caratula de pasta - instituto politécnico nacional
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD - CULHUACAN
ASESORES:
M. EN C. CESAR PLACIDO MORA COVARRUVIAS
M. EN A. CARLOS SÁNCHEZ GÓMEZ ING. CARLOS GUILLERMO GARCÍA SPINOLA
SEMINARIO DE TITULACIÓN:
ADMINISTRACIÓN DE PROYECTOS
“MANUAL DE PROCESO PARA LA FABRICACIÓN DE UNA BOTELLA DE PLÁSTICO”
T E S I N A
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO MECÁNICO
P R E S E N T A N :
CONTRERAS MARTÍNEZ MAURICIO JUAN IVÁN LÓPEZ CERVANTES EDUARDO ROSARIO CARBAJAL JONATHAN TOVAR FARFAN RODOLFO ODIN
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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CONTENIDO INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………… 6 PRESENTACIÓN DEL PROYECTO………………………………………………… 6 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………………………………… 6 JUSTIFICACIÓN………………………………………………………………………. 7 OBJETIVO GENERAL……………………………………………………………….. 8 OBJETIVOS ESPECIFICOS………………………………………………………….. 8 ALCANCE………………………………………………………………………………. 9 CAPITULO I MARCO TEORICO……………………………………………………. 10
1. HISTORIA DEL PLÁSTICO.......................................................................... 10 2. METODOS DE PRODUCCIÓN DE BOTELLAS……………………………... 11
2.1. EXTRUSIÓN – SOPLADO………………………………………………….. 11 2.2. INYECCIÓN – SOPLADO…………………………………………………... 11 2.3. INYECCIÓN – SOPLADO – ESTIRADO………………………………….. 12 2.4. PLÁSTICOS PARA BOTELLAS…………………………………………… 13 2.5. CODIFICACIÓN DE BOTELLAS…………………………………………… 13 2.6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE PLÁSTICOS…………………………. 14
2.6.1. VENTAJAS…………………………………………………………….. 14 2.6.2. DESVENTAJAS……………………………………………………….. 14
3. SITUACIÓN ACTUAL DEL PROCESO DE INYECCIÓN……………………. 15 CAPITULO II DESCRIPCIÓN DEL MERCADO………………………………….. 17
1. INTRODUCCIÓN………………………………………………………………… 17 2. DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO…………………………………………….. 18 3. METODOLOGIA…………………………………………………………………. 18
3.1 ENCUESTA………………………………………………………………….. 19 3.1.1. ENCUESTA REALIZADA……………………………………………. 19 3.1.2. GRAFICAS DE RESULTADO……………………………………….. 21
3.2 CONCLUSIÓN DE RESULTADOS OBTENIDOS DEL ESTUDO DE MERCADO……………………………………..…………………………….. 26
CAPÍTULO III SELECCIÓN DE INSUMOS……………………………………….. 28 1. IDENTIFICACIÓN Y SELECCIÓN DEL PLÀSTICO………………………….. 29
1.1. MÉTODOS DE IDENTIFICACIÓN………………………………………… 29 1.1.1. PRUEBAS PRIMARIAS……………………………………………… 30
1.1.1.1. APARIENCIA FISICA………………………………………… 30 1.1.1.2. DENSIDAD……………………………………………………. 31 1.1.1.3. COMPORTAMIENTO AL CALOR…………………………... 32
1.2. TERMOPLÁSTICOS………………………………………………………… 34 1.2.1. TERMOPLÁSTICOS COMERCIALES…………………………….. 36
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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a. POLIETILENO………………………………………………………... 36 b. POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD……………………………… 36 c. POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD……………………………… 36 d. POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD LINEAL……………………. 37 e. POLIPROPILENO……………………………………………………. 37 f. CLORURO DE POLIVINILO………………………………………… 37 g. POLIESTIRENO CRISTAL………………………………………….. 38 h. POLIESTIRENO IMPACTO…………………………………………. 38 i. ESTIRENO ACRILONITRILO……………………………………….. 38 j. ACRILINITRILO-BUTADIENO-ESTIRENO………………………… 39 k. POLIMETIL METACRILATO………………………………………… 39 l. POLIAMIDAS………………………………………………………….. 40 m. POLIETILEN TEREFTALATO (PET)……………………………….. 40
1.2.2. TRATAMIENTO DEL PET……………………………………………. 41 1.2.2.1. SECADO………………………………………………………... 41 1.2.2.2. DESHUMIFICADO……………………………………………... 41 1.2.2.3. CRISTALIZADO………………………………………………… 41 1.2.2.4. RESISTENCIA QUIMICA……………………………………… 42
1.3. TERMOFIJOS…………………………………………………………………. 42 1.3.2. CARACTERISTICAS………………………………………………….. 43
1.3.1.1. COMPORTAMIENTO A LA FLAMA…………………………. 43 1.3.1.2. COMBUSTIBILIDAD…………………………………………… 44 1.3.1.3. DURACIÓN DE LA FLAMA…………………………………… 44 1.3.1.4. COLOR DE LA FLAMA……………………………………….. 44 1.3.1.5. ALTERACION DE LA MUESTRA……………………………. 44 1.3.1.6. COLOR DE LOS HUMOS…………………………………….. 45 1.3.1.7. OLOR DE LOS VAPORES……………………………………. 45
1.4. CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LOS MATERIALES………………. 46 1.4.1. MATERIALES…………………………………………………………... 46
1.4.1.1. POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD………………………... 47 1.4.1.2. POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD………………………... 48 1.4.1.3. POLIPROPILENO………………………………………………. 50 1.4.1.4. CLORURO DE POLIVINILO-F………………………………… 51 1.4.1.5. CLORURO DE POLIVINILO-R……………………………….. 53 1.4.1.6. POLIESTIRENO……………………………………………….. 54 1.4.1.7. POLIESTIRENO GRADO IMPACTO………………………... 55 1.4.1.8. ESTIRENO ACRILONITRILO………………………………… 57 1.4.1.9. TERMOPOLIMERO DE ACRILINITRILO…………………… 59
1.5. CONSIDERACIONES PARA LA SELECCIÓN DEL MATERIAL……….. 60 1.5.1. ECONOMÍA……………………………………………………………. 60 1.5.2. ESTABILIDAD DIMENSIONAL……………………………………… 61 1.5.3. APARIENCIA………………………………………………………….. 61 1.5.4. FATIGA Y DEFORMACIÓN…………………………………………. 62 1.5.5. DESGASTE…………………………………………………………… 62 1.5.6. FACILIDAD DE FRACTURA……………………………………….. 63 1.5.7. TRANSPARENCIA…………………………………………………… 63 1.5.8. RESISTENCIA A LA TEMPERATURA Y FLAMABILIDAD……… 63
1.5.8.1. RESISTENCIA A LA TEMPERATURA……………………. 64
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1.5.8.2. FLAMABILIDAD……………………………………………… 64 1.5.9. RESISTENCIA QUIMICA………………………………………….. 65
1.6. PROCEDIMIENTO DE SELECCIÓN……………………………………. 65 1.6.1. INDISPENSABLES…………………………………………………. 66 1.6.2. NECESARIAS………………………………………………………. 66 1.6.3. OPCIONALES………………………………………………………. 66 1.6.4. HOJA DE PUNTUACIÓN………………………………………….. 67
1.7. NUEVOS MÉTODOS DE SELECCIÓN…………………………………. 71 1.8. RECOMENDACIÓN DEL MATERIAL…………………………………… 73
2. IDENTIFICACIÓN Y SELECCIÓN DE LA MAQUINA DE INYECCIÓN…………………………………….……………………… 74
2.1. HISTORIA DE LA MAQUINA DE INYECCIÓN…………………………… 75 2.2. CLASIFICACIÓN…………………………………………………………….. 76 2.3. ANALISIS DE LA MAQUINA DE INYECCIÓN DE TERMOPLÁSTICOS.. 76
2.3.1. UNIDAD DE INYECCIÓN…………………………………………….. 77 2.3.1.1. TORNILLO PLASTIFICADOR……………………………….. 77 2.3.1.2. INYECCIÓN POR HUSILLO…………………………………. 77
2.3.1.2.1. HUSILLO RETRÁCTIL…………………………………… 78 2.3.2. UNIDAD DE CIERRE………………………………………………… 78
2.3.2.1. SISTEMA DE ARRASTRE POR FUERZA………………… 78 2.3.2.2. SISTEMA DE ARRASTRE POR FORMA…………………. 79
2.4. CATALOGO DE MAQUINAS………………………………………………. 80 2.4.1. SERIE BLH……………………………………………………………. 80 2.4.2. PET PREFORM INJECTION MOLDING MACHINE……………… 84 2.4.3. HIGH- SPEED/MULTI-MULTI-SEQUENCE……………………….. 87 2.4.4. MACHINE CPSB……………………………………………………… 89 2.4.5. MAQUINA INYECTORA MODELO SZ-160/1000SY…………….. 91 2.4.6. MAQUINA INYECTORA MODELO SZ-600SY…………………… 92
2.5. RECOMENDACIÓN DE LA MAQUINA…………………………………… 93 3. MATERIALES PARA MOLDES…………………………………………………. 95
3.1. MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES……………… 96 3.1.1. ACEROS………………………………………………………………. 96
3.1.1.1. ACEROS DE CEMENTACIÓN………………………………. 96 3.1.1.2. ACEROS DE TEMPLADO…………………………………… 97 3.1.1.3. ACEROS BONIFICADOS……………………………………. 98 3.1.1.4. ACEROS RESISTENTES A LA CORROSIÓN……………. 98 3.1.1.5. ACEROS NITRURADOS O DE NITRURACIÓN………….. 99 3.1.1.6. METALES NO FERROSOS…………………………………. 99
3.1.2. TABLA DE CARACTERISTICAS DEL ACERO SISA P20………. 102 3.2. MOLDES…………………………………………………..…………………… 109
3.2.1. MOLDES PARA PLÁSTICOS……………………………………….. 109
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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3.2.1.1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES………………………… 109 3.2.1.2. CLASIFICACIÓN DE MOLDES…………………………….. 110 3.2.1.3. MOLDES PARA TRABAJO EN CALIENTE………………. 110
3.2.1.3.1. MOLDES PARA INYECCIÓN………………………….. 110 3.2.1.3.1.1. MOLDE DE INYECCIÓN……………………….. 110 3.2.1.3.1.2. MOLDE PARA EXTRUSIÓN-SOPLO…………. 113
3.2.1.3.1.2.1. MATERIALES PARA MOLDES EXTRUSIÓN-SOPLO………………………. 116
3.2.1.3.1.2.2. CONSTITUCIÓN Y DISEÑO DEL MOLDE…. 116 3.2.1.3.1.2.3. FABRICACIÓN………………………………… 117
3.2.1.3.1.3. MOLDES PARA INYECCIÓN-SOPLO………….. 119 3.3. RECOMENDACIONES…………………………………………………… 121
CAPÍTULO IV ELABORACION DEL PRODUCTO……………………………… 123 1. PROCESO DE TRANSFORMACIÓN…………………………………………. 124
1.1. MOLDEO POR INYECCIÓN – SOPLO………………………………….. 125 1.1.1. PRODUCTOS FABRICADOS USUALMENTE
CON ESTA TÉCNICA………………………………………………. 125 1.1.2. DESCRIPCIÓN GENERAL………………………………………. 125 1.1.3. MATERIALES ADECUADOS PARA EL PROCESO……………. 125 1.1.4. VALORACIÓN DEL PROCESO……………………………………. 125
1.1.4.1. RAZONES NOTABLES PARA SU USO…………………… 125 1.1.4.2. DESVENTAJAS NOTABLES……………………………….. 126
1.1.5. PROCEDIMIENTO………………………………………………….. 126 1.2. MOLDEO POR EXTRUSIÓN – SOPLO………………………………… 127
1.2.1. PRODUTOS FABRICADOS USUALMENTE CON ESTA TÉCNICA………………………………………………. 127
1.2.2. DESCRIPCION GENERAL…………………………………………. 127 1.2.3. VALORACIÓN DEL PROCESO……………………………………. 127
1.2.3.1. RAZONES IMPORTANTES PARA SU USO……………….. 127 1.2.3.2. DESVENTAJAS NOTABLES……………………………….. 128
1.2.4. MATERIALES ADECUADOS PARA EL PROCESO…………….. 128 1.2.5. PROCEDIMIENTO…………………………………………………… 128
1.2.5.1. SISTEMA DE EXTRUSIÓN…………………………………. 129 1.2.5.2. DADO Y CABEZAL PARA EXTRUSIÓN – SOPLO………. 130 1.2.5.3. PRENSA Y MOLDE………………………………………….. 130
1.3. MOLDEO POR INYECCIÓN……………………………………………….. 131 1.3.1. PRODUCTOS FABRICADOS USUALMENTE
CON ESTA TÉCNICA………………………………………………… 131 1.3.2. DESCRIPCIÓN GENERAL…………………………………………... 132 1.3.3. VALORACIÓN DEL PROCESO…………………………………….. 132
1.3.3.1. RAZONES IMPORTANTES PARA SU USO………………. 132 1.3.3.2. DESVENTAJAS NOTABLES……………………………….. 132
1.3.4. MATERIALES ADECUADOS PARA EL PROCESO…………….. 133 1.3.5. PROCEDIMIENTO…………………………………………………. 133
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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1.3.5.1. MOLDEO POR INYECCIÓN DE MATERIALES TERMOPLÁSTICOS(CICLOS DE TRABAJO)………………… 133
1.3.5.1.1. DOSIFICACIÓN Y FUSIÓN…………………………….. 133 1.3.5.1.2. INYECCIÓN………………………………………………. 133 1.3.5.1.3. ENFRIAMIENTO DE LA PIEZA (EXPULSIÓN)………. 133
1.4. PROCESO DE FABRICACIÓN DEL MOLDE…………………………… 134 1.4.1. DISEÑO DEL PRODUCTO A FABRICAR………………………… 134
1.4.1.1. MODELADO DEL PRODUCTO EN CAD…………………. 134 1.4.2. DISEÑO DEL MOLDE……………………………………………… 135
1.4.2.1. PLANOS DE FABRICACIÓN DEL MOLDE………………. 136 1.4.3. COMPRA DEL MATERIAL………………………………………… 137 1.4.4. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO………………………… 138 1.4.5. MECANIZADO CON PROGRAMAS CAM………………………. 141 1.4.6. EXPLICACIÓN DEL PROCESO DE
FABRICACIÓN DEL MOLDE PARA BOTELLAS DE PLÁSTICO. 142
CONCLUSIONES……………………………………………………………… 145 BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………….. 147
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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INTRODUCCIÓN PRESENTACIÓN DEL PROYECTO
El trabajo que se presenta, muestra aspectos relacionados con la fabricación de
moldes para botellas. De igual forma, explica el proceso inyección-soplado de botellas
de plástico a partir de una resina fundida.
Los aspectos anteriores ayudan a comprender mejor el proceso de fabricación de
botellas de plástico. Además, se pretende dar una orientación de lo que implica la
elaboración de una botella. Una vez que se tienen en cuenta conceptos relacionados
con el tema, se comienza a describir el proceso de fabricación para que se vea su
desarrollo. Cabe destacar que dicho proceso es para producir botellas de cualquier
capacidad.
En este trabajo se hace un análisis de la información existente para la fabricación de
botellas de plástico. Se tomarán en cuenta diferentes procesos de producción de
diversos fabricantes con el fin de realizar un manual que estructure un proceso de
producción.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Debido a la poca información escrita que se tiene sobre este tema, resulta necesario
contar con un manual de fabricación de botellas de plástico esto, con el fin de que los
usuarios lo utilicen de guía para que puedan fabricar el molde que ellos requieran,
teniendo en cuenta aspectos que les serán de gran utilidad para realizar este proceso
de la mejor forma posible.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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JUSTIFICACIÓN
En la actualidad, existen micro y medianas empresas que se dedican a fabricar
grandes cantidades de botellas de plástico, ya sea para agua, refresco, jugos, etc., esto
para satisfacer a clientes de enorme prestigio como son: Coca Cola y Pepsi, entre otras
empresas por mencionar. De igual forma satisfacen las necesidades de clientes
pequeños, éstos se encargan de embotellar otros productos los cuales no son muy
comerciales. Con lo anterior, decimos que existen fabricantes de moldes, que en
algunos casos la fabricación del molde no es solamente su única labor, sino que
también se dedican a producir las botellas requeridas por un cliente; dentro de este
mercado existen fabricantes de moldes para procesos de inyección de plástico o para
soplado de preformas. Cabe mencionar que pequeñas empresas tratan de incursionar
en el mercado del diseño y fabricación de moldes, algunas tienen existo debido a que
dentro de su equipo de trabajo se encuentran personas con una gran experiencia en
cuanto a moldes para botellas; a otras empresas les cuesta trabajo satisfacer las
necesidades del cliente, y esto debido a que su proceso no es el adecuado, en cuanto
a la maquinaria, materiales, herramientas, entre otros factores. Sin duda, también
aquellas micro o medianas empresas que llevan años en este negocio, no se dan
cuenta de que su proceso puede mejorar si se analiza a detalle la manera en que
elaboran su producto.
Este trabajo presenta un manual de proceso de diseño y fabricación para botellas de
plástico, lo cual implica mencionar cómo se construye un molde (en este caso el
proceso de fabricación es de inyección), de tal forma que se consiga mejorar el proceso
y bajar costos de fabricación; en un momento dado el análisis es aplicable para otros
diseños de botellas. Cabe mencionar que el manual que se presenta puede servir como
guía a los usuarios que necesiten conocer acerca del tema, de manera que lo tomen
como apoyo para desarrollar su producto.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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OBJETIVO GENERAL DESARROLLAR UN MANUAL DE PROCESO PARA LA FABRICACION DE UNA BOTELLA DE PLÁSTICO. OBJETIVOS ESPECIFICOS
• PROPORCIONAR LA INFORMACIÓN NECESARIA PARA EL USUARIO CON
EL FIN DE ORIENTARLO RESPECTO AL TEMA.
• EN UN MOMENTO DADO MEJORAR EL PROCESO DE FABRICACIÓN DE
BOTELLAS DE TAL FORMA QUE PUEDAN OPTIMIZAR SUS RECURSOS.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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ALCANCE Este manual contempla el proceso de fabricación para botellas de plástico; se hace una
breve descripción, lo que implica la elaboración de este producto, esto en cuanto a
características de la máquina de inyección, diseño y fabricación del molde, selección
del material para el molde y para la botella, entre otros aspectos. La información que se
presenta no trata a detalle máquinas para elaborar un molde, ubicación de una planta
de moldes, consideraciones físicas y químicas de materiales en donde se traten
aspectos matemáticos o se tengan que seguir diversas teorías; del mismo modo no
profundiza en el diseño de la botella, esto se debe a que en la actualidad surgen
diversos diseños, de tal modo que este aspecto dependerá del usuario. Del mismo
modo, se ha considerado el no proporcionar información de costos debido a que la
información no es fácil acceder. Este manual solamente muestra el desarrollo de una
actividad que se ha considerado importante establecer, sin profundizar en muchos
aspectos teóricos que tal vez, el usuario considere como complejos.
