Porcentaje De Encogimiento

Procentaje de encogimiento

El porcentaje de encogimiento óptimo depende principalmente de las dimensiones del producto que ha de ser empacado.

Un paquete totalmente cerrado de artículos largos y planos, por ejemplo, necesita una película que encoja en ambos sentidos con un porcentaje de contracción aproximado de 60% en sentido máquina y de 20-25% en dirección transversal. Un paquete de forma regular necesita una película más equilibrada con porcentajes de contracción de 55% en máquina y 40% en dirección transversal.

Para un paquete abierto por los laterales con seis o doce latas en una bandeja de cartón necesita normalmente de una película de encogimiento mono axial de un 50 - 60% en dirección máquina y de un 5 - 10% (máximo) en dirección transversal.

Para escoger el encogimiento adecuado de un producto es absolutamente necesario tener un buen conocimiento de los productos a envasar, por lo tanto, es común ver en el mercado que se realizan diferentes muestras con comportamiento diferente de encogimiento para encontrar el encogimiento optimo de los productos.

El proceso de encogimiento.

El fenómeno de encogimiento de las películas elaboradas con resinas de polietileno de baja densidad se basa en la relajación del los esfuerzos de orientación introducidos en la película durante el proceso de fabricación. La relajación de estos esfuerzos se presenta aproximadamente a la misma temperatura a la que estos fueron introducidos. La temperatura mas baja a la que se introducen estos esfuerzos es a la temperatura justo por encima del punto de fusión cristalino de la película de polietileno de baja densidad; aunque dependiendo del grado, esta puede estar entre los 110° C y 120° C.

Cuando la película de polietileno de baja densidad es calentada, por lo general comienza su encogimiento a una temperatura aproximada de 110° C. En la figura 1 podremos observar el encogimiento de una película a la que se le introdujeron los esfuerzos de orientación a diferentes temperaturas (50°C, 80°C y el proceso de película globo)

Figura 1. Encogimiento de películas estiradas en frío a varias temperaturas y de una película de proceso soplada, como función de la temperatura.

1. Película 100% orientada a 50°C.

2. Película 100% orientada a 80°C.

3. Película obtenida del proceso de soplado..

Figura 2.1 Encogimiento de una película a diferentes temperaturas de orientación.

Por lo regular en este tipo de proceso la película es normalmente calentada con aire caliente en un túnel de encogimiento. A continuación veremos el comportamiento de la película a lo largo del túnel.

1. Expansión térmica.

2. Encogimiento

3. Flujo plástico

4. Encogimiento térmico

Temperatura del aire es de 140°C.

Comportamiento de la película a lo largo del túnel de encogimiento.

Como se puede observar, en cuanto se calienta la película lo primero que hace es expandirse aproximadamente de 3 a 5% (expansión térmica). Una vez alcanzado el punto de fundido esta se película se encoge rápidamente hasta una medida intrínseca y una vez dejado el comienza a enfriarse rápidamente, una vez alcanzado el punto de solidificación la película encoge nuevamente (encogimiento térmico) de un 3 a un 5 % hasta alcanzar la temeratura del medio ambiente. Si a la pelicula se le aplica una carga, como por ejemplo un objeto que cae dentro del porcentaje de encogimiento, el encogimiento será detenido por el impedimento y en esta fase (por encima del punto de fusión cristalino) la película no tiene la suficiente resistencia como para resistir el más minimo esfuerzomecánico por lo que si el objeto sobresalen la pelícla comenzará su estiramiento (plasic yield) el cual continuará hasta que se alcancen el punto de solidifación, seguido de esto continuará el encogimiento termico. De acuerdo a lo observado durante el proceso de encogimiento tanto dentro del tunel como fuera de el durante el periodo de enfriamiento la pelicula ejerce fuerzas sobre el objeto empacado.

Una vez que la envoltura fue encogida y encaja perfectamente alrededor de los artículos y tiene la necesidad de seguir encogiendo pero se ve impedida por las dimenciones del objeto esta comenzará a ejercer fuerza sobre el artículo (ver figura 13)

Si la fuerza se ejerce en la fase plastica esta se verá afectada po el grado de polietileno, el procentaje de encogimiento y el espesor de la película encontrandose entre un 0.1 y 1 N máximo. La fuerza plástica de encogimiento alcanza un máximo en el tunal seguido por una disminución de la fuerza como resultado de la relajación, el grado de relajación depende de la temperatura y del tiempo depermanencia en el túnel: cuando mayor sea la temperatura y mayor la longitud del tiempo de permanencia mayor será la relajación. Una vez abandonado el tunal la pelicula se enfría rápidamente y comienza el encogimiento térmico, la película ahora esta presionando alrededor de los artículos empacados, esto toma lugar en la fase sólida del material por lo tanto la fuerza de encogimiento térmico es mucha mayor que la fuerza plástica, dependiendo del grado de polietileno, el porcentaje de encogimiento, el espesor de la película y la relajación en el túnel la fuerza se encontrará entre 0.2 y 12 N como máximo.

