Lubricantes para Maquinaria de Termoconformado de Plástico

Termoconformado: por qué el lubricante impacta directamente en la calidad del envase

En una termoconformadora de envases alimentarios, la cadena de transporte de lámina está a 30-50 cm de la lámina de PET o PP caliente (140-200 °C) que se convertirá en una bandeja de carne, una tapa de yogur o un envase de ensalada. Si el aceite de cadena genera humos, estos condensan sobre la lámina en proceso, creando manchas invisibles que solo se detectan después: mala adhesión del film de sellado, rechazo de etiquetas, contaminación del producto.

En el mismo equipo, la lubricación del molde de termoconformado determina si la pieza desmolda limpiamente o si arrastra residuos de grasa que contaminen el interior del envase. Y la bomba de vacío que mantiene el vacío de conformado debe operar sin contaminar el proceso de vacío con aceite de paletas.

Esta guía proporciona especificaciones precisas para cada subsistema, con viscosidad ISO, base química, temperatura de aplicación, necesidad de NSF H1 y soluciones para los problemas de contaminación más frecuentes.

1. Termoconformado de PET para envases alimentarios

El PET (politereftalato de etileno) es el material dominante en envases para ensaladas, frutas cortadas, carnes frescas y platos preparados. La lámina de PET-A (amorfo) o PET-G se calienta a 130-160 °C en el horno de infrarrojos hasta ablandarse y luego se conforma sobre el molde por vacío o presión.

1.1 Cadenas del horno de calentamiento infrarrojo (PET)

Las cadenas transportan la lámina de PET a través del horno de infrarrojos. Temperatura de la cadena en el horno: 100-180 °C. La cadena es de acero inoxidable (AISI 304 o 316) con pasadores, casquillos y rodillos.

El problema de la silicona: los aceites de cadena con base silicona (polimetilsiloxano, PDMS) son tentadores por su alta estabilidad térmica, pero están contraindicados en termoconformado de PET. La silicona en aerosol (generada por el aceite caliente de la cadena) contamina la superficie del PET, creando una capa de liberación que:

• Impide la adhesión del film de sellado PE o PP sobre el envase (fugas en bandeja)
• Provoca rechazo de etiquetas adhesivas (desprendimiento en línea)
• Contamina los moldes de termoconformado (acumulación progresiva)
• Interfiere con tratamientos de corona o flame treatment en el PET

Especificación recomendada: aceite de cadena de alta temperatura ISO VG 68-100, base PAO o éster sintético (poliol-éster), sin silicona, sin colorantes, punto de inflamabilidad > 260 °C, temperatura de servicio hasta 200 °C sin formación de barniz ni carbonilla. Formulación "sin humos" (low fume): presión de vapor < 0,01 Pa a 150 °C.

En termoconformado de envases para alimentos de contacto directo: certificación NSF H1 obligatoria. El Reglamento (CE) n.° 1935/2004 sobre materiales en contacto con alimentos y el Reglamento (UE) n.° 10/2011 sobre plásticos exigen que ningún componente del proceso de fabricación del envase transfiera sustancias al alimento en cantidades peligrosas. El NSF H1 provee la base toxicológica para demostrar el cumplimiento.

1.2 Alternativa: aceite de cadena "dry" tipo PTFE seco

Los aceites de cadena "dry" o "seco" aplican una dispersión de PTFE en un solvente portador. El solvente se evapora tras la aplicación y deja una película seca de PTFE sobre la cadena. Ventajas:

• No genera aerosol de aceite en el horno (sin riesgo de contaminación de lámina)
• No acumula residuo húmedo que atrape polvo y partículas plásticas
• PTFE es inerte y no contaminante del PET (compatible NSF H1 como sustancia de base)
• Coeficiente de fricción de cadena muy bajo (μ ≈ 0,04-0,06)

Inconvenientes: el lubricante seco tiene vida de película más corta que el aceite; requiere sistemas de aplicación automática con cadencia de 15-30 min. A temperaturas > 200 °C, el PTFE se degrada (temperatura de inicio de descomposición del PTFE: 260 °C). Para hornos que superan 200 °C en la zona de cadena, el aceite PAO VG 68-100 sigue siendo la única opción práctica.

