El proceso de moldeo por soplado representa un segmento relativamente pequeño de la industria de los plásticos en general – al menos en comparación con el moldeo por inyección o la extrusión – pero cuando se trata de la fabricación de envases rígidos, es extremadamente importante. Las tasas de crecimiento proyectadas para el mercado de envases en general son todas positivas, sin importar a quién se escuche, y los contenedores y botellas moldeadas por soplado están compartiendo esa expansión.

Al igual que los procesadores de extrusión, las empresas de moldeo por soplado tienden a utilizar grandes cantidades de un número relativamente pequeño de diferentes resinas. Existen dos tecnologías principales de moldeo por soplado: el moldeo por inyección-soplado se utiliza casi exclusivamente para producir botellas de tereftalato de polietileno (PET), siendo la botella de refresco la más reconocible. Los procesos de moldeo por extrusión-soplado procesan principalmente materiales poliolefínicos, especialmente polietileno de alta densidad (HDPE), para fabricar contenedores como jarras de leche y jugo. El moldeo por extrusión-soplado (EBM) también se utiliza para fabricar grandes productos de consumo e industriales, desde juguetes y estructuras de juego para niños, hasta tambores sobredimensionados, tanques de gasolina y colectores de aire. Estos mercados no representan el mismo volumen que el embalaje, pero muchos de los problemas de producción y los requisitos de equipos son similares, aunque a mayor escala.

Blow Molding IllustrationManejar grandes volúmenes (es decir, millones de libras por año) plantea algunos problemas importantes de manejo. Es probable que el material se entregue por ferrocarril o camión y deberá descargarse en silos de almacenamiento. Esto implica mover miles de libras de pellets a distancias considerables y levantarlos hasta los receptores en la parte superior de los silos. Luego, la resina necesita ser transportada – a veces a más de 1000 pies – a depósitos de almacenamiento en planta, máquinas de moldeo por soplado o equipos auxiliares como secadores o mezcladores. Lograr esta hazaña de manera eficiente y sin dañar el material o el equipo no es fácil. Consejos sobre cómo transportar grandes volúmenes de material – así como otras sugerencias relacionadas con equipos – se pueden encontrar en el artículo de Conair titulado  “Procesamiento por Extrusión: La Guía Básica para Usar Equipos Auxiliares.”

TENDENCIAS EN EL MOLDEO POR SOPLADO

Vemos dos tendencias significativas que influyen en la selección y uso de equipos auxiliares en el sector del moldeo por soplado.

La primera surge de iniciativas para reducir la cantidad de plásticos vírgenes utilizados en el embalaje y está llevando a secciones de pared más delgadas y al uso creciente de material reciclado – ya sea desecho post-industrial generado internamente o resina reciclada post-consumo (PCR). La segunda gran tendencia se observa en los esfuerzos por aumentar la eficiencia de la fabricación y reducir el consumo de energía.

REDUCCIÓN DEL USO DE PLÁSTICOS VÍRGENES

Veamos primero el uso incrementado de desechos en el proceso o material reciclado. En el moldeo por extrusión-soplado, se espera un cierto nivel de desechos como subproducto del proceso. Los llamados “tops and tails” deben recortarse después de que una botella se sople, y luego las botellas recortadas se prueban para detectar productos inaceptables. Estos desechos se transportarán a un contenedor de almacenamiento para su granulación por lotes o directamente a un granulador. La actual escasez de mano de obra, sin mencionar la eficiencia general de la planta, argumenta fuertemente a favor de un enfoque de sistemas automatizados. Una vez que los desechos han sido transportados y alimentados a un granulador, el material reciclado puede ser transportado por vacío desde el contenedor del granulador o directamente de vuelta a la máquina de moldeo por soplado, donde puede ser dosificado por un alimentador gravimétrico en una proporción precisa con el material virgen y otros ingredientes.

Para un control máximo – y ventajas adicionales de producción – el material reciclado puede ser transportado a un mezclador gravimétrico para su entrega a la máquina de moldeo por soplado. Los controles en los mezcladores gravimétricos de Conair utilizan un algoritmo único de dosificación anticipada. El algoritmo dosifica incrementalmente hacia una cantidad porcentual requerida ingresada por el operador. Cada material se dosifica varias veces para que la cantidad dispensada se acerque gradualmente al peso objetivo para cada componente con muy poco exceso o déficit. De hecho, Conair utiliza este enfoque para cada componente dentro de la receta – virgen, reciclado, color o cualquier otro ingrediente – logrando una precisión de +/- 0.5% de la cantidad establecida en gramos para cada ingrediente. El control también te da la capacidad de rastrear el rendimiento de la mezcla y el consumo de material a lo largo del tiempo para mejorar la calidad y el control de inventario.

