La ciencia detrás de la apariencia del PET: la transición del blanco lechoso al transparente

¿Por qué el PET para botellas inicialmente parece blanco lechoso?

La producción de resina PET para botellas implica un proceso de polimerización en estado sólido (SSP). Durante este proceso, la resina PET amorfa generada en la etapa de policondensación continua (CP) se calienta por encima de su temperatura de transición vítrea (Tg) para inducir la cristalización. A medida que la resina PET experimenta una cristalización térmica del 50-70 %, su viscosidad intrínseca (IV) aumenta. Esta transición de un estado amorfo a un estado parcialmente cristalino hace que la resina tenga un aspecto blanco lechoso debido a la dispersión de la luz dentro de las regiones cristalinas.

Además, en la producción de PET para botellas, la transformación del color ocurre durante el proceso de fabricación.

Transformación del color en resina PET apta para embotellado: de transparente a blanco lechoso

La producción de resina PET apta para botellas implica dos etapas clave: policondensación continua (CP) y polimerización en estado sólido (SSP). 

En la etapa de CP, la resina base de PET para uso en botellas es transparente. Esta transparencia es el resultado de la reacción del polímero fundido a alta temperatura, donde las cadenas moleculares de PET exhiben alta movilidad y fluidez. Al enfriarse rápidamente, predominan las regiones amorfas y la falta de estructuras cristalinas pronunciadas permite el paso de la luz, lo que hace que el material parezca transparente.

En la etapa SSP, la resina base de PET para botellas, inicialmente transparente, sufre una cristalización térmica del 50 al 70 %, con un aumento de la viscosidad intrínseca (IV). En concreto, estas láminas de PET amorfo se calientan por encima de su temperatura de transición vítrea en un cristalizador para iniciar la cristalización. El proceso SSP implica un tratamiento prolongado a alta temperatura, que suele durar entre 8 y 12 horas. Este tratamiento térmico prolongado mejora aún más la cristalinidad. Durante este proceso, las moléculas de PET forman esferulitas, estructuras cristalinas radiales de gran tamaño que causan la dispersión de la luz, lo que da lugar al aspecto blanco lechoso del PET.

Transparencia de preformas y botellas

El PET sufre varias transformaciones desde pellets de resina de PET hasta preformas y finalmente botellas.

Durante la etapa de moldeo por inyección, los cristales de PET de color blanco lechoso aptos para botellas se funden para formar una masa amorfa que se inyecta en moldes de preformas. Para evitar la recristalización, las preformas de PET se enfrían rápidamente después del moldeo, manteniendo su estructura amorfa. En esta etapa, las cadenas moleculares de PET no están orientadas ni son cristalinas, de manera similar a un plato de espaguetis sin estructura. La ausencia de estructura cristalina permite que la luz pase a través de ellas, lo que da como resultado preformas transparentes. Sin embargo, el PET en este estado tiene una resistencia y propiedades de barrera mínimas.

En el proceso de moldeo por estirado-soplado, las preformas de PET se calientan y se someten a estiramiento y soplado, lo que orienta el material tanto axial como radialmente. Este proceso induce la formación de pequeños cristales inducidos por la deformación. Debido a su diminuto tamaño y alineación específica, estos cristales no dispersan significativamente la luz, lo que permite que las botellas de PET permanezcan transparentes. Además, esta orientación mejora significativamente la resistencia y las propiedades de barrera de las botellas de PET. Con un diseño de preforma y condiciones de procesamiento adecuados, la cristalinidad de las paredes de la botella puede alcanzar aproximadamente el 25%, lo que mejora el rendimiento mecánico y la capacidad de barrera de gas.

Diferencias de apariencia en áreas específicas

Las áreas del cuello y la compuerta de las botellas terminadas a menudo presentan características estructurales diferentes. En las regiones del cuello y la compuerta, las partes que no están suficientemente estiradas pueden permanecer amorfas, apareciendo transparentes o ligeramente turbias. Por el contrario, las paredes laterales de la botella suelen presentar regiones orientadas en las que el estiramiento térmico ha inducido una estructura cristalina ordenada. Estos cristales finos y uniformes generalmente no afectan significativamente la transmisión de la luz, manteniendo así la transparencia de las paredes laterales.

En ocasiones, el sobrecalentamiento localizado durante el moldeo por soplado puede provocar una cristalización térmica alrededor del área de la compuerta. Esto puede provocar la aparición de regiones blancas tenues, que son defectos comunes en los procesos de moldeo por soplado pero que no afectan significativamente la funcionalidad básica de la botella.

Cómo identificar resina PET apta para embotellado por su apariencia

Un método directo para identificar la resina PET apta para botellas es a través de su apariencia y características físicas.

La transparencia es un indicador clave. La resina PET inicial apta para embotellado suele tener un aspecto blanco lechoso debido a su estructura parcialmente cristalina. Por el contrario, la resina PET no apta para embotellado de baja viscosidad intrínseca que solo se ha sometido a procesos de CP pero no de SSP es generalmente transparente. Por lo tanto, al evaluar la resina PET, se debe prestar atención a su pureza, transparencia y ausencia de impurezas.

Además, la resina PET de alta calidad para botellas debe presentar un buen brillo, sin impurezas ni decoloración perceptibles. El color y la morfología de las rodajas deben ser uniformes, sin variaciones significativas de color ni diferencias de tamaño de partícula, y la resina no debe pegarse entre sí.

Conclusión

En general, el PET puede presentar tres estados primarios: amorfo (p. ej., preformas y resina fundida), cristalizado térmicamente (p. ej., gránulos de resina) y cristalino inducido por deformación (p. ej., paredes laterales de botellas). El proceso de producción de productos de PET implica una transición compleja desde una resina de PET base inicialmente transparente, a una resina de PET blanca lechosa apta para botellas después de la polimerización en estado sólido y, finalmente, a botellas transparentes. Al examinar la transparencia, el brillo y la uniformidad del PET, se puede evaluar preliminarmente su calidad y estado de procesamiento.