Selección del Compuesto

Selección del Compuesto
Los compuestos de PVC para envases están constituidos de varios ingredientes. Dependiendo del
uso que vaya a darse al envase hay que usar diferentes combinaciones de ingredientes al formular
el compuesto.
Resina: Las Resinas de PVC son el ingrediente principal y mayoritario de un compuesto para
envases. Las resinas de PVC se producen de diferentes pesos moleculares y calidades. Por ejemplo,
un compuesto para tubería de PVC contiene una resina de alto peso molecular y un compuesto
para inyección de accesorios de PVC contiene una resina de bajo peso molecular. Un compuesto
para envases transparentes de PVC requiere una resina de óptima calidad, libre de ojos de pescado
y peso molecular medio-bajo.
Estabilizadores al Calor: Las resinas de PVC solas se degradan inmediatamente cuando se
calientan a la temperatura de transformación. Por esto se agregan ingredientes o estabilizadores
que aumentan el tiempo en el cual pueden transformarse sin degradarse. Los estabilizadores
usados en los compuestos transparentes para envases son compuestos orgánicos de estaño. Los de
grado alimento son de menos eficiencia y mas costosos que los de uso general. También los hay
derivados orgánicos de calcio, zinc y magnesio, libres de olor y sabor, pero aún menos eficientes.
Modificadores de Impacto: Estos ingredientes mejoran la resistencia del PVC a las roturas por
caída. De acuerdo a la cantidad y tipo de modificadores se consigue mejor resistencia en el envase,
siempre que esté bien hecho. Algunos productos químicos reaccionan con los modificadores de
impacto impartiendo un tono lechoso al envase; por este motivo, los compuestos formulados para
alta resistencia química tienen una baja resistencia al impacto.
Lubricantes: La Función de los lubricantes en un compuesto para envases es bastante compleja.
Expresándolo en una forma sencilla, se emplean para evitar que el compuesto ya fundido se
adhiera a las superficies metálicas calientes de la extrusora y molde; También para controlar la
rigidez del material fundido en la extrusora y herramental.
Ayudantes del Proceso: También tienen una función compleja; se pueden considerar lubricantes
pero además mejoran la resistencia en fusión del compuesto y controlan sus propiedades
reológicas.
Ingredientes Especiales: En estos se incluyen los pigmentos para darle el tono adecuado al
envase y otros ingredientes como los absorbedores de la luz ultravioleta para mejorar su
resistencia a la luz y los antiestáticos para eliminar la electricidad estática.
Selección de Maquinaria
Tamaño: Los compuestos de PVC son sensibles al calor. Los compuestos de grado alimento son
mas sensibles al calor que los de uso general, esta limitación es causada por el tipo y cantidad de
estabilizadores usados en los grados de alimento. Por eso, es importante que el tamaño del equipo
de extrusión esté de acuerdo con el tamaño y cantidad de envases a producir. También las
velocidades de extrusión deben ir de acuerdo con el tamaño y cantidad de envases a producir. Por
ejemplo, es antieconómico producir un envase de 2 onzas en una extrusora de 4-1/2 pulgadas. Es
importante buscar el equipo de extrusión que ofrezca la mayor versatilidad en un rango razonable
del tamaño de envase.
Potencia: La potencia del equipo es otro punto importante. Por lo general los fabricantes instalan
motores de mínima potencia en los equipos y dejan la opción de motores de mayor potencia al
cliente. La Escogencia depende del tipo de material que va a transformarse. También debe tenerse
en cuenta la caja de velocidades y otros equipos.
Las extrusoras con cilindro de acero vitrificado o de Xaloy se ha comprobado que son resistentes y
soportan las características del PVC degradado, por esto se recomiendan para la transformación de
este termoplástico.
Controles de Temperatura: Las extrusoras para procesar PVC rígido necesitan enfriamiento y
calentamiento en el cilindro para controlar la temperatura. Mínimo se requieren tres zonas de
calentamiento para permitir un control independiente de las secciones de alimentación, transición y
bombeo de la extrusora. El enfriamiento del cilindro se hace por circulación de un fluido en una
camisa incorporada al mismo cilindro. Como fluido de enfriamiento se puede usar agua o aire; en
algunos sistemas se enfría con aceite. El aceite circula en un sistema cerrado con su propia unidad
de enfriamiento y calentamiento. Con este sistema la temperatura del aceite puede regularse y
mantenerse cercana a las temperaturas deseadas en el cilindro, evitándose los cambios bruscos de
temperatura. En muchos equipos se circula un fluido dentro del tornillo para reducir la temperatura
del material fundido. El enfriamiento de la punta del tornillo se recomienda cuando no existe
sistema de enfriamiento general en la extrusora; esto ayuda a reducir la temperatura en la punta
del tornillo previniendo así la degradación del PVC en esta área, y también contribuye a regular la
contrapresión en la extrusora.
