se adhieren al producto antes de desmontarse de la red y coloca las piezas en pilas, lo que garantiza estabilidad y seguridad en el proceso.

El modelo GN 760 con obturador ofrece a sus usuarios la posibilidad de reducir drásticamente el desperdicio de materiales porque el sistema de corte integrado en la unidad de formación permite operar con un espacio mínimo entre cavidades reduce los costos de producción entre un 5% y un 25%, comparado con el desempeño de máquinas similares de formación, corte y apilamiento integrados

Modelo KMD 78-B 78-B en la fabricación de empaques médicos tipo Blister, con unidades de formado, corte y apilado Kiefel también presentó el sistema de CAT, Computer Aided Teaching (entrenamiento asistido por computador), que ayuda al operador a hacer muchos de los cálculos comunes en termoformado.

El prototipo KMD 80 y la máquina KTR 4 para el termoformado de vasos integrado con sistema de apilamiento

La serie KIV/KID cuenta con movimientos rápidos y enfriamiento optimizado, para reducir los tiempos de los ciclos al mínimo y aumentar la productividad. Tiene un consumo de energía reducido y trabaja con formatos de lámina mínimos. No requiere acabado manual o corte de productos, gracias a sus altos niveles de precisión en corte.

Modelos RDK y la RDM-K combinan la acción de formado y corte, la cual es accionada en su totalidad con un sólo panel de control. En esta tercera generación de máquinas se han simplificado operaciones de operación y de arranque, estabilidad de proceso y capacidad de ahorrar energía. Los ciclos de operación son 30% más cortos.

La máquina FSL 48 puede acondicionarse a diferentes niveles, para obtener diferentes grados de pureza. Para garantizar la limpieza del producto, puede adicionarse un “módulo estéril”, capaz de suministrar aire estéril e incluso de generar la esterilización de las etiquetas a través de un sistema de radiación UV.

Línea de equipos Quad Series viene totalmente equipada con una variedad de características que aumentan el nivel de desempeño y producción. El punto más destacado de esta línea es una nueva estación de formado que les proporciona a los termoformadores mayor precisión y consistencia en los productos terminados.

La serie B tienen un sistema incorporado de rodillos acumuladores en la entrada que permite el acople de la máquina a una línea de extrusión. Los requerimientos de calentamiento son menores en un 50%, aproximadamente.

Calentamiento por radiación infrarroja para reducir costos energéticos. El sistema comprende tres secciones a través de tres fuentes de calor infrarrojas: materiales cerámicos, quarzo y halógeno-tungsteno. Las radiaciones son de onda larga, media y baja, y los efectos sobre el plástico pueden verse en apenas 90 segundos. Es posible ahorrar del 30 al 40% en eficiencia operacional.

EXTRUSIÓN DE LA LÁMINA El control de calibre es un factor clave en la fabricación de la lámina para su posterior termoformado, pues obtener siempre una lámina del mismo calibre permite tener un proceso estable en la parte de formado y garantiza tener piezas regulares en cuanto a espesores de pared y peso. El control de calibre se ajusta manteniendo una apertura del dado, una velocidad de extrusión y una presión en los rodillos de la calandra constantes.

Una buena aproximación para la apertura del dado, es abrir éste entre 5 y 10% más del espesor de la lámina esperada, y para corregir esto se acostumbra tener los rodillos con una apertura entre el 3 y el 5% por debajo del espesor de la lámina esperada. Estas aperturas garantizan la formación de un cordón estable y de buen tamaño. Un cordón demasiado grueso puede producir exceso de orientación en la lámina así como el levantamiento de los cilindros, ocasionando pérdida del calibre y traqueteo de los rodillos. Un cordón demasiado

DIMENSIONES DE LA HOJA Cuando lámina de plástico es estirada se vuelve más delgada. Una hoja delgada produce partes que pueden ser sustancialmente más delgadas de lo deseado. Un calibre más grueso, por otra parte, produce partes que son sobre diseñadas y por tanto más costosas de lo esperado. A pesar de las mejoras se han realizado en los últimos años para controlar el espesor de la lámina extruida, se debe tener en cuenta una tolerancia. Con la tecnología actual, la variación de grosor de la hoja se puede mantener en un rango del 5% en láminas por debajo de 3 mm o 0,120 pulgadas. En láminas gruesas la tolerancia puede estar dentro de 0,2 mm o 0,005 pulgadas. Uniformidad de borde a borde también es importante. Variaciones en el espesor a través de la ancho de la lámina puede ser considerada dentro del 2% de la dimensión nominal del espesor de la lámina.

