utilización de preforms de pet después de calentadas
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En este documento se explica cómo reutilizar las preformas de PET que accidentalmente han sido calentadas.TRANSCRIPT
U�IVERSIDAD SIMÓ� BOLIVAR
Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Ingeniería de Materiales
UTILIZACIÓ� DE PREFORMAS DE PET LUEGO DE SUFRIR U�
CALE�TAMIE�TO ACCIDE�TAL E� LA MÁQUI�A DE SOPLADO
Por:
Ana Carolina Rodríguez Villamizar
I�FORME DE PASA�TÍA
Presentado ante la ilustre Universidad Simón Bolívar
como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero de Materiales
Opción Polímeros
Sartenejas, Marzo de 2009
U�IVERSIDAD SIMÓ� BOLIVAR
Decanato de Estudios Profesionales
Coordinación de Ingeniería de Materiales
UTILIZACIÓ� DE PREFORMAS DE PET LUEGO DE SUFRIR U�
CALE�TAMIE�TO ACCIDE�TAL E� LA MÁQUI�A DE SOPLADO
Por:
Ana Carolina Rodríguez Villamizar
Realizado con la asesoría de:
Tutor Académico: Rosa Amalia Morales
Tutor Industrial: Eduardo Rodríguez
I�FORME DE PASA�TÍA
Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar
como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero de Materiales
Opción polímeros
Sartenejas, Marzo de 2009
iv
UTILIZACIÓ� DE PREFORMAS DE PET LUEGO DE SUFRIR U�
CALE�TAMIE�TO ACCIDE�TAL E� LA MÁQUI�A DE SOPLADO
Realizado por:
Ana Carolina Rodríguez Villamizar
SUMARIO
El objetivo principal de este trabajo es estudiar la posibilidad de la reutilización de
preformas que han sido calentadas accidentalmente en el horno de la sopladora, a una
temperatura superior a su temperatura de transición vítrea. Esto es de una gran importancia
debido a que dichas preformas se descartan como material de desecho o “Scrap”, encareciendo el
proceso y perdiéndose parte de la materia prima de las plantas sopladoras de botellas. Es
importante la optimización de la utilización de las preformas, ya que la resina utilizada
(poli(etilén tereftalato)) no se produce en Venezuela, y además de eso, éste es un proceso en dos
etapas que requiere realizar las preformas en una planta y soplarlas en otra, perdiéndose con cada
preforma un gran trabajo. Además, en la planta donde se realizó el trabajo, hoy en día hay una
problemática de almacenamiento debido a que se encuentra en proceso de expansión, por lo cual
se trata de aprovechar al máximo las preformas que llegan y de producir el menor volumen de
Scrap posible. Luego de la realización de numerosos estudios de calidad, entre los que se
encuentran las mediciones de Altura, Volumen, Carga Vertical, Porcentaje de Acetaldehído y
Viscosidad Intrínseca, se encontró que el porcentaje de acetaldehído no varió significativamente
(1ppm mayor para la preforma post-tratamiento térmico). También se observó que la viscosidad
intrínseca sufrió una pequeña caída de 0,0015 dl/g, lo cual al no ser mayor de 0,03 dl/g es
permitido para soplar las preformas. Por último, se realizaron pruebas de envejecimiento, es
decir, se le midieron las variables típicas del control de calidad a las mismas botellas durante 96
horas para observar su comportamiento, y se obtuvo que a 72 horas de soplado post-
calentamiento se obtienen las botellas más estables en sus propiedades, viéndose una caída no
muy pronunciada de la altura y el volumen que se detiene al llegar a las 72 horas post-soplado,
con un aumento de la carga vertical con una pendiente poco brusca. Posteriormente, se realizó
una comparación con las botellas obtenidas sin realizar el tratamiento térmico. Con todos los
experimentos realizados se pudo concluir que la reutilización de las preformas es factible,
siempre y cuando se realice luego de las 72 horas post-calentamiento y siguiendo las normas
estipuladas en el manual realizado en este mismo trabajo de grado.
v
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a mis tutores la profe Rosa Morales por ayudarme con el planteamiento del
proyecto y apoyarme en mi proyecto y en mi carrera, Eduardo Rodríguez por darme la
oportunidad de entrar en Amcor y hacer todo lo necesario para que mi pasantía fuese placentera y
todo un éxito, ya que no sólo aprendí a trabajar, disfrute cada actividad, sino que también me
siento parte de la “Familia Amcor” por el cariño brindado por todos, y a Rubén por ser mi
segundo tutor industrial y estar pendiente de mi a pesar de su super full trabajo.
