FILLCORE INDUSTRIAL
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La fabricación de vidrio hueco opera a temperaturas que van de 1.050°C en la formadora hasta 600°C en la cadena del horno de recocido (lehr). En cada etapa, el lubricante correcto marca la diferencia entre producción continua y paradas por desgaste, defectos de superficie o contaminación del producto.
El proceso de fabricación de vidrio hueco (botellas, tarros, frascos) presenta una de las secuencias térmicas más extremas de cualquier industria: la gota de vidrio fundido sale del alimentador a 1.050-1.100°C, es formada en moldes de hierro fundido a alta velocidad, transferida mediante pinzas mecánicas, transportada por el lehr de recocido a 600°C y finalmente inspeccionada y paletizada a temperatura ambiente.
En cada etapa, los mecanismos móviles requieren lubricación específica: el aceite de molde que actúa como agente de desmoldeo, las grasas de los mecanismos cinemáticos de la formadora IS, los lubricantes de cadena del lehr y los aceites de los actuadores neumáticos de soplado. Un error de formulación puede contaminar el vidrio, crear defectos de superficie o provocar incendios en presencia de metales fundidos.
La máquina IS (Individual Section) es el estándar mundial en fabricación de vidrio hueco. Consiste en secciones independientes (8, 10 o 12 secciones típicamente) que forman botellas en paralelo a velocidades de 50-500 envases/minuto por sección. Cada sección es una pequeña fábrica con decenas de mecanismos cinemáticos que operan a frecuencias de 50-200 ciclos por minuto.
~900°C en zona de corte
Cortan la gota de vidrio del alimentador. Operación continua a alta frecuencia. Las hojas de tijera son acero especial con recubrimiento NiCr.
600-800°C
Guían la gota hacia el molde prerreglado (blank mold). Acero templado con recubrimiento CrN o TiN para resistencia al desgaste y erosión de vidrio.
Ambiente +150°C radiación
Transfiere la paraison del molde de prerreglado al molde final (blow mold). Movimiento oscilante 180°, frecuencia 50-100 ciclos/min.
400-600°C contacto con vidrio
Extraen la botella terminada del molde y la depositan sobre la placa de empuje (dead plate). Contacto directo con vidrio a 400-600°C.
100-300°C
Empuja la botella hacia la cinta de transporte del lehr. La placa dead plate refrigerada por agua actúa como primera zona de enfriamiento.
200-500°C en molde activo
Accionan la apertura y cierre de los semimoldes. Operación de alta frecuencia con cargas de cierre de 500-2.000 N.
Riesgo de incendio: punto de inflamación del lubricante
En la máquina IS, los lubricantes se aplican cerca de vidrio fundido a más de 1.000°C y metales a 400-600°C. El punto de inflamación del lubricante debe ser muy superior a la temperatura de contacto. Regla práctica: punto de inflamación Cleveland (COC) ≥ temperatura de operación × 1,5. Para zonas de 400°C, se requieren lubricantes con COC ≥ 300°C. Los aceites minerales convencionales (COC 200-220°C) son inadecuados en zonas calientes de la IS.
El aceite de molde es el lubricante más crítico en la fabricación de vidrio hueco. Se aplica al interior de los semimoldes de hierro fundido (blank mold y blow mold) mediante boquillas de spray, mopas o sistemas de lubricación automática, con el doble objetivo de facilitar el desmoldeo del vidrio y proteger la superficie del molde del desgaste erosivo.