ORIENTACIÓN Como se señaló anteriormente, la hoja puede llegar a ser preferentemente orientada en la dirección de la máquina durante la extrusión. Esto no suele ser un problema serio en los procesos de termoformado de rollo continuo ya que la hoja al ser calentada y formada es esencialmente infinita en la dirección de la máquina. En la dirección transversal de la máquina u orientación TD puede ser el resultado de usar un labio estrecho para extruir una lámina ancha. En el termoformado de rollo continuo, la relajación de esfuerzos residuales excesivamente altos en la dirección TD pueden causar que la hoja se liberare de los pines en la cadena de pines. En termoformado de hojas sueltas, por el contrario, los dos tipos de dirección de la orientación puede ser un problema serio. Si la orientación de la hoja es excesiva, la tensión residual en la abrazadera de la hoja puede ser tan grande que la hoja puede ser físicamente expulsada de la grapa del marco durante el calentamiento. Una prueba simple en el horno se utiliza como un método de control de calidad. O bien 250 mm x 50 mm o 10 in x 2 in en tiras o de 250 mm x 250 mm o 10 in x 10 pulgadas cuadradas son cortadas de la hoja como se reciben. Se recomienda que estas tiras sean cortadas en un patrón fijo cada vez que se ejecute la prueba. Preferentemente, se deben cortar las tiras de ambos bordes y el centro de la hoja. Estas tiras se colocan en una placa de metal que ha sido recubierto con un molde de hornear, como la silicona, politetrafluoroetileno, o FEP, o con una fina capa de talco en polvo. Una paleta de madera de pizza se puede utilizar

DIMENSIONALIDAD Y PLANITUD DE LA LÁMINA Todas las dimensiones de la lámina cortada es también motivo de preocupación. La lámina de calibre grueso se corta con frecuencia entre 3 mm o 0,125 pulgadas de largo y ancho. Esta minimiza la red para mantener en el marco de sujeción. Fuera de la plancha cuadrada con frecuencia no se pueden fijar. Una extrusión de láminas de calidad recomienda dimensiones diagonales dentro del 5%. Otra recomendación es que las esquinas estén en ángulo recto dentro de ±1/4° o 89° a 90°. Ejemplo 8.10 muestra la importancia de la tolerancia y la dimensionalidad de la hoja en la compra de la hoja para que quepa. La inclinación y curvatura de la lámina puede causar problemas de sujeción. La planitud de la hoja se determina por la unión de tres esquinas de la muestra cortada sobre una superficie plana y medir la altura de la cuarta esquina por encima del plano de la superficie. Fuera del plano del 2% sobre la base de la dimensión diagonal de la hoja, probablemente se puede tolerar. En láminas muy gruesas pueden necesitar estar en el horno de recocido antes del formado con el fin de aplanar la lámina lo suficiente para cerrar y apretar el marco de la abrazadera.

HUMEDAD La importancia del secado de los polímeros completamente antes de la extrusión se ha discutido anteriormente. Muchos plásticos como el policarbonato, polimetilmetacrilato, polietilentereftalato y ABS son higroscópicos. El grado en que un polímero dado absorbe el agua depende de la naturaleza del polímero y el tiempo que la hoja ha estado expuesta al medio ambiente. Como se ha señalado, hay dos formas de apego agua. La adsorción es el agua superficial solamente. La adsorción es generalmente el resultado directo de la alta humedad y temperatura de la superficie fría. La absorción de agua es un proceso de difusión. Las moléculas de agua se mueven desde el ambiente húmedo, el aire húmedo, dentro y a través de las moléculas del polímero entrelazadas que componen la hoja seca de polímero. La velocidad de difusión depende de la fuerza motriz de la concentración, la cantidad de agua en el aire, y la naturaleza del polímero. Algunos polímeros como la poliamida y el PET tienen una fuerte afinidad con el agua, a través de enlaces de hidrógeno a lo largo de la cadena polimérica. Como resultado, estos polímeros absorben agua fácilmente y con un nivel relativamente alto. Se cree que las moléculas de agua se agrupan en las regiones vacías entre las cadenas moleculares. Cuando la hoja húmeda se calienta rápidamente, como en el termoformado, estas agrupaciones microscópicas se expanden para producir microporos. Moléculas de agua adicionales difunden en estos espacios para producir burbujas visibles. En los casos leves, una hoja de otro modo transparente aparece borrosa. En casos extremos, que la hoja aparece translúcida, de color blanco opaco o con ampollas.

