PET BUSINESS

EL PROCESO DE PRODUCCION

DE ENVASES EN PETPinceladas sobre sus

Detalles & Características

José L. Giráldez

Independent Thinker

Proceso de producción de envases en PET

Cualquier fallo en el proceso de secado del PET, es irreversible en procesos los

posteriores.

…

Estos “fallos” pueden generar subproductos como:

1. Generación de AA

2. HAZE o apariencia turbia (debido a una disminución de VI)

3. Tonalidad amarillenta

La aparición de alcetaldehídos (AA) es una consecuencia de la degradación térmica de

las moléculas de PET mientras se encuentra en su estado de FUSION durante la fase

de inyección de la preforma

El proceso de diseño de las preformas es un “arte oscuro”. No existen cálculos o

métodos que garanticen una preforma perfecta para un diseño de botella o una

máquina de soplado determinada (a no ser que los volúmenes lo justifiquen, se utiliza la

misma preforma para soplar diferentes botellas)

Un alto grado de biorientación del PET, favorece todas las propiedades que este

material aporta

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

cristalinidad del polímero (AMORFO=>Transparencia / CRISTALINO=> Opacidad)

El PET en su estado de FUSION tiene una estructura AMORFA

Los hombros del envase suelen contener un 20% más de material que la zona central

La base del envase suele contener un 50% más de material que la zona de los hombros

El diámetro interior de la boca, limita el peso máximo de la preforma.

Una botella bien soplada, tiene el mismo espesor de pared desde la mitad de la zona de

los hombros hasta la mitad de la zona de la base.


La idea es producir preformas con la TEMPERATURA más baja posible (una mayor

PRESION durante el proceso de inyección favorece la bajada de temperatura del

material, pero este puede cristalizarse en la boca de inyección, y reducir la vida útil del

molde)

El PET se comporta como un NON NEWTONIAN LIQUID. Su VISCOSIDAD (resistencia

a fluir) cambia con el SHEAR RATE (resistencia de un fluido a ser deformado por

stress)

El SHEAR RATE es controlado por la velocidad de la inyección. A niveles muy altos de

SHEAR RATE, el PET puede embotarse y tomar una tonalidad marrón/amarillo

Para mantener un nivel de SHEAR RATE constante, y conseguir una temperatura de

preforma uniforme, el PET derretido debe de circular a una velocidad constante dentro

de la cavidad. Debido a que el grosor y diámetro de las paredes varia, nos veremos

fozados a ajustar la VELOCIDAD DE LLENADO.


El estiramiento durante el proceso de soplado hace que el material tienda a aumentar

su grado de CRISTALINIDAD

Parámetros del diseño de la PREFORMA:

► HSR (HOOP STRETCH RATIO) => Ø/AVGØ (OutØ+inØ)/2)=

4,0-5,0

► ASR (AXIAL STRETCH RATIO) => bottle body length /preform body length (neck

not included)= 2,5-3,0

► PSR (PLANAR STRETCH RATIO) => HSR X ASR = 10-15

► BALANCE => HSR / ASR = 1,6


La VISCOSIDAD INTRINSECA (VI), es una medida indirecta del peso molecular (del

tamaño promedio de las moléculas que definen el polímero/Longitud promedia de las

cadenas de PET). Mas longitud =>más nivel de entrelazado

Cualquier disminución en la VI del polímero durante su paso de granulado a preforma

(secado-fusión) significará una pérdida de peso molecular y perdida de propiedades.

Si la pérdida es mayor de 0,03 dl/g:

1. La preforma perderá transparencia (ya que aumenta la velocidad de cristalización)

2. Posible aparición de:

► Burbujas

► Infundidos

► Paredes turbias

3. El envase final verá mermadas sus propiedades mecánicas:

► Resistencia al impacto (Test de caída)

► Resistencia a la carga vertical


Las causas para esa posible pérdida de IV radican en:

1. Degradación hidrolítica del PET durante su estado en FUSION (demasiada agua)

2. Degradación térmica durante la fusión del polímero antes de inyectarlo

La TEMPERATURA de la masa durante el proceso de inyección tendrá influencia en la

TRANSPARENCIA de la preforma:

1. +T producirá una mayor cantidad de cristalitos fundidos

2. ++T puede abrir la puerta a la generación de AA.

Algo similar ocurre con la IV:

1. +IV => +peso molecular & -Tendencia a la cristalización (y viceversa)

2. +IV necesita una +T, que como hemos visto puede abrir la puerta a la generación de

AA

La calidad de las preformas de PET viene dada por dos factores principales:

1. VI del PET (ya se ha visto anteriormente su influencia)

2. El contenido de COPOLIMERO en el PET:

► Retarda la cristalización => Preformas más transparentes

► Facilita la fusión en la extrusora

► Incrementa la resistencia a la rotura del producto final


La HIDROLISIS puede ocurrir en estado sólido (granza) hasta temperaturas

de unos 150°C.