Curso de la fuerza de encogimiento en el tunel de encogimiento a una temperatura de 140° C. Como el comportamiento de la fuerza de encogimiento plastica es mucho mas rápido que la fuerza de encogimiento térmico el curso de las fuerzas es expresado en diferentes unidades de tiempo, segundos y minutos respectivamente.

Cuanto menor sea la relajación plastica, mayor sera la fuerza de encogimiento térmico. (Ver fig. 13)

Cuando las tensiones son calculadas a partir de las fuerzas de contracción (esto es dividiento la tensión por el diametro original) se obtiene que para una tensión de encogimiento plastíco entre 0 y 0.4 N/mm² tendremos una rango de tensión de encogimiento termico entre 0.2 y 4.0 obviamente dependiendo del grado del polietileno de baja densidad, el procentage de encogimiento y las condicioens de encogimiento. El encogimiento de la película en el tunel resulta apartir de una combinación entre el espesor, la orientación, la temperatura del aire y el tiempo de permanencia. El máximo encogimiento de la película en dirección máquina y dirección transversal puede en principio, se medido en un laboratorio pero en la práctica alcanzar estos valores máximos es prácticamente imposible para eso analizaremos la Figura 14 en donse se muestra que el maximo porcentaje de encogimiento puede ser obtenido cuando a una cierta temperatura (medida en aceite) el tiempo de residencia es extendido o cuando a cierto tiempo de residencia se aumenta la temperatura.

Relación entre la temperatura y tiempo de residencia en el tunel a un procentaje de encogimiento constante. Espesor de la película de 100 micras; die de 80 mm, apertura del labio de 0.5 mm y BUR de 2.0.

En otras palabras, para obtener un porcentaje de encogimiento del 65% se puede manejar una temperatura alta y un tiempo de residencia corto (160° C y 30 segundos respectivamente) o a baja temperatura y un tiempo de residencia largo (120° C y 3 minutos respectivamente). Transformando esto a la práctica esto quiere decir que, si ocurre un encogimiento insuficiente de la película, el tiempo de residencia en el túnel puede prolongarse mientras que la temperatura se mantiene en el mismo nivel (lo que representaría menor producción) o la temperatura puede ser elevada mientras que el tiempo de residencia se mantiene constante. Sin enbargo el incrementar la temperatura del aire para lograr un menor tiempo en el túnel de encogimiento no puede finalizar sin penalizaciones ya que a una temperatura elevada de aire el peligro de que aparezcan hoyos en la película auementa especialmente en peliculas delgadas o en películas con problemas de espesor desigual.

Para construir una alta tensión de contracción térmica, que significa tener fuertes fuerzas de agrupación, es necesario que solo el espacio entre la envoltura y los artículos empacados sea encogido entro del tunel y despues de eso la película debe ser enfirada inmediatamente. Esto se puede apreciar en el túnel pues es facíl encontrar un tiempo determinado de residencia al que la película apenas alcanza la geométrica del objeto lo que hace que encaje perfectamente en este.

Cuando por el contrario se desean bajas fuerzas de contracción térmica (ejemplo cuando se empaca una revista individual), es necesario asegurar la relajación de la película tanto como sea posible.

El proceso de película por extrusión soplo del polietileno de baja densidad para películas termoencogibles.

El encogimiento en la película del polietileno de baja densidad es el resultado de la orientación en dirección maquina y en dirección transversal introducidas durante el proceso de manufactura. Cuando la película es calentada a una temperatura de 110-120° C esta encoge hasta que la orientación de la estructura molecular casi ha desaparecido. Esto significa que cada pelicula soplada de polietileno de baja densidad tiene propiedades latentes de encogimiento.

La principal caracteristica de las peliculas termoencogibles es que las condiciones de operación son escogidas de tal manera que la pelicula tiene propiedades de encogimiento adecuadas para un uso óptimo en el envasado.

Orientación.

Durante el proceso de manufactura de la pelicula soplada, la orientación es causada por las siguientes causas:

1. El estiramiento del material al

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