Nuevas alternativas para procesamiento de PET

Ya llevamos más de una década cubriendo anualmente al menos un artículo sobre procesamiento de PET. Si bien se podría considerar éste un material maduro y con cifras de crecimiento relativamente moderadas en un mercado establecido, la verdad es que el PET permanece como un material indestronable en un amplio número de aplicaciones, gracias a su resistencia, apariencia y procesabilidad. En este número cubrimos los principales desarrollos en tecnología de producción de preformas y de extrusión de lámina, que se concentran en los ahorros energéticos. Presentamos también diseños innovadores de botellas, que permiten reducir el consumo de materia prima o incrementar el valor agregado de la botella, y hacemos un reporte sobre tecnologías destacadas de reciclaje.

Inyección de preformas precisa y productiva  

El fabricante suizo de maquinaria Netstal presentará la nueva línea PET-LINE 2400 para producción de preformas para botellas de bebidas por primera vez en la feria drinktec 2013 en Munich, Alemania. Al mismo tiempo la línea PET-LINE 4000 estará disponible para ser visitada en los talleres de Näfels. Con la colaboración del productor de moldes Otto Hofstetter, la empresa Netstal presentará en la PET-LINE 2400 la producción de preformas de 0.5 L de peso liviano con un tiempo de ciclo de 5.4 s usando un molde de 72 cavidades.

El desarrollo de esta línea de producción corresponde a la incesante demanda por parte de los clientes de esta compañía por productos de mayor calidad y efectividad de costos. Una importante parte del enfoque prestado por Netstal para el desarrollo de las nuevas PET-LINE 2400 y PET-LINE 4000 es también el incremento en la eficiencia energética de la producción. El hecho de poseer ejes impulsados hidromecánicamente con tecnología de válvulas y de control de última generación, además de una mejora en el desempeño en la tasa de procesamiento de material de la unidad de inyección, hace que los tiempos de ciclo se reduzcan de manera notoria. Gracias al uso de la tecnología “Eco Powerunit” para el impulso de los ejes y de recuperación en el circuito intermedio, se pueden lograr ahorros energéticos de hasta un 10% simultáneamente.

Un sistema innovador para el enfriamiento de las piezas llamado Preblow genera presión interna dentro de las preformas, seguido de un proceso de soplado en el área de la base de las preformas de PET.  Esto genera tiempos de ciclo menores y una mejora en la calidad de las preformas. Estos desarrollos, junto con un trabajo de optimización de parámetros de inyección por parte de expertos de Netstal han generado una mejora en la distribución de espesor de pared en la pieza, reduciendo notablemente el peso de las mismas. Markus DalPian, director de la unidad de negocios de PET, explica que “durante una fase de pruebas inicial para botellas de jugo de 1 litro, se alcanzó directamente una reducción de peso de más de 1 g, mejorando sustancialmente la distribución de espesor de pared”. Según DalPian, pueden lograrse ahorros cercanos al 2% con esta botella.

Husky Injection Molding Systems presentó la nueva generación de su sistema para producción de preformas HyPET, caracterizado por ofrecer reducción de costo por pieza, alta calidad, productividad incrementada y un bajo consumo energético. La nueva versión del popular sistema, que está en el mercado desde 2003, tiene una interfaz de usuario mejorada, mayor flexibilidad para cambio de producto y una selección más rápida de los tiempos de ciclo. La introducción de un sistema eléctrico para el impulso del tornillo reduce hasta en 5% el consumo energético, en comparación con la versión anterior. 

Extrusión de PET sin secado previo

Para la industria de PET, battenfeld-cincinnati presentará durante la próxima feria K su extrusor de tornillo sencillo con una unidad de compounding integrada, con capacidad de procesar entre 500 y 1.000 ton/hr. De acuerdo con el fabricante, con esta extrusora se pueden reducir hasta en 16% los costos energéticos, ya que permite procesar PET sin secar.

La división de empaque de la empresa presenta equipos de extrusión que permiten ahorros de energía y de material, a la vez que incrementan el desempeño. La extrusora de alta velocidad mono-husillo que será presentada, con un tornillo de 75 mm de diámetro y una longitud de 40 D, requiere hasta 25% menos energía que las extursoras convencionales sin reducir el desempeño, de acuerdo con la empresa. La extrusora permite lograr atributos de fundido óptimos para la producción de películas de diversos materiales, entre los que se cuenta el PET. También pueden trabajarse productos coextruidos, y la capacidad de producción alcanzaría 2.000 ton/hr con mínimo uso de espacio en planta.