A los chicos de Amcor por ayudarme en todo lo que quería hacer, y dejarme hacerlo sin
regañarme ni nada, en especial a Jimmy Rodríguez por dejarme ser mecánico un rato en mi vida
y además ser un buen amigo dentro de la planta, a Jesús Zambrano por enseñarme la parte de
calidad del “Onsite” y a los supervisores por dejarme formar parte de su equipo de trabajo
(especialmente a Francisco Linares, ya que fui mucho tiempo “obrero de la SIPA” en mis ratos de
ocio en la planta). Además, al señor Benigno Lugo por enseñarme todo sobre pruebas de calidad
un poquito más complicadas como son medir el porcentaje de acetaldehído y la viscosidad
intrínseca.
A los técnicos de las empresas ensambladoras de las máquinas (Krones y Sipa) los
Señores Eliel Pérez y Maximilian Ottl por darme muchísima información sobre los procesos y a
Daniel Cruceño (el argentino) por tener paciencia de explicarme desde cero las cosas cuando
entre a la empresa y no sabia mucho de soplado.
A mi mami por todo, o sea, desde llevarme todos los días a clases y esperarme a veces
afuera, regañarme porque salí tarde y no le gusta manejar de noche, ayudarme a corregir errores
ortográficos en los trabajos, hacerme la comida y cuidarme cuando me dio gastritis por los
nervios de las clases, de todo, gracias por existir y ser mi mami. A mi papi por apoyarme y
ayudarme con todo lo que necesitaba tanto en la universidad como fuera de ella. A mi hermano
por escogerme esta carrera que no conocía y ahora me apasiona, y bueno por ser mi hermanito,
ayudarme a sobrevivir en la universidad los primeros días y darme si apoyo y sabios consejos.
Y a mi novio simplemente por estar allí siempre para mí, ayudarme con las cosas de computación
que no sabia y darme todo su amor.
vi
A todos mis amiguitos del colegio USB, en especial al caramelito (José Bertorelli) por
escuchar y tratar de resolver mis dudas discutiendo como un muy buen futuro colega, a Yhoiris
Méndez por ayudarme a redactar el libro (muy buena ayuda ya que ella tuvo honores en el suyo,
jajajaja) y además ser mi amiga sexy y a Noeidy García por ser mi amiga, hija, compañera de
labor social y muchas cosas más. A mis demás compañeros de carrera Daniel Cordido, Daniella
Chacón, Yósvel Galaviz, Fran Carone por estar conmigo en los momentos estresantes de la
carrera y a Iris Martínez, José Uribe y los polipanas por ayudarme a salir de la tan aterrante
propiedades 2. Y a mis amigos no polimerístas que quiero mucho y siempre han estado conmigo,
Daniel Rojas, Ale Vandewalle, Mary Eva Roche, Daniel Torres … y a Marvilan Guevara por ser
mi primera jefesita y mi amiga del Laboratorio de Orgánica.
A la profe María Virginia Candal por el apoyo, cariño y ayuda, rasgos característicos de
ella y que da sin pedir nada a cambio más que la queramos mucho, al profesor Mario Grimau por
haber regañado en el momento justo e impulsarme a seguir adelante en mi carrera, haciéndome
sentir su amiga y dándome su apoyo en todo, al profesor Johan Sánchez por prestarme su ayuda
en todo momento y a Héctor Rojas por darme material y ofrecerme su, como escuche por allí que
le gustaba darnos, “ayuda desinteresada”, porque es así que se ofrece y nos ayuda y nos regaña
para que aprendamos todo.