APARIENCIA DE LA LÁMINA Como se explicó anteriormente, la mayoría de aplicaciones requieren especificaciones sobre diversos aspectos de la calidad superficial de la hoja o de su apariencia. Dado que los requisitos varían de una aplicación a otra, ningún conjunto de criterios generales se puede establecer. Aspecto general hoja se pueden clasificar de la siguiente manera: Marcas lineales en la superficie. Marcas de líneas del labio y rodillos o calandra son usualmente líneas rectas en la dirección de la hoja. Algunos de estos defectos en la superficie son menores y pueden desaparecer cuando la hoja se calienta. sin embargo la mayoría de las líneas del labio pueden ser muy notables. Ya que éstas se producen cuando la hoja está caliente y se está formando, por lo general no puede ser recocidos. Líneas onduladas lineales aparecen en algunos polímeros como el PET y el PVC si el material es extruido a excesivas altas temperatura de masa fundida o si la presión es insuficiente en el labio durante la extrusión. Las líneas onduladas se puede atribuir a la imagen de aguas abajo de la punta del tornillo rotativo. Estos efectos no se ven cuando las bombas de fusión de engranajes mezcladores estáticos o paquetes de pantalla están en su lugar. Marcas irregulares en la superficie. Otras marcas se ven en la hoja puede ser categorizado como marcas irregulares. Las marcas que tienen periodicidad exacta son atribuidas directamente al rodillo de apilamiento. Estos pueden ser tan simples como residuos en el mismo rodillo o tan complicado como una conexión de la línea de flotación o un mal rodamiento en un rodillo de enfriamiento. Deformaciones de

AGUJEROS, HOYOS Y PROTUBERANCIAS. Estos son hechos discretos, aislados, al azar en la hoja los cuales no desaparecen cuando la hoja se calienta. Por el contrario, estos defectos pueden conducir a la división de la hoja durante la formación. Como resultado de su frecuencia debe ser cuidadosamente monitoreada. Hay por lo menos tres fuentes principales de estos defectos, contaminación del polímero virgen, contaminación o degradación térmica de material reprocesado, y la humedad en la alimentación del extrusor. De estos, contaminación o degradación térmica de material reprocesado es generalmente considerado como el principal problema. Las otras dos fuentes de contaminación son las manchas y geles. Manchas son generalmente el resultado de las zonas muertas en la corriente de flujo de polímero a partir de la sección de plastificación en el labio. Hay muchas fuentes de manchas incluidas la purga inadecuada, polímeros térmicamente sensibles, pigmento mal compuesto, un paquete de aditivos mecánicamente inestable, pobre diseño del labio, barbas mal simplificado y barras de choque, la placa del interruptor mal afiladas y contaminación del aire en la cara de la matriz o en la zona de tolva. Como era de esperar, las manchas son más evidentes en láminas transparentes y blancas. Polímeros sensibles al calor pueden degradar durante el reprocesamiento y el resultado es la formación de geles. Fuera de las especificaciones de resina virgen puede contener partículas de gel. Partículas de gel suelen ser resinosas, polímeros térmicamente reticulados que no pueden ser adecuadamente refundido. Partículas de gel son una fuente importante de defectos en polímeros como el polietileno de alta densidad, PP, PET y PVC. Los geles son más evidentes en la hoja transparente o turbia.

CALIDAD EN EL COLOR. Avanzadas técnicas de coincidencia de color han reducido al mínimo los evidentes problemas en la obtención de buena igualación del color. Sin embargo, le corresponde al termoformador asegurarse de que lote a lote se cumple la uniformidad del color. Los pigmentos utilizados para producir los colores en la hoja termoformable deben ser permanentes y no debe cambiar de color durante el termoconformado típico, rectificación y operaciones de re-extrusión. La intensidad del color a través de la hoja debe ser siempre uniforme. En láminas y películas de calibre delgado altamente orientadas como la orientación PS (OPS), las regiones claras y oscuras se puede producir si la orientación no es uniforme. Algunos pigmentos utilizados en determinados polímeros como el PET pierden su eficacia durante el calentamiento en el termoformado. Como resultado, PET transparente puede amarillarse. El PVC es muy sensible a la temperatura en la superficie y puede también amarillarse. El PET reprocesado se puede volver a pigmentar mientras que en el PVC la decoloración es intrínseca a la del polímero y por tanto es muy difícil de ocultar. Obviamente, el problema es evidente con polímeros transparentes, colores blanco y negro puros.