Reifenhäuser presenta su línea para extrusión de película cast de PET, cuyo núcleo está basado en la tecnología Reitruder con extrusores de doble tornillo. La línea, que puede producir láminas de tres capas sin estirado, permite procesar PET sin cristalización ni secado previo, con lo que se reducen costos para el usuario.

Reifenhäuser también ofrece su tecnología de enrollado, para aplicaciones tan diversas como láminas de PET de 12 µm, láminas clásicas tipo CPP y láminas de 150 µm. Un rodillo especialmente diseñado permite enrollar de tal forma que es posible evitar el corte de los rollos y el posterior enrollado en varias aplicaciones. Una de los productos típicos son las láminas para empaques tipo blister, en las cuales la tecnología de película colada permite una reducción del espesor de los 150µm, típicos del proceso, a tan sólo 120 µm.

Novedades en diseño de botellas de PET

Amcor Rigid Plastics presenta una nueva tecnología para fabricar botellas de PET de 64 oz de bajo peso. El nuevo contenedor para jugos y tés utiliza un diseño innovador para reducir en 9g el peso de típico de la botella de PET de este tamaño, que es de 68g.
La botella, que se emplea para aplicaciones de llenado en caliente, fue fabricada con la tecnología Powerblock 3.0, que permite crear una botella de PET liviana y resistente, con propiedaes de llenado y apilado mejoradas. El cierre de la tapa es de 38 mm, en comparación con el cierre de 43 mm, estándar para botellas de PET de 64 oz.

Hay varias tecnologías tanto de utilización como de diseño que se encuentran pendientes de patente. El embutido de la base cónica tiene un diámetro especial, así como radios y relaciones de aspecto innovadoras. Otra patente cubre la base redonda o rectangular con añadidos tipo tiras, que se añaden para crear una base tipo pie. La superficie segmentada cuenta con cuatro columnas verticales de una pulgada cada una.

De acuerdo con Amcor, la botella ofrece múltiples puntos de contacto durante el llenado y lados aplanados para añadir estabilidad. De la misma manera se ahorra espacio de huella (en cuanto a ancho y profundidad) para optimizar el consumo de espacio en las estibas y el uso de corrugado. Las regiones de la botella que sirven para agarre se han optimizado a través de tres áreas intuitivas, de manera que se puede servir el contenido con una sola mano.

Todas estas tecnologías actúan para hacer fluir material, que normalmente se queda atrapado en el área de la base. De esta forma se logra una mejor distribución de la resina en el cuerpo del contenedor, con lo que se logra reducir el peso, sin sacrificar el desempeño. Al mismo tiempo, los ángulos, radios y otros parámetros de la geometría se optimizan para obtener una respuesta balanceada al vacío, presión y a la aplicación de cargas verticales (del tipo “top-load”). Amcor tiene previsto expandir el diseño Powerblock 3.0 a otros recipientes de llenado en caliente.

Sidel trabajó con la SEAB, en Francia, para producir una botella triangular de PET. La botella es la única en el mercado de forma triangular y la unica que envasa agua mineral sin etiqueta, de acuerdo con Sidel. En este caso, el objetivo era diseñar un envase para una línea premium de agua mineral, de 0,75L. La forma triangular le permite diferenciarse de otros productos actualmente existentes en el mercado, y se quería usar una estética minimalista, por lo que se decidió prescindir de la etiqueta. La botella debía desafiar a las aplicaciones de vidrio que se venían usando en hoteles y restaurantes.

Sidel creó una botella atractiva y de diseño simple, además de ser fácil de manejar. La proporción entre la altura de la botella y el área de la base resultó ser el mayor desafío de todo el proyecto, ya que la base es pequeña en comparación con la altura. Sin embargo, el producto pudo producirse e incluso integrarse en la línea de llenado existente. SEAB ha anunciado su intención de expandir su operación hacia Asia y Sur América.

Reciclaje de PET: cada vez más tecnificado

Una demostración del uso de hojuelas de PET reciclado de botella para una cadena de producción completa fue demostrada por Gneuss en un Open-House de la firma italiana de maquinaria BG Plast. El proceso incluía la dosificación de las hojuelas de PET, la extrusión y filtración del fundido plástico, pasando por la generación de película y llegando al termoformado de bandejas para empaque certificadas para contacto con alimentos.

