Automatismo Industrial

AUTOMATISMO INDUSTRIAL

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INFORMACION TECNICA PET

INTRODUCCION

El polímero de PET puede ser transformado en botella mediante un proceso llamado biorientación de

preformas, las cuales son moldeadas en equipos de inyección. El moldeo de las preformas consiste

en la inyección del polímero fundido en la cavidad del molde hasta llenarlo. Una vez lleno, la resina

del polímero fundido es enfriada rápidamente para obtener así una pieza con excelente

transparencia, libre de deformaciones y una magnífica exactitud dimensional lo cual es esencial para

obtener botellas de excelente calidad.

El objetivo de esta sección es presentar con detalles algunos de los aspectos técnicos más

importantes sobre el moldeo por inyección de la preforma fabricada con resina.

DESCRIPCION DEL PROCESO

El proceso de inyección puede ser dividido en las siguientes fases:

Secado del granulado hasta lograr que el contenido de humedad sea menor a 40 ppm.

Fusión del polímero en un equipo de inyección, utilizando de preferencia el husillo que esté diseñado

especialmente para PET, aunque un husillo convencional, de longitud 20:D y una relación de

compresión de 3:1, puede ser de utilidad.

Inyección del material dentro de las cavidades del molde, que normalmente es de colada caliente,

aunque los de colada convencional también pueden encontrar alguna aplicación.

Enfriado rápido del material dentro del molde para obtener piezas amorfas (transparentes).

Apertura del molde y expulsión de las preformas.

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CONTROL DEL PROCESO

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Durante el moldeo por inyección de la preforma, se deben controlar perfectamente los siguientes

aspectos ya que las ventajas principales inherentes del PET pueden quedar destruidas durante la

inyección de la preforma si no se tiene una óptima operación:

RETENCION DE VISCOSIDAD INTRINSECA

La Viscosidad Intrínseca (V.I.) es una medida indirecta del peso molecular, o sea, del tamaño

promedio de moléculas que definen al polímero . La Viscosidad Intrínseca de uso general es de 0.8

± 0.02 dl/g que corresponde aproximadamente a 125 unidades repetidas por molécula y un peso

aproximado de 24,000 g/mol. Cualquier disminución en la viscosidad del polímero en su paso de

granulado a preforma, significará una reducción del peso molecular. Bajo condiciones controladas de

secado y moldeo, la pérdida de viscosidad no deberá ser mayor de 0.03 dl/g. Cualquier pérdida

superior a este nivel trae como consecuencia un detrimento en la transparencia de la preforma debido

a un incremento en la velocidad de cristalización, acarreando la pérdida de las propiedades

mecánicas del envase, particularmente la resistencia al impacto y la carga vertical aplicada sobre la

tapa.

La perdida de la viscosidad se debe básicamente a una degradación hidrolítica ocurrida durante el

estado de fusión que es donde el agua a niveles superiores de 40 ppm tiene una acción destructiva

del polímero.

Una segunda causa de la caída de V.I. es la degradación térmica durante la fusión del polímero para

inyectarlo. De ahí que se debe emplear un perfil de temperaturas de modelo y velocidades de corte lo

más suave posible que permitan la obtención de preformas claras, transparentes y libres de

distorsión.

GENERACION MINIMA DE ACETALDEHIDO

El acetaldehído (CH3CHO) se genera en pequeñas cantidades durante el proceso de fusión de

PET; la cantidad de agua presente no influye en la generación de acetaldehído. Durante la

fabricación del polímero el nivel de acetaldehído se controla perfectamente, entregando un

producto al mercado con un contenido de 2ppm como máximo.

El acetaldehído es un líquido volátil incoloro (punto de ebullición 20.8ºC) y que se distingue por su

olor a frutas. Precisamente por su olor característico, el acetaldehído ha sido empleado con mucha

frecuencia en la industria alimenticia como un saborizante.

Debido a la facilidad que tiene el acetaldehído de emigrar desde la pared de la botella y difundirse

en el contenido de la misma, la generación de este producto debe ser cuidadosamente controlada

durante la inyección de la preforma. El agua mineral así como las bebidas de cola son

particularmente sensibles al acetaldehído.