METAS
Elaborar un manual de proceso de fabricación para producir botellas de plástico.
MISIÓN Aportar elementos de auxilio a los fabricantes de plástico que les permitan tomar
decisiones en sus procesos productivos.
DEDICO ESTE TRABAJO A MI PAPA Y A MI MAMA POR TODO EL
ESFUERZO, LA ENSEÑANZA Y EL COMPROMISO QUE HAN TIENEN
CONMIGO, ESTO HA SERVIDO PARA FORJAR MI PERSONA Y GRACIAS A
USTEDES ES QUE HE PODIDO CONCLUIR UNA META MÁS DE LAS QUE
ME HE PROPUESTO.
A MIS HERMANOS QUE SIEMPRE ME HAN AYUDADO Y COMPRENDIDO
EN ESOS MOMENTOS QUE LOS HE NECESITADO.
LOS QUIERE Y LOS ADMIRA:
EDUARDO LÓPEZ CERVANTES
FEBRERO 2007
A MI PADRE
QUIEN CON SU EJEMPLO ME HA ENSEÑADO LA IMPORTANCIA DE LA VIDA.
A MI MADRE QUIEN CON SU RECTITUD E IMPULSO HA CONTRIBUIDO EN LOS ASPECTOS MAS IMPORTANTES DE MI VIDA.
RODOLFO ODIN TOVAR FARFAN FEBRERO DE 2007
DEDICATORIA A MIS PADRES: ELLOS FUERON Y SON LA MEJOR INSPIRACIÓN PARA LLEGAR HASTA DONDE ESTOY, HEMOS PASADO POR ETAPAS MUY DIFICILES Y MEJORES, PERO ESO, NO IMPIDIÓ QUE LOGRARA UNO DE SUS OBJETIVOS EN LA VIDA. YA QUE ELLOS LUCHARON CONTRA CORRIENTE, PARA IMPULSARME HASTA EL PUNTO MÁS ALTO Y JAMAS DEJARME CAER. EN ESTOS MOMENTOS LES DOY MI MAS HUMILDE AGRADECIMIENTO Y RESPETO, PORQUE JUNTOS LOGRAMOS EL GRAN SUEÑO ANHELADO. LOS SIGUIENTES OBJETIVOS DEPENDERAN DE MI, PERO SIEMPRE SABRÉ QUE TENGO EL MEJOR RESPALDO Y QUE ME ESTARAN APOYANDO HASTA EL ULTIMO MOMENTO.
¡GRACIAS!
MAURICIO JUAN IVAN CONTRERAS MARTÍNEZ FEBRERO DE 2007
DEDICO ESTE TRABAJO: A MIS PADRES: LUCIO ROSARIO CARMONA Y LUZ MARIA CARBAJAL AYALA. ME HAN APOYADO EN TODO MOMENTO, GRACIAS A SUS ESFUERZOS PUDE CONCLUIR SATISFACTORIAMENTE UNA ETAPA MAS DENTRO DE MI VIDA, NO HUBIERA LOGRADO ESTO SIN USTEDES, DE TODO CORAZÓN LES AGRADEZCO SU APOYO. SON LOS MEJORES PAPAS DEL PLANETA Y LOS QUIERO MUCHO. A MIS HERMANOS Y HERMANAS: JUAN CARLOS, ELOISA, ROCIO Y ANGEL(+) SU APOYO Y SUS CONSEJOS ME HAN AYUDADO MUCHO A LO LARGO DE MI CARRERA, USTEDES Y MIS PAPAS SON PARTE IMPORTANTE DE MI VIDA, ES POR ESO QUE ESTE ULTIMO ESFUERZO SE LOS DEDICO DE CORAZÓN. A MI PRIMO. ERICK TE AGRADEZCO TU AYUDA Y TUS CONSEJOS, DESPUES DE ESTO NOS VAMOS A FESTEJAR…… ¡GRACIAS! A MI AMIGA LIZETTE GRACIAS POR BRINDARME TU AMISTAD Y TU APOYO, HAS FORMADO PARTE IMPORTANTE DENTRO MI VIDA, ERES UNA MUJER MUY ESPECIAL, TE QUIERO MUCHO AMIGA, DESPUES NOS VAMOS A FESTEJAR…. ¡GRACIAS! JONATHAN ROSARIO CARBAJAL FEBRERO DE 2007
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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CAPITULO I MARCO TEORICO 1. HISTORIA DEL PLÁSTICO El primer material plástico fue desarrollado alrededor del año 1868, debido a la
necesidad de encontrar un sustituto del marfil con que se elaboraban las bolas de
billar y las figuras de juegos de ajedrez; sin embargo el mayor incremento en la
producción y desarrollo de los plásticos ocurrió a partir de 1940.
A partir de un grupo básico de alrededor de medio centenar de plásticos básicos,
se puede formular miles de compuestos con un amplio rango de propiedades, por
ejemplo, hay materiales rígidos o flexibles, trasparentes u opacos, resistentes al
calor o las temperaturas criogénicas, a la intemperie o a los solventes; reforzados
para incrementar su resistencia a los esfuerzos y su rigidez o mejorados de otras
propiedades.
La principal premisa de los plásticos ha sido sustituir algún material con las
mismas o mejores propiedades y a un costo menor. Los plásticos se pueden
utilizar para la fabricación de un sin fin de objetos como botellas, piezas de
motores, como colectores de toma de aire, tubos de combustible, botes de
emisión, bombas de combustible y aparatos electrónicos, bolsas de basura,
alfombras, sogas, etc., sólo por mencionar algunas.
Pero de todas estas aplicaciones que tienen los diferentes plásticos sólo se
enfocara a la descripción de las botellas de plástico que es el tema que se va
desarrollar en el manual.
La botella de plástico es un envase ligero muy utilizado en la comercialización, de
lácteos, bebidas y limpia hogares, etc. Sus ventajas respecto al vidrio son
básicamente su menor precio y su versatilidad.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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2. MÉTODOS DE PRODUCCIÓN DE BOTELLAS Las botellas de plástico (así como los botes y otros envases en general) se
fabrican por tres métodos básicos:
2.1 EXTRUSIÓN-SOPLADO.
La granza se vuelca en una tolva que desemboca en un tornillo sin fin. Este gira
con la finalidad de calentar y unir el plástico. Cuando llega a la boquilla, se inicia
la fase de inyección con aire comprimido que lo expande hasta tomar la forma de
un molde de dos piezas. Una vez enfriado, el envase permanece estable y sólo
resta cortar las rebabas.
2.2 INYECCIÓN-SOPLADO.
En primer lugar, se realiza la inyección del material en un molde como preforma.
Posteriormente, se transfiere ésta al molde final y se procede al soplado con aire
comprimido. En el momento en que se ha enfriado, se retira el envase extrayendo
el molde.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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2.3 INYECCIÓN-SOPLADO-ESTIRADO.
El primer paso es el acondicionamiento de una preforma. Luego, se introduce en
el molde y se pasa a la fase de soplado y estiramiento secuencial. Se espera a
que se enfríe y se procede a la retirada del molde.
Descripción del proceso
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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2.4 PLÁSTICOS PARA BOTELLAS De plástico se fabrican los siguientes envases y embalajes: a) Botellas para agua mineral de PET y PVC b) Botellas para bebidas retornables y no retornables de PET c) Botellas para artículos de limpieza PVC d) Botellas para alimentos líquidos de PET e) Envases y embalajes para artículos de limpieza PEBD, PEAD, PP, PET f) Envases y embalajes para artículos de aseo personal PEBD, PEAD, PP, PET g) Sacos y potes de polipropileno h) Potes, cajas y vasos de poliestireno 2.5 CODIFICACIÓN DE BOTELLAS El sistema de codificación de los diferentes tipos de plástico es el siguiente:
Una característica positiva, para el fabricante y el consumidor de bebidas, es que
una botella de plástico es diez veces más ligero que el vidrio; 20.000 de botellas
de plástico pesan una tonelada, en comparación con las 2.000 botellas de vidrio
que pesan lo mismo. Esto reduce el costo de transporte de manera significativa.
El proceso actual de reciclaje del plástico ahorra nueve veces más energía que la
fabricación de los materiales originales con productos petroquímicos.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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2.6 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE BOTELLAS DE PLÁSTICOS 2.6.1 VENTAJAS Otras de las cosas favorables que tiene las botellas de plástico en comparación a
otros materiales como el vidrio es que son mas seguras en su manejo y ocupan
menos energía para su producción; en comparación con el metal las botellas no
se oxidan, no son conductoras de la electricidad y resisten el ataque a sustancias
químicas.
2.6.2 DESVENTAJAS Los plásticos se cuentan por decenas, pero todos ellos están elaborados a partir
de materiales no renovables como petróleo, gas natural y carbón. Su proceso de
fabricación requiere un alto costo energético. Y toda esa energía se pierde en
gran medida, porque suelen tirarse tras el primer uso.
Su destrucción resulta muy costosa energéticamente y es muy contaminante en la
mayoría de los casos. La incineración de determinados tipos de plásticos es una
de las causas de la lluvia ácida que destruye los bosques y la salud de los seres
humanos.
“PET”
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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3. SITUACIÓN ACTUAL DEL PROCESO DE INYECCIÓN El proceso de inyección, su principal interés es la transformación de plásticos, por
lo cual ocupa el primer lugar en cuanto la capacidad de equipo, pero debido a la
cantidad de artículos que se producen y al consumo de resina, es superada por el
proceso de extrusión.
Consumo de Plásticos en México 2006 Tons. N° Empresas Extrusión 750 800 Inyección 250 1,200 Soplado 150 350 Calandreo 30 15 Otros 240 60 ________________________________ Total 1,420 2,425 El proceso de inyección, no alcanza los volúmenes de producción que logra el
proceso de extrusión. Pero su importancia radica en la gran variedad de artículos
que se pueden producir y la diversidad de mercados que puede abarcar. Las
piezas que se fabrican son, sencillas como: cucharas desechables, plumas, tapas,
engranes de ingeniería, tarimas para embalaje industrial, etc.
Por esta razón económica, se requiere de un análisis detallado para determinar
que posición ocupa la inyección en cuanto al monto de ventas logrado, pues si
podemos ver que la extrusión es el proceso que ocupa mayor volumen de resina
que cualquier oro, la inyección se caracteriza por producir piezas con mayor valor
agregado.
La finalidad de este capitulo es tener una idea de la situación actual del plástico y
de las distintas formas de trabajar con éste, además de presentar una breve
reseña histórica del plástico; no se pretende entrar en detalles, pero si hacer
saber, que tan importante se ha convertido el plástico en nuestros días.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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Sabemos que conforme avanza la tecnología, es necesario hacer usos de otros
materiales o de mejorarlos, es aquí en donde el plástico comienza a abrirse
campo en diversas aplicaciones, como recubrimientos para metales, herramientas
de plástico que sustituyen a las metálicas, en dispositivos electrónicos, en partes
de vehículos, etc. Son muchas las aplicaciones, de tal forma que en la actualidad
las botellas de vidrio han sido desplazadas por las de plástico; con lo anterior el
usuario se dará cuenta que hay otros lugares donde ha visto el uso de plásticos,
de tal forma que este primer capitulo no pretende aburrirlo y mucho menos hacer
tediosa la explicación del plástico. Los siguientes capítulos muestran el desarrollo
del producto.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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CAPITULO II DESCRIPCION DEL MERCADO
1. INTRODUCCIÓN Con el propósito de saber qué tanta demanda tiene este manual, es necesario
conocer el número de personas que demandan dicho trabajo. Este capitulo tiene
el afán de mostrar que el trabajo que se presenta, será bien aceptado por las
personas; esto es más que nada una descripción del mercado, dentro del cual
está la población que hará uso de este manual. Cabe destacar que nos
enfocamos en personas que trabajan a diario con el plástico sin importar si
producen botellas, juguetes, cubetas, sillas, etc.; el objeto fue, que en base a
preguntas realizadas a estas personas, se obtuviera una muestra representativa
de la aceptación de un manual de este tipo, de tal forma que con el resultado
obtenido se observe la factibilidad de éste trabajo. La factibilidad del manual nos
indicará que, existe información pero hasta cierto punto, de tal manera que este
trabajo pretende mejorar la demás información existente; en caso de que no sea
factible, no tendrá ningún caso seguir, ya que la información que existe es la
adecuada. Dentro de este manual existe un orden de información, de tal forma
que está responda a la pregunta básica que suele hacerse el usuario: “¿Cómo
empezar?”.
Esta introducción es solamente para señalar que lo que aquí se maneja es el
resultado de una encuesta realizada a una muestra que es representativa, dicha
muestra es de tamaño N, esta proviene de una población M aun más grande
(hablando en términos probabilísticas), la cual nos dice si debemos continuar con
este trabajo o no continuar.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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2. DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO Este trabajo es un manual de proceso para la fabricación de una botella de
plástico, el cual recaba información, mostrando paso a paso lo que debe
considerarse para elaborar dicho producto.
3. METODOLOGÍA
La información se obtuvo mediante un cuestionario de una muestra aleatoria de
30 personas de sexo masculino, mayores a 20 años.
A continuación se presenta un detalle de los parámetros más importantes:
Producto Manual de producción
Población objetivo: Varones mayores a 20 años
Alcance México D.F. Tamaño de la Muestra: 30 personas
Área muestreada: Fabricantes de plásticos
En este caso se dice que tenemos un producto el cual es el manual; la población
objetivo, se refiere a la edad y genero de las personas que son encuestadas, que
para este caso fueron varones mayores de 20 años; el alcance hace referencia al
lugar donde se encuesta, para esto, solo se localizaron personas que viven en el
D.F.; el tamaño de la muestra es de 30 personas; el área en que se realizo, fue
únicamente fabricantes de plástico, incluyendo trabajadores.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
19
3.1 ENCUESTA Las preguntas se dividieron en: composición y usos del manual. La información
que se obtuvo con la aplicación del cuestionario nos arroja resultados, dichos
resultados se aprecian mejor en graficas que posteriormente se muestran. De
acuerdo a esta información se decide la factibilidad del manual.
3.1.1ENCUESTA REALIZADA.
1.- ¿Cuál es el motivo de adquirir el manual?
a) Consulta técnica plásticos b) Consulta técnica maquinaria c) Consulta técnica de tipos de moldes d) otras
2.- ¿Estaría dispuesto apagar por el manual?
a) Si b) No
3.- ¿Qué otra información le gustaría encontrar en este?
4.- ¿Cuánto estaría dispuesto a pagar por el manual?
a) 600 b) 800 c) 1000 d) 1200
5.- ¿Con que regularidad suele leer manuales de producción de plásticos?
a) Una vez a la semana b) Dos veces a la semana c) Solo cuando se requiere consultarlo
6.- ¿Si se vendiera el manual, cuál de estos productos le gustaría fabricar?
a) Juguetes de plástico b) Cubetas de plástico con barias capacidades c) Botellas de plástico con barias capacidades d) Otros
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
20
7.- ¿Con quién (quienes) tiene contacto para especificar los tipos de materia prima que ocupa?
a) Se contratan personal calificado b) Solo cuando se requiere para algún producto especifico c) Proveedores
8.- ¿Cuánto paga por este servicio?
a) 700 b) 1000 c) 1500
9.- ¿Cómo le gustaría que estuviera constituido el manual?
a) Datos técnicos de maquinaria b) Datos técnicos de tipos de plásticos c) Datos técnicos para la aplicación de los diferentes plásticos d) Otros
10.- ¿lee o consulta otro tipo de manuales?
a) Sí b) No
11.- ¿Qué es lo que le agrada de estos manuales?
a) Imágenes b) Información c) diseño
12.- ¿Cómo le gustaría que se vendiera el manual por?
a) CD b) libro
Estas son las preguntas que se realizaron a las 30 personas, como puede
observarse, esta encuesta en su mayoría fue de opción múltiple, o mejor dicho
preguntas cerradas, a excepción de la pregunta 3 todas las demás son preguntas
cerradas. La pregunta 3 la dejamos abierta porque creemos que es importante
conocer las inquietudes o necesidades del los usuario, de tal forma que en base a
sus respuestas este trabajo puede ser mejorado o pueden añadirse más cosas,
dependiendo.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
21
1.- Cuál es el motivo de adquirir el manual?
43%
17%20%
20%
a) Consult a t écnica plást icosb) Consult a t écnica maquinar ia
c) Consult a t écnica de t ipos de moldesd) Ot ras
2.- Estaría dispuesto apagar por el manual
67%
33%
a) Si b) No
3.1.2 GRAFICAS DE RESULTADO De la información obtenida se menciona los siguientes puntos de interés El 43% de las personas adquirirían el manual para consulta técnica plásticos El 67% de las personas si pagarían por el manual
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22
4.- Cuánto estaría dispuesto a pagar por el manual?
17%
66%
10% 7%
a) $ 600 b) $ 800 c) $ 1000 d) $1200
5.- Con que regularidad suele leer manuales de producción de plásticos
17%
33%50%
a) Una vez a la semana
b) Dos veces a la semana
c) Solo cuando se requiere consultarlo
El 66% de las personas pagarían $800 por el manual El 50% de las personas leen un manual solo cuando se requiere
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
23
6.-¿Si se vendiera el manual , cuál de estos productos le gustaría fabricar?
7% 7%
83%
3%
a) Juguetes de plásticob) Cubetas de plástico con barias capacidadesc) Botellas de plástico con barias capacidadesd) Otros
El 83% de las personas fabricarían botellas de plástico El 83% de contrata personal calificado
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24
8.-¿Cuánto paga por este servicio?
10%
83%
7%
a) $ 700 b) $ 1000 c) $ 1500
El 83% de las personas pagan por el servicio técnico El 91% de las personas encuestadas busca la aplicación de los diferentes plásticos
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25
10.-¿lee o consulta otro tipo de manuales?
13%
87%
a) Sí b) No
11.-¿Qué es lo que le agrada de estes manual?
10%
87%
3%
a) Imágenes b) Información c) Diseño
El 87% de las personas no tienen acceso a manuales El 87% de las personas encuestadas están de acuerdo con la información del manual
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26
12.-¿Cómo le gustaría que se vendiera el manual?, por:
17%
83%
a) CD b) Libro
El 83% de las personas están de acuerdo que se vendiera en libro 3.2 CONCLUSIÓN DE RESULTADOS OBTENIDOS DEL ESTUDIO DE MERCADO Como pudo observarse en los resultados anteriores, si es necesario para algunos
fabricantes de plástico contar con la información necesaria para llevar acabo la
elaboración de un determinado producto, sin embargo esto no quiere decir que lo
usarían al 100 %; de la muestra seleccionada todos coincidieron que este trabajo
lo tomarían como consulta técnica. Se muestra información que tal vez no
profundice mucho en ciertos aspectos, pero orienta al usuario a tener una visión
mas amplia de lo que esta a su alcance, de tal forma que es una guía de fácil
entendimiento.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
27
Con estos datos podemos saber que es lo que necesita el fabricante, en si
sabemos un poco, pero consideramos preguntas que nos indicarían la aceptación
o rechazo de este manual, lo cual al final nos hizo ver de que siempre es bien
recibida más información (comentario de uno de los entrevistados); cabe destacar
que en base a la respuesta de la pregunta 3, nos orientamos un poco para añadir
o agregar información.
