TRATAMIENTOS SUPERFICIALES

TRATAMIENTO EN CALIENTE

Razones para utilizar los Tratamientos Superficiales

El vidrio es el único material que se puede moldear para producir envases higiénicos y transparentes, ideales para el empaque de productos alimenticios para el consumo humano. Sin embargo una de sus mayores desventajas es la de romperse fácilmente (su fragilidad).

Aunque no es muy conocido, muy pocos materiales se aproximan a la resistencia que alcanza el vidrio prístino (que tiene la gran pureza de su estado original). Una fibra de vidrio prístino resiste una concentración de esfuerzos cercana a un millón de psi, cifra que está muy por encima de la resistencia de muchos materiales. Pero durante el proceso de formación de la botella, esta altísima resistencia se pierde fácil y rápidamente.

La perdida de resistencia puede ser ocasionada por un inadecuado diseño, por la manera en que se fabrica la botella, por un mal recocido, etc., pero las mayores perdidas de resistencia son causadas por la formación de microgrietas y/o rayaduras en la superficie del vidrio cuando las botellas recién producidas se tocan entre sí o cuando hacen contacto con alguna parte metálica. Estos daños superficiales producen una drástica reducción en la resistencia del envase de vidrio.

Tipos de Tratamientos Superficiales en Caliente

Se emplean diferentes tipos de recubrimientos en caliente como cloruro de estaño anhidro (Sn Cl4), cloruro de estaño pentahídrico (Sn Cl4 5H2O) y el OZ 120, un producto orgánico de estaño. Todos llegan en forma de vapor a una cabina por donde se hacen pasar las botellas en si camino desde la máquina hacia el archa, en donde se atomiza.

Como Trabajan los Tratamientos Superficiales en caliente

Básicamente, el Tratamiento en Caliente se aplica como una deposición de vapor químico sobre la botella (muy caliente). Las botellas, que deben estar a una temperatura por encima de los 500ºC, entran en contacto con el TC - 100 vaporizado dentro de una cabina de diseño especial. La cabina se coloca sobre la extensión del transportador de la máquina formadora. En cuestión de segundos (entre 2 y 3), se forma sobre la superficie de la botella una delgada capa de óxido de estaño. Esta es la capa que ayuda al vidrio a conservar su resistencia.

Después la capa de óxido de estaño es la base para lograr una buena adhesión del tratamiento superficial en frío, el cual se aplica sobre esa primera capa. Este recubrimiento hace que la superficie de la botella sea más resbalosa. El bajo coeficiente de fricción resultante disminuye las fuerzas de contacto entre las botellas.

La cantidad de gas utilizado para el recubrimiento es tal que debe alcanzar de 29 a 60 C.T.U. (Coating Thickness Units, unidades de espesor de recubrimiento). Según A.G.R. un C.T.U. es aproximadamente un Aº (Amstrong, 10^-7 mm).

El nivel óptimo deseado es de 40 C.T.U., si se obtiene un espesor mayor, se desperdicia un material muy costoso y si es menor, la resistencia de la botella no será adecuada. Cuando se utiliza en demasía se obtiene botella de aspecto nacarado o iridiscentes, que pueden ser rechazadas en el proceso de selección.

Para Tratamientos en Caliente también se utilizan óxidos de titanio, que son más baratos que el estaño pero el efecto nacarado aparece con espesores de recubrimiento menores que los obtenidos con el estaño, siendo un tratamiento más difícil de mantener bajo control.

El Espesor del Recubrimiento y su Resistencia

La medida del espesor del recubrimiento se hace en el área de Control de Calidad con un aparato que dispara una luz infrarroja sobre la botella, la cual absorbe una determinada cantidad de luz, la luz reflejada se relaciona con el espesor de la capa, pues es proporcional a esta. Esta lectura se hace en menos de un minuto.

También se puede determinar el espesor de la capa por medios químicos pero este proceso dura alrededor de dos días, donde se necesitan altos niveles de precisión.

La resistencia a la rayadura se puede determinar colocando dos botellas una contra la otra en el punto de contacto y ejerciéndoles una fuerza graduable conocida. Si la fuerza no es lo suficientemente alta, al mover lentamente una contra la otra se producirá una rayadura. Esta resistencia a la rayadura puede ir desde una fuerza ínfima, en el caso de las botellas que no tienen recubrimiento, hasta una fuerza de 500 N para botellas con tratamiento superficial. Generalmente se hacen solo hasta 450 N, pues la botella se quiebra antes de rayarse.

¿Son materiales peligrosos?

El problema es básicamente causado por los vapores de HCl. El límite permitido es de 5 ppm, esto es partes de ácido clorhídrico por un millón de partes de aire.

Este limite no debe sobrepasarse, excepto dentro de la cabina, por ningún motivo. Se ha comprobado que 5 ppm es el máximo que puede soportar el ser humano sin que le ocasione daños. Sin embargo, si alguien va a estar expuesto por un largo periodo de tiempo a altos niveles, debe utilizar un respirador para gas ácido.

TRATAMIENTO EN FRÍO

Papel de un tratamiento en frío
Estos materiales son vaporizados sobre las botellas, a la salida del archa, con el objetivo principal de mejorar su manejo en las lineas de empaque de las fabricas de botellas y, más importante aun, en las lineas de llenado de los clientes, debido a que las botellas sin tratamiento se "agarran" unas a otras, formándose "trancones" en las líneas de llenado. Ademas sin adecuado recubrimiento en frío el recubrimiento en caliente se cae fácilmente. Los tratamientos superficiales en frío suministran mayor lubricidad y duración cuando se aplican sobre un recubrimiento en caliente de alta calidad.

Se debe tener en cuenta que:

· Para conseguir un buen tratamiento en frío se debe hacer sobre una superficie tratada en caliente
· Los tratamientos en frío ayudan a evitar la presencia de esfuerzos en la botella

Tipos de tratamiento en frío
Puesto que existe una gran cantidad de botellas para diferentes clientes y usos, también se han desarrollado una gran variedad de materiales para hacer tratamientos en frio, segun las necesidades de recubrimiento requeridos pero tratando siempre de cumplir las exigencias de cada cliente.
Se puede mencionar, entre otros, el carbowax, el acido oleico, el R - 200 y el RP - 40 y el RP - 40 LT.
El acido oleico es de procedencia organica, aceitoso y de color amarillento a temperatura ambiente, cuando se calienta sus vapores se conducen a una flauta situada debajo de la malla del archa, en lugar tal que las botellas no hayan pasado por debajo de los ventiladores de enfriamiento rapido, pues se necesita que las botellas se encuentren un poco por encima de los 100ºC. Asi, los valores se condesan sobre la superficie del envase produciendose el recubrimiento. Con el acido oleico se consigue una menor lubricacion que con otros materiales siendo muy dificil de controlar el espesor de la capa.