Revolución en la calidad constante del hendido

La calidad debe poderse medir; todo aquello que se mide, también puede mejorarse

„Cuando uno se dedica a la calidad y la investigación, las características de calidad subjetivas son una pesadilla. Desde hace décadas me tiene ocupado la cuestión de cómo poder mejorar el proceso de hendido, ya que es a través el hendido que se establece de forma decisiva la funcionalidad del envase. Para mejorar el proceso, primero debe determinarse naturalmente el statu quo, y esto ha resultado ser extremadamente difícil.

La calidad del hendido en el proceso de producción se ha visto siempre condicionada por la percepción subjetiva de los trabajadores en la troqueladora. Posteriormente se realizaron pruebas de calidad en equipos de medición de resistencia a la flexión en el laboratorio de calidad. No obstante, la mayoría de estas pruebas se basaron en la calidad del cartón, por lo que el abultamiento del hendido fue raramente la cuestión principal. Observemos primero el proceso de hendir. En el proceso se genera una presión de rotura mediante un fleje de hendido y una matriz. De esta forma, se produce la separación de capas controlada, que reduce la estabilidad directamente y hace posible doblar el cartón por la posición exacta. En este punto, no quiero entrar en más detalle sobre qué materiales deben tratarse desde el lado de la presión y qué materiales deben tratarse desde el lado interior. Esta cuestión depende del material y tiene que ver también con la forma deseada del envase acabado. Tenemos así una clara diferencia en la conformación del papel y el cartón en comparación con materiales sólidos como el metal o el plástico.

El papel y el cartón se componen de una unión de fibras de varias capas que se separa directamente en el proceso de hendido. Como en toda producción industrial, el objetivo manifiesto es conseguir que las inspecciones sean los más próximas posible al proceso de producción. Y es que solo así puede evitarse el desperdicio de material caro y valor añadido. Tampoco puede ser satisfactorio que en el control de la calidad cercana a la producción se recurra a las percepciones sensitivas y visuales de los trabajadores. Examinar un abultamiento del hendido a simple vista o la calidad del plegado con la mano no es en absoluto ningún control de calidad que pueda reproducirse. Aquí no debe ponerse en duda la experiencia del operador de la troqueladora, pero es un hecho que no hay ninguna norma ni ningún valor de medición de dicha experiencia.

Así que resulta útil para la seguridad de la producción que el trabajador tenga a mano un equipo de medición que proporcione valores exactos y reproducibles en las troqueladoras. En nuestras series de mediciones hemos determinado qué relación se establece entre la marca del abultamiento del hendido y la resistencia a la flexión. También hemos sometido las muestras de ensayo a un doble examen. Mediante los aparatos de medición óptica modernos, p. ej. el aparato de medición CREASY, se puede medir la marca del abultamiento del hendido sin tener que tocarla, por lo que resulta posible someter a continuación la muestra idéntica a un examen exacto de resistencia a la flexión.

En la serie de pruebas que hemos llevado a cabo, hemos empleado un aparato de medición de la empresa Lorentzen & Wettre de la que disponemos en nuestro laboratorio de calidad. Hemos logrado comprobar una relación unívoca entre el abultamiento del hendido y la resistencia a la flexión. Es así como para cada material pueden determinarse tolerancias de calidad objetivas y puede medirse la calidad del hendido. No obstante, este fue solo un primer paso, ya que el objetivo es seguir aproximándose al proceso.

Entonces, nuestro siguiente punto de atención consistió en investigar la relación entre el grado de desgaste de los canales de hendido y la marca del abultamiento del hendido. Hasta ahora también se recurría raramente a métodos científicos para investigar este aspecto. Los canales de hendido también se medían con lupas de medición o incluso con pies de rey. Una inspección como tal es imposible que resista una comprobación mediante exámenes microscópicos. Y tampoco es viable colocar un microscopio ajustable ópticamente al lado de cada troqueladora. Tocó entonces desarrollar un aparato de medición portátil robusto que permite llevar a cabo en la producción mediciones ópticas incorruptibles de los canales de hendido. Poco importa si los canales se encuentran en tiras de hendido, matrices de hendido o placas de hendido de troquelado de acero,  porque todos los materiales empleados hasta ahora están sometidos a un proceso de desgaste. Mediante nuestro simulador de troquelado pudimos llevar a cabo varios cientos de miles de troquelados y comprobar el grado de desgaste de las contramatrices.

Nuestras pruebas se realizaron con un conglomerado serviboard GD2 de 300 g/m² de RenoDiMedici y flejes de hendido de 23,4 × 0,71. Para ello se utilizaron tiras de hendido, matrices de Pertinax y placas de acero con canales de ranura de 0,4 × 1,3 mm en el sentido de la fibra y de 0,4 × 1,4 mm en contra del sentido de la fibra. Después de 150.000 troquelados se detectaron desgastes en los cantos de hendido de las tiras de hendido y el Pertinax; la placa de acero no presentó ningún desgaste de los cantos de hendido que pudiera medirse. En el caso de las tiras de hendido y el Pertinax, estos desgastes provocaron un ensanchamiento del abultamiento del hendido y, con ello, un empeoramiento progresivo de la separación de capas. Los valores de medición en el Lorentzen & Wettre estaban aún dentro en el rango de tolerancia también en las tiras de hendido empleadas. La prueba se repitió posteriormente a modo de prueba práctica en las instalaciones de un cliente. Se troquelaron 130.000 hojas en una troqueladora automática de un fabricante suizo, los parámetros de contrahendido y de la herramienta fueron idénticos a los de la prueba en el simulador de troquelado.