| Tipo | Base | Ventajas | Limitaciones |
|---|---|---|---|
| Mineral bajo aromático | Parafínico Group II/III muy bajo en aromáticos | Bajo coste, buena disponibilidad, evaporación razonablemente limpia | Puede dejar residuo carbonoso a temperatura alta; humos en operario |
| PAO (polialfaolefina) | Sintético, PAO VG 4-6 | Evaporación muy limpia, sin residuo carbonoso, estabilidad térmica superior | Mayor coste; menor poder de desmoldeo que mineral sin aditivos |
| Éster sintético | Éster adipato o trimellitato VG 5-10 | Excelente poder desmoldeo, bajo punto de rocío, biodegradable | Puede hidrolizarse en condiciones húmedas; precio medio-alto |
| Silicona (polidimetilsiloxano) | PDMS 100-1.000 cSt | Excelente desmoldeo térmico, estabilidad hasta 200-250°C | PROHIBIDO en vidrio de envase: contamina la superficie y causa defectos cosméticos graves (crater, bloom) |
| Aceite de colza/girasol | Éster vegetal natural | Biodegradable, bajo impacto ambiental, buenas propiedades desmoldeo | Oxidación y polimerización a alta temperatura; residuo pegajoso |
Defecto por aceite de molde incorrecto: COKING
El coking es la deposición de residuo carbonoso (carbón de coque) sobre la superficie del molde debido a la descomposición oxidativa del aceite. Este residuo actúa como aislante térmico, altera la distribución de temperatura en el vidrio y genera defectos como rayas, marcas y burbujas en el envase. La eliminación del coking requiere parada de la sección y limpieza abrasiva del molde (shot blasting). Un aceite de molde de alta estabilidad térmica (índice de coking <5 mg/g a 300°C) previene este problema.
Los mecanismos cinemáticos de la IS (ejes, articulaciones, guías deslizantes) requieren grasas de alta temperatura con capacidad para operar en presencia de radiación infrarroja intensa y posibles salpicaduras de aceite de molde. La temperatura ambiental en la zona de la máquina IS alcanza los 80-120°C, con picos de 200-300°C en zonas de alta radiación.
| Mecanismo | Lubricante recomendado | NLGI | T máx. |
|---|---|---|---|
| Ejes oscilantes del brazo de inversión | Grasa PFPE (perfluoropoliéter) o PAO Li-complejo alta T | NLGI 2 | 260°C (PFPE) / 150°C (PAO) |
| Guías deslizantes de plato de molde | Grasa grafitada Li-complejo, COC > 280°C | NLGI 2 | 200°C |
| Tijeras de corte de gota (articulaciones) | Grasa de grafito coloidal sin base aceite (pasta seca) | N/A | >400°C |
| Eje de pivote de pinzas de transferencia | Grasa Ca-sulfonato o PFPE para alta temperatura | NLGI 1-2 | 200-260°C |
| Actuadores y levas de la IS | Aceite de engranajes CLP VG 150 sintético PAO | N/A (aceite) | 150°C |
| Mecanismo del empujador (pusher) | Grasa Li-complejo EP, zona de confort <120°C | NLGI 2 | 130°C |
| Cojinetes de rodillos de cinta de entrada lehr | Grasa poliurea NLGI 2 alta temperatura, sellado de vida | NLGI 2 | 180°C |
PFPE: el lubricante definitivo para alta temperatura
Los lubricantes PFPE (perfluoropoliéter, marca comercial Krytox®, Fomblin®) ofrecen estabilidad térmica hasta 260-300°C de forma continua, son químicamente inertes (no reaccionan con vidrio ni con vapores de aceite de molde) y tienen una presión de vapor extremadamente baja. Su limitación principal es el precio: 10-30 veces superior a grasas convencionales. Se justifican solo en puntos de muy alta temperatura o donde la contaminación del lubricante sobre el vidrio sea inaceptable (vidrio óptico, farmacéutico, cosmético premium).
El lehr (horno de recocido) es el túnel por el que pasan las botellas recién formadas para ser enfriadas de forma controlada desde ~600°C hasta temperatura ambiente. Las cadenas de acero inoxidable o aleación especial que transportan las botellas a través del lehr operan en un gradiente térmico extremo: 600°C en la entrada, 100°C en la salida, con una longitud de 40-80 metros.
Cadena de eslabones de AISI 310 o Inconel 625. A estas temperaturas ningún lubricante convencional es estable. Se usa grafito coloidal en suspensión acuosa o en portador de polietilenglicol (PEG) de alta volatilidad. El agua/PEG se evapora y deja una película sólida de grafito en los pasadores y eslabones.
Aceites sintéticos de muy alta temperatura (ésteres de trimellitato, polialfaolefinas pesadas ISO VG 220-460) o grasas de grafito en base sintética. El lubricante puede ser líquido en este rango. Los sistemas de lubricación centralizada aplican dosis muy pequeñas (0,01-0,05 ml/pasador/hora).