2. Termoconformado de PVC rígido y blando

El PVC rígido (r-PVC) se usa en envases de blíster para productos farmacéuticos y de consumo, tapas de envases y cajas de presentación. El PVC blando (plastificado) se usa en perfiles y aplicaciones de embalaje especiales. La temperatura de conformado del PVC rígido es 140-160 °C; la del PVC blando, 120-150 °C.

2.1 Cadenas del horno en termoconformado de PVC

El PVC a temperatura de proceso libera ácido clorhídrico (HCl) en trazas por degradación térmica. Este HCl puede atacar algunos aditivos del aceite de cadena y corroer las cadenas de acero al carbono. Las implicaciones son:

• Material de cadena: acero inoxidable AISI 316 o cadenas con recubrimiento de níquel para resistir la atmósfera de HCl.
• Aceite de cadena: ISO VG 68-100 PAO o éster sintético, con inhibidor de corrosión resistente a ácidos clorados. Evitar aceites con aditivos de azufre activo que puedan reaccionar con el HCl del ambiente.
• Sin PVC-compatibility issues: el aceite de cadena no debe extraer plastificantes (ftalatos, DINP, DINCH) del PVC blando ni causar fragilización del PVC rígido. Los ésteres sintéticos y PAO tienen baja afinidad por los plastificantes del PVC.

Para blíster farmacéutico con PVC/PVDC: el aceite de cadena debe ser NSF H1 si el blíster va a contener medicamentos. La Directiva Europea 2001/83/CE y las guías de la EMA sobre envases primarios de medicamentos exigen control de contaminantes procedentes del proceso de fabricación del envase.

2.2 Temperatura 140-200 °C: requisitos del aceite de cadena

A 200 °C, la vida del aceite de cadena se reduce drásticamente si no está formulado para alta temperatura. Los aceites minerales a 200 °C se oxidan en horas, formando barnices y lacas sobre la cadena que aceleran el desgaste de pasadores y casquillos. Los aceites PAO a 200 °C mantienen una vida de 200-500 h antes de necesitar reposición. Los ésteres sintéticos de poliol tienen el mejor comportamiento a temperatura continuada (> 200 °C).

Indicadores de degradación del aceite de cadena en horno: depósitos marrones o negros en los pasadores de la cadena, incremento de la resistencia mecánica de la cadena (tensión aumentada en el motor de tracción), ruido de la cadena (desgaste de rodillos). La inspección visual de la cadena cada 500 h es práctica estándar en plantas de termoconformado de volumen.

3. Prensas de termoconformado: neumáticas e hidráulicas

3.1 Prensas neumáticas de conformado

Las prensas neumáticas aplican la presión de conformado y el vacío simultáneamente mediante cilindros neumáticos. El sistema neumático incluye FRL (filtro-regulador- lubricador), válvulas distribuidoras, cilindros de prensado y líneas de vacío.

Aceite FRL: ISO VG 32 nafténico, sin silicona (igual que en lavandería industrial: la silicona en neblina de aceite neumático contamina la lámina de PET). NSF H1 obligatorio para termoconformado de envases alimentarios. Dosificación: 1-2 gotas / 1.000 L de aire consumido. Temperatura de trabajo de los actuadores: 20-50 °C.

Los cilindros neumáticos de alta frecuencia (hasta 60 ciclos/min en prensas de alta cadencia) requieren aceite FRL de bajo depósito de carbón (low carbon deposit): el aceite mineral nafténico estándar puede generar barnices en cilindros tras 2.000-4.000 h. Los aceites FRL de base PAO o éster sintético tienen menor tendencia a la formación de depósitos.