Apariencia Superficial. Brillo y retención del relieve representan los extremos en apariencia superficial de la lámina. El grado de brillo se puede regular hasta cierto punto por la temperatura de la superficie de los rodillos de acabado y en cierta medida por la temperatura de extrusión y de la temperatura y la velocidad del primer rodillo de contacto del extruido. Por lo general, la superficie libre de cualquier material extruido tiene un mayor brillo que la superficie de contacto. Polímeros como el ABS, HIPS y mPPO por lo general son intrínsecamente hojas semi-brillante, debido a su naturaleza de dos fases. En algunos casos, la base de polímero no dará el brillo necesario y por lo tanto deben ser laminados o recubierto con un polímero específicamente diseñado para obtener una superficie de alto brillo. Alto brillo se puede obtener por las altas temperaturas de masa fundida en la extrusión, velocidad de extrusión lenta y alta temperatura rodillo pulido. Por otro lado, los detalles en relieve del diseño se mantienen mejor cuando la temperatura de la lámina es baja, el rodillo de gofrado (relieve) esté frío y el polímero tenga memoria elástica muy baja. Por ejemplo, si el patrón está grabado en un polímero que tiene una excelente retención de la memoria, ese patrón se perderá cuando la hoja se vuelve a calentar antes de la formación. Por lo tanto la calidad de la retención de la imagen del rodillo de gofrado es menos importante que la selección técnica adecuada de polímero que se va en relieve.

FACTORES DE MOLESTIA Además de la larga lista de factores de calidad antes expuestos, y en la Tabla 8.12, siempre hay factores de molestia que debe ser considerado a priori. Muchos polímeros como PS, ABS, PET y tienen energías de superficie muy altas cuando se extruye. Acumulación de carga estática puede producir choques incómodos y molestos. Ésta es la principal razón por la cual el polvo tenaz y la acumulación de suciedad en la hoja puede conducir a productos rechazados. Carga estática también puede ser la fuente de ignición cuando se utiliza un agente espumante de hidrocarburos. Algunos efectos de la carga pueden ser minimizados a través de la ayuda de un tratamiento antiestático. Bandas de purga de lana de cobre y de chorros de aire ionizado también se utilizan para minimizar la carga estática. La eliminación del trim o cortador de polvo del área de calentamiento y formación puede ayudar también. Menores bloqueos, o la adherencia de la capa a otra en la alimentación por rollo, puede ser un problema menor. El efecto de arrastre o adherencia pueden afectar la forma en que se alimenta la hoja al pin de la cadena. El halado puede alargar los orificios del pin del raíl permitiendo que la hoja de moverse diferencialmente durante la formación. Si las capas de la hoja pueden solo estar separadas con un esfuerzo heroico, la hoja de obstrucción severa debe ser desechado y las razones de la investigación de bloqueo. Las soluciones típicas incluyen un control adecuado de la tensión de la lámina

CALIDAD EN LA LAMINACIÓN Como se ha señalado, la hoja de múltiples capas y la película se utilizan de muchas maneras. Barrera UV-películas se aplican sobre el PS y ABS sustratos para que las partes formadas se pueden utilizar fuera de las señales, las piscinas y las tapas campista. 0,2 mm, 8 mil o 0.008in, Cap-hojas de PS se aplican a uno o ambos lados de la espuma de PS de baja densidad para aumentar la profundidad del dibujo y para mejorar dramáticamente la rigidez del producto y la resistencia al corte. Para el proceso de cristalización de PET o CPET a la rigidez adecuada sin causar fragilidad, dos capas de PET son coextruidas. Una capa contiene un agente de cristalización y la otra puede contener un modificador de impacto. Además el monitoreo apropiado del material estándar y el control de cada capa, se debe tener cuidado para controlar espesor del laminado, la adhesión, y la distribución de espesor en la hoja. Un dispositivo de control común es el medidor ultrasónico. Este dispositivo es especialmente efectivo si la velocidad del sonido en las capas laminadas es sustancialmente diferente. Por supuesto, el espesor puede ser determinado con un seccionamiento simple de la hoja y ópticamente medir los espesores de las diferentes capas. La deformación y la aplicación de ventosas durante el calentamiento de la lámina multicapa pueden ser muy diferentes si los coeficientes de expansión térmica de las diferentes capas no son cuidadosamente acoplados, so los espesores del laminado no son cuidadosamente controlados o si los polímeros son distintos son usados en lados opuestos de la línea central. La prueba del horno usada para medir el grado de orientación puede ser usada como una prueba de detección para el