Aceites de cadena convencionales o grasas sintéticas NLGI 0-1 de alta temperatura (Li-complejo o poliurea). La lubricación en este tramo sigue siendo crítica: es donde la cadena soporta la mayor tensión mecánica al arrastrar las botellas ya frías y pesadas.
El grafito coloidal en suspensión acuosa es la única solución práctica para la lubricación de cadenas a más de 400°C. El mecanismo es el siguiente:
1. Aplicación
Suspensión acuosa de grafito 5-15% en peso se dosifica sobre los pasadores de la cadena mediante boquilla de goteo o spray
2. Evaporación
El agua se evapora en fracciones de segundo al contactar con la cadena caliente (100-300°C). No hay llama ni humos tóxicos
3. Depósito sólido
Quedan partículas de grafito coloidal (1-5 µm) depositadas en los intersticios pasador-eslabón
4. Lubricación sólida
El grafito actúa como lubricante sólido en el rango 400-600°C, con coeficiente de fricción µ = 0,05-0,15
| Parámetro | Especificación típica | Impacto en proceso |
|---|---|---|
| Tamaño de partícula de grafito | D50: 1-5 µm; D90: <10 µm | Penetración en intersticios de pasador (juego 5-20 µm) |
| Concentración de grafito | 5-15% en peso | Mayor concentración: mayor lubricación pero mayor residuo acumulado |
| Portador acuoso | Agua desionizada + dispersante no iónico 0,5% | Sin dispersante: aglomeración y obstrucción de boquillas |
| Estabilidad de dispersión | Sin sedimentación en 24h (prueba estática) | Sedimentación = dosificación no uniforme |
| pH | 7-9 (ligeramente alcalino) | pH <6: corrosión de componentes de acero de la cadena |
| Contenido en cloruros | <50 ppm | Cloruros causan corrosión intergranular en AISI 310 |
| Dosis por pasador | 0,001-0,01 ml/hora según temperatura y velocidad | Exceso: acumulación de residuo; defecto: desgaste acelerado |
Alternativa ecológica: grafito en portador PEG
El polietilenglicol (PEG 200-400) como portador del grafito ofrece ventajas sobre el agua en climas fríos (sin riesgo de congelación en tuberías del sistema de lubricación exterior al lehr) y permite dosificación más precisa al tener mayor viscosidad. El PEG se descompone completamente a 300-350°C sin residuo tóxico. Es la solución preferida en plantas que operan en entornos <0°C.
La máquina IS utiliza actuadores neumáticos para el soplado de la paraison dentro del molde (blow mechanism), el cierre de moldes y el accionamiento de varios mecanismos. El lubricante de estos sistemas neumáticos tiene un requisito absoluto: prohibición total de silicona.
PROHIBICIÓN ABSOLUTA: Silicona en sistemas neumáticos de vidrio
La silicona (polidimetilsiloxano, PDMS) en el lubricante neumático puede migrar a través de las válvulas y llegar a la cavidad del molde. El PDMS se descompone a 400-500°C sobre la superficie del vidrio caliente y deja una película inorgánica de SiO₂ (sílice). Esta contaminación es invisible en inspección visual pero causa defectos graves de adhesión: las etiquetas autoadhesivas no pegan sobre el vidrio contaminado con silicona, y los recubrimientos de frío (cold end coating) pierden adherencia. El rechazo de producto puede afectar lotes completos.
El proceso press-and-blow (P&B) para la fabricación de tarros boca ancha y botellas de pared delgada utiliza un plunger (émbolo) metálico que penetra en la gota de vidrio para formar el prerreglado. La lubricación del plunger es crítica: sin lubricación, el acero del plunger se adhiere al vidrio fundido y destroza la paraison.
Aceite especial para plunger aplicado mediante nebulizador interno que introduce el lubricante por el interior hueco del plunger (refrigerado internamente por agua) y lo expulsa por microorificios hacia la superficie exterior que contacta con el vidrio.