Y por supuesto, a mi Santo Domingo Savio, a San Expedito y al resto de los santitos que
me acompañaron y ayudaron a pasar todas las materias, porque en la Simón Bolívar hace falta
voluntad, perseverancia, mucho mucho estudio y ayuda divina.
vii
ÍNDICE GENERAL
Pág.
ACTA DE EVALUACIÓN DEL PROYECTO DE GRADO
ACTA FI�AL DE PROYECTO DE GRADO
SUMARIO iv
AGRADECIMIENTOS v
ÍNDICE GENERAL vii
ÍNIDICE DE FIGURAS xi
ÍNDICE DE TABLAS xvi
CAPÍTULO I
I�TRODUCCIÓ� 1
CAPÍTULO II
OBJETIVOS 3
2.1 Objetivo General. 3
2.2 Objetivos Específicos. 3
CAPÍTULO III
MARCO TEÓRICO 4
3.1 Valores que influyen en la obtención de botellas 5
a) Acetaldehído 5
b) Viscosidad intrínseca 5
c) �iveles de Cristalinidad en diferentes estados del PET 6
3.2 Procesos de transformación 6
a) Inyección 7
b) Soplado 8
1. Carga de las preformas 9
viii
2. Cruce por el horno o calentamiento de las preformas 9
3. Transferencia del horno a los moldes de soplado 10
4. Estirado y Soplado 10
5. Descarga de botellas. 11
3.3 Productos de los procesos de transformacion (Preformas y botellas) 11
3.3.1 Fenómenos producto de los procesos de transformación 12
a) Orientación y Biorientación 13
b) Contracción 13
c) Luz visible y luz polarizada 14
3.4 Tratamientos térmicos 15
a) Recocido (anneling) 16
3.5 Pruebas para la calidad de las botellas. 16
a) Control de calidad 17
1) Pruebas visuales: 17
2) Pruebas dimensionales: 17
3) Pruebas mecánicas: 18
3.6 Antecedentes 18
3.7 Justificacion del proyecto 20
CAPÍTULO IV
METODOLOGÍA 22
4.1 Materiales 22
4.2 Equipos 22
4.3 Procedimientos 24
a) Realización de las preformas 24
b) Recocido de las preformas 24
c) Soplado de las botellas 25
d) Análisis en luz polarizada 27
ix
e) Control de calidad 27
1. Medición de altura de envases – Calibre de altura 27
2. Medición de volumen – Fill Point 28
3. Medición de carga vertical – Envase vacío 29
4. Medición de peso de secciones 30
5. Medición de diámetros (Vernier) 30
6. Medición de espesores – Magna Mike 8500 30
7. Control visual de envases 31
8. Medición de % de acetaldehído 32
9. Medición de Viscosidad intrínseca 34
CAPITULO V
RESULTADOS Y DISCUSIÓ� 37
5.1 Estudio cualitativo del efecto del calentamiento de la preforma sobre la orientación 37
5.2 Estudio cualitativo del efecto del calentamiento de la preforma sobre el porcentaje
de acetaldehído 41
5.3 Estudio cualitativo del efecto del calentamiento de la preforma sobre la viscisidad
intrínseca de la misma 44
5.4 Estudio cualitativo del efecto del calentamiento sobre las especificaciones y
propiedades finales de la botella 47
a) Altura 49
b) Volumen Fill Point 57
c) Carga vertical 65
5.5 Efecto del calentamiento y expulsion de las preformas sobre las características
visuales de las mismas. 77
CAPITULO VI
CO�CLUSIO�ES Y RECOME�DACIO�ES 79
6.1 Conclusiones 79
x
6.2 Recomendaciones 81
BIBLIOGRAFÍA 83
AP�DICE 87
A. PLA� DE TRABAJO PARA LA REALIZACIÓ� DE LOS EXPERIME�TOS 87
B. MA�UAL PARA LA IMPLEME�TACIÓ� DE LA REUTILIZACIÓ� DE LAS
PREFORMAS. 89
C. DISEÑOS Y PLA�OS DE ESPECIFICACIO�ES DE LAS BOTELLAS 91
D. A�ALISIS DE VARIA�ZA. Prueba F 97
E. TABLAS DE VALORES DE PROPIEDADES FI�ALES DE LAS BOTELLAS Y
SUS ERRORES. 98
xi
ÍNDICE DE FIGURAS
Pág.