Estas respuestas no fueron colocadas en este trabajo debido a que como
sirvieron y sirven para hacer modificaciones futuras (cosa que pensamos), no se
desea que posteriormente haya otros trabajos similares a este pero con esas
consideraciones hechas por los encuestados, de tal modo que esa es la razón de
no colocar las respuestas. Solo podemos mencionar que la mayoría de los
fabricantes desea información no tan profunda, sino información breve y simple.
Esto último es un aspecto que recalcaron los encuestados.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
28
CAPITULO III SELECCIÓN DE INSUMOS
Este capitulo hace muestra de algunos plásticos (materia prima), maquinas y
materiales para moldes (aceros y los mismos moldes), los cuales son aspectos
importantes a considerar para llevar a cabo botellas de plástico. Esta es la
primera fase del proyecto la cual es de mucha importancia ya que de acuerdo a
esta planeación, el producto cubrirá las necesidades del cliente.
Fig. Muestra de maquinas moldes y
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
29
1. IDENTIFICACIÓN Y SELECCIÓN DE PLÁSTICOS En nuestros días, se ha logrado definir a los plásticos como “macromoléculas” de
alto peso molecular, que generalmente, se sintetizan a partir de compuestos de
bajo peso molecular.
Dentro de estas macromoléculas conocidas como polímeros, se presentan
interacciones físicas provocadas por los efectos de cohesión y la relación del
comportamiento del material. Dichas interacciones, actúan directamente en el
análisis final en una muestra de plástico, como es el caso de la dureza,
transparencia, flexibilidad, densidad y solubilidad.
Las pruebas importantes para definir el plástico buscado es: el comportamiento al
calor, la combustibilidad, la duración y color de la flama, la alteración de la
muestra, el olor de los humos y olor de los vapores desprendidos.
Para la identificación de plásticos se realiza toda una serie de ensayos
preliminares que proporcionan un parámetro general de evaluación, para
posteriormente, aplicar pruebas mas profundas y especificas como el caso de
medirla presencia de heteroátomos de nitrógeno, halógenos, esencialmente cloro,
fluor y azufre.
De acuerdo al grado de precisión requerido, se pueden aplicar métodos
especiales como los químicos e instrumentos.
1.1 MÉTODOS DE IDENTIFICACIÓN
Existen diferentes métodos de identificación, que dependen de pruebas, estas
pueden ser pruebas primarias, en donde consta de solo usar agua, sal alcohol y
un encendedor.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
30
En la actualidad los diferentes métodos son realizados con, químicos e
instrumentos especiales, como por ejemplo, los análisis térmicos y cromatogéficos
que proporcionan el desglose del tipo de moléculas y compuestos químicos que
forman el material.
1.1.1 PRUEBAS PRIMARIAS.
Estas pruebas se utilizan generalmente para conocer el tipo de plástico de una
manera sencilla y en poco tiempo. No requieren de un equipo especializado para
su aplicación. En las propiedades que se evalúan se tienen:
• Apariencia Física • Densidad • Comportamiento al calor.
1.1.1.1 APARIENCIA FÍSICA Los primeros análisis y/o pruebas que involucran la determinación de la
apariencia física, ayuda determinar algunas propiedades como:
• Propiedades mecánicas
• Propiedades ópticas
a) Propiedades Mecánicas
Son aquellas que especifican el grado de resistencia que tiene una muestra de
plástico al efecto del golpeo o doblado. De acuerdo a los resultados
proporcionados por la medida de estas propiedades, los polímeros o plásticos
quedad divididos en tres grupos.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
31
• Plásticos rígidos
• Plásticos semi – rígidos
• Plásticos flexibles
b) Propiedades Ópticas
Se encargan de determinar el grado de luz que puede pasar a través de la
muestra plástica. La forma de medir esta propiedad es la transmitancia,
agrupándose en:
• Plásticos transparentes • Plásticos translúcidos • Plásticos opacos
1.1.1.2 DENSIDAD La densidad de cualquier cuerpo se define coma la cantidad de masa contenida
en un cierto volumen, es decir, la relación que existe entre su peso y el volumen
que ocupa. Se encuentra determinada por la siguiente relación:
DENSIDAD = MASA / VOLUMEN = [ g / cm3]
En el caso especifico de los plásticos, existe el problema de establecer la
diferencia entre la densidad real y la densidad aparente.
a) Densidad Real
La densidad real se encuentra fundamentalmente, en el volumen del material
sólido, homogéneo y compacto.
b) Densidad Aparente
Por el contrario. La densidad aparente esta basada en un material con forma de
polvo, granulo o ballet a granel.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
32
1.1.1.3 COMPORTAMIENTO AL CALOR En este análisis es muy importante determinar el comportamiento de los
materiales plásticos, y eso depende esencialmente de dos factores:
• Tipo de material plástico
• Comportamiento a la flama
a) Tipo de material plástico
Los plásticos, como cualquier material derivado del petróleo como carbón o gas
natural, son compuestos orgánicos constituidos por carbón, hidrógeno y oxígeno
con elementos sustituidos tales como cloro o nitrógeno en ocasiones. Este
carácter orgánico, les proporciona a los plásticos la facilidad o dificultad de ser
combustibles.
De acuerdo a esta característica, existen dos grandes grupos, diferentes entre si.
Dentro de la primera se encuentran la mayoría de los plásticos, además que
involucra el comportamiento físico cuando el material plástico se somete al calor,
son:
• Termoplásticos • Termofijos
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
33
En el siguiente esquema se puede apreciar un camino sistemático para la
determinación de la densidad real de una muestra de plástico.
si
si
si
no
si Agua natural
3/1 cmgr=ρ
¿Flota?
Solución de alcohol al 50%
3/93.0 cmgr=ρ
Solución diluida de sal 3/1.1 cmgr=ρ
¿Flota?
3/93.0 cmgramenorρ
3/193.0 cmgra=ρ
¿Flota?
3/1.11 cmgra=ρ
Solución concentrada de sal
3/2.1 cmgr=ρ ¿Flota?
3/2.11.1 cmgra=ρ
3/2.1 cmgramayorρ
no
no
no
“Diagrama de identificación por densidad”
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
34
1.2 TERMOPLÁSTICOS
Es un material sólido que se convierte en líquido viscoso a temperaturas
superiores; el cambio es reversible. Debido a su alto peso molecular, los
polímeros nunca se convierten en fluidos ligeros.
Es esencial percatarse de que el cambio de sólido a líquido, comúnmente llamado
fusión puede significar dos mecanismos enteramente diferentes en dos clases de
polímeros termoplásticos. Un tipo se le conoce como “Termoplásticos Amorfos” y
el otro como termoplásticos Cristalinos”.
Los plásticos amorfos, tienen una estructura molecular que los hace incapaces de
cristalizarse, a ello se significa el ordenamiento de las moléculas de un polímero
acomodadas en forma de cristales. Estos materiales se distinguen por su
transparencia y baja resistencia química a solventes.
TD TF TG
60
50
40
30
20
10
0
ENLONGACION
RESIST. TENSION
TEMPERATURA
RESISTENCIA TENSIÓN ENLONGACION
TG: TEMPERATURA DE TRANSICIÓN VITREA TF: TEMPERATURA DE FLUJO TD: TEMPERATURA DE DESCOMPOSICIÓN
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
35
El grado de cristalinidad de un polímero semicristalino determinado, está en
función de su estructura, también de factores de procesamiento, tales como el
rango de enfriamiento o la deformación antes o durante la cristalización. Esto es
importante para darse cuenta que los termoplásticos cristalinos son materiales
con características que pueden ser muy similares o muy diferentes a la de los
termoplásticos amorfos. Estos plásticos normalmente no son transparentes;
aunque pueden ser traslúcidos con mejor resistencia química y al impacto, que los
amorfos.
TC TD TF TG
60
50
40
30
20
10
0
TEMPERATURA
RESISTENCIA TENSION ENLONGACION
TG: TEMPERATURA DE TRANSICIÓN VITREA TF: TEMPERATURA DE FLUJO TD: TEMPERATURA DE DESCOMPOSICIÓN
ENLONGACION
RESIST. TENSION
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
36
1.2.1 TERMOPLASTICOS COMERCIALES a. POLIETILENO (PE) Para su identificación es importante considerar que se puede utilizar
numerosos aditivos para cambiar considerablemente algunas de sus
propiedades. Ejemplo, las elevadas temperaturas y la radiación UV provocan
la oxidación de la molécula del polietileno, que refleja con una apariencia
amarillenta en el producto, ésta puede reducirse con la adición de
absorbedores de luz UV y antioxidantes.
La flamabilidad se controla a través de retardantes a la flama y sus
propiedades superficiales se modifican con el uso de agentes deslizantes de
entre cruzamiento o por tratamientos externos como el tratamiento corona. En
los últimos desarrollos, los polietilenos también han sido modificados con
aditivos foto y biodegradables.
b. POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (PEBD) Por apariencia física se comporta como un material altamente flexible y su
color natural es translúcido. Flota en agua y en solución de alcohol al 50 %
siendo su densidad del rango de 0.910 gr /cm. Durante la prueba a la flama
presenta facilidad para incendiarse, continúa ardiendo, funde y gotea. Es de
flama azul con la punta amarilla, desprende un olor a parafina y hunos de color
blanco.
c. POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (PEAD) Este presenta menor flexibilidad que el de baja densidad debido a su mayor
peso molecular, por ello se clasifica como un plástico semi – rígido. Su rango
de densidad es de 0.941 a 0.965 gr / cm3 que este material flota en el agua;
pero no en la solución de alcohol al 50 %. Su comportamiento a la flama es
prácticamente al Polietileno de baja densidad; aunque su goteo puede ser más
lento.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
37
d. POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD LINEAL (LLDPE) Este material es utilizado cuando se requiere mayor impacto, resistencia al
rasgado y resistencia química que con el Polietileno convencional de Baja
Densidad, en aplicaciones tales cono películas y productos moldeados
flexibles.
Asimismo, permite disminuir los calores de película proporcionando un mayor
rendimiento. Sin embargo, su procesamiento requiere ciertos ajustes en el
diseño y condiciones de operación en los equipos convencionales.
e. POLIPROPILENO (PP) El polipropileno presenta moderada rigidez y tenacidad. Se clasifica en
términos de identificación práctica como un plástico semi- rígido. Su
resistencia a la abrasión es particularmente buena en comparación con el
polietileno. Su comportamiento a la flama es muy similar a la de los
polietilenos y la manera más práctica de distinguirlos entre sí es a través de la
prueba de densidad, debido a que en la solución alcohólica es posible separar
al Polietileno de Alta Densidad del Polipropileno, ya que en este último
presenta una densidad menor del rango de 0.890 a 0.91 gr/cm.
f. CLORURO DE POLIVINILO (PVC) La presencia de los átomos de cloro en la unidad repetitiva está asociada con
la propiedad de autoextinguibilidad de este polímero. Cuando el PVC se
somete a la flama se genera una llama de color amarillo brillante con bordes
verdes en la base se desprende humo negro y olor característico a ácido
clorhídrico. Que a elevadas concentraciones puede resultar tóxico y causar
corrosión en los equipos cuando el acero de estos no estos debidamente
tratado con procesos de cromado o nitrurado.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
38
g. POLIESTIRENO CRISTAL Este material trata del homopolímero que se obtiene directamente de la
polimerización del estireno. Es de estructura amorfa, y se considera uno de los
plásticos de mayor transparencia y brillo superficial; sin embargo, también
presenta alta rigidez y fragilidad.
Es considerado también como uno de los plásticos de más fácil
procesamiento. No requiere secado y presenta mínimas contracciones de
moldeó. Se fabrican piezas de diseño intrincados por el método de inyección, y
por extrusión, se fabrican perfiles y lámina para termo formado o cancelería.
h. POLIESTIRENO IMPACTO Debido a la fragilidad del homopolímero de estire sin modificar, se
desarrollaron grados con mayores índices de resistencia al impacto, a través
de la copolimerización del estireno con polímeros elastoméricos,
principalmente Polibutadieno.
El Poliestireno Medio Impacto es translucido y se emplea prácticamente en
las mismas aplicaciones que el Poliestireno Cristal, donde la transparencia no
es importante y se requiere mayor resistencia al impacto, por ejemplo, en el
cuerpo del cassette tanto de audio como video.
i. ESTIRENO ACRILONITRILO (SAN) La copolimerización al azar de 20 a 30 % de unidades repetitivas de
acrilonitrilo con Poliestireno, origina plásticos que tienen muchas de las
propiedades útiles del Poliestireno, como son la transparencia, brillo superficial
y facilidad de procesamiento, favorecidas además, por las propiedades que
imparte el acrilonitrilo que son resistencia térmica y química.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
39
Su comportamiento ante la flama es prácticamente idéntico al del Poliestireno
Cristal, ello que es más fácil diferenciarlo de este a través de su
comportamiento mecánico, debido a que el SAN es más tenaz y resulta más
difícil de doblar.
j. ACRILONITRILO – BUTADIENO – ESTIRENO (ABS) Para su identificación debe considerarse un comportamiento a la flama similar
al del resto de los polímeros pertenecientes a la familia de los poliestirenos, es
decir, fácil de incendiar, flama amarilla y desprendimiento de hollín. Su
densidad es prácticamente la misma que el poliestireno. También flota en la
solución diluida de sal. Su comportamiento físico es el de un plástico semi –
rígido y puede existir en versión opaca que es el más común, o como plástico
transparente.
k. POLIMETIL METACRILATO (PMMA) La más conocida y sobresaliente propiedad del PMMA mejor conocido como
“Acrílico” es su excelente transparencia.
Esta característica está soportada en su buena rigidez, aceptable resistencia
al impacto, sobresaliendo su resistencia a la intemperie y buena resistencia
química, excepto para algunos solventes orgánicos.
Su identificación es muy singular por presentar durante su combustión un olor
característico del monómero de metil – metacrilato, similar al de un solvente de
pinturas o al de frutas en proceso de descomposición. Además, presenta un
burbujeo y desprende humos blancos.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
40
l. POLIAMIDAS (PA) El grupo de la Poliamidas también conocidas como “Nylon”, es uno de los más
variados que se caracterizan por contener cadenas con unidades repetitivas
de tipo amida.
Su identificación mediante el método empírico no permite la diferencia entre
los distintos tipos de Nylon, ya que presentan densidades prácticamente
iguales y con su comportamiento físico y a la flama sucede lo mismo, siendo
semi – rígidos, translúcidos, flotan en la conexión concentrada de sal, son
difíciles de incendiar, presentan cierto grado de autoextinguibilidad,
desprenden un aroma a cabello quemado y humos blancos.
m. POLIETILEN TEREFTALATO (PET)
La propiedad más singular del PET es que debido a que muestra una baja
temperatura de transición vítrea Tg = 70° C, se puede controlar mediante el
proceso de transformación el grado de cristalinidad del polímero, es decir, que
si se enfría razonablemente rápido desde su estado fundido arriba de 270 ° C
hasta una temperatura menor a la de transición vítrea, solidifica en estado
amorfo obteniéndose un producto de apariencia transparente. Contrariamente,
sí el polímero se calienta por arriba de la Tg, entonces tomará la cristalización
y el producto moldeado será opaco.
Para muchas de sus aplicaciones, el “PET” se procesa primero en estado
amorfo y después se le proporciona una orientación uniaxial cuando se
fabrican fibras, cintas y lámina, o biaxial cuando se producen películas,
botellas y tarros.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
41
1.2.2. TRATAMIENTO DEL PET El PET es un polímero que precisa una serie de procesos, simples de realizar,
para permitir un correcto proceso de transformación. Básicamente consisten
en secado, deshumidificado y con la utilización de recuperado el cristalizado.
1.2.2.1 SECADO
El proceso de secado consiste en almacenar el PET en una tolva con un
dispositivo calefactor y mantenerlo durante un período de cuatro horas como
mínimo a una temperatura de 170° C
1.2.2.2 DESHUMIDIFICADO
El proceso anterior es más efectivo si el aire suministrado a la tolva de secado
es seco. De esto se encarga un equipo deshumidificador del aire antes de que
este sea utilizado por la tolva de secado. Se evitan condensaciones y
fenómenos perjudiciales para su correcta transformación.
1.2.2.3 CRISTALIZADO
Cuando se desea utilizar PET ya extrusionado debe ser triturado y cristalizado
antes de volver a introducirse en la tolva secadora. De esta labor se encarga el
cristalizador, el cual bate el material a una temperatura de 100 grados
aproximadamente, logrando que adquiera las propiedades precisas para su
posterior re – utilización.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
42
1.2.2.4 RESISTENCIA QUÍMICA
**Buena resistencia general en especial a:
Grasas y aceites presentes en alimentos, soluciones diluidas de ácidos
minerales, álcalis, sales, jabones, hidrocarburos alifáticos y alcoholes.
**Poca resistencia a:
Solventes halogenados, aromáticos y cetonas de bajo peso molecular.
1.3 TERMOFIJOS. La definición es simple de un plástico termofijo, es que son materiales rígidos
que tienen una estructura molecular compleja tipo red, generada por una
reacción reversible entre dos o más componentes. La reacción tiene lugar
durante el proceso de moldeo.
El nombre de “Resinas Termofijas” implica que debe haber comportamiento;
sin embargo, es usado para todo los sistemas reactivos, ya sea a
temperaturas ambiente o superiores.
Existen diversos tipos de sistemas de resinas termofijas orientados
principalmente a la industria de adhesivos, pinturas y recubrimientos. En la
industria del plástico su uso es debidamente menor a la restricción de que son
materiales no reciclables, siendo sustituidos por polímeros termoplásticos.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
43
1.3.1 CARACTERISTICAS 1.3.1.1 COMPORTAMIENTO A LA FLAMA La segunda clasificación, basada en el comportamiento de la combustión de los
plásticos, es una clasificación más amplia y completa, se dividen en las siguientes
pruebas:
• Combustibilidad • Duración de la flama • Color de la flama • Alteración de la muestra • Color de los humos • Olor de los vapores
TD
60
50
40
30
20
10
0
TEMPERATURA
RESISTENCIA TENCION ENLONGACION
TD: TEMEPRATURA DE DESCOMPOSICIÓN
ENLONGACION
RESIST. TENSION
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
44
1.3.1.2 COMBUSTIBILIDAD Dentro de esta prueba se evalúa la facilidad o dificultad que presenta un plástico a
incendiarse cuando este se somete a radiaciones intensas de calor. De acuerdo al
comportamiento que presenten, los plásticos quedan agrupados en:
• Plásticos fáciles de incendiar como. POM, EVA, PS y PMMA
• Plásticos difíciles de incendiar como: MF, PA, EP y SI
1.3.1.3 DURACIÓN DE LA FLAMA
Independientemente de la facilidad o dificultad que presente un material a
incendiarse, se realiza la prueba de duración de la flama donde se considera
propagación del fuego sobre el plástico. De tal modo, se forman dos grupos:
• Plásticos que continúan ardiendo, POM. PMMA, SAN y PP
• Plásticos Autoextinguibles, PVC, MF, PC y PF
1.3.1.4 COLOR DE LA FLAMA
Es una de las pruebas más sencillas, ya que solo implica el poder de observar el
color que la flama presenta por el momento de incendiar la muestra de plástico.
