¿Por qué los defectos de ISBM son más difíciles de diagnosticar que los de SBM?
En un proceso de moldeo por soplado y estiramiento con recalentamiento en dos etapas, la preforma se fabrica por separado y se recalienta antes del soplado. Esta separación implica que los problemas de inyección y los de soplado tienen orígenes distintos y rastreables. En el moldeo por soplado y estiramiento en una sola etapa, no existe tal distinción. La preforma pasa directamente de la inyección al acondicionamiento y al soplado y estiramiento en un único ciclo continuo, lo que significa que una temperatura de fusión 5 °C superior a la indicada en la Estación 1 puede producir una pared lateral opaca que solo se detecta después de la eyección en la Estación 4.
La propagación de defectos entre estaciones es el principal desafío diagnóstico de ISBM. Los ocho defectos documentados en esta guía representan los modos de falla más comunes en la producción de botellas de PET en máquinas de una sola etapa. Para cada defecto, este artículo proporciona: una descripción precisa de los síntomas visuales y dimensionales, las causas raíz verificadas, los parámetros del proceso cuantificados para investigar y una secuencia de acciones correctivas paso a paso.
Siempre se debe rastrear el origen del defecto en la etapa anterior antes de ajustar la estación de soplado. En el proceso ISBM de una sola etapa, entre el 60 % y el 70 % de los defectos en la etapa de soplado se originan en la etapa de inyección o acondicionamiento. Ajustar los parámetros de soplado para compensar una causa raíz en la unidad de inyección enmascarará el síntoma y permitirá que la degradación del material continúe acumulándose.
Perla y turbidez: ¿Por qué tus botellas de ISBM se ven turbias?
La nacaración es uno de los defectos más frecuentes en la fabricación de botellas con moldes de alta capacidad (ISBM, por sus siglas en inglés) y es visualmente inconfundible: la botella terminada adquiere un aspecto lechoso, opaco o blanquecino —generalmente en el hombro y la pared lateral superior— que no está presente en la preforma. La transparencia se reduce drásticamente. En aplicaciones para bebidas carbonatadas, este defecto constituye una causa inmediata de descalificación.
El mecanismo físico se comprende bien. El PET es un polímero semicristalino con una temperatura de transición vítrea (Tg) de aproximadamente 80 °C. El moldeo por soplado y estiramiento exitoso requiere que la preforma se caliente por encima de Tg hasta alcanzar la temperatura de transición vítrea. Ventana de orientación (95–115 °C) antes del soplado. Dentro de este rango, las cadenas de polímero amorfo se estiran y se fijan formando una estructura transparente y altamente orientada. Si la temperatura de la preforma es demasiado baja, el polímero se vuelve parcialmente cristalino en el punto de estiramiento; los microcristales en crecimiento dispersan la luz visible, produciendo la característica neblina nacarada.
- →Temperatura del núcleo de la preforma por debajo de 95 °C a la entrada de la estación de soplado.
- →Retraso excesivo en el soplado: la preforma se enfría por debajo de Tg antes de estirarla.
- →Valor de PET IV inferior a 0,76 dL/g: movilidad de cadena insuficiente
- →Secado inadecuado: la humedad residual acelera la cristalización.
95–115 °C
≥0,76 dL/g
160 °C / ≥4 h
10–15 °C
Utilice un termómetro infrarrojo para medir la temperatura de la superficie de la preforma en la entrada de la estación de soplado. Si es inferior a 100 °C, aumente gradualmente la temperatura del calentador de acondicionamiento en 2 °C por ciclo y vuelva a comprobar.
Si la turbidez persiste tras la corrección de temperatura, solicite un certificado IV al proveedor de resina. Los valores inferiores a 0,76 dL/g requieren un cambio de material o un tratamiento previo al SSP.
Verifique el rendimiento del equipo de secado: confirme que el punto de rocío en la salida de la tolva sea ≤−40 °C y que el tiempo de residencia de la resina sea ≥4 horas a 160 °C. Reemplace los lechos desecantes si el punto de rocío varía.
Una vez solucionado el problema, registre los parámetros corregidos en la tarjeta de control del proceso y bloquéelos. Revise el proceso si la humedad ambiental aumenta significativamente (ajuste estacional).
Variación del espesor de la pared: paredes irregulares que no superan las pruebas de caída.