Entre los 165°C y los 170°el PET se puede secar bajo unas condiciones

aceptables, sin que exista una excesiva pérdida de IV

A partir de esos 175°C, el proceso hidrolítico vuelve a ser desfavorable

La velocidad de absorción de HUMEDAD depende de 4 factores:

► Tiempo (recomendable 4-8 horas)

► Temperatura (recomendable 165°C - 170° C)

► Humedad atmosférica (Punto de Rocío <-30°C)

► Cristalinidad del CHIP

El PET AMORFO absorbe humedad más rápidamente que

el PET CRISTALINO

La humedad se puede encontrar, no sólo en la superficie del

gránulo, sino que puede introducirse en su interior por difusión.


El proceso de SECADO puede hacerse mediante:

► OPERACIÓN BATCH (las condiciones de cada batch pueden ser diferentes)

► En CONTINUO

CHIP óptimo: 86N de forma cilíndrica

Existe una relación exponencial entre la TEMPERATURA durante el proceso de secado

y la aparición de AA.

Existe una relación lineal entre el TIEMPO DE RESIDENCIA durante el proceso de

secado y la aparición de AA.

El TINTADO de las preformas se puede realizar:

► Preparado mecánico que se mezcla con el PET en la tolva de secado (MASTER

BATCH)

► Introduciendo en la garganta del cilindro de la unidad de inyección una cantidad

constante de concentrado de color (MASTER BATCH):

Micro-esferas

Pigmento líquido


A la hora del SOPLADO, una VI mayor significa moléculas más grandes, cadenas más

largas, más entrelazadas. Esto hace que llegue a las paredes del molde más

rápidamente, y que su punto de NSR sea menor (no tienen suficiente tiempo para bi-

orientarse)

Una pared de preforma más ancha retiene más el calor. Esto hace que sean más

propensas a “estirarse”, dando como resultado unas paredes de botella más finas.

La pared interior de la preforma alcanza menos temperatura que la pared exterior,

siendo su proceso de estiramiento más complicado

Las paredes “interiores” de la preforma, tienen que estirarse más que las “exteriores”

Un excesivo calor en las paredes exteriores durante el proceso de soplado (RHB)

puede provocar la rotura de las cadenas de del polímero (menos IV), y ello nos puede

llevar a una cristalización que dará un efecto HAZE al producto (se produce en la pared

exterior).


Por otro lado, un excesivo estiramiento de las paredes interiores, junto a una falta de

temperatura, nos puede llevar a un estiramiento excesivo (de esa pared interior) pasado

el punto de NSR que dará lugar a un efecto PERLADO (se produce en la pared interior)

Cuando la botella se enfría sufre un proceso de encogimiento (SHRINKAGE) que puede

durar unos días.

Lo contrario, una expansión (CREEP), ocurre después de ser llenada con un líquido

carbonatado

.

Las botellas que provienen de preformas calentadas ligeramente sobre el punto de

perlado (unos 95°C) sufren más SHRINKAGE, y menos CREEP.

Las botellas que provienen de preformas calentadas más allá del punto de HAZE (unos

105°C) sufren más CREEP, pero sufren un menor SHRINKAGE

.

Un molde más caliente favorece el SHRINKAGE

Las botellas almacenadas durante los meses de verano también tienen mayor

tendencia al SHRINKAGE


PROBLEMA: HAZE

POSIBLES CAUSAS:

► IV demasiado baja

► Preforma demasiado caliente

► Preforma poco cristalina

PROBLEMA: EFECTO PERLADO

POSIBLES CAUSAS:

► Preforma demasiado fría

► Mal diseño de la preforma

► Mal diseño del molde

PROBLEMA: PAREDES FINAS

POSIBLES CAUSAS:


► Baja IV

► Mala programación de los calentadores

► Excesiva humedad de la preforma


PROBLEMA: MUCHO PESO EN EL AREA DEL CUELLO

POSIBLES CAUSAS:


► Baja IV



► Mucho calor en la zona de la base

► Entrada de aire de soplado precipitada

PROBLEMA: SHELF LIFE REDUCIDO

POSIBLES CAUSAS:


► Baja IV




PROBLEMA: MUCHO PESO EN EL AREA DE LA BASE

POSIBLES CAUSAS:


► Baja IV



► Mucho calor en la zona del cuello

► Entrada de aire de soplado muy retrasada

PROBLEMA: FALLO EN EL TEST DE CAIDA

POSIBLES CAUSAS:


► Baja IV (por humedad o temperatura (en

almacenamiento o secado)





► Excesiva cristalización en el punto de inyección


PROBLEMA: FALLO EN EL TEST DE CARGA VERTICAL

POSIBLES CAUSAS:


► Baja IV (por humedad o temperatura (en

almacenamiento o secado)






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