El reto lubricante en transformación de polímeros
La industria del plástico agrupa procesos radicalmente distintos —extrusión, inyección, soplado, termoformado, calandrado— que comparten denominadores comunes: temperaturas elevadas de proceso que se transfieren a los sistemas de accionamiento, atmósferas con monómeros volátiles y gases de degradación, y exigencias de limpieza que en envases alimentarios imponen lubricantes NSF H1 o H2 incluso en zonas no contacto.
Un lubricante inadecuado puede contaminar la resina fundida (especialmente crítico en film o fibra de alta transparencia), degradarse por calor generando barnices y lacas en rodamientos, o simplemente no proteger frente a las cargas de pitting en multiplicadores de tornillo doble. Esta guía recorre los principales subsistemas y sus requisitos lubricantes reales.
1. Extrusoras de tornillo doble (co-rotante y contra-rotante)
Las extrusoras de tornillo doble (twin-screw) son el caballo de batalla del compounding, la mezcla de masterbatch y la producción de perfiles técnicos. Su caja multiplicadora —también llamada gearbox de distribuición— soporta simultáneamente:
- Empuje axial de los husillos: hasta 80 kN por eje en extrusoras de 120 mm
- Par de torsión elevado a bajas rpm (10-600 rpm según proceso)
- Temperatura de aceite que puede alcanzar 90-100°C por la proximidad al barril
- Contaminación posible por polímero fundido a través de los sellos de husillo
1.1 Selección del aceite de caja multiplicadora
Los fabricantes de extrusoras (Coperion, KraussMaffei Berstorff, Leistritz, Battenfeld-Cincinnati) especifican aceites ISO VG 220 o ISO VG 320 para cajas estándar, y VG 460 para cajas con carga alta o funcionamiento a alta temperatura ambiente. La base sintética PAO es la opción técnicamente superior:
| Parámetro | Mineral ISO VG 220 | PAO ISO VG 220 | PAO ISO VG 320 |
|---|---|---|---|
| Índice de viscosidad | 95-100 | 140-155 | 140-155 |
| Punto de escurrimiento | -18°C | -42°C | -39°C |
| RBOT (min, DIN 51354) | 800-1.200 | 2.500-3.500 | 2.800-3.800 |
| FZG A/8,3/90 paso | 10-11 | 11-12 | 12 (máx.) |
| Coef. rozamiento µ (EHD) | 0,060 | 0,048 | 0,045 |
| Intervalo cambio típico | 4.000 h | 8.000-12.000 h | 8.000-12.000 h |
| Ahorro energía vs. mineral | — | 3-6% | 3-5% |
1.2 Rodamientos de empuje axial (thrust bearings)
El conjunto de rodamientos axiales que absorbe el empuje de cada husillo (típicamente rodillos cónicos o rodamientos de bolas angulares en tándem) suele lubricarse mediante el mismo baño de aceite de la caja. Sin embargo, en diseños con lubricación independiente del conjunto axial, algunos fabricantes prescriben una grasa de alta presión NLGI 2 con base PAO y espesante de poliurea para el rellenado inicial de vida.
La contaminación del aceite de la caja por polímero fundido (por rotura de los sellos laberínticos de los husillos) es la causa más frecuente de avería prematura de los rodamientos axiales. El análisis de aceite en uso debe monitorizar:
- Viscosidad a 40°C y 100°C: variación de más del 15% indica degradación o dilución
- Contenido en Fe y Cu (ppm): rodamientos y bronces
- Punto de ignición (open cup): descenso indica presencia de monómero o solvente
- FTIR: identificación de oxidación, contaminación polimérica y agua
1.3 Extrusoras mono-husillo
En extrusoras mono-husillo (film de polietileno, tubería PVC, perfiles de ventana), la caja reductora tiene menor carga axial pero puede operar a mayor temperatura si el barril transmite calor al conjunto motor-reductor. La especificación habitual es CLP ISO VG 220 mineral EP o CLP ISO VG 220 PAO, con drenaje y recambio cada 4.000-6.000 horas (mineral) o 8.000-10.000 horas (PAO).
2. Inyectoras de plástico: alta temperatura y precisión
Las inyectoras son máquinas de alta complejidad que combinan movimientos hidráulicos de alta presión (molde, inyección) con sistemas de accionamiento eléctrico o híbrido. Los puntos críticos de lubricación incluyen:
2.1 Rodamientos del cilindro de plastificación (hasta 300°C zona barril)
El cojinete trasero del husillo de plastificación y el conjunto de rodamientos del motor de plastificación están expuestos a temperaturas de irradiación del barril (200-300°C en procesado de PA, PPS, PEEK). Los lubricantes estándar de base mineral o PAO se degradan por encima de 120-130°C de temperatura de aceite.
