Nueva máquina de recubrimiento por plasma de botellas PET

Extender el uso de botellas PET a aplicaciones sensibles como las médicas, por un lado, y reducir el precio de los recubrimientos hasta un 20 por ciento del precio total de la botella son algunas de las consecuencias de un nuevo sistema de recubrimiento por plasma desarrollado por la firma Schott HiCoTec y SIG Corpoplast. En opinión de SIG, la nueva máquina de recubrimiento por plasma (Plasmax) va a proporcionar un nuevo impulso al mercado de los botellas con barrera y los costes por botella van a descender en comparación con todos los procedimientos existentes.

Figura 1. Comparación de procedimientos

Cuando se trata de desarrollar nuevas tecnologías de barrera, los fabricantes de maquinaria suelen apostar en su mayoría por la técnica del recubrimiento por plasma, con la que es posible extender unas capas de barrera muy finas (de 0,01 a 0,1 µm) sobre la pared de la botella. No obstante, hasta el momento no se han podido conseguir grandes éxitos porque todos los procedimientos empleados han demostrado tener puntos débiles.

PICVD es el nombre de un sistema de recubrimiento por plasma desarrollado por la firma Schott HiCoTec en colaboración con SIG Corpoplast que ha sido presentado por sus creadores como una mejora de las condiciones técnicas de procedimiento en comparación con los sistemas desarrollados hasta ahora. La primera máquina de recubrimiento por plasma Plasmax empezará a suministrarse a mediados de este año.

La capa de barrera se une a la pared interna de la botella gracias a una capa adherente especial que se aplica al comienzo del ciclo de recubrimiento. Luego la capa de óxido de silicio (SiO_x) que se ha depositado se extiende de forma homogénea por toda la botella, aún en el caso de geometrías complejas, debido al plasma enviado a pulsos.

De este modo se consiguen altos valores de mejora de la barrera (BIF) en comparación con una botella sin recubrimiento a pesar de aplicar una carga a la pared de la botella, con la expansión que se deriva. —BIF O₂=10-30, BIF CO₂= 4 - 7.

La capa de barrera de SiO_x, similar al vidrio, es incolora y absolutamente transparente. Para sus creadores no hay ningún inconveniente para que la FDA autorice el sistema.

Las botellas con revestimiento de óxido de silicio (SiO_x) se pueden recuperar con todas las tecnologías de reciclaje y esto se puede llevar a cabo en la inmensa mayoría de las aplicaciones, sin procedimientos adicionales, tanto si se trata de una porción existente como granulado de botellas recicladas (Reciclado Post Consumo PCR), como si se trata de botellas recubiertas al cien por cien procedentes de deshechos de producción (Reciclado Post Producción PIR).

Este procedimiento de Schott se puede aplicar en principio para recubrimientos interiores y exteriores pero está previsto exclusivamente para el recubrimiento interior. Éste tiene varias ventajas decisivas. Por un lado, la capa de barrera no puede sufrir daños y protege la bebida frente a todos los gases contenidos en la pared de la botella, como O₂ o acetaldehído. Este sistema fomenta también el reciclado postconsumo, ya que la bebida contenida en la botella no tiene contacto con el material base que la forma. Finalmente, no hay necesidad de realizar una limpieza adicional de la máquina.

El recubrimiento se realiza en una máquina rotativa de alto rendimiento con un procedimiento de paso continuo, cuyo concepto se ha derivado de la máquina de soplado y distensión Blomax de SIG Corpoplast. Para garantizar una integración flexible en una cadena de llenado completa, se ha previsto que la máquina posea una disposición "especular". Esto significa que el sentido del flujo del producto a través de la instalación se puede adaptar al espacio de la producción.

Este nuevo procedimiento se desarrolló gracias a la cooperación entre Schott HiCotec y SIG Corpoplast, en la que se aprovechó la experiencia de Schott HiCotec en el recubrimiento comercial PICVD de frascos para medicinas de vidrio y plástico y la de SIG Corpoplast en la construcción de la máquina Blomax, que ha inspirado esta Plasmax.

En el recubrimiento por plasma el proceso se realiza con la abertura de la botella hacia abajo, con lo que se impide su contaminación debido a la existencia de partículas sueltas.

La primera serie de instalaciones ha sido concebida para un rendimiento de 10.000 botellas por hora, por lo que puede acoplarse directamente en el proceso de producción de la mayoría de llenadoras asépticas.

Debido al respeto de las estrictas tolerancias de las oscilaciones en los parámetros del proceso, se ha conseguido un guiado fiable del proceso y un funcionamiento seguro. El resultado son capas uniformes y homogéneas de buena calidad y duraderas, para las que no resulta necesario ningún paso adicional en el proceso después de realizar el recubrimiento.

Otras ventajas resultan del uso del procedimiento PICVD de Schott. Debido al uso de un proceso CVD por pulsos, se consigue una flexibilidad adicional que permite adaptar la capa de barrera a los requerimientos del cliente.

Además, mediante el pulsado del plasma se lleva a cabo una conversión óptima del gas de reacción utilizado, ya que los gases residuales que se generan se pueden extraer en las pausas de las pulsaciones y se puede introducir un gas de proceso nuevo. Las capas producidas de ese modo tienen una gran homogeneidad y elevada pureza química.

Por otra parte, el control de calidad se realiza en línea. El principio ha sido acreditado en la producción de frascos de medicina. En este sistema se controla el encendido del plasma, el respeto de los parámetros de procesamiento y las fugas y las oscilaciones demasiado altas del proceso.

Las botellas en las que, por ejemplo, no se ha producido el encendido del plasma o donde no se han mantenido los parámetros del proceso son expulsadas de la máquina. De este modo, se garantiza que el revestimiento de las botellas sea uniforme.

En opinión de SIG, La nueva máquina de recubrimiento por plasma va a proporcionar un nuevo impulso al mercado de los botellas con barrera y los costes por botella van a descender en comparación con todos los procedimientos existentes.

Es por esto que los responsables de la firma esperan, de acuerdo con la situación actual, que los costes del recubrimiento por plasma se sitúen en unos 12-15 euros por 1.000 botellas —por debajo del 20 por ciento del coste de fabricación de la botella de PET)— gracias a unos costes de material bajos y del rendimiento de la máquina