La contracción post soplado en envases de polipropileno (PP) y polietileno (PE) fabricados mediante extrusión soplado puede alcanzar hasta un 5 %, afectando la resistencia mecánica, la estabilidad dimensional y la productividad industrial. Comprender sus causas técnicas y aplicar estrategias de proceso, formulación y control es clave para optimizar la calidad del envase.
Extrusión soplado: la importancia de un proceso estable y reproducible
Un proceso de extrusión soplado confiable debe ser predecible, estable y repetible. Estas condiciones garantizan calidad constante, reducción de desperdicios y mayor rentabilidad.
En envases de PP y PE, una vez que el material sale de la máquina, se produce una contracción post moldeo que en muchos casos supera lo esperado. Esto ocurre porque ambos materiales son polímeros semicristalinos: al fundirse pierden su estructura cristalina, la cual se recupera parcial o totalmente durante la solidificación y en las horas posteriores al proceso.
Cuanto mayor sea la estructura amorfa y menor el alineamiento molecular, mayor será la resistencia mecánica y química del envase. Por esta razón, reducir la cristalinidad post moldeo es fundamental para disminuir la contracción durante las 24 a 48 horas posteriores a la producción.
Además, una mayor cristalinidad reduce la resistencia al stress cracking químico (SCC o SCR).
👉 Recomendación operativa: los envases de PP y PE deben llenarse por volumen y no por nivel, ya que la contracción puede modificar la capacidad final.
Factores que explican la contracción post moldeo en PP y PE
Los materiales semicristalinos, al solidificarse por encima de su temperatura de transición vítrea (Tg), tienden a recuperar cristalinidad. Como la estructura cristalina es más compacta que la amorfa, este fenómeno genera reducción de volumen.
Temperatura de transición vítrea
- PP: Tg ≈ −10 °C
- PE: Tg ≈ −120 °C
A temperatura ambiente, ambos polímeros tienen movilidad molecular suficiente para reorganizarse hacia estructuras más cristalinas.
El PP presenta mayor cristalinidad que el PE, lo que explica su mayor tendencia a la contracción post soplado.
Velocidad de enfriamiento
- Enfriamiento rápido: menor cristalinidad → menor contracción
- Enfriamiento lento: mayor cristalinidad → mayor contracción
Principales variables que influyen en la contracción
- Temperatura del material fundido
- Temperatura y homogeneidad del molde
- Espesor del envase y su uniformidad
- Melt Index (MI) y distribución del peso molecular
- Porcentaje y estado del material recuperado
Estrategias de proceso para reducir la contracción post soplado
Las soluciones industriales para reducir la contracción se basan en dos principios:
- Obtener un envase con cristalinidad cercana a la natural al salir de la máquina
- Reducir la movilidad molecular del polímero
Control de temperatura del proceso
Trabajar con temperaturas de fusión lo más bajas posibles, siempre dentro de las recomendaciones del fabricante, reduce la movilidad molecular y la recristalización posterior.
La temperatura del molde debe ser homogénea:
- Molde muy frío → ciclo corto, mayor contracción
- Molde más caliente → ciclo más largo, menor contracción
La falta de uniformidad térmica genera tensiones internas, deformaciones y contracciones desiguales.
Selección del polímero y manejo del material recuperado
Se recomienda utilizar polímeros con cadenas ramificadas largas (LCB), que favorecen el entrelazamiento molecular y estructuras más amorfas.
La distribución del peso molecular (MWD) debe ser media:
- Muy cerrada → inestabilidad del proceso
- Muy amplia → variaciones dimensionales
El material recuperado suele tener MI más alto, es decir, cadenas más cortas y móviles. Bien mezclado, puede ser beneficioso; mal homogenizado, genera defectos.
👉 El material recuperado debe incorporarse preferiblemente sin peletizar, manteniendo cuchillas y tamices del molino en óptimo estado.
El uso de controladores de parison es clave para garantizar uniformidad de espesor.
Aditivos industriales para reducir la contracción post moldeo
Aditivos nucleantes
Inducen microcristalización controlada, reduciendo la movilidad molecular y la contracción.
Espumantes
Generan microburbujas que actúan como barreras moleculares. Beneficios adicionales:
- Menor temperatura de proceso
- Reducción de tiempo de ciclo
- Ahorro energético
- Mejora de propiedades mecánicas
Carbonato de calcio (CaCO₃) y cargas minerales
Reducen la movilidad molecular y la contracción. Su bajo costo puede generar ahorros significativos, aunque un exceso puede fragilizar el envase. Su combinación con espumantes suele dar excelentes resultados.
Pigmentos y otros aditivos
Pigmentos minerales y algunos orgánicos también contribuyen a reducir la contracción post soplado. Existen formulaciones específicas desarrolladas para este fin.
Industria 4.0 aplicada al control del soplado
La Industria 4.0 permite un control avanzado del proceso mediante sensores y análisis en tiempo real.
Herramientas clave de control
- Control de peso en línea
- Sensores de presión con alarmas y ajuste automático
- Monitoreo de presión de aire de soplado
- Sensores de temperatura de agua y molde
- Control del ciclo de producción
- Sensores de temperatura de la masa fundida
- Monitoreo del consumo energético
La integración de estos datos con inteligencia artificial permite predecir desviaciones, optimizar parámetros y mejorar productividad, calidad y costos operativos.