¿Una nueva era en el diseño del PET?
SACMI explora el potencial de los tapones de PET

En la conferencia AMI - Plastic Closures Innovations, SACMI presentó el análisis comparativo y el nuevo prototipo de un tapón para agua, de PET de 29 mm fabricado y probado en una línea piloto.
¿Es posible fabricar tapones de PET para bebidas con la tecnología actual? ¿Conviene sustituirlo por HDPE (poliolefinas)? ¿Y bajo qué condiciones? ¿Ofrece prestaciones y funcionalidades equivalentes? Y, lo más importante. ¿Podría ser esto una ventaja real desde el punto de vista de la sostenibilidad económica (TCO) y medioambiental?
SACMI respondió a todas estas preguntas el pasado 20 de mayo durante la conferencia AMI - Plastic Closures Innovation, celebrada en Málaga (España), con la ponencia: «A new era in PET design? SACMI’s perspective on PET beverage caps».

SACMI presentó en Málaga su nuevo tapón de 29 mm fabricado en PET, diseñado específicamente para agua. La elección del formato no es casual: se trata del cuello más utilizado a nivel mundial para este tipo de bebida.
El tapón incorpora aletas segmentadas y articuladas en la base del anillo de seguridad, lo que facilita su aplicación; una rosca segmentada que simplifica tanto el moldeado como la apertura, reduciendo el par de desenroscado; y un obturador en forma ojival que garantiza la estanqueidad.
El tapón, fabricado en una prensa CCM con un tiempo de ciclo de 2,7 segundos, es perfectamente transparente y, a temperatura ambiente, ofrece prestaciones comparables a las de un tapón de HDPE. Las fases posteriores del proceso, como el corte y el plegado, también presentan buena estabilidad y repetibilidad en las pruebas experimentales.

El tapón es mucho más que una simple pieza del envase; es el primer contacto que tiene el consumidor con el producto. De él depende el cierre perfecto que garantiza la seguridad y la frescura del producto.
Gracias a sus propiedades químico-físicas, las poliolefinas siguen siendo el material ideal para este tipo de cierres. Hoy en día, todos los tapones de bebidas se fabrican con poliolefinas, especialmente con HDPE, una solución eficaz tanto desde el punto de vista económico como medioambiental. En las últimas dos décadas, los principales factores impulsores han sido la reducción del uso de resina virgen (con más de un 50 % menos de peso entre tapón y cuello) y un menor consumo energético.

Más recientemente, en algunos mercados ha comenzado a implantarse la cadena de reciclaje cap2caps.
En cuanto al reciclaje, separar el HDPE, con el que se fabrica el tapón, del PET de la botella es un proceso sencillo y económico: al triturar el envase, el HDPE flota y se separa fácilmente del PET, lo que permite recuperar y reutilizar ambos componentes.

En la producción, hay que tener en cuenta que el PET puede necesitar un tiempo de ciclo hasta un 70 % más largo que el moldeado de HDPE y que, en las mismas condiciones, el peso del tapón hecho en PET suele ser mayor que el de uno fabricado en poliolefinas.
Entonces, ¿por qué apostar por el PET? Porque permite crear un envase monomaterial, aumentando significativamente el rendimiento del PET en el reciclaje. Además, el tapón de PET es transparente, lo que aporta un acabado estético atractivo.

Un análisis detallado de las características de ambos materiales permite identificar la «ventana de proceso», sus diferencias clave y cómo afectan a los costes.

• El PET tiene una densidad aproximadamente un 40 % superior a la del HDPE;
• La temperatura de proceso del PET es mucho más alta (>270 °C) frente a la del HDPE (<200 °C);
• El PET cristaliza mucho más lentamente con respecto al HDPE y su temperatura de transición vítrea está muy cerca de la temperatura de trabajo del tapón.

La mayor temperatura de fusión del PET frente al HDPE implica un mayor consumo energético, tanto para fundir el material como para enfriarlo hasta una temperatura adecuada para su extracción del molde.
La producción de tapones de PET requiere un tiempo de ciclo hasta un 70 % más largo que en el caso del HDPE, debido a las temperaturas más elevadas, la lenta cristalización y la baja difusividad térmica del PET.
Además, se necesitan moldes específicos, ya que sus propiedades (como la contracción o el módulo elástico) difieren notablemente de las del HDPE.

Las prestaciones del tapón de PET es comparable al del HDPE, con dos aspectos a tener en cuenta:

• El PET es muy sensible a las altas temperaturas, algo clave a considerar en la logística y el almacenamiento del producto final;
• El tapón de PET pesa alrededor de un 20 % más que su equivalente de HDPE para ofrecer las mismas prestaciones. Aunque el PET tiene una resistencia «teórica» superior, su alta absorción de humedad puede reducir sus propiedades mecánicas hasta en un 60 %, según mediciones realizadas. Reducir el grosor de la pared (unos 0,4 mm en las cápsulas de HDPE) se enfrenta a limitaciones tecnológicas durante el moldeo, como las tolerancias mecánicas o la cristalización inducida por la tensión, etc.

El estudio y el diseño del nuevo tapón de PET cumplen las normas internacionales en cuanto a prestaciones exigidas al tapón. Además, el proceso desarrollado por SACMI evita el uso de aditivos y colorantes que podrían dificultar el reciclaje posterior: el PET empleado es, por tanto, PET estándar o rPET para botellas.
En cuanto a las tecnologías de producción y aplicación, SACMI decidió no incorporar equipos especiales de taponado, realizando las pruebas de producción con su propia gama de prensas de moldeo por compresión continua CCM (Continuous Compression Moulding). También se ha optado por el corte y plegado en línea, junto con un riguroso control de calidad.
Todo el proceso se probó en una línea piloto que incluye unidad de humidificación, extrusora, unidad de moldeo por compresión adaptada, línea de corte y plegado, y control de calidad con sistemas CVS.

Tiempos de ciclo reducidos, alta cavitación: esas son las claves del mercado a las que SACMI ha respondido con la nueva prensa CCM64MD. Con unas prestaciones excepcionales, esta máquina puede producir hasta 2850 tapones por minuto (171 000 por hora) en HDPE, utilizando solo 64 moldes y un tiempo de ciclo de apenas 1,35 segundos. Además, reduce el volumen ocupado en un 50 % y el consumo específico en un 15 % respecto a la generación anterior, alcanzando solo 0,43 kWh por kilogramo de HDPE procesado.
En este contexto, una posible transición del HDPE al PET en el mercado debería tener en cuenta varios aspectos: un rendimiento comparable (prestando especial atención a las temperaturas de almacenamiento, transporte, etc.), un coste total de propiedad (TCO) más elevado y un análisis del ciclo de vida (LCA) que debe realizarse caso por caso en función de las condiciones medioambientales y de producción, etc. El Laboratorio SACMI está a disposición de los clientes para la realización de prototipos personalizados para los primeros usuarios que decidan adoptar esta tecnología.