De acuerdo a la coloración de la misma, se tiene la siguiente clasificación:
• Plásticos de flama amarilla, PMMA, SAN, MF y PC • Plásticos de flama azul, POM, PA6, LDPE y PP
1.3.1.5 ALTERACIÓN DE LA MUESTRA Esta prueba se encuentra directamente relacionada con el tipo de material
plástico. Con base en las características térmicas de los materiales, dicho análisis
se clasifica en los siguientes grupos:
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
45
• Plásticos que funden, SAN, PC, PS y ABS • Plásticos que funden y gotean, POM, PP, TPU y PBT • Plásticos que carbonizan, MF, EP, SI y UP
1.3.1.6 COLOR DE LOS HUMOS
El tipo y color que se desprenden durante el incendio de la muestra, proporciona
información necesaria para la agrupación e identificación de los plásticos:
• Plásticos con humos blancos, POM, MF, PA6 y PA
• Plásticos con humos negros, ABS, PBT, PC y PS
1.3.1.7 OLOR DE LOS VAPORES
En ocasiones, se considera importante definir el olor característico del plástico,
cuando este ha terminado de incendiarse.
Para poder llevarlo a cabo, es necesario dejar de disipar la mayoría del humo
formado y evitar así, oler de manera directa los vapores.
El olor que desprende cada material, está relacionado con el tipo de compuestos
que forman su estructura.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
46
1.4 CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LOS MATERIALES En este punto se proporcionan las condiciones de operación de los principales
plásticos que se inyectan, así como algunas propiedades y aplicaciones en
inyección.
En las siguientes tablas se presentan rangos, ya que las condiciones finales están
dadas por: el grado de material, la geometría del molde, el tamaño de la pieza y el
tipo de maquina de inyección que se este utilizando.
La velocidad que se presenta, está referida a la velocidad periférica del husillo y
se expresa en metros / segundos. Para conocer las revoluciones por minuto
(rpm), es necesario considerar el diámetro del husillo y sustituir en la siguiente
fórmula:
La variación de velocidades depende del material, algunas son:
• Velocidad alta para materiales con elevado índice de fluidez; V = 0.5 – 1.2 m/s
• Velocidad estándar; v = 0.2 – 0.5 m/s, para materiales de fluidez • Baja velocidad; v = 0.05 – 0.2 m/s, para materiales termo
Ns = V (60)*D (3.1416) Ns = velocidad V = velocidad periférica del husillo en m/s D = diámetro Constante = 3.1416
60 = factor de conversión a minutos 1.4.1 MATERIALES A continuación se presentan, las condiciones de operación de los plásticos más usados en la actualidad.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
47
1.4.1.1. MATERIAL: POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (PEBD) a) CONDICIONES DE OPERACIÓN PERFIL DE TEMPERATURAS Temp. Zona ° C PEBD Alimentación 120 – 170Compresión 120 - 210 Dosificación 120 - 210Boquilla 150 - 220Molde 30 - 50 b) CONDICIONES DE SECADO Generalmente, este material no requiere de secado y su absorción de humedad
es menor a 0.02 %. En caso de que el material esté definitivamente húmedo, se
recomienda un horno con circulación de aire caliente alrededor de 3 horas, a 65°
C, o un secador a 80° durante 1 a 1 ½ hrs.
c) PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS
PRESIONES UNIDADES RANGO Presión de inyección Kg / cm2 500 – 1500Presión de sostenimiento Kg / cm2 250 – 750
VELOCIDADES UNIDADES RANGO Velocidad del husillo m / s 0.7 - 0.75
PROPIEDAD Método de prueba ASTM
Unidades Valor
Densidad D – 792 g / cm3 0.918 – 0.94
Contracción de moldeo % 1.5 – 3.5
Resistencia al impacto D – 256 Kg cm / cm -------------
Elongación en la ruptura D – 638 % 100 – 800 Resistencia a la tensión a la ruptura D - 638 Kg cm /
cm 40 – 160
HDT a 18.5 kg / cm2 a 4.6 kg / cm2
D – 678
°C 32 – 49 40 - 74
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
48
d) RESISTENCIA QUIMICA A temperatura menor de los 60 ° C, resistente a la mayoría de los solventes,
ácidos y bases a cualquier concentración; a temperaturas superiores a los 60 °
C, es soluble en los solventes orgánicos alifáticos y colorados. Es totalmente
atóxico, puede estar en contacto directo con alimentos.
e) PRINCIPALES APLICACIONES EN INYECCION Tapas y juguetes.
1.4.1.2 MATERIAL: POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (PEAD) a) CONDICIONES DE OPERACIÓN PERFIL DE TEMPERATURAS
Temp. Zona ° C PEAD Alimentación 170 – 180Compresión 170 - 200 Dosificación 170 - 220Boquilla 180 - 240Molde 10 - 60
b) CONDICIONES DE SECADO Normalmente, este material no requiere de secado y su absorción de humedad
es menor a 0.02 %. En caso de que el material este definitivamente húmedo,
se recomienda un horno con circulación de aire caliente alrededor de 3 horas,
a 65 °C o en un secador a 80 °C durante 1 ½ hr.
PRESIONES UNIDADES RANGO Presión de inyección Kg / cm2 800 – 1500Presión de sostenimiento Kg / cm2 400 – 750
VELOCIDADES UNIDADES RANGO Velocidad del husillo m / s 0.75 - 0.95
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
49
c) PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS
d) RESISTENCIA QUIMICA Este material cuenta con buena resistencia química, se muestra estable frente
a ácidos, bases y alcoholes. Puede ser atacado por ésteres, cetonas, éteres y
grasas. Se disuelve en hidrocarburos clorados y solventes alifáticos a
temperaturas altas.
e) PRINCIPALES APLICACIONES EN INYECCION
Cajas de transporte de mercancía, artículos domésticos, como, cubetas,
bandejas, bolsas para basura, juguetes, trastes para guardar alimentos,
contenedores industriales, entre otros.
PROPIEDAD Método de prueba ASTM Unidades Valor
Densidad D – 792 g / cm3 0.941 – 0.965
Contracción de moldeo % 1.5 – 5.0
Resistencia al impacto D – 256 Kg cm / cm 2.2 – 21.8
Elongación en la ruptura D – 638 % 50 – 100 Resistencia a la tensión a la ruptura D – 638 Kg cm /
cm 210 – 390
HDT a 18.5 kg / cm2 a 4.6 kg / cm2
D – 678
°C 45 – 54 80 - 91
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
50
1.4.1.3 MATERIAL: POLIPROPILENO (PP) a) CONDICIONES DE OPERACIÓN PERFIL DE TEMPERATURAS
Temp. Zona ° C PEAD Alimentación 190 – 215Compresión 190 - 230 Dosificación 200 - 230Boquilla 190 - 215Molde 10 - 30
b) CONDICIONES DE SECADO El Polipropileno por su baja absorción de agua no requiere de secado, absorbe
menos de 0.02 % de agua. En condiciones externas se puede secar con un
horno de charolas con aire recirculando a 80 °C durante 2 a 3 hrs o en un
secador por un tiempo de 1 a 1 ½ hrs.
c) PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS
PRESIONES UNIDADES RANGO Presión de inyección Kg / cm2 800 – 1500Presión de sostenimiento Kg / cm2 400 – 750
VELOCIDADES UNIDADES RANGO Velocidad del husillo m / s 0.75 - 0.8
PROPIEDAD Método de prueba ASTM Unidades Valor
Densidad D – 792 g / cm3 0.904 – 0.91
Contracción de moldeo % 1.5 – 3.5
Resistencia al impacto D – 256 Kg cm / cm 2.3 – 5.0
Elongación en la ruptura D – 638 % 150 – 600
Resistencia a la tensión a la ruptura D – 638 Kg cm /
cm 346 – 365
HDT a 18.5 kg / cm2 a 4.6 kg / cm2
D – 678
°C 57 – 60 91 - 95
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
51
d) RESISTENCIA QUIMICA Presenta excelente resistencia a los ácidos, bases fuertes y débiles; puede ser
atacado por el ácido nítrico concentrado arriba de los 80 °C. Algunos solventes
orgánicos pueden disolverlo, principalmente los clorados.
e) PRINCIPALES APLICACIONES EN INYECCION
Tapas, productos médicos, como, jeringas y equipo de laboratorio, carcazas
de electrodomésticos, en partes automotrices, como, tableros, acumuladores y
artículos para hogar como trastes para guardar comida.
1.4.1.4 MATERIAL: CLORURO DE POLIVINILO - F (PVC – F) a) CONDICIONES DE OPERACIÓN PERFIL DE TEMPERATURAS
Temp. Zona ° C PEAD Alimentación 140 – 160Compresión 160 - 180 Dosificación 170 - 190Boquilla 180 - 205Molde 30 - 50
b) CONDICIONES DE SECADO El PVC absorbe menos del 0.02 % de humedad, se puede procesar sin
secado previo, para condiciones externas se recomienda su secado en un
horno de aire caliente a 65 °C por 2 hrs. también en un secador a 70 por un
tiempo de 1 a 1 ½ hrs.
PRESIONES UNIDADES RANGO Presión de inyección Kg / cm2 1000 – 1600 Presión de sostenimiento Kg / cm2 500 – 800
VELOCIDADES UNIDADES RANGO Velocidad del husillo m / s 0.15 - 0.2
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
52
c) PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS
d) RESISTENCIA QUIMICA Comparada con el PVC rígido, la resistencia química es menor con un
porcentaje medio de plastificante, resiste soluciones salinas, ácidos orgánicos
a concentración media, alcohol. No resiste disolventes orgánicos y soluciones
acuosas.
e) PRINCIPALES APLICACIONES EN INYECCION
En la industria del calzado en la producción de suelas, zapatos, tenis y
sandalias, también se producen asientos para bicicletas, manubrios, tapas de
licuadoras.
1.4.1.5 MATERIAL: CLORURO DE POLIVINILO (PVC – R)
PROPIEDAD Método de prueba ASTM Unidades Valor
Densidad D – 792 g / cm3 1.15 – 1.35 Contracción de moldeo % 0.1 – 2.0
Resistencia al impacto D – 256 Kg cm / cm -------------
Elongación en la ruptura D – 638 % 200 – 450Resistencia a la tensión a la ruptura D – 638 Kg cm /
cm 100 – 250
HDT a 18.5 kg / cm2 a 4.6 kg / cm2
D – 648
°C ----------- -----------
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
53
a) CONDICIONES DE OPERACIÓN PERFIL DE TEMPERATURAS
Temp. Zona ° C PEAD Alimentación 140 – 160Compresión 160 - 180 Dosificación 170 - 190Boquilla 180 - 215Molde 30 - 60
b) CONDICIONES DE SECADO El PVC absorbe menos del 0.02 % de humedad, se puede procesar sin
secado previo, para condiciones extremas se recomienda su secado en un
horno de aire caliente a 65 °C por 2 hrs o en un secador a 70 °C por un tiempo
de 1 a 1 ½ hrs.
c) PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS
d) RESISTENCIA QUIMICA
VELOCIDADES UNIDADES RANGO Velocidad del husillo m / s 0.15 - 0.27
PRESIONES UNIDADES RANGO Presión de inyección Kg / cm2 1000 – 1600Presión de sostenimiento Kg / cm2 300 – 1000
PROPIEDAD Método de prueba ASTM
Unidades Valor
Densidad D – 792 g / cm3 1.35 – 1.45 Contracción de moldeo % 0.2 – 0.6
Resistencia al impacto D – 256 Kg cm / cm 20 – 100
Elongación en la ruptura D – 638 % 10 – 50 Resistencia a la tensión a la ruptura D - 638 Kg cm /
cm 500 – 700
HDT a 18.5 kg / cm2 a 4.6 kg / cm2
D – 648
°C 135 -140 140 - 145
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
54
El PVC tiene buenas propiedades químicas, resiste
soluciones salinas, ácidos diluidos y concentrados, bases diluidas y
concentrados: disolventes no polares, bencina, aceites minerales. No resiste
disolventes polares como hidrocarburos clorados, cetonas, aromáticas, ácido
sulfúrico y nítrico concentrado. Se disuelve en tetrafurano y ciclohexanona.
e) PRINCIPALES APLICACIONES EN INYECCION Conexiones hidrosanitarias, como, codos, uniones, coples; en la industria del calzado; tacones. 1.4.1.6 MATERIAL: POLIESTIRENO (PS – C) a) CONDICIONES DE OPERACIÓN PERFIL DE TEMPERATURAS
Temp. Zona ° C PEAD Alimentación 150 – 180Compresión 180 - 230 Dosificación 210 - 280Boquilla 210 - 280Molde 10 - 80
b) CONDICIONES DE SECADO El Poliestireno es un material que absorbe un 0.03 % de agua, no requiere de
secado para su transformación, en caso necesario, se utiliza un horno de
charolas con circulación de aire a 70 °C por 2 o 3 hrs.
PRESIONES UNIDADES RANGO Presión de inyección Kg / cm2 800 – 1500Presión de sostenimiento Kg / cm2 400 – 750
VELOCIDADES UNIDADES RANGO Velocidad del husillo m / s 0.8 - 0.95
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
55
c) PROPIEDADES MECANICAS
d) RESISTENCIA QUIMICA Resiste ácidos orgánicos e inorgánicos concentrados y diluidos, alcoholes,
sales y álcalis. Es atacado por ésteres, cetonas, hidrocarburos aromáticos y
clorados.
e) PRINCIPALES APLICACIONES EN INYECCION
Sus principales son piezas para aparatos de radio, juguetes, artículos de
dibujo y de escritorio, estuches de plumas y joyería, estuches de cassettes y
compact disc, cubiertas desechables, mirillas.
1.4.1.7 MATERIAL: POLIESTIRENO GRADO IMPACTO (PS – GI) a) CONDICIONES DE OPERACIÓN PERFIL DE TEMPERATURAS
Temp. Zona ° C PEAD Alimentación 160 – 190Compresión 180 - 230 Dosificación 210 - 250Boquilla 210 - 280Molde 10 - 80
PROPIEDAD Método de prueba ASTM Unidades Valor
Densidad D – 792 g / cm3 1.05
Contracción de moldeo % 0.3 – 0.6
Resistencia al impacto D – 256 Kg cm / cm 1.6 – 2.7
Elongación en la ruptura D – 638 % 2 – 4 Resistencia a la tensión a la ruptura D - 638 Kg cm /
cm 400 – 500
HDT a 18.5 kg / cm2 a 4.6 kg / cm2
D – 648
°C 72 -82 84 - 94
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
56
b) CONDICIONES DE SECADO
El Poliestireno es un material que absorbe un 0.03 % de agua, no requiere de
secado para su transformación, en caso necesario, se utiliza un horno de charolas
con circulación de aire a 70 °C por 2 o 3 hrs.
c) PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS
d) REISTENCIA QUÍMICA En comparación con el PS – C tiene menor resistencia química, resiste con
limitaciones a ácidos y álcalis. El componente butadieno influye en su
envejecimiento, no resiste disolventes orgánicos ni aceites etéricos.
PRESIONES UNIDADES RANGO Presión de inyección Kg / cm2 800 – 1500 Presión de sostenimiento Kg / cm2 400 – 750
VELOCIDADES UNIDADES RANGO Velocidad del husillo m / s 0.8 - 0.95
PROPIEDAD Método de prueba ASTM Unidades Valor
Densidad D – 792 g / cm3 1.05
Contracción de moldeo % 0.3 – 0.6
Resistencia al impacto D – 256 Kg cm / cm
5.4 – 11.8
Elongación en la ruptura D – 638 % 20 – 50
Resistencia a la tensión a la ruptura D - 638 Kg cm /
cm 180 – 570
HDT a 18.5 kg / cm2 a 4.6 kg / cm2
D – 648
°C 60 -80 70 - 97
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
57
e) PRINCIPALES APLICACIONES EN INYECCION Carcazas de radios y televisión, cuerpos de cassettes de audio y video, juguetes,
cajas de estuches, tacones de zapatos, cámaras fotográficas, carcazas de
teléfono.
1.4.1.8 MATERIAL: ESTIRENO ACRILONITRILO (SAN) a) CONDICIONES DE OPERACIÓN PERFIL DE TEMPERATURAS
b) CONDICIONES DE SECADO La humedad de este material no debe de exceder de 0.06 %, se recomienda
secarlo en un horno de charolas a 70 – 80 °C durante 2 o 3 hrs. según las
condiciones donde se almacene la materia prima el SAN absorbe de 0.2 a 1.5 %
de humedad.
Temp. Zona ° C PEAD Alimentación 150 – 180Compresión 180 - 230 Dosificación 210 - 280Boquilla 210 - 280Molde 40 - 80
PRESIONES UNIDADES RANGO Presión de inyección Kg / cm2 840 – 1240Presión de sostenimiento Kg / cm2 400 – 750
VELOCIDADES UNIDADES RANGO Velocidad del husillo m / s 0.4 - 0.45
PROPIEDAD Método de prueba ASTM Unidades Valor
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
58
c) PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS d) RESISTENCIA QUIMICA Resiste, hidrocarburos, aceites, grasas, ácido clorhídrico, formaldehído, hidróxido
de amonio y sales de halógenos. No resiste la luz ultravioleta, por ello necesita
absorbedores de luz ultravioleta. No soporta ácidos minerales concentrados.
e) PRINCIPALES APLICACIONES EN INYECCION
Este material es utilizado para vasos de licuadoras, vajillas, aspas de
ventiladores, jarras para agua, vasos, ensaladeras, cepillos dentales, partes
transparentes de los video cassettes y pantallas de maquinas de escribir.