3.2 Prensas hidráulicas de conformado profundo (deep drawing)

El conformado profundo (deep drawing) de lámina de PP, ABS o HIPS para envases de alta pared requiere prensas hidráulicas de 50-500 kN. El sistema hidráulico opera a presión de 100-250 bar con aceite hidráulico tipo HLP (Hydraulic Lubricating Pressure fluid).

Especificación: aceite hidráulico HLP ISO VG 46-68, base mineral de alta refinación o PAO, clasificación ISO 11158 HLP, inhibidor de corrosión, antiespuma, demulsibilidad > 40 ml (ASTM D1401). Temperatura de servicio del aceite en depósito: 40-70 °C. Filtración recomendada: < ISO 17/15/12 (partículas por ISO 4406:2021).

En prensas hidráulicas de alta velocidad (servo-hidráulicas de alta dinámica), el aceite puede calentarse más: se recomienda HLP VG 46 con punto de inflamabilidad > 200 °C y viscosidad índice > 100 para mantener viscosidad adecuada a temperatura elevada.

4. Moldes de termoconformado: guías laterales y desmoldeo

Los moldes de termoconformado son de aluminio fundido o mecanizado (moldes de precisión de alta cadencia) o composite (para tiradas cortas). Incorporan guías laterales (slide guides) para el desplazamiento vertical del macho y de la placa de corte. Las guías trabajan a temperatura del molde: 40-100 °C (moldes con control de temperatura por agua o aire forzado).

4.1 Guías laterales del molde

Las guías deben lubricarse con un lubricante que:

• No contamine la lámina plástica (PET, PP, PVC) por proximidad o contacto
• No genere humos ni aerosoles a 100 °C que depositen sobre la lámina
• Tenga alta adherencia a las guías de aluminio o acero
• Sea compatible con los elastómeros del molde (juntas de EPDM o silicona del circuito de agua de temperatura)

Opciones:

• Grasa PTFE NLGI 1-2: película seca inerte, temperatura hasta 200 °C, compatible con aluminio y acero, no contamina PET. NSF H1 disponible en formulaciones específicas. Aplicación directa sobre guías con espátula o pistola de grasa.
• Grasa silicona NLGI 1-2: excelente para guías de molde de PVC (la silicona no ataca el PVC), temperatura hasta 200 °C. SOLO si no hay riesgo de contacto con PET, PU o superficies que vayan a recibir pintura o adhesivo.
• Aceite mineral VG 10-22 (guías con lubricación automática):para sistemas de lubricación centralizada de guías, aceite fino de baja viscosidad, NSF H1.

4.2 Desmoldeo (release agent)

Los agentes de desmoldeo para moldes de termoconformado no son lubricantes industriales convencionales: son formulaciones específicas de polímeros de baja superficie aplicadas en capa muy fina. Los más usados son ceras de carnauba en dispersión acuosa, PTFE en dispersión, o aceites de silicona diluidos (solo en termoconformado no alimentario). En termoconformado de envases de contacto alimentario: cera de carnauba NSF H1 o PTFE NSF H1. La aplicación excesiva de agente de desmoldeo provoca transferencia al interior del envase y puede invalidar el cumplimiento del Reglamento (UE) n.° 10/2011.

5. Cortadoras de troquel (steel rule die cutting) y troqueles de acero

El corte del envase termoconformado de la lámina sobrante se realiza mayoritariamente por troquelado con troquel de regla de acero (steel rule die) o por punzones de acero mecanizados integrados en la propia termoconformadora (in-mold cutting o cut-in-place).

5.1 Lubricación del troquel de corte

El troquel de acero corta lámina de PET, PP, PVC o PS a 50-300 ciclos/min. El filo del troquel sufre desgaste abrasivo por el plástico y por las fibras de carga (PET cargado con mineral, PP cargado con talco) presentes en algunas formulaciones de lámina.

