El PET evoluciona: Husky desarrolló dos tecnologías en producción de preformas

El PET evoluciona: Husky desarrolló dos tecnologías en producción de preformas

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El PET goza de un enorme potencial de crecimiento en las aplicaciones actuales y en otras nuevas, cada una caracterizada por contar con volúmenes altos. Los desarrollos logrados con esta resina se han traducido en una mayor penetración de los mercados, y se está imponiendo en nuevas aplicaciones que antes se consideraban difíciles de alcanzar. Las botellas de cerveza, leche y jugos en PET han desplazado a los empaques de cartón, vidrio, aluminio y acero.

Los desarrollos mostrados en la feria NPE de este año con relación a la inyección de PET indican que existe un compás de espera para que aparezcan nuevas tecnologías revolucionarias. Lo que se observó refleja más un estado de evolución hacia sistemas más rápidos que cambios muy significativos producto de inversiones altas en desarrollo.

Más eficiencia para las máquinas Husky
Husky expuso dos desarrollos principales con respecto a la producción de preformas de PET. En primer término, modificó su línea de máquinas Index de placas rotatorias con el objeto de reducir los costos. La placa rotatoria porta ahora dos grupos de contramoldes en lugar de cuatro y rota 180° por ciclo, en lugar de 90°. De esta manera se eliminó un tiempo extra de enfriamiento sobre la placa rotatoria, que fue compensado con la adición del sistema PMC (del inglés Post-Mold Cooling); éste es un equipo que toma las preformas de la placa rotatoria y las enfría bañando el interior y exterior durante cuatro ciclos de operación de la máquina. La nueva generación de sistemas de producción de preformas de PET Index hizo su debut en la feria de NPE del presente año. El sistema opera con un tiempo de ciclo que es igual o más rápido que el de la primera generación, pero se diferencia porque requiere una inversión de capital reducida, ya que opera con menos grupos de moldes.

La empresa mostró también su sistema IN 600, una máquina rotatoria de 600 toneladas de fuerza en la prensa que incorpora un molde de 144 cavidades en cada una de las caras para la inyección de preformas de medio litro de capacidad. Husky ya contaba con anticipación con moldes de 144 cavidades en su línea de equipos G, de una sola cara; pero esta vez, se trata de un molde con 144 cavidades montadas en una máquina con registro. Ésta, a su vez, se diferencia de las máquinas de Husky equipadas con moldes de hasta 96 cavidades, ubicadas con registro sobre las cuatro caras de un molde rotatorio. El nuevo modelo IN 600 trae solamente dos grupos de contramoldes separados a 180°.

Las preformas se extraen horizontalmente hacia una placa de enfriamiento de dos posiciones. La placa rota 90° para que el lado abierto de las preformas encare un sistema de enfriamiento con aire al clima, fabricado con características propietarias. El sistema desciende verticalmente para efectuar la acción de enfriamiento directamente sobre las preformas. Las zonas que reciben más atención son las que corresponden a la rosca y al área del puerto de inyección, que en la cavidad no están en contacto íntimo con las superficies de enfriamiento. Esta combinación del sistema de registro de Husky con los moldes de 144 cavidades sobre cada una de las dos caras opuestas permite operar produciendo alrededor de 300 millones de preformas por año. Tal contabilidad se obtiene al tomar un tiempo de ciclo de 10,8 segundos para las preformas de 26,5 g., 20 oz. y rosca CSD de 28mm. Esto representa un incremento en productividad del 30% sobre los equipos de cuatro caras equipados con 144 cavidades, que operan con tiempos de ciclo de 12 a 12,5 segundos con el mismo tipo de preforma. Por esta razón, los equipos IN 600 son indicados para producir altos volúmenes de preformas CSD y para botellas de agua.

Husky presentó además su nuevo modelo HyPET para la fabricación de preformas, que reemplaza su línea G-PET. Esta máquina se basa en el diseño hidromecánico del modelo Hyletric de Husky, el cual opera con un motor eléctrico que impulsa el tornillo de plastificación. La compañía afirma que la máquina HyPET puede operar con moldes de una sola cara, de hasta 48 cavidades. La máquina cuenta con el nuevo sistema de enfriamiento CoolJet para las preformas. Otras características son las placas Reflex de Husky, el espaciamiento amplio entre las barras guía y los controladores tipo Polaris. Los modelos HyPET se fabrican entre 120 y 440 toneladas de fuerza en la prensa.