La máquina ordenadora óptica para el reciclaje de PET Sortex A, de la firma Bühler AG, de Suiza, permite seleccionar a pedido del cliente las hojuelas de PET por color, así como retirar materiales extraños como metales o polímeros distintos al PET. Dependiendo de las necesidades del usuario, la Sortex A puede ordenar hasta seis toneladas de hojuelas de PET por hora. Para esto, tan solo necesita una superficie de 5 m2.  Los 5 deslizadores de entrada de material permiten, por medio de sus cámaras de alta resolución, observar el producto por ambas caras, con el fin de detectar etiquetas de papel u otros defectos que usualmente solo se encuentran por un lado de la pieza a reciclar.

Con este sistema se podría incrementar de manera visible la calidad del PET reciclado incrementando el valor del producto y permitiéndolo vender a un mayor precio.

El precio del PET disminuye continuamente y la presión sobre los costos de su producción y reciclaje crecen sin pausa. El sistema de granulado “CrystallCut” de la firma BKG Bruckmann & Krezenborg Granulliertechnik GmbH se presenta como una alternativa eficaz para la reducción de costos. El método se basa en el hecho de usar el calor del fundido para efectuar la cristalización del PET. El fundido se granula mediante un proceso bajo el agua. El granulado presenta después de la secadora directamente la temperatura necesaria para la cristalización (160 - 180 ºC). De esta forma el granulado puede ser insertado directamente en la siguiente etapa del proceso. Al lograr el granulado y el cristalizado del material en un solo paso se ahorran enormes costos energéticos debido a que el granulado no debe enfriarse para luego ser calentado nuevamente. Además, la cristalización del granulado de adentro hacia fuera generaría una mejor estructura cristalina, lo cual ahorra costos en al volver a fundir el material, asegura BKG. A manera de ejemplo que una planta con capacidad de producir 600 t/día, con costos promedio de 0.12 Euro/kWh, puede ahorrar hasta 15 Euro por tonelada. Es decir cerca de 3.2 millones de Euros por año. De esta manera un retorno de inversión en corto plazo es posible.

Cifras de reciclaje de PET en Europa

Un estudio del asociación Belga Petcore y EuPR en el 2011 indicó que la tasa de recuperación de botellas de PET en Europa alcanzó un 51%, creciendo un 9.4% con respecto al 2010. Todos los países con excepción de 3 tienen una taza mayor al 22.5%. Un tercio de los países recuperan más del 70%. Mas del 50% del rPET resultante fue usado para producir contenedores y láminas para nuevas aplicaciones de empaque en 2011. El uso de hojuelas de PET reciclado para producir fibras se mantuvo en el 39% del total rPET recuperado.

Pese a estas alentadoras cifras, el ambiente de mercado para el reciclaje de PET en Europa es complicado, según el vicepresidente para reciclaje de polímeros de la bvse (asociación nacional para materias primas secundarias y desecho) en Alemania, Herbert Snell. Como primera medida, una gran parte de las botellas de PET fabricadas son exportadas hacia el lejano oriente, no aprovechando las posibilidades ecológicas del reciclaje de este material. Un aspecto adicional es el incremento de los precios energéticos en Alemania que incrementarán el costo de producción del PET comparativamente con sus competidores fuera del país.

Un país como Alemania que recicla prácticamente toda su producción de botellas de PET gracias a su sistema de “Pfand” (depósito ó finca), se resiente debido a la tendencia del porcentaje promedio europeo de recolección que se sigue manteniendo en cerca de 50%. Parte de la cantidad de material recuperado en Alemania sería trasladado a plantas de reciclaje en otros países europeos para compensar sus cuotas de recuperación.

La continua demanda de PET reciclado de los últimos años a generado grandes inversiones en plantas de reciclaje, que a su vez no alcanzan más de un 75% de su capacidad de producción debido a que no se alcanza a recuperar las cantidades de materia prima necesarias. A parte de esto, nuevas tendencias en la producción de botellas ha generado una disminución en su peso, lo cual significa menor cantidad de material que llega a las recicladoras, generando en ellas gran presión para ser económicamente viables.