Los plungers modernos son de cerámica técnica (Si₃N₄ o ZrO₂) o acero especial con recubrimiento de CrN o TiAlN. La cerámica ofrece mayor resistencia al desgaste y menor tendencia a adherirse al vidrio, pero aún requiere lubricación para evacuación de calor y formación de película de separación.
| Zona / Aplicación | Lubricante | T operación | Restricciones | Intervalo |
|---|---|---|---|---|
| Molde blank/blow (desmoldeo) | Aceite de molde PAO/éster VG 4-8 | 400-600°C molde | Sin silicona, sin azufre, sin residuo | Cada 1-5 ciclos (spray auto) |
| Cadena lehr zona caliente | Grafito coloidal suspensión acuosa 5-15% | 400-600°C | Sin cloruros <50 ppm | Dosificación continua 0,001-0,01 ml/h |
| Cadena lehr zona media | Aceite sintético VG 220-460 alta T o grafito | 200-400°C | COC >300°C; sin residuo | Dosificación continua o periódica |
| Cadena lehr zona fría | Grasa Li-complejo o poliurea NLGI 0-1 | 50-200°C | Alta adhesión, sin residuo excesivo | Semanal o sistema centralizado |
| Mecanismos IS — articulaciones calientes | Grasa PFPE o PAO Li-complejo alta T | 150-260°C | Sin silicona, COC >280°C | 500-2.000 ciclos de producción |
| Mecanismos IS — tijeras de gota | Pasta de grafito seco sin aceite | >400°C | Solo sólidos; sin aceite que arda | Por inspección o cada 8h |
| Neumáticos de soplado y válvulas | Aceite mineral white oil o PAO VG 10-32 | <100°C en actuador | CERO silicona — restricción absoluta | Nebulizador continuo o semanal |
| Plunger (press-and-blow) | Aceite de plunger PAO/éster VG 15-32 | <600°C contacto vidrio | Sin silicona, sin azufre, residuo <3% | Nebulizador continuo |
| Cojinetes rodillo entrada lehr | Grasa poliurea NLGI 2, relleno vida | <180°C | Sin contaminación por migración | Por vida o 2-3 años |
La proximidad de lubricantes a vidrio fundido a 1.050°C y metales incandescentes crea un riesgo de incendio que debe gestionarse con protocolos estrictos:
🔥
Nunca usar lubricante con COC inferior a 1,5× la temperatura de operación en la zona. Zona de 400°C → COC mínimo 280-300°C. Preferir sintéticos de alta estabilidad.
🏭
Mantener lubricantes en zona alejada de la IS y el lehr. Temperatura de almacenamiento <40°C. Recipientes cerrados herméticamente. No usar aerosoles inflamables cerca de vidrio caliente.
⚙️
Los sistemas centralizados minimizan la presencia de lubricante en zona de riesgo. El lubricante se lleva solo a los puntos exactos mediante tubería estanca, sin reservas abiertas junto a la IS.
🌿
Residuos de lubricante pueden contaminar el suelo de la planta. Preferir lubricantes de alta biodegradabilidad (OECD 301B >60%) para reducir el impacto de derrames inevitables en zona caliente.
Trazabilidad de lubricantes: ficha técnica + SDS siempre en planta
La industria del vidrio de envase alimentario (botellas de agua, vino, aceite) y farmacéutico requiere trazabilidad completa de todos los materiales en contacto con el proceso, incluidos lubricantes. La ficha técnica (TDS) y la ficha de datos de seguridad (SDS) deben estar disponibles en planta para cada lubricante en uso. Las auditorías BRC, IFS y FDA 21 CFR verifican este punto como requisito de inocuidad alimentaria.
La industria del vidrio hueco presenta uno de los gradientes térmicos más extremos de cualquier proceso industrial: de 1.050°C en la formadora a temperatura ambiente en la paletizadora. Cada zona requiere un lubricante específico, y la prohibición absoluta de silicona es un requisito no negociable que afecta a todos los puntos de la máquina IS y sus sistemas auxiliares.
El aceite de molde evaporable limpio, el grafito coloidal para cadenas de lehr a 600°C, las grasas PFPE para mecanismos a más de 200°C y el aceite neumático sin silicona conforman el sistema de lubricación que garantiza producción continua, calidad de vidrio y seguridad en una de las industrias manufactureras más exigentes.
FILLCORE INDUSTRIAL envasa aceite de molde, grafito coloidal en suspensión y lubricantes de alta temperatura en el formato exacto que su planta necesita: desde bidones de 5 L hasta depósitos IBC de 1.000 L para sistemas de lubricación centralizada.
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