Las operaciones de inyección-soplado de PET no tienen los mismos problemas de desechos que los moldeadores por extrusión. Las preformas (tubos sin soplar con el acabado roscado moldeado) se moldean por inyección, con muy pocos desechos, asumiendo que las condiciones de procesamiento se mantienen bien. Luego, las preformas se recalientan y soplan en una operación separada, nuevamente con muy pocos desechos. Las preformas y botellas desechadas se pueden granular y reintroducir en el proceso de moldeo de preformas, pero las consideraciones de procesamiento limitan la cantidad que se puede usar a menos del 10% a menos que el material reciclado se recristalice. Manejar el material reciclado de PET en el proceso implica los mismos equipos auxiliares que el moldeo por extrusión, con la posible adición de un recristalizador (si se va a usar más del 10% de material reciclado) y, por supuesto, el material reciclado necesita secarse igual que los pellets vírgenes.

INCREMENTO DEL USO DE PCR

La otra forma de reducir el uso de material virgen es usar resina reciclada post-consumo. De hecho, la conciencia ambiental (y los mandatos gubernamentales) está impulsando a muchos propietarios de marcas a especificar que un cierto porcentaje de PCR debe incorporarse en sus botellas y otros contenedores soplados. Además, varios estados, incluidos California, Washington y Nueva Jersey, han aprobado leyes que exigen que las botellas para consumidores contengan una cantidad mínima de PCR – las iniciativas comienzan en el nivel del 10-15% con la intención de aumentar el contenido de PCR con el tiempo.

El PCR llegará a tu planta de la misma manera que los materiales vírgenes, aunque probablemente en volúmenes más pequeños que los materiales vírgenes, y probablemente empaquetado en sacos o contenedores Gaylord. Querrás mantener estos separados de la resina virgen, por lo que puede ser necesario un silo o contenedor de almacenamiento separado, aunque los requisitos de manejo de materiales son sustancialmente los mismos. Luego, los pellets de PCR se mezclan con material virgen antes de ser alimentados a la máquina de procesamiento.

La mayoría de las botellas de PET tienen una sola capa de plástico, pero en las aplicaciones de moldeo por soplado de HDPE es bastante común ver estructuras de múltiples capas. Las múltiples capas aseguran que el material reciclado o PCR esté aislado del producto envasado por capas de material virgen. Este enfoque es especialmente importante en el envasado de alimentos y productos farmacéuticos porque elimina cualquier preocupación sobre los contaminantes que puedan estar en el material reciclado. Las diferentes capas tendrán que ser procesadas en extrusoras separadas, con los dos (o más) materiales juntándose en el dado de moldeo por soplado. El equipo de mezcla y alimentación probablemente será el mismo que se discutió anteriormente, y las funciones de seguimiento disponibles facilitan el control y seguimiento preciso del uso de diferentes materiales. Otro enfoque para reducir la cantidad de plásticos vírgenes utilizados en el embalaje implica el “adelgazamiento” – reducir el grosor de las paredes de las botellas al mínimo absoluto sin afectar la integridad del envase. Esto es muy evidente en el moldeo por soplado de PET, donde los grosores de las paredes, particularmente en las botellas de agua, se han reducido a unas pocas centésimas de pulgada. Lograr estas secciones delgadas es principalmente un problema de control del proceso, pero el equipo auxiliar se vuelve importante en el secado del PET antes del procesamiento. Esto se debe a que el PET es higroscópico. Absorberá humedad del aire y, si se procesa sin un secado adecuado, la humedad atrapada puede causar degradación inaceptable y defectos estructurales así como estéticos. Deseas un secador de desecante que te ofrezca control completo sobre los cuatro parámetros fundamentales de secado: temperatura de secado, punto de rocío, tiempo y flujo de aire. Para más información, consulta el webinar bajo demanda de Conair :  4 Fundamentos del Secado y Cómo Elegir el Sistema Adecuado.

Otra preocupación para los moldeadores por soplado de PET que usan PCR se relaciona con niveles más altos de compuestos volátiles en el aire que regresa desde la tolva al secador. Ignorar la presencia de estos aceites y condensados finos puede llevar a la contaminación del desecante y problemas de calidad del producto final. Sin embargo, existe una solución simple. Un sistema de filtración de condensados llamado “desempañador” es una característica opcional que debe instalarse en el circuito de retorno de aire del secador siempre que se incorpore PCR en el PET que se está secando antes de su procesamiento. Añadido a sistemas nuevos o existentes, un desempañador hace un gran trabajo al eliminar los volátiles, aumentando la confianza de que se está produciendo un producto de calidad y el resto del sistema de secado se mantiene en buen estado.

REDUCCIÓN DEL CONSUMO DE ENERGÍA

La segunda tendencia importante que impulsa las decisiones sobre equipos auxiliares es el aumento de los esfuerzos para reducir el consumo de energía. Esta tendencia ha sido evidente durante bastante tiempo, pero eso no significa que reducir el uso de energía sea menos importante. De hecho, es todo lo contrario. Este objetivo, junto con la reducción del uso de plásticos vírgenes, forma parte del objetivo más amplio de aumentar la sostenibilidad de los envases de plástico.

