Ciclo de vida de las botellas de PET y tecnología de calentamiento NIR

Se espera que el mercado mundial de envases de PET crezca anualmente a una tasa compuesta anual del 5,3 % entre 2022 y 2023. Pasará de USD 73 100 millones a USD 122 400 millones, según el informe Future Marketing Insights. Más de 500 mil millones de botellas de PET se utilizan en todo el mundo para envasar diferentes productos. A diferencia de otros tipos de plástico, el PET es 100% reciclable.

La radiación NIR se aplica a varias etapas del ciclo de vida de las botellas de PET: desde palets e inyección de preformas hasta el moldeo por soplado de botellas y su reciclaje. La tendencia mundial de cambiar a rPET contribuye a esto. Veremos por qué.

Radiación IR y polímeros termoplásticos

El PET, o plástico #1 según el símbolo de reciclaje, es un polímero termoplástico perteneciente al grupo de los poliésteres. Es totalmente reciclable y ampliamente utilizado para producir botellas para bebidas y frascos para alimentos, envases para aceite vegetal y vinagre, productos químicos y cosméticos.

El tereftalato de polietileno a menudo se recicla en fibras, láminas, telas y, definitivamente, en nuevos envases de PET. En su estado natural, la resina no tiene color, es semicristalina y muy flexible. Una vez procesado, puede ser semirrígido y rígido.

Al ser un polímero termoplástico, el impacto térmico lleva a su reblandecimiento y deformación. En la fabricación de botellas, una preforma de PET una vez calentada y pasada al molde, toma la forma de éste. Por lo tanto, es difícil sobrestimar la importancia del sistema de calentamiento de la máquina de moldeo por estirado y soplado de PET y de las lámparas en particular.

Las lámparas infrarrojas emiten una amplia gama de frecuencias. Hay 3 tipos de radiación infrarroja:

• Número de onda cerca del infrarrojo con frecuencias de 2500-714 nm (4000-14,000 cm^-1)
• Número de onda del infrarrojo medio con frecuencias de 25 000-2500 nm (400-4000 cm^-1)
• Número de onda de infrarrojo lejano con frecuencias de 2 500 000-25 000 nm (4-400 cm^-1)

Lámparas NIR y moldeo por soplado de botellas

Diferentes longitudes de ondaы interactúan con diferentes compuestos de diferentes maneras. Cada tipo se define por la fuente de luz para desencadenar una interacción entre las longitudes de onda constituyentes y los compuestos presentes en la muestra, o por el campo del espectro electromagnético analizado. Las espectroscopias de IR y NIR ambas pertenecen a la última categoría.

Tanto la espectroscopia IR como la NIR utilizan datos espectrales para caracterizar la materia. La principal diferencia es el campo del espectro electromagnético estudiado. La espectroscopia NIR se centra en el rango de 714 nm a 2500 nm. Esto está justo fuera del rango normalmente visible a simple vista.

Descubierta en el siglo XIX, la energía del infrarrojo cercano encontró su aplicación industrial solo a mediados del siglo XX. Se utilizó como unidad adicional para otros dispositivos ópticos. En el siglo XXI su aplicación se expandió al moldeo por estirado y soplado de PET. PET Technologies se encuentra entre los líderes en el campo.

La radiación infrarroja cercana penetra perfectamente el PET recalentando las preformas de PET. De hecho, la radiación en el rango NIR puede penetrar las muestras de PET por completo a toda profundidad. La ley de Beer-Lambert es el principio fundamental y la base de los diferentes métodos de espectrofotometría, incluida la espectroscopia NIR. Según él, la cantidad de luz absorbida por una muestra (en nuestro caso, es una preforma de PET) está directamente relacionada con el volumen de muestra por el que pasa la luz y la concentración de la muestra.

Es difícil sobrestimar la importancia de la tecnología NIR para la fabricación de botellas de PET como:

• Botellas asimétricas;
• Botellas recargables/retornables;
• Botellas de llenado en caliente;
• Botellas cilíndricas a alta velocidad;
• Botellas de PET de colores

El proceso de calentamiento es más rápido en comparación con el sistema de infrarrojos (IR) convencional. Se reduce el consumo de energía así se puede diseñar el horno de la máquina sopladora de PET más pequeño (más corto). El equipo ocupa menos espacio y es más fácil de transportar.

Caso de éxito

PET Technologies, con 24 años de experiencia en la industria, fue una de las primeras empresas que adaptó el calentamiento NIR a las máquinas de moldeo por estirado-soplado de PET de tipo lineal. La innovadora serie de las máquinas sopladoras de PET APF-Max ¡está entre las primeras máquinas de este tipo donde se implementó!

Es compacta y tiene un concepto amigable al usuario. La máquina tiene un alto rendimiento mientras que sus dimensiones son más compactas.

Las ventajas del sistema de calentamiento NIR para la producción de botellas de PET:

• Distribución uniforme de la temperatura entre las partes interior y exterior de la pared de la preforma
• Tiempo de calentamiento reducido
• Tamaño compacto del horno
• Reducción del consumo de energía de la sopladora.

La regulación automática de la temperatura contribuye aun más.

Radiación NIR y reciclaje

Existe una serie de controversias con respecto al uso de botellas de PET coloreadas (de cualquier otro color excepto el transparente y azul transparente). En India y Corea del Sur están prohibidas por la ley. Hay discusiones similares en otros países.

Por el contrario, el Comité Técnico de la Plataforma Europea de Botellas de PET afirma que las botellas de PET de colores transparentes no deberían prohibirse. Aumentan el valor total del reciclaje de botellas de PET.

El infrarrojo cercano (NIR), en combinación con la clasificación óptica, es una forma eficiente y rápida de clasificar las botellas de PET automáticamente por color. Una vez clasificadas, son 100% reciclables y reutilizables para diferentes aplicaciones. La clasificación adicional por color individual (p. ej., verde o ámbar) se admite también, aumentando el valor de rPET.

NIR y rPET

Finalmente, esta botella de PET reciclada se vuelve a utilizar para producir una nueva botella de PET. Esto puede repetirse un número ilimitado de veces. Son a la vez ecológicas y transparentes, resistentes y flexibles. El PET reciclado utiliza un 79% menos de emisiones de efecto invernadero y menos energía que el virgen.

Algunos otros beneficios ambientales que tiene:

• Se consume hasta un 50% menos de energía para su producción;
• Elimina los desechos plásticos;
• Se utiliza menos agua para la producción;

Al mismo tiempo, no todas las máquinas de moldeo por soplado son capaces de procesar preformas de rPET debido a las limitaciones técnicas. Vienen de las propiedades y características del material. Algunas de las razones por las que no todas las máquinas son capaces de procesarlo:

1) Propiedades del material (flujo de fusión, cristalinidad, peso molecular);

2) Desgaste (el rPET contiene impurezas que provocan un desgaste adicional de los componentes de la máquina de moldeo por soplado);

3) Temperatura de fusión y estabilidad térmica (rPET requiere una temperatura de procesamiento más alta debido a sus cambios moleculares durante el reciclaje).

Toda la gama de modelos de máquinas de moldeo por soplado y estirado desarrolladas por PET Technologies están compatibles con rPET. Los proyectos ya implementados en Europa y Asia, África, América del Norte y América Latina lo evidencian.

El papel del sistema de calentamiento NIR en el soplado de botellas a partir de preformas de rPET aumenta en proporción con el porcentaje de contenido reciclado en la muestra.