La variación en el grosor de la pared se manifiesta como una asimetría constante en la distribución del espesor: un sector circunferencial notablemente más delgado que el opuesto, un hombro descentrado o una base gruesa en un lado y delgada en el otro. La zona delgada es mecánicamente vulnerable: las pruebas de caída fallan sistemáticamente en el punto más delgado, y las botellas de bebidas carbonatadas pueden desarrollar grietas por tensión bajo presión interna.
Fundamentalmente, este defecto tiene dos orígenes distintos y separados que requieren diferentes acciones correctivas. El primero es un problema a nivel de preforma: si la preforma en sí tiene un espesor de pared no uniforme (resultado de un desequilibrio en la inyección o una asimetría en la temperatura del canal caliente), ningún ajuste del proceso de soplado y estirado creará una botella uniforme. El segundo es un problema a nivel de máquina: una varilla de estiramiento desgastada o excéntrica que no se desplace de forma central a través de la preforma creará un estiramiento asimétrico incluso en una preforma geométricamente perfecta.
- →Excentricidad de la pared de la preforma debido a un desequilibrio en la temperatura del canal caliente.
- →Varilla de estiramiento desgastada, doblada o no concéntrica con el eje de la preforma
- →Acondicionamiento asimétrico: un lado de la preforma está más caliente que el otro.
- →La preforma no está colocada correctamente en la cavidad de soplado (pasador de posicionamiento dañado).
≤0,05 mm
±2°C
TIR ≤0,1 mm
<5% desviación
Primero, diagnosticar el origen. Mida el espesor de la pared de la preforma a 0°, 90°, 180° y 270° con un medidor ultrasónico calibrado. Si la excentricidad supera los 0,05 mm, el problema reside en la herramienta de inyección; continúe con el paso 2. Si la preforma es simétrica, el problema es mecánico; continúe con el paso 3.
Corrección del equilibrio del sistema de alimentación en caliente. Verifique las lecturas de los termopares de cada zona. Las zonas que presenten una desviación superior a ±2 °C deberán recalibrarse. Compruebe también si hay obstrucciones en las puntas del canal caliente que puedan causar restricciones localizadas en el flujo.
Inspección de varillas de estiramiento. Retire la varilla y compruebe la desviación total del indicador (TIR) en un bloque en V. Reemplácela si la desviación supera los 0,1 mm. Compruebe la holgura entre la varilla y la preforma; una holgura excesiva permite que la varilla se desplace fuera del centro durante el recorrido.
Borrosidad en la base de la nariz y marcas de estrés: cómo corregir el anillo blanco en la base.
El velo de inyección se presenta como un anillo característico o un patrón estrellado de material blanco, opaco o brillante que irradia desde el punto de inyección en la base de la botella. A menudo, solo es claramente visible cuando la botella está llena con un líquido oscuro o bajo luz polarizada, lo que facilita que pase desapercibido en la estación de inspección en línea, y también que los clientes lo detecten fácilmente después del llenado.
La causa es la concentración de esfuerzos cortantes en la compuerta durante la fase inicial de llenado. A medida que el PET fundido se acelera a través del estrecho orificio de la compuerta, experimenta una velocidad de corte repentina y extrema. Si esta velocidad excede la capacidad de relajación del material (determinada por la temperatura de fusión, el tamaño de la compuerta y la velocidad de llenado), las cadenas moleculares se ven forzadas a adoptar una orientación rígida y altamente tensa en el punto de entrada, creando el patrón de tensión visible que persiste hasta la botella terminada.
- →Velocidad de inyección de la etapa 1 demasiado alta: cizallamiento excesivo en la entrada de la compuerta.
- →El diámetro de la compuerta es insuficiente: concentra el esfuerzo cortante en un área demasiado pequeña.
- →El tiempo de mantenimiento de la presión es demasiado corto: la tensión residual no puede relajarse.
- →Refrigeración insuficiente de la zona de la compuerta: la tensión congelada no se alivia.
≤30 mm/s
0,8–1,2 mm
1,5–3,0 s
0–10% de disparo
Reduzca la velocidad de inyección de la Etapa 1 en 20% con respecto al ajuste actual. Realice 5 ciclos e inspeccione el área de la compuerta bajo luz polarizada. Si las marcas disminuyen, continúe reduciendo en pasos de 10% hasta encontrar la velocidad mínima efectiva.
Si la reducción de velocidad por sí sola no es suficiente, inspeccione la punta de la compuerta con aumento para detectar desgaste, erosión o bloqueo parcial que aumenten la velocidad de corte efectiva. Reemplace los insertos de la compuerta desgastados.