La mayoría de los controles de temperaturas operan a plena carga durante el calentamiento, o
están completamente apagados cuando la unidad no pierde calor. En la transformación de PVC este
tipo de controles no es recomendable porque produce lo que se llama puntos calientes, cuando el
material fundido toca las áreas de calentamiento durante su residencia en la extrusora. Para evitar
estos problemas, se recomienda el uso de controles de potencia proporcional (PPH).
Los controles PPH operan a porcentaje de potencia, o sea que, entre mayor sea la diferencia entre
la temperatura de control y la temperatura real, usan mayor potencia, para desarrollar mayor calor
en los calentadores, operando en forma proporcional. Estas unidades de control pueden
mantenerlas temperaturas deseadas, ± 1°C ó sea, un calor más uniforme. Para el enfriamiento del
cilindro, también hay unidades de tiempo proporcional que pueden ajustarse para enfriar en un
segundo, esperar un segundo y volver a enfriar en un segundo. Este tipo de enfriamientos previene
los puntos fríos a lo largo de la extrusora, que pueden causar un flujo no homogéneo y
posibilidades de gels.
Diseño del Tornillo
Para los distintos materiales existen diseños diferentes de tornillo, pero en la mayoría de los casos
el fabricante del equipo ha evaluado sus tornillos con varios termoplásticos, y puede sugerir el
tornillo y herramental apropiado para cada material.
Hay tornillos con diseños especiales, como los llamados tornillos de barrera, que son bastante
recomendables para los compuestos de envases de PVC, porque dan muy buen rendimiento.
También hay tornillos con aditamentos o pines mezcladores que entregan el material bien fundido,
en mayor cantidad o con más rendimiento que los tornillos que no tienen estos aditamentos de
mezclado. Es conveniente contactar al fabricante del equipo para obtener el tornillo más adecuado
a los compuestos de soplado de P.V.C.
Herramental
Selección del Acero: Hay que tener en cuenta varios factores en la escogencia del material para
fabricar el herramental. Por herramental se entiende el cabezal con el torpedo y las boquillas
hembra y macho; todo este conjunto se acostumbra llamar el herramental.
El acero común no es recomendable para fabricar herramental porque causa un flujo irregular y da
excesiva fricción en el cabezal, resultando una botella de muy pobre apariencia. Se recomienda
usar un acero inoxidable para herramienta similar a A.I.S.I, tipo 02, serie 400. Todo herramental
debe estar muy bien pulido y brillante para reducir la fricción y degradación.
Es recomendable dar una capa de cromado de 2 milésimas de espesor, para aumentar el tiempo de
operación sin tener que limpiar, mejorar la estética y apariencia de la botella, y también prolongar
la vida del herramental.
Diseño del Cabezal: Por lo general, todos los envases son transparentes; los requisitos estéticos
exigen que se lleven a un mínimo los defectos que pueden existir en el cabezal. Por ejemplo, las
Líneas del soporte del torpedo son visibles como líneas verticales de la botella. Estas líneas son
causadas por una fusión insuficiente de la corriente de material que se separó al circular alrededor
de los soportes del torpedo.
A veces es recomendable usar torpedo con solo 2 soportes, los cuales pueden alinearse con la línea
de unión del molde, disimulando así estos defectos. También pueden usarse torpedos con soportes
múltiples de tamaños más bien pequeños y que resueldan el material sin dejar estas líneas que dan
mala apariencia.
Canales de Flujo: La configuración de los canales de flujo de los cabezales de extrusión varían
ampliamente por el tamaño, la tasa de salida y el tipo. En los canales de flujo es importante que no
hayan puntos muertos o escalones que permitan que el material se estanque o se degrade.
El cálculo de los tamaños de los canales de flujo en el cabezal de la extrusora es un factor importante para la contrapresión y la temperatura del material fundido. Un buen punto de partida para el
área seccional de un canal de flujo por encima del torpedo es la siguiente ecuación.
0.5 x diámetro de tornillo x profundidad de la última zona del tornillo x 3.14
Número de canales de flujo (1 para cabezal sencillo, 2 cabezal doble, etc).
El canal de flujo, calculado por medio de esta fórmula, permitirá que el PVC fundido circule a través
de la parte superior del cabezal, o sea antes del torpedo, a 2 veces la velocidad en que se mueve la
parte delantera de la extrusora.
Los canales de flujo de menor tamaño producirán un flujo más rápido de material y aumentarán la
contrapresión; los canales de flujo de diámetro mayor que el calculado harán que el material fluya
lentamente y se reducirá la contrapresión. El tamaño de los canales de flujo, después del torpedo,
debe ser menor que los canales superiores, o sea antes del torpedo, para así evitar que el material
se pegue, y al mismo tiempo ayude a resoldar después de haber pasado por los soportes del
torpedo.