El nuevo sistema de enfriamiento CoolJet emplea un soplador de aire en lugar de aire comprimido, que es más costoso y enfría la cara interior y el área de la compuerta de inyección. Adicionalmente, la preforma es transferida desde el molde al sistema PMC mientras el siguiente grupo de preformas es moldeado, sin afectar el tiempo de ciclo. De acuerdo con Mike Urquhart, vicepresidente de sistemas de PET de Husky, el nuevo sistema Index es un adelanto confiable con respecto a la primera generación de esta serie. "Además de lograr operar a las mayores velocidades de la industria, el nuevo sistema emplea menos energía y produce una calidad más consistente. Por ejemplo, los niveles de acetaldehído son los más bajos que hayamos visto. La máquina de 600 toneladas de fuerza, con un molde de 144 cavidades, constituye el sistema de mayor productividad jamás construido". Husky planea producir otros modelos de moldes Index parar operar en máquinas de 125 y 300 toneladas de fuerza en la prensa.

Neststal de 144 cavidades
El principal competidor de Husky en materia de nuevas ofertas para producción de preformas de PET fue Neststal, que mostró también un molde de 144 cavidades montado en una máquina de 600 toneladas de fuerza en la prensa. En este caso, el molde de Neststal presenta una sola cara con las cavidades, con una velocidad un poco mayor que la máquina de Husky, para preformas del mismo estilo. En el presente, los moldes son suministrados por MHT y tienen planeado tener suministros de Hofstetter.

De acuerdo con Netstal, la compañía identificó muy tempranamente los potenciales de desarrollo del PET e hizo su primera línea PET-Line 96 (de 96 cavidades) para ser presentada en la feria K del año 1998. Ahora, Netstal espera que su nueva línea PET-Line 144 (de 144 cavidades) sea también un aporte significativo al crecimiento de los mercados de botellas pequeñas, de hasta 0,5 litros, en el área de bebidas carbonatadas y de agua mineral. Como en el caso de su modelo predecesor, la línea PET-Line 144 se basa en una máquina de 6000 KN de dos partes. Así, esta línea cuenta con motor eléctrico para impulsar el tornillo de preplastificación, donde el PET se prepara para ser alimentado a la unidad de inyección con pistón, tipo Rotomat, que alimenta el material en el molde. Para acortar el tiempo de enfriamiento de la preforma, la pinza de transferencia está equipada con un suministro de aire y boquillas especiales debidamente ubicadas. La estación de enfriamiento está localizada sobre la máquina de la misma manera que en el modelo anterior, de forma que cuenta con una cubierta de seguridad y es accesible. El sistema cuenta con cinco ciclos de enfriamiento, incluyendo uno para los soportes de extracción. La extracción puede ser programada para operar sobre moldes de diferentes cavidades y con preformas de diferentes dimensiones y distancias variables entre ellas.

Netstal realizó pruebas internas de capacidad de producción y reportó una cifra de 51.000 preformas por hora en su máquina PET-LINE 144 para botellas de 0,5 litros y 21 gramos de peso. En comparación, el modelo PET-LINE 96 puede fabricar 34.500 preformas por hora. El primero de los modelos es por lo tanto muy eficiente y provee la misma calidad de su antecesor, con un contenido de acetaldehído mínimo. El sistema de control DSP, en combinación con los controladores de ciclo cerrado SYCPA, aseguran el cumplimiento de los parámetros más exigentes de calidad.

Kortec, preformas multicapas
Kortec, que típicamente provee un sistema propietario de colada caliente para las máquinas de Husky, anunció en NPE que hacia la mitad del próximo año también presentará una solución para la producción de preformas de PET en moldes de 144 cavidades, orientados a los sistemas de coinyección de capas múltiples. Kortec introdujo recientemente un sistema para fabricar preformas multicapas en una máquina de Arburg, con un molde que consta de ocho cavidades. Kortec también indicó que está trabajando para adaptar su tecnología de coinyección de capas múltiples a máquinas de moldeo por inyección-estirado-soplado de una etapa. Además está buscando aplicaciones de su tecnología de coinyección de capas múltiples para inyectar tapas, debido al crecimiento importante que se está observando en los empaques de alta barrera.

Hace poco Kortec lanzó exitosamente al mercado una innovación, su molde de 72 cavidades para coinyección de PET. En el momento se considera como el molde de preformas en multicapa más grande del mundo. John Kermet, vicepresidente de ventas y mercadeo, afirma que la demanda por este modelo ha sido significativa y que ha llevado a la compañía a pensar en la producción de moldes de mayor tamaño para la coinyección de preformas. "Continuamos con nuestro plan de abrir el camino en la industria de la coinyección", afirma, "especialmente ahora que la producción de preformas de una capa ya ha migrado de 96 a 144 cavidades. Como en todos los productos de Kortec, el nuevo molde de coinyección para 144 cavidades operará a la misma velocidad de los moldes de monocapa. Existe un plazo muy corto para el lanzamiento de este producto y a la vez su potencial en el tiempo es muy grande, especialmente debido a su alta capacidad de producción". Kermet explica además que el mayor potencial se presenta en el mercado de las botellas de alta barrera para CSD alrededor del mundo.