Amplíe el tiempo de mantenimiento de la presión en incrementos de 0,5 s. Esta fase permite que la tensión de cizallamiento residual se relaje mientras el material fundido aún se encuentra por encima de Tg. Verifique que la ampliación del tiempo de mantenimiento no afecte negativamente el tiempo de ciclo más allá de los límites aceptables.
Disparo corto: la botella no llena el molde por completo.
Una inyección incompleta en la etapa de soplado produce una botella que no alcanza el contacto total con la cavidad: el material no se expande lo suficiente para llenar el molde, lo que resulta en un hombro truncado, una altura reducida o una sección superior colapsada. A diferencia de las inyecciones incompletas, las inyecciones incompletas en la etapa de soplado suelen ser consistentes en todas las cavidades afectadas por la misma presión o ajuste de tiempo.
- →El soplado de alta presión (P2) es demasiado bajo: el material no puede llegar a la pared de la cavidad.
- →El tiempo de soplado a alta presión es demasiado corto; la presión no se mantiene el tiempo suficiente.
- →Las ranuras de ventilación del molde están bloqueadas: el aire atrapado crea contrapresión.
- →Temperatura de la preforma demasiado baja: fluidez insuficiente del material para la expansión.
8–12 bares
35–40 bar
≥0,3 s
0,03–0,05 mm
Verifique la presión P2 en la entrada del molde (no solo en el regulador). La caída de presión en la línea puede ser significativa. Si la presión de entrada es inferior a 33 bar, aumente el ajuste del regulador y vuelva a medir.
Abra el molde de soplado e inspeccione las ranuras de ventilación (generalmente ubicadas en la línea de separación y en el inserto de la base) para detectar residuos de PET o daños en la herramienta. Si están contaminadas, límpielas con un baño ultrasónico. Confirme que la profundidad de la ranura sea de 0,03 a 0,05 mm.
Si la presión y la ventilación son correctas, compruebe la temperatura de la preforma. Las preformas frías requieren mayor presión para expandirse. Aumente la temperatura de acondicionamiento 3 °C y vuelva a realizar la prueba antes de aumentar aún más P2.
Base Peaking y Rocker Bottom: botellas que no se mantienen de pie.
El abombamiento de la base describe una condición en la que el centro de la base de la botella se hunde excesivamente, creando una geometría de base puntiaguda o profundamente cóncava que impide que se mantenga estable por sí sola. El fondo basculante es una condición relacionada en la que la base es asimétrica —más alta en un lado que en el otro— lo que provoca que la botella se balancee en lugar de mantenerse estable. Ambas condiciones son funcionalmente inaceptables para las botellas de PET destinadas a líneas de llenado con transporte por contacto de base.
- →La velocidad axial de la barra de estiramiento es demasiado alta: se produce un estiramiento excesivo del material base.
- →La posición del extremo de la varilla de estiramiento es demasiado profunda: la varilla entra en contacto con el inserto del molde base.
- →Presión previa al soplado (P1) demasiado baja: la base no está soportada durante el estiramiento axial.
- →El espesor de la pared base de la preforma es inferior a la especificación de diseño (<3,5 mm para botellas pequeñas).
1,0–1,5 m/s
±0,5 mm
2,5–3,0×
≥3,5 mm
Confirme la posición del tope final de la varilla de estiramiento con respecto al plano de la herramienta. Utilice un medidor de profundidad para medir la distancia real de recorrido de la varilla desde el punto de referencia. Reajuste el tope final si se encuentra fuera de ±0,5 mm de la especificación.
Reduzca la velocidad de la varilla de estiramiento en incrementos de 0,1 m/s a partir de la configuración actual. Evalúe la geometría de la base después de cada ajuste. El objetivo es la velocidad mínima que permita un estiramiento completo del cuerpo sin necesidad de una base basculante.
Si el fondo del balancín es asimétrico (un lado más alto), verifique la alineación de la varilla de estirado; es probable que la varilla no sea concéntrica con el eje de la preforma. Esto coincide con el procedimiento de inspección de la varilla de estirado del defecto #2.
Fallo en la carga superior: las botellas se deforman en la línea de llenado.
