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.