El sistema de 144 cavidades es capaz de producir las preformas para botellas CSD multicapa de tamaño pequeño a velocidades superiores a las 35.000 unidades por hora, o 280 millones de unidades por año. "Este sistema va a superar las expectativas de los productores más grandes de CSD en el mundo sin importar su localización. Kortec puede dar apoyo técnico en todos los continentes". El sistema de 144 cavidades será diseñado inicialmente para preformas con cuellos de 28 mm. Por otro lado, Kortec lanzará un modelo alternativo de 128 cavidades para preformas con cuellos de 43 mm de diámetro.

En el lado opuesto del espectro, Kortec presentó en NPE un nuevo diseño para aplicaciones de bajo y mediano volumen (8 a 12 millones de preformas por año), que es ofrecido a un costo bajo para permitir lanzamientos de menor tamaño en el mercado. La nueva serie se denomina Intro Series System. Así como existe la necesidad de contar con superproducciones de preformas multicapa, explica Kermet, hay también una fuerte demanda para los sistemas de bajo volumen. "Hay regiones geográficas alrededor del mundo donde no se requieren volúmenes de producción grandes y este nuevo modelo de molde puede apoyar a estos mercados. Kortec continuará liderando los avances en materia de productividad en la industria, ya sea en la serie denominada Intro Series System o en los moldes de 144 cavidades".

Las preformas multicapa de Kortec cuentan con tres capas en las cuales se combina el PET con las resinas de absorción o barrera al oxígeno. La preforma puede ofrecer hasta 60 veces la barrera de oxígeno que se tiene un una preforma de una capa. Entre las aplicaciones típicas se tienen las de jugos de frutas, té, salsas de tomate, bebidas carbonatadas de tamaño pequeño y cerveza. De acuerdo con Kermet, la serie Intro estará disponible para tiempos de entrega rápidos. El sistema también está diseñado para tener cambios rápidos de moldes, para aumentar productividad y flexibilidad.

El sistema de 72 cavidades de Kortec ya ha sido vendido a varias empresas líderes del mercado de envases de PET para aplicaciones en CSD. Paul Swenson, presidente de la compañía presentó una información completa sobre este sistema en la conferencia de Nova-Pack Americas, en febrero pasado. El sistema ofrece un 50% más de productividad en comparación con el récord anterior ofrecido por un sistema de 48 cavidades. La razón de inversión de productividad a inversión de capital también aumentó en un 20%. La designación del sistema es Kortec Pro Series GL300/72 y cuenta con un sistema de colada caliente para coinyección, patentado por Kortec, y una tecnología novedosa de boquillas. La máquina donde se monta es el modelo GL300 de Husky. Husky ofreció su tecnología de ajuste micrométrico de las cavidades, que abre la posibilidad de acomodar las preformas cada 50 mm de espacio. La máquina cuenta también con una unidad de inyección de PET en dos etapas más grande. Debido a la utilización de un controlador HMI, las unidades de inyección duales alimentan dos corrientes separadas de manera balanceada. Las coladas calientes balanceadas operan independientemente y bajo control.

Kortec aplicó este desarrollo para ofrecer a un cliente la producción de botellas CSD de PET con capacidad de 250 ml; la barrera que provee garantiza una vida de anaquel superior a 16 semanas, dos veces más de lo que se puede lograr con una construcción en monocapa. La preforma resultante pesa 28,8 gramos y la preforma se construye con una pared de 5 mm, que es luego soplada para formar la botella de 250 ml con una base estilo champaña. El material de barrera escogido fue nylon (en un porcentaje de 3,5% en peso), el cual es contenido en una capa interna de la preforma. En este caso, se requiere retener el dióxido de carbono durante el doble de tiempo que en las botellas de PET monocapa. De acuerdo con Kermet, el tiempo del ciclo de inyección es inferior a 18 segundos, e iguala al observado en las preformas fabricadas únicamente con PET. Tomando 8000 horas como una base, la productividad llegaría a ser de 115 millones de preformas anuales.