Densidad D – 792 g / cm3 1.08
Contracción de moldeo % 0.3 – 0.66
Resistencia al impacto D – 256 Kg cm / cm 3.3 – 5.8
Elongación en la ruptura D – 638 % 3 – 5 Resistencia a la tensión a la ruptura D - 638 Kg cm /
cm 734 – 805
HDT a 18.5 kg / cm2 a 4.6 kg / cm2
D – 648
°C
60 -95 100 - 105
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
59
1.4.1.9 MATERIAL: TERMO POLIMERO DE ACRILONITRILO BUTADIENO ESTIRENO (ABS) a) CONDICIONES DE OPERACIONES PERFILI DE TEMPERATURAS
b) CONDICIONES DE SECADO Su contenido de humedad no debe ser mayor de 0.06 %, se recomienda secarlo
en un horno de charolas a 70-80 °C durante 2 o 3 horas, depende de las
condiciones de almacenamiento, el material absorbe de 0.2 a 1.5 % de humedad.
c) PRIPIEDADES FISICAS Y MECANICAS
Temp. Zona ° C PEAD Alimentación 180 – 240Compresión 210 - 260 Dosificación 210 - 280Boquilla 210 - 280Molde 60 - 90
PRESIONES UNIDADES RANGO Presión de inyección Kg / cm2 840 – 1500Presión de sostenimiento Kg / cm2 400 – 750
VELOCIDADES UNIDADES RANGO Velocidad del husillo m / s 0.55 - 0.65
PROPIEDAD Método de prueba ASTM Unidades Valor
Densidad D – 792 g / cm3 1.04 – 1.38
Contracción de moldeo % 0.3 – 0.66
Resistencia al impacto D – 256 Kg cm / cm
12.3 – 40.0
Elongación en la ruptura D – 638 % 4 – 30 Resistencia a la tensión a la ruptura D - 638 Kg cm /
cm 350 – 500
HDT a 18.5 kg / cm2 a 4.6 kg / cm2
D – 648
°C 90 -107 95 - 100
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
60
d) RESISTENCIA QUIMICA Resiste agua, soluciones salinas, ácidos y bases diluidas, hidrocarburos
saturados, aceites minerales, grasas animales, vegetales. No resiste ácidos
inorgánicos concentrados, hidrocarburos aromáticos y clorados, ésteres, éteres y
cetonas.
e) PRINCIPALES APLICACIONES EN INYECCION
Su principal aplicación se encuentra en carcazas de electrodomésticos como
televisores, videos, cámaras fotográficas, filmadoras, teléfonos, maquinas de
oficina, aspiradoras, secadoras de cabello. Así como calaveras de autos y
algunos juguetes donde se requiere de excelente resistencia al impacto.
1.5 CONSIDERACIONES PARA LA SELECCIÓN DEL MATERIAL
Para la selección del material de un producto deben tomarse en cuenta varios
factores; pero no como una regla a seguir, sino evaluando las propiedades en
base a las necesidades del producto.
Dentro de los puntos a considerar para la selección del material se encuentran los
siguientes:
1.5.1. ECONOMÍA
A pesar que los costos los analizan el área de contabilidad, abarcando,
maquinaria, insumos y energía consumida. En la parte de diseño se hace una
pequeña revisión de los mismos; pero enfocados exclusivamente hacia el
material.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
61
La densidad es la propiedad que ayuda a estimar las ganancias, ya que la materia
prima se compra en $ / kg y el producto final se vende en $ / pieza, por eso para
conocer cuántas piezas se pueden fabricar por cada kg de material se necesita de
un factor.
Este factor es proporcionado por la densidad del material, entre más baja sea, se
obtiene mayor número de piezas y con ello, una mayor ganancia en la producción.
$ X Kg = $ Kg piezas piezas
1.5.2 ESTABILIDAD DIMENSIONAL
En el momento de diseñar la pieza y fabricar los moldes prototipo, es necesario
observar y especificar si la pieza permite en el moldeo sin afectar sus cualidades
de funcionamiento.
Por otro lado, también se debe conocer que tipo de ambientes pueden provocar
que la pieza se dilate o contraiga, tal es el caso del Nylon que se dilata con la
humedad. El tener la planta de fabricación de piezas precisión en el Distrito
Federal y posteriormente llevarías a funcionar en cualquier estado de la
República puede acarrear severas consecuencias.
1.5.3 APARIENCIA
Se debe tomar en cuenta que si se desea un artículo liso, brillante, opaco, con
superficie tratada ó algún acabado en particular; pero existen algunos materiales
con cualidades inherentes a ellos que son capaces de proporcionar diferentes
acabados. A partir de ese punto se eliminan en el proceso de selección.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
62
1.5.4. FATIGA Y DEFORMACIÓN
De acuerdo a las funciones que vaya a cumplir la pieza al paso del tiempo, sufrirá
deformación y fatiga; sin embargo, no hay una propiedad dentro de la hoja de
especificación de un material se indique como fatiga o deformación, por ello
partiendo de este hecho, es difícil hacer una evaluación. Por tal motivo, al realizar
este tipo de análisis es necesario apoyarse en propiedades comúnmente
utilizadas y evaluadas en forma práctica. Este es el caso de la resistencia a la
tensión, tal propiedad indica la fatiga que va a presentar una pieza después de
someterla a diferentes esfuerzos y con la elongación, también indica el porcentaje
de deformación que sufre el artículo.
En ocasiones, la resistencia a la tensión publicada en una hoja de especificación y
medida en una probeta de material virgen, se puede reducir hasta un 50 % en una
pieza final, debido a un moldeo erróneo.
1.5.5. DESGASTE
Esta cualidad está aunada directamente a la dureza superficial y el coeficiente de
fricción que presente un material, ya que de ellas dependerá el porcentaje de
desgaste en la pieza.
Además, por ser el plástico un aislante térmico, si presenta un alto coeficiente de
fricción, el calor generado por la misma fricción puede colaborar para la
deformación del producto.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
63
1.5.6. FACILIDAD DE FRACTURA
Si la pieza va a tener un uso rudo o por su funcionamiento debe soportar
impactos, se debe de revisar si estos serán en forma continua o esporádica para
determinar que resistencia al impacto debe presentar el material, sobre todo,
analizando si la pieza debe ser pequeña o grande, de paredes gruesas o
delgadas, ya que estos factores podrían cambiar los factores de la propiedad.
También es necesario conjuntar bajo que ambiente va a trabajar la pieza, por que
en ambientes de bajas temperaturas, se reduce la resistencia al impacto de los
plásticos, y a mayores temperaturas, aumenta.
Por otro lado, si el artículo está fabricado con fibra de vidrio, el valor de esta
propiedad, también disminuirá.
1.5.7. TRANSPARENCIA Existen artículos que por su funcionamiento es indispensable que sean
transparentes. Esta apariencia se puede avaluar con la transmisión de luz que
presente el material, entre mayor valor presente en esta propiedad, será más
transparente el producto.
A veces la transparencia se cubre con cargas y pigmentos, es común que un
material transparente con ayuda de estos aditivos, sea translúcido y opaco; sin
embargo, es difícil que un material opaco se convierta en translúcido o
transparente.
1.5.8. RESISTENCIA A LA TEMPERATURA Y FLAMABILIDAD
Existen materiales que pueden soportar ambientes elevadas temperaturas y otras
que, se pueden carbonizar al contacto de una flama directa.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
64
1.5.8.1. RESISTENCIA A LA TEMPERATURA
En una hoja de especificación de materia prima, se puede conocer la resistencia a
la temperatura por medio de dos de sus propiedades térmicas, como:
• Si se desea conocer a que temperatura se reblandece el material, en caso
de tratarse de un termoplástico, para posteriormente termo formarlo. Este
dato lo proporcionará la temperatura de ablandamiento (VICAT)
• Si la pieza va a ser sometida a elevadas temperaturas y esfuerzos
continuos, se desea saber hasta que punto podrá soportarlo sin
deformarse. Esta característica se obtendrá por medio de su temperatura
de deformación bajo carga, es decir, HDT.
1.5.8.2 FLAMABILIDAD
Cuando los materiales plásticos se van a utilizar para fabricar productos del sector
reciclable; como pueden ser las botellas de agua o refresco, deben cumplir con
ciertas especificaciones de flamabilidad. Para cubrir dichas características existen
dos casos:
• Cuando solo desea conocer con que rapidez se puede inflamar un artículo.
La norma de ASTM de flamabilidad proporciona este dato como velocidad
de ignición.
• El artículo debe cumplir con especificaciones UL en diferentes niveles,
para ser empleado en determinados productos.
Recientemente se ha reconocido la prueba de índice mínimo de oxígeno, donde
se controla que necesidad de oxígeno presenta una flama par continuar ardiendo
y al mismo tiempo, también se mide su flamabilidad.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
65
Hay que considerar que las probetas en las que se realizan las pruebas son
diferentes a cualquier pieza terminada, y que la flamabilidad de una pieza
terminada se ve afectada por el área superficial, espesor de la pieza, aditivos
incluidos. Y si fue cargada o reforzada con fibra de vidrio, cambiarán sus
cualidades.
1.5.9. RESISTENCIA QUÍMICA
A este respecto, cada uno de los plásticos se comporta de manera diferente y es
muy difícil que una hoja técnica incluya sus características ante diferentes medios.
En este caso, necesario analizar cada uno de los ambientes a los que va estar
expuesto el producto y observar su comportamiento.
Se debe de recordar que cuando un material plástico presenta gran resistencia
química, ésta cualidad va a ser proporcional a la oposición que presentará para
que se imprima. Es por ello que algunas piezas que están expuestas a ambientes
corrosivos, no lleven ninguna impresión.
1.6. PROCEDIMIENTO DE SELECCIÓN
Una vez que se ha decido la forma de la pieza, el tipo de proceso de
transformación y las características que debe cumplir, se debe analizar que
dichas características realmente tengan la importancia que se le ha otorgado,
mediante una clasificación en la siguiente forma:
• Indispensables
• Necesarias
• Opcionales
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
66
1.6.1. INDISPENSABLES
En este grupo se encontrarán todas las propiedades del material que le
proporcionarán las características principales que debe cubrir el producto.
Esta clasificación es la más importante, ya que contrariamente se puede
encontrar que un material que se va a utilizar para recubrimiento de alambre, no
tenga resistencia dieléctrica, o que una pieza que va a ser integrada a un horno
eléctrico pose una temperatura muy baja.
Desde este momento, cada cualidad práctica debe ser asociada a una propiedad
que se pueda encontrar en una de especificación.
1.6.2. NECESARIAS Aquí no son de vital importancia las cualidades: sin embargo, pueden ser
condiciones que debe cumplir la pieza por reglamentación. Por ejemplo, un
material que es difícil de imprimir y se requiere que sobre el vayan indicados los
ingredientes del contenido. No obstante, aunque cumple con la propiedad
indispensable de resistir químicamente el contenido, es necesario que se imprima
sobre el recipiente, quedando descartado de la selección.
1.6.3. OPCIONALES
Normalmente, estas cualidades son el color o en ocasiones el diseño, que para
efectos de mercadotecnia se ven influenciados y pueden ser modificados.
Después de analizar las propiedades indispensables, necesarias y opcionales, se
enlistan y se arma una tabla en donde aparecen los materiales a comprar y los
valores de sus principales propiedades. A esta hoja se le denomina “hoja de
comparación de propiedades”.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
67
1.6.4 HOJA DE PUNTUACIÓN
A continuación, se hace una tabla donde se proporciona una calificación
dependiendo del valor de dicha propiedad, son 11 materiales, la mayor
calificación será 11 y la mínima 1, se evalúan todas las características y el
material que obtenga mayor puntuación, será el más recomendable para utilizarlo.
En las siguientes tablas, se muestra un ejemplo donde las propiedades
indispensables son las que aparecen en la tabla con sus respectivos valores.
Una vez hecha la puntuación, se obtienen los materiales a utilizar: PP y PEAD.
Para seleccionar cual de los dos plásticos se elegirá, entonces se evalúan las
propiedades opcionales.
Cuando se requiere fabricar un producto que sea rígido, por ejemplo, una botella,
se debe contar con excelente resistencia al impacto, tiene que ser un material
económico, fácil de procesar, que soporte altas temperaturas, de baja
concentración de moldeo y que proporcione un alto rendimiento. Para llevarlo, se
toman los datos de la hoja de propiedades, los materiales que más se adecuen a
estas características y se evalúen, formando una hoja de puntuación y otorgando
la mayor calificación al plástico que sea adecuado a las necesidades. Según sea
el número de materiales a comparar será la calificación, si son 5 materiales la
mayor puntuación es 5.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
68
HOJA DE PUNTUACION
MATERIAL
Propiedades Unidades PEAD PP PVC-R PS PC Gravedad 4 5 1 3 2 Especifica
Costo $ 5 4 3 2 1 Factor volumen
costo 5 4 2 3 1
HDT 4.5 kg/cm2 °C 2 4 1 3 5 HDT 18.5 kg/cm2 °C 1 2 3 4 5
Resistencia a la tensión kg/cm2 1 2 4 3 5
Elongación % 1 2 4 5 3 Resistencia al impacto IZOD
cm kg/cm 4 4 2 1 5
Modulo de flexión kg / cm2 5 4 2 1 3
Contracción de moldeo % 1 3 4 5 2
Transmitancia % 5 4 3 1 2 Total 34 38 29 31 34
Record 2 1 5 4 3 Como se observa, los materiales compartidos son los que tienen la más alta
resistencia al impacto, el más recomendable para el ejemplo es el polipropileno,
siguiendo el polietileno de alta densidad y posteriormente, el policarbonato, éste
por su alto costo y su bajo factor de volumen no cubre las características
principales.
Si desea un producto en donde la propiedad principal sea la transparencia, tenga
buena resistencia a la tensión, bajo costo y que soporte temperaturas.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
69
HOJA DE PUNTUACION
MATERIAL Propiedades Unidades PS SAN PC PMMA PP
Gravedad 4 3 1 2 5 Especifica
Costo $ 4 3 1 2 5 Factor volumen
costo 4 3 1 2 5
HDT 4.5 kg/cm2 °C 1 4 5 2 3 HDT 18.5 kg/cm2 °C 2 4 5 3 1
Resistencia a la tensión kg/cm2 2 5 3 4 1
Elongación % 1 2 4 3 5 Resistencia al impacto IZOD
cm kg/cm 1 2 5 3 4
Modulo de flexión kg / cm2 5 4 2 3 1
Contracción de moldeo % 5 4 3 2 1
Transmitancia % 4 2 3 5 1 Total 33 36 33 31 32
Record 2 1 3 5 4 El material recomendable es el SAN por cubrir las características principales. El
poliestireno y el policarbonato tienen la misma puntuación; pero como la
propiedad principal es la transparencia se elige el que tenga el valor más alto.
Si se requiere fabricar un artículo flexible, por ejemplo, película para paletizado,
donde las necesidades primordiales son: elevada elongación, rendimiento,
resistencia a la tensión, transmitancia y fácil de procesar. De la misma forma, en
la hoja de puntuación, se seleccionan los materiales que tengan mayor
elongación.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
70
HOJA DE PUNTUACION
El material más recomendable es el PVC – F para uso de película de paletizado;
no obstante, se tendría que tomar en cuenta su costo y su rendimiento, ya que el
polietileno de baja densidad solo tiene un punto menos que el PVC.
Estos casos son ilustrativos, ya que para la selección de cualquier material, se
deben tomar en cuenta todos los factores indispensables. Además, intervienen los
aditivos, que con estos se pueden obtener algunos requisitos a cumplir.
MATERIAL Propiedades Unidades PEAD PEBD PP PVC-F
Gravedad 2 3 4 1 Especifica
Costo $ 4 2 3 1 Factor volumen
costo 4 2 3 1
HDT 4.5 kg/cm2 °C 2 3 1 4 HDT 18.5 kg/cm2 °C 2 3 1 4
Resistencia a la tensión kg/cm2 3 1 4 2
Elongación % 4 3 2 1 Resistencia al impacto IZOD
cm kg/cm 2 4 2 4
Modulo de flexión kg / cm2 2 3 1 4
Contracción de moldeo % 1 3 2 4
Transmitancia % 1 2 3 4 Total 27 29 26 30
Record 3 2 4 1
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
71
1.7. NUEVOS METODOS DE SELECCIÓN Como se observó, la selección de un material está muy relacionada con el diseño
de la pieza. Esto se demuestra en los programas CAD – CAM, donde además de
diseñar el producto, proporciona las alternativas de materiales a utilizar para su
fabricación.
Sin embargo, el desarrollo no ha quedado ahí, ya que desde 1988 se implementó
en Europa un programa llamado “Estereolitografía “, donde con ayuda del CAD –
CAM, una resina foto curable y un generador de rayos láser, se puede obtener un
prototipo de la pieza. Esto ayuda a que el análisis sea rápido y para conocer si
realmente es el diseño que se planeo.
Utilizando la estereolitografía los diseños de piezas complejas se pueden hacer
en horas, en lugar de semanas o meses por procedimientos tradicionales.
Además, el concepto básico es relativamente sencillo, ya que el diseño creado en
el sistema de CAD – CAM se carga a la computadora del equipo de
estereolitografía.
La computadora dirige un rayo láser muy fino hacia la superficie del recipiente, en
donde se encuentra la resina fotocurable como la resina Epóxi. Una plataforma en
forma de ascensor está ubicada dentro de la cubeta y se cita justo debajo de la
superficie de la resina fotopolímera, ésta se solidifica en una capa de 0.13 mm y
0.76 mm de grosor sólo donde el punto de raya láser incide.
Después de que la capa a una profundidad seleccionada ha sido “dibujada” por el
rayo láser en la forma física de la capa correspondiente del moldeo. La plataforma
sobre la que se está construyendo el modelo, desciende el equivalente del grosor
de la capa. Otra capa se crea encima de la anterior de la misma forma.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
72
El proceso continua hasta que se produce en su totalidad el modelo. Después de
que se ha terminado el prototipo en su totalidad, la plataforma asciende hasta que
el modelo queda encima de la superficie de la resina fotopilimérica, se espera
unos minutos para que se escurra la resina que se encuentra alrededor de la
pieza y éste se retira de la plataforma para introducirlo durante unos minutos a
una cámara de post curado para su término final.
La principal ventaja de este proceso es la velocidad con la que el diseño fue
creado en CAD, el modelo puede ser rápidamente visualizado, evaluado,
estudiado, comprobado y comparado. El promedio de tiempo de producción de un
modelo es de 4 a 12 hrs. el equipo no necesita ser atendido personalmente
mientras dura el proceso de producción, ya que es totalmente automático.
Su mayor aplicación se encuentra en la industria automotriz; en la medicina,
cuando se requiere implantes, en electrónica, muebles y en productos de
consumo.
Los beneficios que se obtienen son los siguientes:
• Menor tiempo para el diseño conceptual
• Mayor rapidez en la visión del diseño
• Reducción de errores
• Identificación a corto tiempo de problemas de producción
• Mayor cantidad del producto
• Inmediata retro información
• Reducción de producción de moldes y patrones
• Modelos reales para marketing
• Minimización de costos en la fase de diseño, prototipo y reproducción
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
73
1.8 RECOMENDACIÓN DEL MATERIAL
Este tema se enfoco en proporcionar la suficiente información de los distintos
plásticos comerciales que se usan en la actualidad; se mostraron algunas de sus
propiedades, así como la forma de seleccionarlos en base a estas. Las
aplicaciones son muy variadas y van de acuerdo a lo que se pretenda fabricar, de
tal forma que con el afán de ayudar a seleccionar el material adecuado, se
muestran tablas que presentan condiciones a las cuales debe estar sometido el
material. No obstante esta información será de gran ayuda a los usuarios que
consulten este manual, ya que tendrán un panorama más amplio en cuanto a la
aplicación de plásticos comerciales.