Figura 3.1. Estructura molecular del PET 5
Figura 3.2. Diagrama esquemático de una inyectora. 7
Figura 3.3. Ciclo de inyección. 7
Figura 3.4. Molde para la inyección de preformas, parte inferior son los machos y
superior las hembras 8
Figura 3.5. Relacion de estirado, diferencia entre la preforma obtenida por inyección y
la botella terminada. 8
Figura 3.6. Turnela o platorela 9
Figura 3.7. Hornos de una sopladora SIPA SFL 10
Figura 3.8. Sistemas lineal (A) y rotacional (B) de soplado de botellas 10
Figura 3.9. Esquema de las etapas del estirado y soplado de las preformas. 11
Figura 3.10. Botella y preforma para la presentación a) 330 ml, b) 600 ml y c) 5000 ml 12
Figura 3.11. Cadenas poliméricas a) orientadas y b) biorientadas. 13
Figura 3.12. Representación de la formación semicristalina (Esferulita) 16
Figura 4.1. Calibre de altura 22
Figura 4.2. Balanza Analítica 22
Figura 4.3. Equipo de carga vertical 23
Figura 4.4. Cortador de botellas 23
Figura 4.5. Vernier digital 23
Figura 4.6. Magna Mike 23
Figura 4.7. Cromatógrafo de gases 24
Figura 4.8. Equipo de IV, modelo PVS 24
Figura 4.9. Diseño de la botella de 330 ml de agua desgasificada. Izquierda vista
frontal, derecha vista inclinada. 26
Figura4.10. Diseño de la botella de 600 ml de agua desgasificada. Izquierda vista
frontal, derecha vista inclinada. 26
Figura 4.11. Diseño de la botella de 5000 ml de agua desgasificada. Izquierda vista
frontal, derecha vista inclinada. 26
xii
Figura 4.12. Partes de la botella inspeccionadas en el control visual. 31
Figura 4.13. Equipos necesarios para la elaboración del análisis de Viscosidad
Intrínseca 35
Figura 5.1. Preformas de 330 ml observadas bajo luz polarizada. a) Preforma inyectada
sin tratamiento térmico, b) Preforma inyectada luego de tratamiento térmico. 39
Figura 5.2. Preformas de 600 ml observadas bajo luz polarizada. a) Preforma inyectada
sin tratamiento térmico, b) Preforma inyectada luego de tratamiento térmico. 39
Figura 5.3. Preformas de 5000 ml observadas bajo luz polarizada. a) Preforma
inyectada sin tratamiento térmico, b) Preforma inyectada luego de tratamiento térmico. 40
Figura 5.4. Valores de Porcentaje de Acetaldehído para preformas de 330 ml con y sin
tratamiento térmico 41
Figura 5.5. Valores de Porcentaje de Acetaldehído para preformas de 600 ml con y sin
tratamiento térmico 42
Figura 5.6. Valores de Porcentaje de Acetaldehído para preformas de 5000 ml con y sin
tratamiento térmico 42
Figura 5.7. Valores de Viscosidad Intrínseca para preformas de 330 ml sin y con
tratamiento térmico. Siendo la desviación estandar arrojada por la máquina de ensayo
igual a 0,049 s para la muestra virgen y 0,026 s para la muestra post-tratamiento. 45
Figura 5.8. Altura vs. tiempo a 0 horas de soplado para las botellas de 330 ml. 49
Figura 5.9. Altura vs. tiempo a 24 horas de soplado para las botellas de 330 ml. 50
Figura 5.10. Altura vs. tiempo a 48 horas de soplado para las botellas de 330 ml. 50
Figura 5.11. Altura vs. tiempo a 72 horas de soplado para las botellas de 330 ml. 50
Figura 5.12. Altura vs. tiempo a 96 horas de soplado para las botellas de 330 ml. 51
Figura 5.13. Altura vs. tiempo a 144 horas de soplado para las botellas de 330 ml. 51
Figura 5.14. Altura vs. tiempo a 0 horas de soplado para las botellas de 600 ml 53