Las utilidades, especialmente la energía eléctrica, son el segundo costo más alto (solo detrás de las materias primas) en la mayoría de las aplicaciones de moldeo por soplado y el secado, de lejos, es el mayor contribuyente. Mientras que el secado normalmente no es necesario cuando se procesan HDPE y otras poliolefinas en el moldeo por soplado, es, como se mencionó anteriormente, críticamente importante en el procesamiento de PET.

El primer paso para minimizar el consumo de energía en el secado debe ser siempre dimensionar el sistema. Muchas veces los secadores están sobredimensionados o se seleccionan en función de los requisitos de capacidad máxima de procesamiento, que solo rara vez se necesitan. Un sistema de secado correctamente dimensionado puede ahorrar una cantidad significativa de energía.

Otra opción simple es el uso de gas en lugar de energía eléctrica. En algunas regiones, el gas puede ser menos costoso y el retorno de inversión en el equipo requerido para reemplazar la calefacción eléctrica con calefacción a gas se puede medir en meses. Esto no reducirá la cantidad total de energía utilizada, ni aumentará la sostenibilidad, pero puede reducir los costos.

Luego, es importante considerar el diseño del secador. Como se mencionó, el procesamiento de PET casi siempre requiere un sistema de secado por desecante – el estándar de oro en el mundo del secado. Y el estándar de oro en el secado por desecante es la tecnología de rueda desecante. La rueda tiene menos masa para calentar que los secadores de torres gemelas o de canister, que utilizan volúmenes mucho mayores de desecante. La rueda también se puede regenerar (purgar de la humedad previamente adsorbida) a una temperatura mucho más baja y tiene muy pocas partes móviles. Además, el software de control del secador Optimizer de Conair, junto con el exclusivo Monitor de Secado de Conair, ajusta automáticamente las condiciones de secado para que el consumo de energía sea el mínimo absoluto requerido para la aplicación. Usando un sistema como este, los productores de botellas de PET han reducido los requisitos de energía de secado a niveles tan bajos como 0.075 kW/kg de material procesado.

Pero los secadores no son los únicos consumidores de energía en una planta de moldeo por soplado. Aunque las bombas de transporte por vacío no consumen ni cerca de la energía requerida para secar PET, todos los materiales deben ser transportados y, por lo tanto, cualquier procesador puede ahorrar energía optimizando la eficiencia del transporte. La última innovación en manejo de materiales de la industria – Wave Conveying™ – ha demostrado ser 15-30% más eficiente en energía que los sistemas convencionales de fase diluida de alta velocidad en muchos caudales y distancias.

El último área donde un moldeador por soplado debería buscar ahorros de energía – no importa qué polímero procesen – es en los sistemas de calefacción y refrigeración. Los sistemas de enfriadores pueden ser grandes consumidores de energía si no se diseñan adecuadamente para la aplicación y el entorno.

Los diseños de enfriadores de hoy en día pueden incorporar múltiples características de ahorro de energía. Los compresores de velocidad variable pueden ajustar continuamente la velocidad para igualar la carga de enfriamiento a fin de eliminar casi por completo el desperdicio de energía. El accionamiento de velocidad variable también utiliza tecnología de arranque suave para reducir la demanda de energía pico y extender la vida útil del motor del compresor. Los enfriadores refrigerados por aire para exteriores pueden estar equipados con motores de ventilador de velocidad variable para eficiencia energética, así como para niveles de ruido reducidos.

Dependiendo de la ubicación de tu planta, los condensadores remotos pueden usar aire exterior de baja temperatura para un enfriamiento esencialmente gratuito durante ciertas épocas del año. Además, cuando diferentes equipos requieren diferentes temperaturas de refrigerante, un sistema de bucle nupcial puede utilizar un enfriador para las múltiples temperaturas de enfriamiento requeridas. Y, finalmente, una torre de enfriamiento adiabático puede usarse para reducir la carga del enfriador, ahorrando tanto energía como agua. El diseño adiabático mantiene el fluido de proceso separado del agua evaporada durante el proceso adiabático. Y, al usar solo aire ambiente, o aire forzado (impulsado por un ventilador de velocidad variable), una torre adiabática consume energía solo cuando es absolutamente necesario, como cuando las temperaturas exteriores son altas. El sistema también minimiza el consumo de agua a una fracción de lo que usan los sistemas tradicionales. Esto puede ser altamente ventajoso en regiones donde el agua es escasa.

CONCLUSIÓN

La sostenibilidad y la economía circular son palabras clave en el mundo del procesamiento de plásticos de hoy y en ninguna parte esto es más cierto que en la industria del moldeo por soplado, donde la conciencia ambiental de los consumidores y los propietarios de marcas genera tendencias hacia la reducción del uso de materiales y el consumo de energía. Al comprender el papel crítico que juegan los equipos auxiliares en una planta de moldeo por soplado y al monitorear los desarrollos recientes en tecnología y diseño de sistemas, los moldeadores por soplado pueden aprovechar estas tendencias para gestionar sus operaciones con la máxima eficiencia y rentabilidad.