Soluciones para alta temperatura:
| Tipo de lubricante | Temp. máx. continua | Espesante | Aplicación típica | Vida útil relativa |
|---|---|---|---|---|
| Grasa PAO + poliurea | 150°C | Poliurea | Rodamientos motor eléctrico | Alta |
| Grasa PAO + PTFE | 180°C | Poliurea + PTFE | Cojinetes proximidad barril | Alta |
| Grasa éster + poliurea | 180°C | Poliurea | Rodamientos carga media-alta | Alta |
| Grasa PFPE + PTFE | 260°C | PTFE | Zona caliente, contacto posible polímero | Muy alta |
| Aceite éster sintético VG 68 | 200°C aceite | — | Circulación, rodamientos críticos | Alta |
Nota PEEK/PPS: El procesado de polímeros de alta temperatura (PEEK a 380°C, PPS a 320°C) genera temperaturas de barril que pueden radiar 60-80°C sobre los cojinetes adyacentes incluso con aislamiento. En estos casos, las grasas base PFPE son la única solución viable sin intervención de mantenimiento frecuente.
2.2 Sistema hidráulico de la inyectora
Las inyectoras hidráulicas y semi-hidráulicas utilizan grandes volúmenes de fluido hidráulico (100-500 litros por máquina) para accionamiento del molde, inyección, expulsión y núcleos. La presión de sistema es habitualmente 160-250 bar.
Los requisitos del fluido hidráulico para inyectoras son:
- Viscosidad ISO VG 46 o VG 68 según diseño de bomba (Rexroth, Parker, Bosch)
- Alto índice de viscosidad (HVI o HVLP) para estabilidad a distintas temperaturas operativas
- Excelente compatibilidad con sellos de nitrilo (NBR), poliuretano (PUR) y FKM
- Clase de limpieza ISO 4406 ≤ 17/15/12 según especificación fabricante
- Sin zinc (Zinc-free) en muchas inyectoras modernas por compatibilidad con metales de colores y catalizadores
2.3 Guías, husillos ball-screw y cremalleras (inyectoras eléctricas)
Las inyectoras totalmente eléctricas (all-electric) utilizan husillo de bolas y servomotores para todos los movimientos. Sus requisitos de lubricación son distintos al mundo hidráulico:
- Husillos ball-screw: aceite VG 15-32 de baja viscosidad o grasa NLGI 1 de base PAO/éster para lubricación por tuerca o alimentación central
- Guías lineales: grasa NLGI 2 PAO con baja fricción estática (sin stick-slip) para asegurar precisión de posicionamiento micrométrico
- Servomotores: grasa de poliurea NLGI 2, nunca mezclada con grasas de jabón de litio (incompatibilidad)
- Intervalo de reengrase según fabricante: 500-2.000 horas dependiendo de temperatura y ciclo
3. Sopladoras: PET, PE-HD y PVC
Las máquinas sopladoras producen envases huecos por tres procesos principales: extrusión-soplado (EBM para bidones y garrafas), inyección-soplado (IBM para frascos de precisión) e inyección-estiramiento-soplado (ISBM para botellas PET). Cada proceso tiene sus propias demandas lubricantes.