La resistencia a la carga superior —la resistencia de una botella a la compresión axial— es la propiedad mecánica fundamental para el rendimiento de la línea de llenado. Las botellas que no superan la prueba de carga superior se deforman bajo la presión del cabezal de taponado, la acumulación en la cinta transportadora o la carga de apilamiento de palés. El requisito mínimo para una botella PET estándar de 500 ml suele ser de ≥150 N, aunque en aplicaciones de refrescos carbonatados (CSD) puede especificarse ≥200 N.
La resistencia a la carga superior está determinada casi por completo por el grado de orientación molecular biaxial que se logra durante el soplado por estiramiento. Una botella de PET bien orientada obtiene su resistencia a la compresión de la red molecular, no del espesor de la pared. Esto significa que reducir el peso no necesariamente provocará una falla por carga superior si la orientación está optimizada, pero Una mala orientación para cualquier espesor de pared dado provocará sistemáticamente que la prueba falle..
- →Relación de estiramiento axial inferior a 2,5×: alineación insuficiente de la cadena en el eje vertical.
- →Relación de estiramiento del aro (radial) inferior a 3,5×: mala orientación circunferencial
- →Temperatura del aire demasiado alta: la orientación molecular se relaja antes de congelarse.
- →Refrigeración insuficiente del moho: el material que se desprende de la pared de la cavidad está demasiado caliente.
2,5–3,0×
3,5–4,5×
≥10×
≤15°C
Calcule las relaciones de estiramiento axial y circunferencial reales a partir de las dimensiones de la preforma y de la cavidad de la botella. Si la relación de estiramiento axial y circunferencial calculada es inferior a 10×, la relación entre el tamaño de la preforma y el de la botella es el problema fundamental del diseño, no un parámetro de proceso ajustable. Consulte al ingeniero de preformas.
Si el BUR calculado es adecuado, verifique la temperatura y el caudal del agua de refrigeración del molde. Una refrigeración insuficiente provoca que las botellas se desmolden estando aún demasiado calientes, lo que permite que la orientación se relaje parcialmente. El objetivo es mantener una temperatura ≤15 °C con un caudal verificado en cada circuito del molde.
Verifique que la temperatura de acondicionamiento de la preforma no sea demasiado alta. Las preformas sobrecalentadas tienen una menor resistencia a la fusión y una menor relación de estiramiento natural, lo que da como resultado botellas con orientación incorrecta incluso con los parámetros de estiramiento adecuados.
Burbujas y ampollas en las paredes laterales: diagnóstico de humedad y contaminación.
Las burbujas y ampollas en las paredes laterales se encuentran entre los defectos más graves de ISBM, ya que indican una falla fundamental en la integridad del material. Los huecos de gas visibles en la pared de la botella no son un problema estético; representan zonas de menor espesor de pared y un rendimiento de barrera comprometido. En aplicaciones farmacéuticas o alimentarias, este defecto conlleva la cuarentena inmediata del producto.
En más del 90% de los casos de burbujas/ampollas, la causa principal es un contenido de humedad de la resina PET superior a 50 ppm en el punto de inyección. El agua hidroliza los enlaces éster del PET a temperaturas de procesamiento (270–295 °C), generando CO₂ y acetaldehído. Estos gases forman burbujas durante la inyección y permanecen visibles en el envase final. Compruebe siempre el nivel de humedad antes de ajustar cualquier parámetro de la máquina.
- →Humedad del PET >50 ppm: degradación hidrolítica a temperatura de fusión.
- →Mal funcionamiento del equipo de secado: desecante defectuoso, flujo de aire bloqueado.
- →Temperatura del barril superior a 295 °C: degradación térmica de la cadena de PET.
- →Contaminación de la resina con polímero extraño o aditivo que contiene humedad.
≤50 ppm
160 °C / ≥4 h
≤−40°C
≤295°C
Detenga la producción inmediatamente. Tome una muestra de resina directamente de la salida de la tolva y realice un análisis de humedad Karl Fischer. Si el resultado supera las 50 ppm, se confirma que el lote de resina es la causa del problema.
Inspeccione el sistema de secado: verifique que el punto de rocío del desecante en la entrada de aire de la tolva sea ≤−40 °C. Si el punto de rocío supera los −30 °C, los lechos desecantes están saturados y deben regenerarse o reemplazarse antes de que se pueda reiniciar la producción.
Purga el barril con PET virgen seco antes de reanudar el proceso. Comprueba el sellado de la tolva tras paradas prolongadas; la reabsorción de humedad puede producirse rápidamente en ambientes húmedos si la tapa de la tolva se deja abierta.