Figura 5.15. Altura vs. tiempo a 24 horas de soplado para las botellas de 600 ml 53
Figura 5.16. Altura vs. tiempo a 48 horas de soplado para las botellas de 600 ml 53
Figura 5.17. Altura vs. tiempo a 72 horas de soplado para las botellas de 600 ml 54
Figura 5.18. Altura vs. tiempo a 96 horas de soplado para las botellas de 600 ml 54
Figura 5.19. Altura vs. tiempo a 120 horas de soplado para las botellas de 600 ml 54
xiii
Figura 5.20. Altura vs. tiempo a 0 horas de soplado para las botellas de 5000 ml 55
Figura 5.21. Altura vs. tiempo a 24 horas de soplado para las botellas de 5000 ml 55
Figura 5.22. Altura vs. tiempo a 48 horas de soplado para las botellas de 5000 ml 56
Figura 5.23. Altura vs. tiempo a 72 horas de soplado para las botellas de 5000 ml 56
Figura 5.24. Altura vs. tiempo a 96 horas de soplado para las botellas de 5000 ml 56
Figura 5.25. Altura vs. tiempo a 120 horas de soplado para las botellas de 5000 ml 57
Figura 5.26. Volumen vs. tiempo a 0 horas de soplado para las botellas de 330 ml 58
Figura 5.27. Volumen vs. tiempo a 24 horas de soplado para las botellas de 330 ml 58
Figura 5.28. Volumen vs. iempo a 48 horas de soplado para las botellas de 330 ml 58
Figura 5.29. Volumen vs. tiempo a 72 horas de soplado para las botellas de 330 ml 59
Figura 5.30. Volumen vs. tiempo a 96 horas de soplado para las botellas de 330 ml 59
Figura 5.31. Volumen vs. t iempo a 144 horas de soplado para las botellas de 330 ml 59
Figura 5.32. Volumen vs. tiempo a 0 horas de soplado para las botellas de 600 ml 61
Figura 5.33. Volumen vs. tiempo a 24 horas de soplado para las botellas de 600 ml 61
Figura 5.34. Volumen vs. tiempo a 48 horas de soplado para las botellas de 600 ml 61
Figura 5.35. Volumen vs. tiempo a 72 horas de soplado para las botellas de 600 ml 62
Figura 5.36. Volumen vs. tiempo a 96 horas de soplado para las botellas de 600 ml 62
Figura 5.37. Volumen vs. tiempo a 120 horas de soplado para las botellas de 600 ml 62
Figura 5.38. Volumen vs. tiempo a 0 horas de soplado para las botellas de 5000 ml 63
Figura 5.39. Volumen vs. tiempo a 24 horas de soplado para las botellas de 5000 ml 63
Figura 5.40. Volumen vs. tiempo a 48 horas de soplado para las botellas de 5000 ml 63
Figura 5.41. Volumen vs. tiempo a 72 horas de soplado para las botellas de 5000 ml 64
Figura 5.42. Volumen vs. tiempo a 96 horas de soplado para las botellas de 5000 ml 64
Figura 5.43. Volumen vs. tiempo a 144 horas de soplado para las botellas de 5000 ml 64
Figura 5.44. Carga Vertical vs. tiempo a 0 horas de soplado para las botellas de 5000
ml 66
Figura 5.45. Carga Vertical vs. tiempo a 24 horas de soplado para las botellas de 5000
ml 66
xiv
Figura 5.46. Carga Vertical vs. tiempo a 48 horas de soplado para las botellas de 5000
ml 66
Figura 5.47. Carga Vertical vs. tiempo a 72 horas de soplado para las botellas de 5000
ml 67
Figura 5.48. Carga Vertical vs. tiempo a 96 horas de soplado para las botellas de 5000
ml 67
Figura 5.49. Carga Vertical vs. tiempo a 144 horas de soplado para las botellas de 5000
ml 67
Figura 5.50. Carga Vertical vs. tiempo a 0 horas de soplado para las botellas de 600 ml 68
Figura 5.51. Carga Vertical vs. tiempo a 24 horas de soplado para las botellas de 600
ml 69
Figura 5.52. Carga Vertical vs. tiempo a 48 horas de soplado para las botellas de 600
ml 69