3.1 Sopladoras de extrusión (EBM): hasta 3.600 rpm
Las sopladoras EBM rotativas (tipo rueda o carrusel) giran a velocidades elevadas con moldes que abren y cierran en cada estación. La corona y piñones de la rueda precisan:
- Aceite de corona abierta o grasa adhesiva de alta adherencia que no centrifugue ni gotee sobre el envase en formación
- En sopladoras de envases alimentarios (botellas de leche, bidones alimentarios): lubricantes NSF H1 obligatorios en cualquier punto de posible contacto
- Cilindros neumáticos de molde: aceite de nebulizador (mist oiler) de baja viscosidad VG 10-22, sin silicona
3.2 Sopladoras ISBM para PET (botellas de bebidas)
Las líneas ISBM de alta velocidad (Sidel, Krones, Sipa) producen hasta 80.000 botellas/hora. Sus rodamientos de alta velocidad en el carrusel de moldes y en los ejes de estiramiento exigen:
| Punto lubricación | Lubricante | Frecuencia | Observaciones |
|---|---|---|---|
| Rodamientos carrusel (alta vel.) | Grasa PAO poliurea NLGI 2 | 2.000 h | NSF H1 si envase alimentario |
| Leva de apertura molde | Grasa grafito/MoS₂ NLGI 1-2 | 500-1.000 h | Alta carga intermitente |
| Eje de estiramiento | Grasa NLGI 2 PAO de baja fricción | 1.000 h | Precisión crítica |
| Guías lineales de molde | Grasa NLGI 2, baja fricción estática | 500 h | Sin contaminación PET |
| Cadena de transporte preforma | Aceite penetrante VG 10-22 | 200-500 h | Puede ser NSF H1 |
| Compresor alta presión (40 bar) | Aceite compresor sintético, sin silicona | 2.000 h | Riesgo contaminación aire de soplado |
Crítico — compresor de aire de soplado: El compresor de alta presión (25-40 bar) que suministra el aire de soplado de botellas PET es un punto de riesgo mayor. Si el aceite del compresor supera el carryover de 0,01 mg/m³ (clase 1 ISO 8573-1), contamina el interior de la botella. Especificar aceites de compresor de baja emisión de aerosol y mantener los filtros separadores en condición óptima.
4. Equipos auxiliares: termoformadoras, calandradoras y granuladoras
4.1 Termoformadoras
Las termoformadoras (Kiefel, Brown Machine, ILLIG) conforman lámina plástica mediante vacío y/o presión. Sus sistemas de lubricación incluyen:
- Cadena de arrastre de la lámina: aceite de cadena de alta adhesividad, resistente a temperatura del horno (hasta 200°C en zona de calentamiento)
- Guías y excéntricas de la mesa: grasa NLGI 2 EP de litio o litio-calcio
- Cilindros hidráulicos o neumáticos de la mesa: según especificación fabricante, generalmente aceites HLP VG 46 o VG 68
- Troqueles de corte: los rodamientos del troquel pueden necesitar reengrase frecuente (cada 200-500 ciclos de producción) por las vibraciones de corte
4.2 Calandradoras de PVC
Las calandradoras de PVC (producción de suelos vinílicos, film de lona) trabajan con rodillos calentados a 170-190°C y aplicación de alta presión. Sus rodamientos de rodillos de gran diámetro (200-500 mm) con alta carga radial y temperatura requieren:
- Aceite de circulación de alta temperatura: éster sintético ISO VG 150-220, con estabilidad térmica hasta 180°C
- O grasa de alta temperatura: poliurea + base éster o PAO, NLGI 2, Tmax 160°C
- Los engranajes de sincronismo de rodillos precisan aceite CLP EP ISO VG 320-460, con aditivos EP de azufre-fósforo
4.3 Granuladoras underwater y strand
Las granuladoras de corte bajo agua (underwater pelletizer) y de cordón (strand pelletizer) son el eslabón final del compounding. Sus rodamientos del rotor de la cuchilla deben soportar:
- Alta velocidad (1.500-3.000 rpm), temperatura elevada por proximidad a la hilera y presencia de agua de proceso
- Lubricación con grasa resistente al agua: jabón de litio-calcio o poliurea, NLGI 2, con inhibidores de corrosión
- Sellos de aceite o laberínticos que impidan la entrada de agua al cojinete
- Reengrase frecuente (100-500 horas) por el ambiente húmedo
5. Lubricantes NSF H1 en maquinaria de envases alimentarios
Cuando la maquinaria de plásticos produce envases primarios para alimentos o bebidas (botellas, tapones, tapas, bandejas), existe riesgo de contacto accidental del lubricante con el envase. La normativa de seguridad alimentaria (FSSC 22000, BRC, IFS, Codex Alimentarius) exige el uso de lubricantes de grado alimentario en estos puntos:
| Categoría NSF | Definición | Aplicación típica en plásticos |
|---|---|---|
| NSF H1 | Contacto incidental posible con alimento | Puntos de lubricación sobre líneas de envases alimentarios |
| NSF H2 | Sin contacto con alimento, zona de producción alimentaria | Sistemas hidráulicos, compresores en planta alimentos |
| NSF H3 (3H) | Aceite soluble para protección temporal | Protección moldes durante parada larga |
| NSF 3H (desmoldante) | Desmoldante con contacto directo alimento | Desmoldantes en moldeo de envases |
Implementación HACCP: El plan HACCP debe incluir los lubricantes como potencial punto de contaminación química (CCP o PRP según riesgo). El mapa de lubricación de la planta debe identificar todos los puntos de lubricación, el tipo de lubricante utilizado (NSF H1/H2/regular), y los controles de verificación. La segregación de lubricantes alimentarios (almacenamiento separado, color coding, dispensadores exclusivos) previene contaminaciones cruzadas.