Lubricación del troquel: aceite fino ISO VG 10-22, aplicado en capa muy delgada sobre el filo del troquel por sistemas de micro-dosificación (0,05-0,2 ml por cada 1.000 ciclos). Objetivos:

• Reducir desgaste del filo de troquel (extensión de vida útil del troquel 2-4x)
• Evitar adhesión del plástico caliente al troquel (especialmente PP y PS por encima del punto de reblandecimiento)
• Reducir rebaba en el corte

NSF H1 obligatorio en cortado de envases de contacto alimentario: el aceite de corte de troquel puede quedar en trazas en el borde de corte del envase. VG 10-22 base PAO o éster sintético, sin colorantes, sin metales pesados.

Los aceites de corte convencionales para metales (aceites enteros o solubles) están contraindicados: contienen aditivos de azufre activo, cloro activo o aminas que son incompatibles con plástico alimentario y no cumplen NSF H1.

6. Sistemas de vacío para termoconformado

El vacío es el principio central del termoconformado: la diferencia de presión entre la cara del molde (vacío < 50 mbar) y la cara de la lámina (presión atmosférica) fuerza la lámina caliente a adoptar la forma del molde. El sistema de vacío incluye la bomba de vacío, el acumulador de vacío (buffer tank) y las válvulas y tuberías de distribución al molde.

6.1 Bombas de anillo líquido

Las bombas de anillo líquido (liquid ring pumps o LRP) son el tipo más común en termoconformado por su robustez y bajo mantenimiento. Utilizan agua como líquido de sello (o solución anticongelante en plantas sin climatización). El rotor gira en el anillo de agua, sin contacto metal-metal: no requieren lubricante en la zona de bombeo. Solo se lubrican los rodamientos del eje del rotor (exterior al cuerpo de bombeo), con grasa Li NLGI 2 estándar o grasa precintada de por vida.

El aceite es irrelevante en el vacío de LRP: no hay aceite en el gas bombeado. Sin embargo, en sistemas con LRP y separador de agua, si los rodamientos fallan y la grasa migra al cuerpo de la bomba, puede contaminar el agua de sello. En plantas de envase alimentario: grasa NSF H1 en los rodamientos del eje del LRP como medida preventiva.

6.2 Bombas de paletas rotativas (rotary vane vacuum pumps)

Las bombas de paletas rotativas lubrificadas por aceite proporcionan vacío más profundo (hasta 0,5 mbar absoluto) que las LRP. El aceite de la bomba cumple funciones de: lubricación de paletas y rotor, sellado de las holguras entre paleta y estátor, y refrigeración.

Riesgo en termoconformado de envases alimentarios: el aceite de la bomba de paletas puede retroceder (backstreaming) hacia el molde si:

• La bomba para sin válvula antirretorno en la línea
• La temperatura del aceite es baja (alta presión de vapor del aceite)
• Se produce condensación de vapor del aceite en la línea de vacío fría

Aceite de bomba de vacío de paletas para termoconformado alimentario:ISO VG 46, base PAO de alta refinación, sin aditivos contaminantes, presión de vapor baja (baja tendencia al backstreaming), NSF H1. Se instala siempre válvula antirretorno en la entrada de la línea de vacío al molde, y separador de aceite en la salida de la bomba.

7. Apiladores y manipuladores automáticos de bandejas (stackers)

Los apiladores automáticos recogen las bandejas termoconformadas (vacías o llenas) y las apilan en pilas de 5-50 unidades para su posterior llenado o envasado. Incorporan brazos articulados neumáticos, actuadores lineales, ventosas de vacío y cintas de transporte.

7.1 Actuadores neumáticos de brazos y pinzas

Igual que en la prensa neumática: aceite FRL ISO VG 32 nafténico, sin silicona, NSF H1. Los apiladores de zona clean (después del termoconformado, manipulando envases vacíos) son los más críticos: el aceite de los actuadores está a 50 cm o menos de las bandejas vacías que van a recibir alimento. La neblina de aceite neumático en zona clean debe ser mínima: dosificación precisa del FRL es obligatoria.