El sistema de coinyección de Kortec ha sido patentado y consta de varios componentes especiales propietarios; entre éstos se incluye una máquina de moldeo por inyección diseñada de acuerdo con los requerimientos del proceso. Entre las partes protegidas por la patente están el sistema de alimentación de las resinas fundidas, las boquillas, el controlador de temperatura y los componentes auxiliares. El cerebro de estos componentes es el controlador HMI (del inglés Human Machine Interface), que se ubica dentro de cada máquina. Los circuitos cerrados de control están ubicados en un punto central desde donde se efectúa el manejo de la máquina. El corazón del sistema son las unidades de alimentación de las resinas fundidas; en éstas incorpora dos distribuidores de materiales, uno para la capa de la piel y otro para la parte central de la preforma. Cada distribuidor es un componente individual y cuenta con diámetros de canales precisos, así como con temperaturas de operación controladas. Las ramas de distribución están balanceadas individualmente para permitir un flujo de resina también balanceado hacia las cavidades. Los dos flujos de resina se unen en la boquilla, dando lugar a una sola corriente de tres capas en la compuerta de la cavidad. Ver Figura 1

En cada boquilla de inyección se combinan los dos materiales para producir la coinyección. Las boquillas patentadas de Kortec permiten combinar dos resinas diferentes para formar una estructura de tres capas. Las capas interna y externa son iguales al material de la piel. El material interno es el de barrera.

Kortec también ofrece la serie Pro de sistemas para la fabricación de preformas multicapa con un menor número de cavidades. La empresa asegura que la velocidad de producción con estos sistemas es igual a la que se obtendría si la fabricación se hiciera con monocapas. Estos sistemas pueden acomodar 32 cavidades para producir preformas para botellas de jugos. Por otro lado, pueden acomodar 48 ó 72 cavidades para suplir aplicaciones de botellas de cerveza o CSD. Adicionalmente, el diseño de las preformas permite que sean empleadas en moldes de soplado estándar, haciendo más fácil la transición de botellas de monocapa a multicapa. Los sistemas de coinyección que se emplean son relativamente simples y la cantidad de material de barrera en cada aplicación puede ser ajustada con facilidad. Como resultado, los costos de producción son menores y la calidad óptima. De acuerdo con Kortec, las plataformas usadas comercialmente han sido las máquinas Husky modelo Index IN250 y GL300.

Una variante de la oferta de Kortec es la serie Ultra para la fabricación de preformas de PET que contienen además de la capa de material de barrera también material reciclado. Esta serie está diseñada para producir entre 80 y 250 millones de preformas anualmente. Tiene como opciones moldes de 96 cavidades para preformas de botellas de jugos, cerveza o CSD, con dos materiales en tres capas. Adicionalmente ofrece la opción de los moldes de 48 cavidades con 3 materiales en 4 capas. Kortec asegura haber creado un sistema optimizado de coinyección que puede operar a la misma velocidad de los moldes de monocapa más rápidos del mercado; estos sistemas fueron desarrollados empleando máquinas Husky de 400 toneladas, modelo Index, y de 600 toneladas, de la serie G. Los moldes de 3 materiales y 4 capas pueden contener simultáneamente la resina de barrera y material reciclado de PET en capas separadas. El tercer material es por supuesto PET virgen. En la máquina Index de 400 toneladas se utilizan dos unidades de inyección de dos etapas para alimentar tanto el material virgen de PET como el reciclado. Una unidad de inyección pequeña, tipo reciprocante, se emplea para inyectar el material de barrera.

Kortec completa su línea de productos con un sistema de inspección de preformas, M.P.I.S. (del inglés Multi-Layer Preform Inspection System). La inspección se realiza empleando una tecnología propietaria de ultrasonido que mide el espesor de la capa de barrera entre 8 y 12 puntos de cada preforma. El resultado arrojado se muestra en forma gráfica para todas las 48 cavidades de un molde. El sistema M.P.I.S. puede transmitir la información a un computador remoto para completar los análisis de calidad.

Novedades en resinas
Con referencia a innovaciones recientes en materiales PET para la producción de preformas se puede citar la oferta de Voridian, que lanzó al mercado su referencia PET 9921 P diseñada especialmente para aplicaciones de pared gruesa. Esta resina ofrece mejores características ópticas, una mayor facilidad de procesamiento y una velocidad menor de cristalización. De esta manera, es posible moldear preformas de alta transparencia con espesores de pared de hasta 8 mm, mientras que con los materiales estándar la opacidad se desarrolla a partir de espesores de 4 mm. La referencia PET 9921 P genera botellas más transparentes. Esta propiedad resulta de la adición de un alto nivel de ciclohexano dimetanol, CHDM, que permite disminuir las temperaturas de procesamiento, elevar la productividad y aumentar la ventana de procesamiento. De acuerdo con Voridian, el material ofrece al mismo tiempo una mayor resistencia a la exposición a la intemperie y a los lavados que se realizan para lograr la reutilización de los envases. Por lo tanto, Voridian afirma que el PET 9921 P es recomendado para aplicaciones en botellas de reuso para el envasado de bebidas CSD, agua, farmacéuticos, elementos de aseo personal y cosméticos. Debido a su reducida velocidad de cristalización, el material también puede ser empleado para producir películas y láminas de espesores variados. Una aplicación adicional son las capas de sellado para coextrusiones con CPET tradicional.

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