6. Diagnóstico de problemas lubricantes frecuentes
Barnices y lacas en cojinetes de motor de plastificación
Síntoma
Rodamiento agarrotado, temperatura elevada, ruido anormal
Causa raíz
Lubricante de base mineral u oxidado por alta temperatura, sin estabilidad oxidativa suficiente
Solución
Sustituir por grasa poliurea base PAO/éster con temperatura máxima +30°C sobre la operativa. Analizar temperatura real con termómetro de contacto.
Espuma en aceite de caja de extrusora
Síntoma
Aceite espumoso en mirilla, nivel aparente alto, lubricación deficiente
Causa raíz
Contaminación por agua (condensación o refrigeración), o mezcla de aceites incompatibles (antiespumante destruido)
Solución
Drenar, enjuagar con aceite de lavado, rellenar con aceite nuevo (mismo tipo). Corregir fuente de agua. Analizar aceite retirado.
Consumo excesivo de grasa en granuladoras underwater
Síntoma
Rodamientos requieren reengrase muy frecuente o falla prematuramente
Causa raíz
Agua de proceso penetra en cojinete, lava la grasa. Sello insuficiente o dañado.
Solución
Grasa resistente al agua (Li-Ca o poliurea) con alto grado de lavado resistente. Verificar estado de sellos laberínticos. Considerar grasa de alto punto goteo.
Stick-slip en guías lineales de inyectora eléctrica
Síntoma
Movimiento irregular de la placa móvil, rebabas de pieza inconsistentes, alarma de posición en CNC
Causa raíz
Grasa con alta fricción estática, lubricación insuficiente, grasa degradada o incorrecta
Solución
Grasa específica para guías lineales de baja fricción estática (base PAO, bajo contenido MoS₂ o PTFE). Verificar ciclo de reengrase automático central.
7. Resumen: lubricante por tipo de maquinaria y punto
| Maquinaria | Punto | Lubricante | Intervalo | NSF H1 |
|---|---|---|---|---|
| Extrusora doble tornillo | Caja multiplicadora | CLP PAO VG 220-320 | 8.000-12.000 h | No (std) |
| Extrusora doble tornillo | Rodamientos axiales | Grasa PAO poliurea NLGI 2 | Vida / verificar | Si envase alim. |
| Inyectora hidráulica | Sistema hidráulico | HLP VG 46-68 sin Zn | Análisis / 4.000 h | H2 en zonas alim. |
| Inyectora eléctrica | Guías lineales | Grasa PAO baja fricción NLGI 2 | 500-1.000 h | Si envase alim. |
| Inyectora (zona barril) | Rodamientos motor plast. | Grasa éster/PAO poliurea | 2.000 h | Si envase alim. |
| Sopladora EBM rotativa | Corona/piñones rueda | Grasa adhesiva alta adherencia | 500 h | Si alimentos |
| Sopladora ISBM PET | Rodamientos carrusel | Grasa PAO poliurea NLGI 2 | 2.000 h | H1 obligatorio |
| Sopladora ISBM PET | Compresor 40 bar | Aceite compresor sint. baja emis. | 2.000 h / fabricante | H2 |
| Calandra PVC | Rodamientos rodillos calentados | Éster VG 150-220 circulación | Análisis / 2.000 h | No |
| Calandra PVC | Engranajes sincronismo | CLP EP VG 320-460 | 4.000-6.000 h | No |
| Granuladora underwater | Rotor cuchilla (húmedo) | Grasa Li-Ca resist. agua NLGI 2 | 100-500 h | Si gránulo alim. |
| Termoformadora | Cadena arrastre lámina | Aceite cadena alta temp. VG 150 | 200-500 h | Si envase alim. |
Lubricantes para transformación de plásticos: envasado técnico especializado
FILLCORE INDUSTRIAL envasa lubricantes industriales en formatos técnicos para maquinaria de plásticos: desde cubos de 20 L de aceite de caja extrusora hasta cartuchos de grasa para centrales automáticas de engrase.