7.2 Rodamientos y guías lineales del apilador

Las guías lineales de los brazos del apilador trabajan a temperatura ambiente, con ciclos de alta frecuencia (hasta 60 ciclos/min). Grasa Li NLGI 2, NSF H1, o grasa PTFE NLGI 1-2 NSF H1 si los rodamientos están en zona de contacto potencial con bandejas. Los rodamientos de los motores de cintas de transporte del apilador: grasa Li NLGI 2 NSF H1, intervalo 2.000 h.

8. Tabla: material plástico vs. especificación de lubricante de cadena

9. Tabla de referencia: lubricación completa de planta de termoconformado

10. Problema crítico: contaminación del plástico por aceite de cadena

La contaminación del plástico termoconformado por aceite de cadena es el problema más frecuente y costoso en plantas de envase alimentario. Sus efectos van desde la pérdida de adhesión del film de sellado (devueltas de cliente, reclamaciones de seguridad alimentaria) hasta la mala adhesión de etiquetas y la presencia de aceite detectado en análisis de migración del envase.

10.1 Marco regulatorio: NSF H1 y Reglamento (UE) n.° 10/2011

El Reglamento (UE) n.° 10/2011 sobre materiales plásticos en contacto con alimentos establece que los materiales plásticos (y por extensión, los procesos de fabricación de los envases plásticos) no deben transferir sus constituyentes al alimento en cantidades que:

• Representen un peligro para la salud humana
• Produzcan una modificación inaceptable en la composición del alimento
• Deterioren las características organolépticas del alimento

Los lubricantes NSF H1 están formulados únicamente con ingredientes de la lista positiva de la NSF (National Sanitation Foundation) y de la FDA 21 CFR §178.3570 (lubricantes con posibilidad de contacto incidental con alimentos). Usar lubricantes NSF H1 en todos los puntos críticos del proceso de termoconformado es la medida más directa para demostrar el cumplimiento del Reglamento (UE) n.° 10/2011 frente a clientes, auditores IFS/BRC o la Autoridad Competente de Seguridad Alimentaria.

10.2 NSF H1 no es suficiente: también importa el nivel de contaminación

NSF H1 certifica que el lubricante es aceptable para contacto incidental (accidental, no intencionado) con alimentos. No autoriza la contaminación deliberada ni elimina la obligación de minimizar el nivel de contaminación. El límite de migración total de lubricante en el envase debe cumplir el límite de migración global (OML) del Reglamento (UE) n.° 10/2011: 10 mg/dm² de envase o 60 mg/kg de alimento. En la práctica, la correcta dosificación del lubricante (el mínimo necesario) es la primera medida de control.

11. Formatos de suministro de lubricantes para termoconformado

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Conclusión

El termoconformado de plástico para envases alimentarios es uno de los procesos industriales con mayor criticidad en la selección de lubricantes. La proximidad de las cadenas del horno, los moldes, los actuadores neumáticos y los troqueles de corte con la lámina plástica caliente —que se convertirá en un envase de contacto con alimento— hace que cualquier error en la selección del lubricante pueda traducirse en no conformidades regulatorias, reclamaciones de cliente o retiradas de producto.

Los principios son claros: NSF H1 en todos los puntos de riesgo, sin silicona en ningún punto del proceso de PET, aceite de cadena "low fume" de alta temperatura (PAO VG 68-100 o PTFE seco), grasa PTFE para guías de molde, aceite VG 32 nafténico sin silicona para FRL neumáticos, y dosificación al mínimo efectivo.

El cumplimiento documentado —ficha técnica NSF, certificado de análisis por lote, registro de aplicación— es la prueba objetiva frente a auditorías IFS/BRC, certificaciones ISO 22000 o requerimientos de clientes de gran distribución.