Para este caso son recomendables todos los materiales termoplásticos excepto el
teflón, son los adecuados para elaborar una botella de plástico, sin embargo, es
aun mas recomendable el termoplástico comercial que se usa hoy en día, este
material es la resina PET, la cual adquiere una buena resistencia mecánica,
respecto a la velocidad de enfriamiento del material, además de ser económico,
entre otras características. Como mencionamos anteriormente cualquier
termoplástico es bueno, pero aquí dependerá de lo que se desee fabricar el
usuario, de tal forma que solo nos enfocamos dar una breve información de
plásticos, sin entrar a detalle; en la actualidad es aconsejable contactar
proveedores de esta materia prima por medio de internet, esta forma de contacto
le mostrara al usuario diversos lugares, de los cuales hará la elección que más le
convenga.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
74
2. IDENTIFICACIÓN Y SELECCIÓN DE LA MAQUINA DE INYECCIÓN
En el punto anterior se vieron los distintos plásticos con los que se puede trabajar.
Finalmente, la recomendación que se da es con el propósito de que los usuarios
tomen la elección que crean más adecuada. En este segundo punto se hace una
muestra de diversas maquinas, las cuales fueron recopiladas de distintos
proveedores. De todo esto se dice que existen infinidad de proveedores de
maquinas, sin embargo la selección se hará de acuerdo a las especificaciones de
la maquina, con estos datos se pueden dar dimensiones al molde y en un
momento dado, físicamente se puede construir. La selección será acorde a las
necesidades del usuario, como por ejemplo las dimensiones del molde que puede
contener la maquina, las velocidades del husillo, entre otras. En este segundo
punto se mencionara la recomendación que ayudara al usuario a realizar la mejor
elección. La finalidad es llevar un orden en cuanto a como desarrollar un
producto; no obstante esta muestra no es para que tomen una elección rápida.
Cabe mencionar que las distintas maquinas que se muestran son pertenecientes
a proveedores tales como:
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
75
2.1 HISTORIA DE LA MAQUINA DE INYECCIÓN
Las máquinas de inyección de plástico, se derivan de la máquina de fundición a
presión para materiales.
Según algunas referencias, la primera máquina de moldeo fue patentada en 1872
para la inyección de nitrato de celulosa, pero debida a su flamabilidad y
peligrosidad, el proceso no floreció.
En 1920 se construyo en Alemania, una maquina para la producción de piezas de
materiales termoplásticos, mediante el proceso de inyección, dicha máquina era
totalmente manual.
Posteriormente en 1927 y en el mismo país, se desarrollo una máquina para
inyección de plásticos accionada por cilindros neumáticos, pero no tuvo mucho
éxito debido a que se requería de máquinas con presiones superiores.
A las máquinas manuales siguieron máquinas accionadas hidráulicamente, cuya
construcción alcanzó su verdadero desarrollo hasta el término de la segunda
guerra mundial. Eran equipos que no requerían complicados y costosos sistemas
hidráulicos para operar, por su propia simplicidad se podían instalar en pequeños
locales.
A partir de ese momento, el desarrollo y la evolución técnica fue sorprendente.
Actualmente, se cuenta con máquinas totalmente automáticas que no requieren
de la intervención del operador.
Con el desarrollo de las máquinas, los moldes han tenido un sorprendente
progreso, que ha contribuido en buena parte a alcanzar la automatización de las
máquinas.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
76
Hoy en día, se encuentran en el mercado máquinas con capacidad de inyección
de pocos gramos, hasta 30 Kg, con fuerza de cierre del molde de 2 a 10,000
toneladas, para una gran variedad de piezas en diferentes tamaños.
2.2 CLASIFICACIÓN Todas las máquinas de inyección posen las mismas partes, sin embargo, existen
algunos arreglos especiales, entre ellas se distinguen cuatro tipos.
El primero es el más difundido, la unidad de inyección esta en posición horizontal
y perpendicular al plano que divide a las dos partes del molde. La construcción de
este tipo es la más sencilla y ocupa un mayor espacio superficial.
El segundo tipo es una modificación del primero, donde la unidad de inyección es
vertical, mientras que la disposición del molde y la unidad de cierre permanecen
igual.
El tercer tipo de construcción se conoce como máquina de inyección vertical, se
emplea cuando la pieza inyectada lleva insertos metálicos como tornillos, tuercas,
bujes, pernos etc.
En el cuarto es diferente a todos los anteriores, ya que la inyección se realiza en
el mismo plano que divide las cavidades de los moldes.
2.3 ANÁLISIS DE LA MÁQUINA DE INYECCIÓN DE TERMOPLÁSTICOS Una máquina para este proceso consiste básicamente de dos partes:
• Unidad de inyección • Unidad de Cierre
Es el encargado de abrir y cerrar el molde además de mantener la presión
necesaria para impedir que se abra durante la inyección.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
77
2.3.1 UNIDAD DE INYECCIÓN Es aquella que impulsa el plástico derretido hacia el molde.
En las máquinas modernas de inyección se utilizan sistemas donde la
plastificación de la materia prima y la inyección propiamente dicha pueden
hacerse en forma separada o conjunta. Estos mecanismos pueden ser de pistón o
émbolo y las más comunes, las de husillo fijo o retráctil, aunque encontramos
caos donde se aplican ambos simultáneamente.
2.3.1.1 TORNILLO PLASTIFICADOR A la combinación de husillo – émbolo se le denomina hoy día como “tornillo
plastificador” y consiste en una forma sencilla en una unidad de plastificación de
husillo fijo que alimenta a una cámara donde el émbolo hace su recorrido para
realizar la inyección.
Este sistema se aplica en productos que requieren de una alta presión al
momento del disparo, a la vez que una gran velocidad de inyección ambas las
satisface el uso de émbolo aunque también presenta inconvenientes como un
más delicado manejo de temperaturas del material en las partes del sistema
puesto que el plástico primero calentado es el último en entrar al molde.
Los diseños de máquinas con “tornillo preplastificador” son considerados por la
industria como instalaciones que pronto serán sustituidas por inyectoras de
husillo. Esto obedece a varias causas, siendo las principales; el difícil control de
las temperaturas del material y la lenta recuperación de máquina para volver a
inyectar.
2.3.1.2 INYECCIÓN POR HUSILLO Las máquinas de inyección por husillo presentan dos variantes en su sistema de
plastificación e inyección, una la de “tornillo o tornillos fijos” que basan su potencia
de disparo en la fuerza generada por el tornillo mismo. Y otra la de mayor
utilización en la industria por su alta eficiencia que son las de “tornillo retráctil”.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
78
2.3.1.2.1 HUSILLO RETRÁCTIL Las inyectoras de husillo retráctil acoplan en el diseño del husillo una cabeza o
émbolo, lo que permite combinar la gran capacidad de plastificación de una
extrusora de husillo con la elevada presión de inyección de émbolo.
El accionar de la máquina consiste en uno o dos husillos girando para plastificar el
material por medio de la temperatura de un cilindro y la fricción con las paredes
del mismo. Al mismo tiempo el tornillo se retrae para dejar dentro del cilindro al
frente el material listo para ser inyectado, a una señal o impulso el tornillo
presiona hacia delante el material para depositarlo en el molde.
2.3.2 UNIDAD DE CIERRE
Tiene la responsabilidad de efectuar los movimientos de cierre y apertura del
molde dentro del ciclo de trabajo de la máquina. Los moldes por lo común constan
de dos mitades que se unen y se separan en un punto definido como “Plano de
partición”.
La “Unidad de Cierre” resulta de gran importancia para el correcto trabajo de la
máquina y la obtención de piezas moldeadas de la calidad deseada, ya que debe
absorber las altas presiones que se dan durante la inyección y evitar que las
partes del molde se abran lo que conduciría a producir piezas defectuosas o con
grandes rebabas conocidas como “flash”.
Se distinguen dos principales mecanismos de cierre para maquinas de inyección:
2.3.2.1 SISTEMAS DE ARRASTRE POR FUERZA
La apertura y fuerza de cierre del molde se logra mediante el uso de uno o varios
cilindros hidráulicos de gran poder. Este sistema es el de menor popularidad
puesto que las grandes presiones que se manejan exigen instalaciones costosas
y complejos sistemas en los que son raras las averías.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
79
2.3.2.2 SISTEMAS DE ARRASTRE POR FORMA
Este sistema es accionado por elementos hidráulicos o electromecánicos de
menor capacidad que los necesarios para el arrastre de fuerza y consiste en el
cierre del molde mediante elementos mecánicos, diseñados para autobloquearse
en cierta posición.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
80
2.4 CATALOGO DE MAQUINAS 2.4.1 SERIE BLH
CARACTERÍSTICAS Inyectoras de plástico fabricadas con tecnología y diseño alemán con componentes de alta calidad fabricados en Japón, USA, Italia, Alemania, Taiwán y China. Superando los estándares y especificaciones internacionales.
Dispositivos Estándar:
Mecanismo de doble rodillera de 5 puntos. Inyección de presión y velocidad multi-etapa. Sistema de inyección de doble cilindro balanceado. Protección para molde en baja presión. Control hidráulico proporcional. Dispositivo de ajuste de contrapresión. Aditamento hidráulico para corazones. Botador hidráulico múltiple. Dispositivos de seguridad eléctricos y mecánicos. Sistema de lubricación central.
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ESPECIFICACIONES PARA UNA FUERZA DE CIERRE = 58 Ton.
FUERZA DE CIERRE ton 58
DIÁMETRO DEL HUSILLO mm 22 25 28
RANGO DEL HUSILLO L/D L/D 24 21 19
PORCIÓN DEL DISPARO cm² 42 55 69 PESO DE DISPARO g 38 48 63 PRESIÓN DE INYECCIÓN mpa 272 210 167 VELOCIDAD DEL HUSILLO rpm 170
CARRERA DE LA RODILLERA mm 300
DISTANCIA ENTRE BARRAS mm 320x250
ANCHO MÁXIMO DEL MOLDE mm 400
ANCHO MÍNIMO DEL MOLDE mm 80 CARRERA DEL BOTADOR mm 130 PRESIÓN DEL BOTADOR ton 2 BOTADORES pzas 5 PRESIÓN DEL SISTEMA mpa 16 MOTOR DE LA BOMBA hp 7.3
CAPACIDAD DE CALENTAMIENTO kw 3.85
DIMENSIONES DE LA MÁQUINA m 3.18x1.8x1.57
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82
ESPECIFICACIONES PARA UNA FUERZA DE CIERRE = 180 Ton.
FUERZA DE CIERRE ton 180
DIÁMETRO DEL HUSILLO mm 55 60
RANGO DEL HUSILLO L/D L/D 28 26 PORCIÓN DEL DISPARO cm² 518 616 PESO DE DISPARO g 570 677 PRESIÓN DE INYECCIÓN mpa 167 128 VELOCIDAD DEL HUSILLO rpm 170 CARRERA DE LA RODILLERA mm 440 DISTANCIA ENTRE BARRAS mm 480x460 ANCHO MÁXIMO DEL MOLDE mm 500
DIMENSIONES DE LA MÁQUINA m 3.18x1.8x1.57
VOLUMEN DE LA TOLVA DE MATERIAL l 30
VOLUMEN DE ACEITE HIDRÁULICO l 130
PESO DE LA MÁQUINA ton 2
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83
ANCHO MÍNIMO DEL MOLDE mm 200 CARRERA DEL BOTADOR mm 130 PRESIÓN DEL BOTADOR ton 5 BOTADORES pzas 5 PRESIÓN DEL SISTEMA mpa 16 MOTOR DE LA BOMBA hp 24
CAPACIDAD DE CALENTAMIENTO kw 23.2
DIMENSIONES DE LA MÁQUINA m 5.6x1.4x2
VOLUMEN DE LA TOLVA DE MATERIAL l 38
VOLUMEN DE ACEITE HIDRÁULICO l 320
PESO DE LA MÁQUINA ton 5.2
ESTE MODELO VARIA EN CUANTO A LAS DIMENSIONES DE LA MAQUINA, VOLUMEN DE TOLVA, FUERZA DE CIERRE EN Ton (58, 180, 100, 130, 178, 200, 280, 380), DIMENSIONES DEL MOLDE, ETC.
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84
2.4.2 PET PREFORM INJECTION MOLDING MACHINE (95 tons - 485 tons) DE ESTE MODELO SE TIENEN DOS MODELOS QUE DE IGUAL FORMA VARIAN SUS CARACATERISTICAS EN CUANTO AL DIAMETRO DEL HUSILLO.
Models JW-1200SP-B JW-1450SP-B Injection Unit
Screw diameter mm 110 120 130 120 130 140 Injeciton capacity Cm³ 4941 5881 6902 7464 8760 10159 Shot size (PS)
Gr 5138 6116 7178 7762 9110 10565 Oz 181 215.4 252.7 273.3 320.8 372
Plasticizing capacity kg/hr 473 561 660 463 557 652 Injection rate cm³/sec 765 911 1069 1055 1237 1435 Injection rate * cm³/sec 886 1056 1238 1212 1421 1648 Injection pressure (Max) kg/cm² 1861 1564 1332 1788 1524 1314 Injection pressure *(Max) kg/cm² 1607 1350 1150 1554 1325 1142 Screw speed range rpm 0 ~ 135 0 ~ 115 Screw torque kg~m 1002 1559 Nozzle stroke mm 770 820
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85
Clamping Unit Clamping force Ton 1200 1450 Opening force Ton 120 145 Clamping stroke (Max) Mm 1300 1500 Mold height
Mm 500 ~ 1300 500 ~ 1400 (Min-Max) Open daylight Mm 2600 2900 Platen size (H x V) Mm 1720 x 1620 1910 x 1760 Distance between
Mm 1200 x 1100 1350 x 1200 tie-rods Tie-rods diameter Mm Ø200 Ø230 Hydraulic ejector force Ton 18.5 28 Hydraulic ejector stroke Mm 300 300
Hydraulics Pump capacity 1/min 614 810 System pressure kg/cm² 140 140 Oil reservoir capacity US gal 434 620
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
86
Electrics Power supply (standard) volt 220 220
Motor rated HP 150 180 No of heat control zones set 7 7 Heating wattage kw 75.1 8.29
General Water requiremnet (Max) gpm 64.9 70
Machine dimensions (L x W x H) M 11.3 x 2.2 x 2.2 15.4 x 3.2 x 2.7 Machine weight kg 49000 72000 Hopper capapcity kg 200 200
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87
2.4.3 HIGH-SPEED / MULTI-SEQUENCE / Close Loop Injection Molding Machine (100 tons - 180 tons A LO IGUAL QUE LA MAQUINA ANTERIOR EXISTEN DISTINTOS TAMAÑOS PARA ESTE MODELO, LOS CUALES VARIAN ACORDE AL DIAMETRO DEL HUSILLO.
Models JW-95PET JW-165PET JW-220PET Unit
Shot size (PET)
Gr 140 176 331 380 695 Oz 4.9 6.2 11.6 13.4 24.4
Injection capacity Cm³ 127 160
290 333 608
Screw diameter mm 32 36
42 45 50
Plasticizing capacity kg/hr 40 50
60 68 70
Injection rate cm³/sec 82 103
134 153 155
Injection pressure (max) kg/cm² 2057 1624
1905 1659 2150 Screw speed range rpm 0 ~ 240 0 ~ 190 0-178 Screw L/D ratio :1 27 24
25.7 24 26.4
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
88
Clampling Unit Clamping force Ton 95 165 220 Clamp stroke (max) Mm 310 410 460 Mold height (min-max) Mm 100 ~ 350 150 ~ 600 150 ~ 580 Open daylight Mm 410 ~ 660 560 ~ 860 610 ~ 1010 Platen size (H x V) Mm 560 x 560 710 x 710 770 x 770 Distance between tie-rods Mm 360 x 360 460 x 460 510 x 510 Hydraulic ejector force Ton 3.9 6.1 6.8 Hydraulic ejector stroke Mm 120 150 170
Hydraulics System Pressure kg/cm² 140 140 140
General Machine dimensions M 4.4 x 1.28 x 1.72 5.37 x 1.43 x 1.88 6.18 x 1.53 x 1.98 Machine weight Kg 4230 6500 8100
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
89
2.4.4 MACHINE CPSB EN DISTINTOS MODELOS SPECIFICATION OF STRETCH BLOW MOULDING MACHINE UNIT CPSB-1000 CPSB-2000S
MOLD
Clamping froce kg 16000 30000 Clamping stroke mm 170 170 Gtretching stroke mm 350 320
Bottom stroke mm 80 80 Cavity pitch mm 152.4 114.3
Number of cavities No 1 2
CONTAINER
Max. container volume Itr 3 1.5 Neck diamter range mm 18-43 18-43
Max. container diameter mm 130 90 Max. container height mm 350 320
THEORETICAL OUTPUT bph 900 1800
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
90
UTILITIES
ELECTRICAL SYSTEM Total power kw 35 35
Heating power kw 32 32 AIR SYSTEM
Operation pressure kg/cm2 7 7 Air consuming ltr/min 1400 1400
Blowing pressure kg/cm2 35 35 Air consuming ltr/min 1200 2200
CHILLED WATEROperation pressure kg/cm2 5-6 5-6
Temperature o 10-12 10-12 Consuming kcal/hr 2700 5400 Flow rate ltr/min 20 30
COOLING WATER Operation pressure kg/cm2 5-6 5-6
Temperature oC 25 25 Consuming kcal/hr 15000 15000 Flow rate ltr/min 80 80
MACHINE Dimension (LxWxH) mm 2200x2000x2200 2350x2000x2200
Weight kg 2500 2500 DE ESTE MODELO SE TIENEN OTROS LOS CUALES POSEEN OTRAS CARACTERISTICAS, EN REALIDAD NO SON MUCHAS PERO SE CONSIDERAN ASPECTOS DE GRAN RELEVANCIA.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
91
2.4.5 MAQUINA INYECTORA MODELO SZ-160/1000SY
Modelo Unidad Sz-160/1000sy Tornillo Diámetro milímetro 42 Máximo, Capacidad de Disparo g 168
Tornillo Longitud-a-Diámetro Cociente L/D 18.3
Tornillo Velocidad r/min. 10-180 Máximo Inyección Presión Mpa 160
Capacidad Plasticidad Kg/h 55 Afianzar La Fuerza Con abrazadera KN 1000
Espacio Entre barras milímetro 355×380 Movimiento de mover Piaten milímetro 350
Máximo, Grueso Del Molde milímetro 350
Mínimo, Grueso Del Molde milímetro 170
Fuerza de expulsión KN 27 Movimiento Del Eyector De la Hidráulica
milímetro 90
Calentamiento Kilovatio 7,4 Motor De la Bomba Kilovatio 11 Capacidad Del Tanque De la Gasolina L 228
Tamaño (L×W×H) m 3.9×1×1.5
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
92
2.4.6 MAQUINA INYECTORA MODELO SZ-600SY
Modelo Unidad Sz-600sy Tornillo Diámetro milímetro 35 Máximo, Capacidad de Disparo g 125
Tornillo Longitud-a-Diámetro Cociente L/D 19,6
Tornillo Velocidad r/min 10-200 Máximo Inyección Presión Mpa 178
Capacidad Plasticidad Kg/h 46 Afianzar La Fuerza Con abrazadera KN 600
Espacio Entre barras milímetro 300×300 Movimiento de mover Piaten milímetro 280
Máximo, Grueso Del Molde milímetro 300
Mínimo, Grueso Del Molde milímetro 120
Fuerza de expulsión KN 27 Movimiento Del Eyector De la Hidráulica
milímetro 65
Calentamiento Kilovatio 4 Motor De la Bomba Kilovatio 7,5 Capacidad Del Tanque De la Gasolina
L 174
Tamaño (L×W×H) m 3.7×0.9×1.35
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
93
2.4 RECOMENDACIÓN DE LA MAQUINA Dentro de esta segunda fase de selección entran las maquinas de inyección. Este
tema mostró conceptos básicos de las maquinas de inyección, como es, su
unidad de cierre y de inyección. No se pretendió profundizar a detalle en lo que es
la constitución de la maquina, ya que este trabajo tendera a ser usado por
personas que talvez no deseen abarcar tanto aspecto teórico de la maquina.