La medición del abultamiento del hendido y del desgaste del canal dio unos resultados que divergían un mínimo de los valores de medición de la prueba de laboratorio. Las diferencias del ancho del abultamiento del hendido eran de entre 0,01 y 0,03 mm. Con estas diferencias mínimas puede decirse que los resultados pueden considerarse comparables. Para llegar al rango límite de la matriz de hendido respectiva, el experimento se amplió a 1.100.000 de troquelados. Por lo que respeta a las tiras de hendido, se llegó al punto crítico a los 168.000 troquelados, en cuanto al Pertinax, los parámetros de calidad se alcanzaron con 313.000 troquelados e incluso en la placa de acero se pudieron detectar desgastes de un lado en la dirección de tracción; a partir de 623.000 troquelados, también se pudo detectar en la matriz de acero que el abultamiento del hendido era claramente asimétrico.

Para corroborar el resultado de la prueba, se llevaron a cabo otros ensayos con diferentes materiales. Estos dejaron claro que no se puede hacer ninguna afirmación general seria sobre el tiempo de utilización de los canales de hendido. Diferentes materiales conllevan divergencias notables en la evolución del abultamiento del hendido a lo largo de todo el proceso de troquelado. Hasta este punto se pueden calificar los resultados de las pruebas como un experimento puramente científico, en el que se demostró que no se puede hacer una afirmación general sobre el tiempo de utilización de los canales de hendido.

¿Pero de qué le sirve este descubrimiento a la industria transformadora del cartón y cartón ondulado? Por lo menos pueden establecerse parámetros de calidad que pueden medirse y la sustitución de los canales de hendido ya no se lleva a cabo según la impresión subjetiva. A pesar de ello, el resultado resultó básicamente insatisfactorio. En tiempos de máximas exigencias de calidad de la industria de los envases, es necesario ofrecer una calidad constante también de los envases. Ya que incluso si el hendido se movía dentro de los parámetros de calidad aceptables relativos a la resistencia a la flexión, no se alcanzó una calidad constante del hendido con ninguna matriz de hendido. Hasta ahora, todos han tenido que vivir con un empeoramiento progresivo de la separación de capas y de la resistencia a la flexión; un estado en absoluto aceptable para alguien que hace 35 años que se dedica al tema.

Con ayuda de la técnica de vídeo de alta velocidad, hemos descompuesto el proceso de hendido en los pasos más pequeños posibles para averiguar cómo funciona. Con esta técnica fue posible visibilizar los detalles del hendido de las troqueladoras automáticas. Quedó claro que: el proceso de troquelado provoca automáticamente la deformación de los canales de hendido empleados. Mediante materiales más duros se pudo retrasar el proceso de desgaste, pero no eliminarse.

Durante el examen de la grabación de vídeo se visualizó otro fenómeno. Cuanto más duro era el material de que estaban hechos los canales de hendido, más difícil resultó dominar el proceso de producción. En cuanto al acero, prácticamente no hay efecto retorno. La pinza debe tirar de hecho del material para sacarlo del canal de hendido. Así, el efecto se compensa en gran medida sin tener que trabajar canales de hendido elevados en la placa que troquelado.

Al emplear placas de hendido de troquelado se sobrecargan los puntos de retención y ello conlleva la rotura de la hoja.  En las investigaciones de mayor duración se hizo patente que cierta flexibilidad de los canales de hendido resulta útil en el proceso de troquelado. Para lograr un resultado óptimo, debe encontrarse un equilibrio entre el tiempo de utilización y el flujo de la producción.

El objetivo declarado consistió en desarrollar un nuevo canal de hendido que garantizase siempre parámetros constantes, y por el máximo periodo de tiempo posible. Lo ideal es que el material que troquelar –papel, cartón o cartón ondulado– se encuentre siempre en la misma situación de partida en cada uno de los troquelados. Es decir, un canal de hendido que tras cada ciclo de hendido retorne automáticamente a la posición de partida.

Desde hace ya algún tiempo, en nuestra empresa hemos estado experimentando con combinaciones de material novedosas. Esto ha sido posible porque nosotros fabricamos en nuestra propia empresa la materia prima para nuestros canales de hendido. Se analizaron cientos de combinaciones de material y a finales de 2015 lo conseguimos: canales de hendido fabricados a partir de una combinación de material de varias capas unida de forma inseparable. Una base sólida con una capa superior más flexible.

Estos nuevos canales de hendido se sometieron a prueba del mismo modo descrito anteriormente y el resultado sorprendente fue que hasta después de unos 425.000 troquelados no se produjo ninguna divergencia en el abultamiento del hendido ni en el canal de hendido: la calidad del hendido fue exactamente la misma desde el primer troquelado hasta el troquelado número 425.000. En una prueba práctica se demostró que este nuevo material tiene como efecto secundario un flujo de material mejorado en las troqueladoras automáticas, lo que significa un incremento adicional de la eficiencia en la producción.  

CITO ULTIMATE

Una calidad del hendido constante y que puede medirse a lo largo de un periodo de producción extremadamente prolongado puede designarse realmente como una revolución en nuestra industria. Tras 425.000 troquelados en el material de prueba descrito aún no se ha alcanzado el límite del nuevo material; se siguen realizando más pruebas prácticas intensivas. Jürgen Mariën, el presidente de CITO responde a la pregunta de cuándo se comercializarán los nuevos productos: antes de la drupa podremos ofrecer los nuevos productos en serie; como producto adicional con el nombre ULTIMATE.

Autor: Jürgen Mariën, presidente de CITO‑SYSTEM GmbH, Schwaig / Alemania; desde hace 35 años se dedica al «hendido perfecto».

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