El acetaldehído se genera por la degradación térmica de las moléculas de PET mientras se

encuentra en estado de fusión, por lo que tiene una relación directa con la historia térmica del

polímero.

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El efecto de la temperatura y el tiempo de residencia del polímero dentro del cañón, en relación a la

generación de acetaldehído se ilustra a continuación:

Se puede observar el efecto, de la velocidad del husillo (RPM) y la contrapresión en la generación

de acetaldehido.

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TRANSPARENCIA MAXIMA DE LA PREFORMA

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La transparencia de la preforma está relacionada directamente con el grado de cristalinidad del

polímero (el PET es transparente cuando tiene una estructura molecular amorfa y será opaco

cuando esté cristalizado). Cuando el PET se encuentra a una temperatura entre los 85°C y los

250°C, las moléculas tienden a alinearse para formar una estructura cristalina.

La velocidad de cristalización es muy lenta en ambos extremos de este rango y es más rápida en el

centro, o sea entre 140°C y 180°C. En el punto más alto de la curva de cristalización, alrededor de

175°C, el PET alcanza un grado visible de cristalinidad en menos de un minuto, de tal manera que el

polímero debe ser enfriado dentro de la cavidad del molde lo más rápido posible.

Debido a que la conductividad térmica del PET es relativamente baja, el contenido de calor en el

centro de la pared de la preforma es el principal contribuyente para tener una determinada

cristalinidad en la pieza.

La tecnología actual del moldeo por inyección está limitada a un espesor máximo de 4 mm

aproximadamente.

La temperatura de la masa durante el moldeo por inyección tiene un efecto significativo en la

transparencia de la preforma. Mientras más elevada sea la temperatura se tendrá una mayor

cantidad de cristalitos fundidos. Sin embargo, no se puede elevar la temperatura en forma

indiscriminada ya que se corre el riesgo de generar una cantidad indeseable de acetaldehído.

Algo similar ocurre con la viscocidad intrínseca, ya que entre mayor sea el peso molecular del

polímero existe una menor tendencia a la cristalización pero debido a que se requiere una mayor

temperatura de fusión se ve incrementada la generación de acetaldehido.

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FABRICACION DE ENVASES

FABRICACION DE LOS ENVASES

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Existen en el mercado dos tipos de instalaciones para fabricar envases de PET:

SISTEMA DE DOS ETAPAS

En este sistema, la primera etapa consiste en inyectar un preforma en un equipo de inyección el cual

deberá tener ciertas características especiales para que pueda procesar la resina y obtener de él un

rendimiento óptimo en cuanto a sus propiedades físicas y de transparencia. Sin embargo, en los

equipos convencionales de inyección también puede ser procesado el material mediante un ligero

acondicionamiento del equipo obteniendo preformas de calidad.

Los moldes deber ser de colada caliente cuando se trata de elevados niveles de producción y

deberán tener un sistema de refrigeración muy eficiente. Estos moldes suelen tener desde 16 hasta

96 cavidades. Una vez que las preformas están lo suficientemente frías para que no se deformen o

se peguen entre sí, son expulsadas y posteriormente enviadas a donde se localice el equipo de

soplado, el cual puede estar en la misma planta o cualquier otro lugar.

La segunda etapa del proceso consiste en calentar las preformas hasta una temperatura tal que

puedan ser estiradas y sopladas, en un equipo de soplado de alta productividad que normalmente

se encuentra localizado en las plantas embotelladoras.

SISTEMA INTEGRADO O DE UNA ETAPA

En este sistema, se realiza el moldeo de la preforma y el soplado de la misma, para obtener el

envase en una sola máquina (los procesos de inyección y soplado están integrados en una misma

unidad), por lo que no es necesario sacar las preformas de la máquina para que puedan ser

sopladas y llevarlas a su forma y tamaño definitivos.

SECADO DEL POLIMERO

Debido a que la resina PET absorbe humedad, requiere de un proceso de secado antes de ser

moldeado por inyección. Existen en el mercado equipos de secado de aire deshumidificado

fabricados especialmente para el

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