Dentro de este segundo punto se hace una muestra de maquinas, seleccionadas
de diferentes catálogos de proveedores. Cada maquina tiene sus características,
de tal modo que estas variantes son mostradas junto con la maquina. Con esta
pequeña muestra se hace ver al usuario que hoy en día existen infinidad de
maquinas, a precios que varían acorde al tamaño del molde que se desee instalar
dentro de esta. De igual forma el tamaño de la botella y el numero de botellas
que se pretenda obtener serán aspectos que determinaran la selección de la
maquina, esta deberá contar con las dimensiones adecuadas para dicho molde.
El tema 1 muestra diferentes plásticos junto con sus condiciones de trabajo, estas
condiciones son cuando el material esta dentro de la maquina; estos aspectos
que le serán de mucha utilidad al usuario ya que dependiendo, a lo que pretenda
fabricar, él mismo tendrá la oportunidad de seleccionar su equipo. La adquisición
de la maquina la hará el usuario pero con ayuda de las tablas que se presentan
en este trabajo. No se pretende convencer al usuario o al fabricante para adquirir
una de las maquinas que se mostraron anteriormente; simplemente se pretende
guiar de la mejor forma posible al fabricante, obviamente con la ayuda de esta
información de tal modo que seleccione una acorde a sus necesidades, esto es
debido a factores tales como: el tamaño de la producción (en este caso botellas),
el valor económico con que se cuenta, el material plástico seleccionado, etc. Son
diferentes variantes las que hacen posible una selección.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
94
Para ejemplificar un poco, se dice que cualquier termoplástico puede ser usado
para elaborar una botella, y si se toman en cuenta características de la maquina
como: presiones de inyección, temperatura de alimentación, dimensiones del
molde que puede contener, entre otras características, en comparación con las
tablas de plásticos, se dice que la maquina serie BLH, puede ser adecuada, sin
embargo se tiene que ver que tan económica es y que tan eficiente puede
resultar, además del tamaño de la botella. Esto fue un ejemplo muy sencillo, pero
es recomendable que el usuario o el fabricante, considere esta elección de
manera más tranquila, haciendo caso a las características que le presenta el
proveedor. Esta recomendación esta en base a las tablas mostradas
anteriormente, pero si el fabricante considera que es necesario tener más
información técnica, entonces deberá recurrir a libros más especializados en
maquinas de inyección.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
95
3. MATERIALES PARA MOLDES
Este tercer punto contiene los diferentes materiales con los cuales son
construidos los moldes, en este caso se habla de aceros comerciales, estos
poseen determinadas características. También trata otros aspectos en cuanto a
moldes, como es la clasificación, partes del molde, etc. De igual forma que con las
maquinas, los aceros también son trabajados por diferentes proveedores, de tal
modo que algunas de sus especificaciones son mostradas dentro de este punto.
Cabe mencionar que la información que se ha recopilado es de gran ayuda ya
que de esta forma se puede elegir el acero o material más conveniente para la
elaboración del molde, el cual posteriormente ayudará a conseguir el producto
deseado. Al final de este punto, se hace muestra de la recomendación en cuanto
al material y al molde.
Estos son los proveedores de aceros mas reconocidos en nuestro país. Sin
embargo existen otras empresas dedicadas a este ramo, tal vez no se escucha
mucho de ellas, pero si uno consulta páginas vía Internet podrá encontrar a más
distribuidores de aceros.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
96
3.1 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES Los procesos de trabajo en caliente requieren de moldes de gran calidad,
usualmente de alta precisión en manufactura y a tener un costo de vida útil
aceptable. Todo esto lleva a la reflexión que seleccionar los materiales para un
molde no es labor para tomarse a la ligera.
Para la fabricación de moldes se exigen materiales para herramientas como:
• Que puedan ser trabajados y acabados con razonable facilidad • Que ofrezcan buenos comportamientos al templado, puesto que una pieza
que falla en ésta parte de la elaboración resulta sumamente cara ya que de hecho el costoso trabajo de maquinado se encuentre terminado
• Que se de un abasto regular del material en el mercado Por otra parte la industria plástica requiere de los materiales lo siguiente:
• Razonable duración, considerando la cantidad de productos que de ellos se esperan
• Que garanticen la producción de formas dentro de las tolerancias del diseño original, no obstante amplias variaciones en las temperaturas del proceso.
• Buena respuesta a la oxidación ya sea por ataques del ambiente o de materiales plásticos agresivos (como el PVC)
Los materiales que en mayor o menor medida cumplen con las exigencias que
arriba hemos mencionado y que son usuales en la industria se agrupan así;
aceros, materiales para el colado y materiales galvánicos.
3.1.1 ACEROS Son variados los tipos de acero empleados en la fabricación de moldes para
trabajo en caliente.
3.1.1.1. ACEROS DE CEMENTACIÓN Son aceros que mediante un tratamiento térmico originan una superficie muy dura
al mismo tiempo que una pieza resistente y tenaz. Así los moldes fabricados con
aceros de cementación son muy resistentes a la abrasión a la vez que esfuerzos
mecánicos considerables.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
97
El proceso de cementación consiste en fabricar los moldes fabricados con acero d
bajo carbono, menos del 0.2%, en un medio que aporte carbono, sosteniendo una
temperatura entre 850 – 1,000 °C, y enfriando a continuación con aceite y agua.
Al efectuar el calentamiento en un medio que desprende carbono, las capas
externas del molde se enriquecen de este elemento.
El contenido de carbono en las zonas externas puede alcanzar por este proceso
hasta un 0.8 % y la profundidad de esta capa un espesor entre 0.6 a 2mm. El
medio de carbono puede ser gaseoso, líquido o sólido, según las necesidades
Debido a este proceso, favorecen el maquinado especial por arranque de viruta y
por su costo accesible son los de mayor aplicación en la industria.
3.1.1.2. ACEROS DE TEMPLADO (Aceros Martensiticos)
A ellos se les genera un aumento de dureza debido a la formación de martensita,
por un rápido enfriamiento que sigue a una elevación de la temperatura de la
pieza.
El proceso de temple comprende: calentamiento, estabilización de la temperatura,
enfriamiento con formación de la estructura de temple y revenida para mejorar la
tenacidad.
Con el proceso de revenido se puede regular propiedades como dureza,
resistencia y tenacidad, individualmente de forma óptima, las temperaturas de
revenido se sitúan en 160 y 200 °C.
Los moldes manufacturados con aceros templados, tienen una resistencia a la
abrasión y alta dureza superficial, por tal razón se utilizan en el moldeo de
plásticos con efectos abrasivos como los plásticos reforzados con fibra de vidrio,
sin embargo, son sensibles a la formación de grietas y a la deformación.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
98
Su uso se utiliza para moldes pequeños o partes planas de los mismos.
3.1.1.3. ACEROS BONIFICADOS
Estos aceros evitan los problemas propios de las contracciones que sufren los
materiales utilizados para la fabricación del molde. Esto permite al fabricante de
moldes ocuparse solo de su maquinado y de ser necesario, de tratar
térmicamente algunas partes de la herramienta.
Los aceros bonificados en la propia industria metalúrgica, el tratamiento térmico
consiste en el templado de la pieza y un posterior calentamiento a temperaturas
de 300 a 700 °C según los requerimientos, la martensita se descompone en
carburo y cristales mixtos como consecuencia va unida una reducción de la
dureza y de la resistencia, con aumento de la tenacidad de estos aceros. A
medida que aumenta la temperatura de revenido, crecen el alargamiento y la
tenacidad.
Debido a que el problema de la contracción es mayor en moldes grandes, es ahí
donde los aceros bonificados tienen su mayor aplicación. Las desventajas de
estos materiales son una baja calidad en la superficie de las cavidades lo que
obliga muchas veces a un trabajo de acabado posteriormente y una pobre
resistencia a la abrasión.
3.1.1.4. ACEROS RESISTENTES A LA CORROSIÓN Algunos plásticos en su transformación desprenden sustancias que por su
agresividad química desprenden provocan daños a la herramienta. Generalmente
ácido clorhídrico o ácido acético. Para el moldeo de estos materiales se utiliza
recubrimientos galvánicos en los moldes, tales como capas de cromo o níquel.
Sin embargo, estos revestimientos son de eficiencia duradera solo cuando se
consigue que el espesor de la capa sea uniforme al hacer la aplicación. El riesgo
que el revestimiento no sea uniforme en todas sus partes; es especialmente
grande en los moldes con contornos complicados.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
99
Ante estas características se recomienda el uso de aceros resistentes a la
corrosión que se preparan con bajos contenidos de carbón y combinados con
bajos porcentajes de cromo (12 – 17 %). Sin embargo, en su composición normal,
estos aceros solo pueden emplearse hasta una temperatura de 400 °C, ya que
por encima de dicha temperatura existe un peligro de una corrosión intercridtalina
debido a la separación del carburo.
3.1.1.5. ACEROS NITRURADOS O DE NITRURACIÓN Los aceros pueden nitrurarse, los cuales contengan en su aleación aditivos que
formen nitruros, estos aditivos de aleación son cromo, aluminio, molibdeno y
vanadio. Si los aceros contienen estos aditivos se someten a un recocido en baño
salino (con cianuro - cianato) en corriente de amoniaco, o en el seno de una
descarga de corriente eléctrica de elevada intensidad, a temperaturas situadas
entre 500 y 580 °C, o bien, entre 350 y 580 °C para la ionitruración, se produce
una difusión de nitrógeno en la superficie del molde y los aditivos de la aleación
forman nitruros, que confieren a la capa nitrurada una elevada dureza. Sin
embargo, la máxima dureza se encuentra algunas centésimas de milímetro
debajo de la superficie, por ello es necesario efectuar un trabajo posterior de
pulido. El espesor de la capa de nitruración depende de esta operación.
Los aceros de nitruración se suministran recocidos. Pueden maquinarse
fácilmente con torno, centro de maquinados, etc. Su ventaja principal es que con
el tratamiento térmico se obtienen moldes sin lesiones, con gran tenacidad.
Dureza superficial muy elevada y una mejoría a la corrosión. Normalmente no
sucede una deformación de los moldes durante la nitruración.
3.1.1.6. METALES NO FERROSOS Los principales metales no ferrosos empleados para la elaboración de moldes so:
• Cobre y sus aleaciones • Zinc y sus aleaciones • Aluminio y sus aleaciones
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
100
a) Cobre y sus aleaciones La principal ventaja en la fabricación de moldes, se basa en la elevada
conductividad térmica del material, que permite equilibrar rápidamente y sin
peligros las tensiones debidas a un calentamiento no uniforme.
Las propiedades mecánicas del cobre no son muy buenas; aunque pueden
mejorarse por troquelado en frío. En general, no cumple con las exigencias de los
materiales para la fabricación de moldes. Las aleaciones más conocidas para la
construcción de moldes son:
• Cobre – berilio – cobalto
• Cobre - zinc (latón)
• Cobre – estaño (bronce)
Estas aleaciones se emplean principalmente en la fabricación de elementos
interiores y boquillas, siempre que existan exigencias particulares referentes a la
conductividad térmica.
b) Zinc y sus aleaciones
Esta aleación solamente se emplea para la fabricación de moldes destinados a
inyecciones de prueba o para la producción de series reducidas. Los moldes se
obtienen, generalmente por colada, resultando ventajosa su temperatura. Este
permite emplear, además de los modelos de acero, madera, yeso o plástico. Tras
la colada se maquilan los planos de participación del molde.
Los moldes también pueden fabricarse por troquelado en caliente y emplearse
hasta temperaturas de alrededor de los 100 °C.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
101
c) Aluminio y sus aleaciones
Las ventajas particulares son: ligereza, conductividad térmica y fácil maquinado.
Las resistencias máximas se consiguen con las aleaciones, aluminio-cobre-niquel,
aluminio-cobre-magnesio, cuya temperatura de trabajo se sitúa debajo de los 120
°C.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
102
Color de distinción: blanco – rojo - blanco
SERVICIO INDUSTRIAL, S.A. DE C.V.
Desde 1941
APLICACIONES TÍPICAS
Piezas para la construcción de Maquinaria y Útiles en General
Herramientas para Fundición a Presión de Zinc
Moldeo en Dos Fases
Porta Moldes y Piezas de Apoyo
Moldeo por Compresión Moldes para Inyección de Plástico
CARACTERISTICAS El acero SISA P20 pre-templado es de uso general para la fabricación de moldes. Utilizado para el maquinado y electro-erosionado de moldes de plástico y componentes para la fundición de zinc. Se surte pre -templado a una dureza estándar de aprox. BHN 293-321 (HRC 30-34). Además, manejamos la versión con dureza alta, pre-templado a aprox. BHN 231-352 (HRC 34-38). Normalmente no requiere un tratamiento térmico adicional, sin embargo el acero SISA P20 se puede templar a durezas mayores para incrementar su resistencia. Ya que enfriamiento al aceite es requerido, cuidado especial es necesario para reducir la distorsión o fractura. Provee excelente pulibilidad y buen texturizado.
3.1.2 TABLA DE CARACTERÍSTICAS DEL ACERO SISA P20
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
103
NORMAS:
COMPOSICIÓN QUIMICA - % PROMEDIO
C Si Mn Cr Mo 0.30 0.50 0.75 1.70 0.40
Crucible AISI DIN JIS CSM 2 P20 1.2311 --- MAQUINABILIDAD Y RECTIFICABILIDAD La maquinabilidad y rectificabilidad en estado recocido es aproximadamente un 80% de un acero tipo W1 (1% C).
Nota: Las propiedades indicadas en esta hoja técnica son valores típicos. Variaciones normales en la química, tamaño y condiciones de tratamiento térmico pueden producir desviaciones de estos valores. Para datos adicionales o asistencia en ingeniería metalúrgica, favor de acudir al departamento técnico de SISA.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
104
PROPIEDADES FÍSICAS
Módulo de Elasticidad 30 psi x 106 (207 GPa) Densidad 7860 kg/m³ (0.284 lb/in³) Conductividad Térmica cal/cm-s-°C BTU/hr-ft-°F W/m-°K a 95°C (200°F) 0.990 24 42 Coeficiente de Dilatación Térmica
mm/mm/°C in/in/°F
20-260°C / 70-500°F 12.3 x10-6 6.84 x10-6 20-425°C / 70-800°F 12.8 x10-6 7.10 x10-6 20-540°C / 70-1000°F 13.7 x10-6 7.60 x10-6 TRATAMIENTOS SUPERFICIALES Cementado: El acero SISA P20 también es apto para el cementado, resultando en dureza de cementado de 53-57 HRC, como se muestra en la siguiente tabla: Dureza Obtenible: Cementado con Gas a 870°C (1600°F) y enfriado en horno a 800°C (1475°F), posterior enfriamiento al aceite y revenido 4+4 hrs.
Dureza de Cementado HRC Dureza al Núcleo 315°C (600°F) 57-58 47-48 345°C (650°F) 57-58 46-47 370°C (700°F) 55-56 45-46 400°C (750°F) 54-55 44-45 425°C (800°F) 53-55 43-44 485°C (900°F) 52-53 39-40 Durezas mostradas son típicas para una barra con diámetro de 4" (102 mm). Secciones mayores pueden mostrar durezas levemente más bajas. La dureza al núcleo también puede ser incrementada en el tratamiento térmico asociado con el cementado, resultando en una perdida de tenacidad al núcleo.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
105
Nitrurado: El acero SISA P20 es apto para el nitrurado por medio de la mayoría de procedimientos comerciales, resultando en una dureza superficial de 55-65 HRC. La penetración de dureza típica después de nitrurado a 525°C (975°F) se muestra a continuación:
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
106
Recocer: Calentamiento a 790-815°C (1450-1500°F), mantener 2 horas, enfriamiento lento no mayor de 30°C (50°F) por hora hasta alcanzar 650-675°C (12001250°F), mantener hasta normalizar, posterior enfriamiento al aire. Dureza en Estado Recocido: BHN 187/223 Relevado de Tensiones: Dureza estándar (BHN 293-321): Calentar a 480°C (900°F), mantener 2 horas después de calentamiento al núcleo. Dureza alta (BHN 321-352): Calentar a 455°C (850°F), mantener 2 horas después de calentamiento al núcleo. Recomendable para reducir las tensiones causadas por un extenso maquinado en caso de herramientas de configuración complicada. TEMPLE El acero SISA P20 se surte pre-templado a uno de dos niveles de dureza y un tratamiento térmico posterior generalmente no se requiere. Sin embargo, se puede templar a durezas más altas. Nota: El acero SISA P20, debe ser recocido antes de un temple posterior. Precalentar: 675-735°C (1250-1350°F), normalizar. Temple (Austenización): 815-845°C (1500-1550°F) - Mantener 30 a 45 minutos a temperatura. Enfriamiento: Al aceite a 65-95°C (150-200°F), revenir inmediatamente. Revenir: Doble revenido a 205- 650°C (400-1200°F), mantener 1 hr por pulgada de espesor (25 mm), 2 hrs. Mínimo por revenido.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
107
RESPUESTA AL TRATAMIENTO TÉRMICO Temple a 845°C (1550°F) Enfriamiento al Aceite
Dureza Obtenible HRC
Temperatura de Revenido
205°C - (400°F) 315°C - (600°F) 425°C - (800°F) 540°C - (1000°F) 650°C - (1200°F)
48.5 48.5 43.5 39.5 26.5
La dureza obtenible es típica de un bloque de 4" (100 mm) de espesor. Espesores mayores pueden mostrar una leve baja en dureza.
DIAGRAMA DE REVENIDO
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
108
SOLDAR Los procedimientos de soldadura usados en 4140 o 4340 deben ser utilizados. Material de soldadura tipo P20, 4130 o 4140 es aceptable. Material pre-templado: Precalentar 425-480°C (800-900°F). Mantener arriba de 425°C (800°F) al soldar. Después de soldar, enfriar a tibio 65°C (150°F). Doble revenido a 480°C (900°C). Material templado a mayor dureza: Precalentar y doble revenido después de soldar a 30°C (50°F) por debajo de la última temperatura de revenido.