Distorsión en el acabado del mástil: dimensiones de rosca fuera de especificación
El cuello de la botella es la única parte que no sufre estiramiento biaxial; debe tener una precisión dimensional en su forma inyectada y mantener su estabilidad dimensional durante la etapa de soplado. La deformación del cuello se manifiesta como perfiles de rosca ovalados, cambios en las dimensiones verticales o variaciones en el paso de rosca que provocan que las tapas no cumplan con las especificaciones de apriete o sellado.
En el proceso ISBM de una sola etapa, la zona del cuello debe enfriarse activamente y sujetarse mecánicamente durante la etapa de soplado. Cualquier exceso de calor proveniente de la etapa de inyección o una sujeción insuficiente durante el soplado crea las condiciones para la deformación. Dado que el cuello es la interfaz de precisión entre la botella y el tapón, las tolerancias de ±0,1 mm o más estrictas son típicas para los acabados estándar PCO y de 28 mm.
- →La zona del cuello recibe un calor residual excesivo de la etapa de inyección.
- →Circuito de agua de refrigeración del cuello bloqueado o caudal insuficiente
- →La fuerza de sujeción durante la fase de soplado está por debajo de las especificaciones.
- →Desgaste del inserto del cuello: superficies de precisión desgastadas más allá de la tolerancia.
≤10°C (independiente)
60–120 kN
elipticidad ≤0,1 mm
Cada 2 horas en línea
Verifique que el circuito de enfriamiento del cuello sea independiente del circuito principal del molde y confirme que la temperatura del agua de entrada sea ≤10 °C. Mida la temperatura en la salida del circuito; si la temperatura de salida es significativamente mayor que la de entrada, el caudal es insuficiente. Aumente el caudal de agua de enfriamiento en este circuito.
Mida la fuerza de sujeción real durante el soplado con un sensor de fuerza calibrado o confirme que la pantalla de la máquina coincide con el tonelaje de sujeción real. Una fuerza de sujeción baja permite que el inserto del cuello se desplace ligeramente durante la fase de presión P2.
Si persisten los problemas dimensionales tras el enfriamiento y las correcciones de sujeción, compruebe el desgaste de los insertos del cuello con un calibrador de precisión. Los insertos desgastados deben sustituirse; no se pueden reparar. Registre los intervalos de sustitución de los insertos para la planificación del mantenimiento preventivo.
Solución de problemas de defectos de ISBM: Lista de verificación completa del operador
Para cualquier defecto no diagnosticado, se debe seguir esta secuencia de cuatro pasos. Trabajar desde el principio hacia el final del proceso evita el error común de ajustar los parámetros de soplado para compensar un problema de inyección o de material, un enfoque que retrasa la resolución y conlleva el riesgo de agravar otros defectos.
Cuando el ajuste del proceso no es suficiente
La lista de verificación de cuatro pasos resuelve la mayoría de los defectos de ISBM. Sin embargo, un subconjunto de patrones de fallas recurrentes o complejos requiere una intervención que va más allá del ajuste a nivel del operador. Las siguientes condiciones indican que la causa raíz son las herramientas, el hardware de la máquina o el diseño del proceso, en lugar de la configuración de los parámetros:
- El defecto persiste después de completar la lista de verificación de 4 pasos.
- La excentricidad de la pared de la preforma no se puede corregir mediante el ajuste del canal caliente.
- La deformación del cuello reaparece a pesar del enfriamiento y la corrección con abrazadera.
- El rubor en la compuerta persiste después de todos los ajustes de velocidad de inyección.
- Múltiples defectos que aparecen simultáneamente en el mismo ciclo.
- Fallo de carga superior que no se puede resolver mediante la optimización de la orientación.
- Variabilidad en el espesor de la pared entre ciclos sin causa identificable.
- Inestabilidad en el control de la temperatura en las distintas zonas de climatización.
- Se han confirmado problemas de humedad o de vía intravenosa en varios lotes.
- La nacaración se produce a pesar de que se haya confirmado el secado y la temperatura correctos.
- Cambio de color inesperado, olor a acetaldehído o degradación rápida del fármaco intravenoso.
- Nueva transición de grado de resina que requiere una nueva determinación del rango de proceso.
El equipo de ingeniería de ISBM Solution puede proporcionar simulación de procesos, análisis de riesgos de defectos y recomendaciones de parámetros específicos para cada aplicación antes de la selección de la máquina, lo que reduce el tiempo de puesta en marcha y los residuos relacionados con defectos desde el primer día.