Diseño del Molde del Envase: Al diseñar el molde, uno de los factores mas importantes es la
tolerancia del encogimiento. Al usar nuestro compuesto de PVC rígido será una buena guía un
factor de encogimiento de 0.005 a 0.00693 pulgadas por pulgada.
Hay muchos materiales para construir moldes. El material que mas resiste la corrosión (larga vida)
y tiene la mejor transferencia de calor es el cobre berilio, aunque es el mas costoso. El duraaluminio o aluminio de aviación tiene muy buena transferencia de calor pero sacrifica algo de
productividad y duración del molde. El Acero Inoxidable es todo lo contrario del aluminio, ya que
tiene gran variedad de productividad, pero muy mala transferencia de calor. Sin embargo,
cualquiera de estos dos, especialmente con insertos de cuello y fondo en cobre berilio, puede ser
conveniente para muchas aplicaciones. Los canales de enfriamiento del molde, el cuello y las
secciones del cuerpo de la botella deben ser separados y capaces de un control individual; es decir,
canales de enfriamiento independientes para el cuello y para el cuerpo del molde con controles
individuales para regular el espesor de la pared. Un sistema de canal de enfriamiento integral
requiere mas tiempo muerto en el molde que si se usan canales separados para poner mas frío en
el cuello y en el fondo del envase que en las paredes del mismo.
Guías de Operación
Limpieza: La limpieza es vital al procesar envases transparentes, especialmente cuando son para
uso alimenticio. La revisión del equipo y el herramental, antes de la arrancada, nos evitará
rechazos causados por contaminación en la extrusora y otras fuentes. Los bordes de los tambores
deben limpiarse bien antes de abrirlos, lo mismo se deben sacudir las bolsas para sacarles toda la
suciedad antes de vaciarlas en la tolva; recuerde que todos los envases y bolsas deben permanecer
cerrados hasta el momento de ser usados. El remolido sucio o contaminado dará como resultado
degradación y conlleva a paradas y desarmadas para limpieza de cabezal y tornillo.
Procedimiento de parada: Si se deja un compuesto de PVC dentro de una extrusora caliente que
no está operando, el PVC se degradará y luego este PVC degradado saldrá con los envases,
contaminándolos. Lo mejor es usar un compuesto de punta que puede ser nuestro XB903 o
cualquier otro preparado por el mismo cliente. Estos compuestos de purga tienen un agente
ligeramente abrasivo y buena estabilidad, con lo cual es posible quitar todo el material degradado,
y al parar se puede dejar la maquina llena del material de purga, sin que se degrade.
Condiciones de Arranque: En el cuadro No. 1 se aprecia el perfil de temperatura recomendable
para el arranque de una extrusora, cuando se están procesando los compuestos de envases de
Geon Andina S.A.
Los ajustes finales de temperaturas sólo se hacen después de que el parison o la manguera hayan
alcanzado la temperatura equilibrio. Para compuestos de uso general, se emplea una temperatura
del material de 205 a 212°C y para compuestos de uso alimenticio se emplea una de 200 a 210°C,
con estas temperaturas se producirán botellas de alta calidad.
Los sobrantes del cuello, colas y las botellas rechazadas, deben molerse con un molino que tenga
una malla de 3/8 de pulgada; este remolido debe mezclarse con material virgen en relación de 3 a
1; es decir, una parte de granulado a tres partes de compuesto virgen y almacenarlo en bolsas de
polietileno cerradas para evitar la absorción de humedad y también para mantener el remolido
limpio. Una excesiva cantidad de partículas finas en el remolido necesitará una fricción o trabajo
anormal; lo mejor es evitar estas partículas finas tamizando el remolido. Si no se quitan estas
partículas finas darán como resultado la producción de gels u ojos de pescado en las paredes de la
botella.
Cuando vaya a limpiar el cabezal y el herramental (macho y hembra) use solamente herramientas
de bronce o de cobre para evitar rayones y daños en el herramental, que se redundará en mala
apariencia de la botella.
CUADRO No. I
Zona Alimentación
Zona Transición
Zona bombeo
Adaptador
Cabezal
Boquillas
Máquina limpia
160IC
165DC
165DC
150DC
165DC
177JC
Máquina con Purga(1)
165=C
170DC
170DC
170GC
170DC
1703C
Máquina con Polietileno(l)
165GC
177DC
177DC
177DC
177DC
177 C
(1) Tan pronto como la purga o el polietileno estén en movimiento se debe ajustar el Equipo a las temperaturas de
máquinas limpias.