DF: Bulevar Toluca 12 - Col. San Francisco Cuautlalpan Naucalpan - cp 53569, Estado de México (55) 5576-4011 - Tel / (55) 5576-4997 - Fax [email protected] MTY: Guerrero Norte 4120 - Col. del Norte Monterrey - cp 64500, Nuevo León (81) 8351-7220 - Tel / (81) 8351-2981 - Fax [email protected] Fabricantes del acero CPM (Metalurgia en Polvo) Fabricantes de piezas industriales forjadas Representantes de: Servicio Industrial, S.A. de C.V. www.crucibleservice.com www.sisa1.com.mx www.steelindustriesinc.com The Tool Steel Pros® Cat. P20-004 01/05 ®Servicio Industrial, S.A. de C.V. Impreso en México
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
109
3.2 MOLDES
3.2.1. MOLDES PARA PLASTICOS Si bien la responsabilidad del diseño y realización del herramental (se considera
moldes para inyección y extrusión) para dar forma a los materiales plásticos no
recae directamente en el diseñador industrial, la importancia que tiene para la
obtención de un producto exitoso es tal que sin una buena comunicación,
diseñador del producto – diseñador de molde, el resultado puede ser un desastre
en todos los sentidos.
Para facilitar el intercambio de ideas entre ambas áreas el diseñador industrial
encargado del producto ha de contar con los conocimientos elementales acerca
del elemental más común o bien del disponible para la fabricación del producto
que propondrá, ya que, las limitaciones de estos deberán considerarse
seriamente durante el proceso de diseño.
El diseño y la fabricación del herramental, para formar plásticos es un tema de
enormes proporciones que no analizaremos exhaustivamente aquí, ya que solo se
pretende informar la fabricación de botellas de plástico y sus moldes.
3.2.1.1.- CONCEPTOS FUNDAMENTALES
La mayoría del herramental para plásticos se utiliza en dar forma al material
caliente y en mantenerlo ahí hasta que se posibilite su remoción.
Muchas de estas herramientas se colocan en algún tipo de prensas que los abren
y cierran en cierta presión determinada para ser llenada por medios externos al
molde, como es el caso de la inyección donde estas prensas toman forma de
máquinas automatizadas que controlan todo el proceso.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
110
Las herramientas deben de proveer de ciertas condiciones necesarias para el
formado de los plásticos, esto es que puede estar calentado o refrigerado para lo
cual es normal que estén fabricados con sistemas para la condición de vapor,
agua fría o caliente, aceite y también resistencias eléctricas. El tipo de
calentamiento o refrigeración y la ubicación de ellos en la herramienta son de gran
importancia así como de igual manera lo es un adecuado control del sistema.
Los materiales para la fabricación de herramientas son varios, los más comunes son:
• Metales • Resinas reforzadas y flexibles • Maderas
3.2.1.2.- CLASIFICACIÓN DE MOLDES La variedad en técnicas de formado y de maquinaria ha traído un gran desarrollo
de herramientas para su aplicación en innumerables productos que son el
resultado de la optimización de ambos. Aunque no hay límites claramente
definidos y con el único propósito de ordenar la exposición, se ha clasificado las
herramientas usuales en la industria de la siguiente manera:
a) Moldes para trabajo en caliente b) Moldes para en trabajo en frío c) Dados para extrusión
3.2.1.3.- MOLDES PARA TRABAJO EN CALIENTE 3.2.1.3.1.- MOLDES PARA INYECCIÓN 3.2.1.3.1.1.- MOLDE DE INYECCIÓN Las propiedades de un molde son definidas par las características de la pieza a
inyectar, las cantidades a producir, el material a usar y las capacidades de la
máquina a emplear.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
111
El molde usual de inyección consta de dos mitades; el “macho y la hembra”,
ambos se fijan en los platos porta – molde de la máquina o bien pueden
encontrarse libres y cerrarse manualmente atornillándolos o prensándolas esto,
en el caso de que hablando de una máquina rudimentaria (muy populares en
nuestra industria nacional).
a) Partes del molde
Dada la enorme variedad de moldes, las características de sus partes también
resultan muy numerosas y cuya explicación particular rebasa a la intensión de
este texto. Sin embargo podemos atender a las partes comunes de la gran
mayoría de los moldes que podemos encontrar en la industria.
Las partes más importantes de un molde de inyección común y sus funciones
primordiales son:
1.- Cavidad (es) Reciben al material plastificado, le dan forma y lo enfrían. 2.- Botadores Expulsan las piezas de la cavidad cuando han endurecido. 3.- Placa de botadores Esta placa se acciona simultáneamente los botadores de las cavidades y de la colada o mazorota. 4.- Plato pota-molde móvil Este se desliza atornillando a la platina móvil de la máquina y abrir el molde para extracción de la pieza. 5.- Eyector Es el encargado de accionar la palanca de botadores.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
112
6.- Plato porta-molde fijo Sujeta la parte fija del molde situándola en contacto con el manguito y está
atornillada al conjunto de la parte fija de la máquina.
7.- Manguito de bebedero
En esta pieza se apoya directamente la nariz del inyector y recibe al material
plastificado lo que significa que el manguito soporta altas presiones por lo cual su
desgaste es mayor que el resto del molde lo que origina a hacer de él una pieza
intercambiable.
8.- Platos de moldeo
Contiene a las cavidades, sistema de llenado y ductos para el enfriamiento o
calentamiento del molde.
9.- Pernos de guía
Asegura la justa presentación de la parte fija del molde contra la parte móvil y así
evitar cualquier movimiento debido a las fuerzas de inyección.
10.- Conductos
Permiten la circulación de líquidos de enfriamiento o calentamiento del molde o
alojan dado el caso, resistencias eléctricas en cartuchos.
11.- Placa intermedia Soporta las fuerzas de la inyección y guía el deslizamiento de los botadores.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
113
Los molde para inyección (y en general así se clasifican para otros procesos) se
dividen según la cantidad de cavidades que presentan, estos pueden ser moldes
sencillos o de una cavidad y moldes múltiples o de varias cavidades.
3.2.1.3.1.2 MOLDES PARA EXTRUSIÓN – SOPLO El proceso de extrusión – soplo es uno de los más importante para la fabricación
de cuerpos huecos, como, desde botellas hasta juguetes. Dado el impresionante
crecimiento de la industria del embalaje en el mundo cada día lo es más.
Como en capitulo anterior vimos el moldeo por extrusión – soplo en términos muy
generales consiste en la extrusión de una especie de manguera de plástico, que
se coloca entre las mitades del molde, que al cerrarse atrapa a la manguera.
Después introduce aire a presión obligando al material a tomar el perfil de la
herramienta.
El diseño y construcción de un molde de extrusión – soplo, para un producto
específico esta determinado por las características del objeto, la calidad, los
costos implicados y la máquina donde se instalará para la fabricación.
1
2
4
3
5
7
6 8 9
10
11
Figura de partes del molde
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
114
Usualmente estos moldes están fabricados con una sola cavidad ya que es
preferible aumentar el número de moldes en servicio en vez de manejar moldes
de cavidades múltiples con sus complicaciones habituales.
Cabezal
2) Molde cerrado
Extrusora
Parison 1) Molde abierto. Extrusión del parison
Figura del molde en el proceso
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
115
3) Soplo
Mandril de soplado
4) Apertura del molde
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
116
3.2.1.3.12.1 MATERIALES PARA MOLDES DE EXTRUSIÓN – SOPLO Dos factores resultan de mucha importancia en la selección de materiales para la
fabricación de moldes para este proceso.
• Su capacidad para transmitir y mantener constante una temperatura
determinada por las necesidades del plástico al formar.
• Su resistencia al uso considerando la vida útil planeada para la producción.
• Su facilidad de ser colado y maquinado.
• Si disposición para ser reparado de así necesitarse.
Muchos materiales han sido usados en este proceso con éxito aunque la gran
mayoría de los moldes son fabricados con una pequeña cantidad de metales y
aleaciones debido a las relativas bajas presiones y temperaturas que se manejan
en su operación. Estos son: aluminio y aleaciones de aluminio, aleaciones de
cobre, zinc y aleaciones de zinc y por último el popular hierro colado.
3.2.1.3.1.2.2 CONSTITUCIÓN Y DISEÑO DEL MOLDE La generalidad de moldes para extrusión – soplo están formado por dos partes
aunque pueden fabricarse en tres o cuatro elementos cuando la pieza requiere de
partes huecas o presenta formas irregulares.
Figura. Esquema del funcionamiento del molde extrusión -soplo
1 2 3 4 5
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
117
En estas herramientas las cavidades del molde son réplicas de las formas
exteriores del producto y en ellas las consideramos sobre contracciones al
enfriamiento del plástico son de vital importancia. Además, la correcta ubicación
de la línea de partición y lograr espesores uniformes en todo el cuerpo hueco, son
dos responsabilidades del diseñador del molde. La primera cooperará a obtener la
mejor estética del producto y lo segundo hará una pieza más confiable en su uso.
3.2.1.3.1.2.3 FABRICACIÓN Las técnicas comunes para la elaboración de estas herramientas son coladas y
maquinado. En la mayoría de los casos se aplican ambos procedimientos. La
construcción de la herramienta generalmente comienza con la realización de un
modelo hecho con diferentes materiales; madera, unicel, plastilina, etc. Desde
este se obtiene una aproximación al molde que consiste en un colado burdo que
se maquina hasta obtener el acabado y la precisión requerida del objeto soplado.
Molde Producto final
Figura. Construcción típica de un molde de extrusión-soplo donde se muestra la botella formada
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
118
Las piezas huecas formadas por este proceso, casi siempre requieren de un
proceso de remoción de rebaba ya sea por medios manuales o automáticos y
durante el diseño del molde es importante considerar este hecho a manera de
facilitar esta operación y de ser posible incorporar a la herramienta “perfiladores”
cuya función es la de producir marcas en el perfil del producto para que sean
fácilmente desprendibles.
b) Maquinado c) Terminado
Inserto de boca
Inserto de base a) Colada burda
Estaciones de la fabricación de un molde de extrusión-soplado a).- Colada burda, b).- Maquinado y c).-Acabado
Perfilador en la boca del molde
Colación de parison
Corte de rebaba
Formación del perfil Soplo
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
119
3.2.1.3.1.3 MOLDES PARA DE INYECCIÓN – SOPLO El formado por inyección – soplo debido a las altísimas inversiones que en equipo
requiere y su relativa novedad en el medio es aún de limitada participación en la
Industria Nacional. No obstante de él se espera un rápido crecimiento dado la
importancia del ramo del envase, su principal consumidor.
El producto más común de este proceso son “botellas” de gran calidad de acuerdo
a formas y espesores de material perfectamente controlados que superan
aquellos resultantes de la extrusión –soplo.
La inyección – soplo se inicia con la inyección de una “preforma” y cuya virtud
principal es la generación del cuello de la botella perfectamente acabado y un
tubo para soplo de espesor uniforme. Para la producción de la preforma es
necesaria la participación de un molde de inyección sobre el cual los conceptos
manejados en el punto anteriores , son perfectamente aplicables y sólo cambian
en lo que respecta a la ubicación del “manguito” que aquí se desplaza con la
estación de soplado y no permanece fijo en el molde.
Figura. Pasos esenciales para del proceso de inyección – soplo: a) Inyección de la preforma y b) Soplado
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
120
Después de que la preforma ha sido inyectada, el molde se abre para que la pieza
aún caliente se coloque en un segundo molde, dentro del cual se produce el soplo
conformando la pieza. Esta segunda herramienta requiere de diseño y fabricación
de mejor calidad que la acostumbrada para los moldes de extrusión – soplo, esto
se debe principalmente a que los materiales transformados por este proceso,
requieren para ofrecer las propiedades esperadas de ellos (como gran claridad en
el PET), de un uniforme control de temperatura en toda la pieza, lo que se logra
mediante adecuados diseños de fabricación de la herramienta. Con estas
consideraciones no es difícil concluir que estos moldes son de altos costos.
3.3 RECOMENDACIÓN DEL MATERIAL
Figura. Corazón o mandril del molde de una maquina de inyección - soplo
Figura. Maquina rotatoria de tres estaciones para inyección-soplo
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
121
3.3 RECOMENDACIONES La información de este ultimo tema se complementa con los dos anteriores, esto
en cuanto a que material debe elegirse y que técnica de moldeo es la más
adecuada. Según la información que se presenta los moldes de inyección – soplo
son mas costosos en comparación con los de extrusión – soplo, esto debido a que
en el primero se necesita un pequeño molde para la preforma el cual
posteriormente pasa al molde de la botella donde se obtiene el producto; en el
segundo, hablando en términos coloquiales, se extruye una especie de manguera
que dentro de un molde se inyecta aire y se obtiene la botella. Igual que en el
caso de las maquinas, no se pretende decir al fabricante cual va a ser la técnica
de moldeo con la que va a trabajar, sino que, se mencionan las formas de
moldear, de esta forma según sea su alcance económico es como elegirán el que
más les convenga; no obstante no se recomienda la inyección – soplo, tratándose
de costos; por otra parte con la inyección – soplo se consigue un buen producto,
que en comparación con la extrusión – soplo, no hay la necesidad de rebabear o
retrabajar el producto final, eso es algo que hay que considerar ya que el “tiempo
es oro”. En cuanto al material se hizo muestra de todos los aceros que se pueden
usar, del mismo modo se mostró un acero SISA recomendable para moldes
plástico, dicha información fue recopilada de la página de internet de esta
empresa, de igual manera el usuario puede pedir información de otras empresas
con respecto a, algún acero en especial para moldes o bien de los aceros que se
presentan en este trabajo.
Si bien es cierto la elección será decisión del fabricante que consulte este manual,
sin embargo, cabe mencionar un material que esta siendo usado hoy en día,
debido a que es fácil de maquinar, es ligero, tiene buena conductividad térmica,
con sus aleaciones se consiguen temperatura de trabajo debajo de los 120 °C.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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Dicho material es el aluminio y sus aleaciones, si bien es cierto es un material con
un costos no muy elevado, pero que sin duda conviene más debido a las
características anteriores. No obstante el aluminio comercial de nombre “dura-
aluminio” es el más solicitado por otros fabricantes, del mismo modo es utilizado
para reemplazar piezas, en donde es esencial tener una buena conductividad
térmica.
Este ha sido el ultimo tema del capitulo de selección de insumos, con todo lo
anterior se espera que el usuario haga una buena elección, de tal forma que
pueda desarrollar su producto de buena calidad.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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CONCLUSIONES
De todo esto se concluye que la información que se maneja respecto a este tema es
muy amplia, pero también muy tediosa, de tal forma que la idea de haber realizado este
trabajo, fue con el objeto de informar de manera breve.
Este manual es una guía práctica para la elaboración de una botella de plástico, es
decir, ¿Qué hay hacer para elaborar este producto?, todo lo que conlleva realizar este
tan apreciado producto; incluye una breve selección de insumos, explicación de la
diversas formas de moldeo, entre otras cosas.
No se pretendió profundizar en los temas, porque este trabajo esta dirigido a
fabricantes de plásticos, de tal manera que se supone que tienen un conocimiento
respecto al tema. Dichas personas tienen el conocimiento pero tal vez de cierta forma
necesiten algo que los oriente un poco; la orientación que se presenta no trata de
aburrirlos.
Si se desea tener más información por parte del usuario, se sugiere consultar los libros
que se muestran en la bibliografía. Este manual de consulta técnica basó su
información de libros, revistas y paginas de internet.
Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico
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Entre otras cosas, las consideraciones que se tienen que realizar para trabajar con
plásticos son de mucha importancia, de igual forma para la selección de maquinas y
moldes, gracias a estas puede conseguirse un buen producto final. Las
consideraciones que aquí se mencionan tal vez no sean suficientes para el usuario, así
que podemos decir que, el mismo usuario puede proponer otras, que en criterio
personal de éste le ayudarán a elegir, ya sea insumos o el proceso de fabricación de la
botella.
Por ultimo se concluye, que el mercado del plástico no precisamente un lugar nuevo, ya
que hoy en día surgen nuevos fabricantes que tratan de entrar en un mercado el cual
tiene competencia demasiado amplia; aunque no podemos descartar que la razón de
esto es el hecho de que esta materia prima es muy demandada en distintas formas, lo
cual provoca que más empresarios traten de incursionar en este terreno.
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BIBLIOGRAFIA Mink W., INYECCION DE PLASTICOS, Gustavo Gill, S.A., 2a Edición Barcelona España, 1997 Menges G. /Mohren P., MOLDES PARA INYECCION DE PLASTICO, Gustavo Pili, S.A, 1 a Edición, Barcelona 1980 Bodini G./ Carchi F., MOLDES Y MAQUINAS DE INYECCIÓN PARA LA TRANSFORMACIÓN DE PLÁSTICOS, Tomo I, Mc Graw Hill, México 1992 Bodini G./ Carchi F., MOLDES Y MAQUINAS DE INYECCIÓN PARA LA TRANSFORMACIÓN DE PLÁSTICOS, Tomo II, Mc Graw Hill, México 1992 Clifford I. Weir, Traducido por Luis E. Mendoza L., INTRODUCCIÓN AL MOLDEO POR INYECCIÓN, L.M. Internaational Polymer Services Inc., California 1975 Revistas “Conservación franca sobre la compra de equipo auxiliar” TECNOLOGIA DE PLASTICOS No. 46 Diciembre 92/Enero 93, pag. 20-32 Editorial “Decisión cirteria for machina selection”, KUNSTSTOFFE PLAST EUROPE, Vol. 84, Marzo 1994, pag 8 Internet www.industriasfimar.com.mx www.i-p-r.co.uk.com www.tombaco.org.com
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO MECÁNICO POR LA OPCIÓN DE TITULACIÓN: SEMINARIO DENOMINADO: ADMINISTRACIÓN DE PROYECTOS VIGENCIA: FNS 5062005/09/2006 DEBERAN DESARROLLAR: CONTRERAS MARTÍNEZ
MAURICIO JUAN IVÁN LÓPEZ CERVANTES EDUARDO ROSARIO CARBAJAL JONATHAN TOVAR FARFAN RODOLFO ODIN
“MANUAL DE PROCESO PARA LA FABRICACIÓN DE UNA BOTELLA DE PLÁSTICO”
CAPITULO I MARCO TEORICO CAPITULO II DESCRIPCIÓN DEL MERCADO CAPITULO III SELECCIÓN DE INSUMOS CAPITULO IV ELABORACIÓN DEL PRODUCTO CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA
ASESORES:
ING. CARLOS GUILLERMO GARCÍA SPINOLA M. EN A. CARLOS SÁNCHEZ GÓMEZ
M. EN C. CESAR PLACIDO MORA COVARRUVIAS
IPN ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD CULHUACAN
TESINA
MÉXICO D.F. FEBRERO DE 2007