Figura 5.53. Carga Vertical vs. tiempo a 72 horas de soplado para las botellas de 600
ml 69
Figura 5.54. Carga Vertical vs. tiempo a 96 horas de soplado para las botellas de 600
ml 70
Figura 5.55. Carga Vertical vs. tiempo a 120 horas de soplado para las botellas de 600
ml 70
Figura 5.56. Carga Vertical vs. tiempo a 0 horas de soplado para las botellas de 330 ml 70
Figura 5.57. Carga Vertical vs. tiempo a 24 horas de soplado para las botellas de 330
ml 71
Figura 5.58. Carga Vertical vs. tiempo a 48 horas de soplado para las botellas de 330
ml 71
Figura 5.59. Carga Vertical vs. tiempo a 72 horas de soplado para las botellas de 330
ml 71
Figura 5.60. Carga Vertical vs. tiempo a 96 horas de soplado para las botellas de 330
ml 72
Figura 5.61. Carga Vertical vs. tiempo a 144 horas de soplado para las botellas de 330
ml 72
Figura 5.62. Altura vs. tiempo en botellas de 330 ml vírgenes (sin tratamiento térmico) 74
xv
Figura 5.63. Volumen vs. tiempo en botellas de 330 ml vírgenes (sin tratamiento
térmico) 74
Figura 5.64. Carga vertical vs. tiempo en botellas de 330 ml vírgenes (sin tratamiento
térmico) 74
Figura 5.65. Altura vs. tiempo en botellas de 600 ml vírgenes (sin tratamiento térmico) 75
Figura 5.66. Volumen vs. tiempo en botellas de 600 ml vírgenes (sin tratamiento
térmico) 75
Figura 5.67. Carga vertical vs. tiempo en botellas de 600 ml vírgenes (sin tratamiento
térmico) 75
Figura 5.68. Altura vs. tiempo en botellas de 5000 ml vírgenes (sin tratamiento térmico) 76
Figura 5.69. Volumen vs. tiempo en botellas de 5000 ml vírgenes (sin tratamiento
térmico) 76
Figura 5.70. Carga vertical vs. tiempo en botellas de 5000 ml vírgenes (sin tratamiento
térmico) 76
Figura 5.71 Imágenes de los defectos a tomar en cuenta para la selección de preformas
post-calentamiento.a) opalescencia o cristalización de la preforma, b) finish dañado, c)
marcas de maltrato en fundido, d) deformación, e) sucio o mojado
77
xvi
ÍNDICE DE TABLAS
Pág.
Tabla 3.1. niveles de cristalinidad a lo largo de las diferentes etapas del proceso 6
Tabla 4.1. Valores nominales de las resinas utilizadas para cada botella 22
Tabla 4.2 Parametría utilizada para el soplado de las botellas de las diferentes
presentaciones. 25
Tabla 4.3. Valores de densidad del agua para distintas temperatura. 29
Tabla 4.4. Velocidad del equipo de carga vertical a la cual se debe colocar cada tipo de
botella. 29
Tabla 5.1. Valores para valores de retardo 37
Tabla 5.2. Alturas máximas y mínimas especificación de la empresa para las diferentes
presentaciones. 57
Tabla 5.3. Alturas máximas y mínimas obtenidas a las 72horas para las diferentes
presentaciones. 57
Tabla 5.4. Medidas de Volumen máximas y mínimas especificación de la empresa para las
diferentes presentaciones. 65
Tabla 5.5. Medidas de Volumen máximas y mínimas obtenidas a las 72horas para las
diferentes presentaciones. 65
Tabla 5.6. Medidas de Carga Vertical máximas y mínimas especificación de la empresa
para las diferentes presentaciones. 73
Tabla 5.7. Medidas de Carga Vertical máximas y mínimas obtenidas a las 72horas para las
diferentes presentaciones. 73
Tabla A.1 Valores de Altura y sus errores para todas las presentaciones a sus diferentes
tiempos de soplado y envejecimiento. 98
Tabla A.2 Valores de Volumen Fill point y sus errores para todas las presentaciones a sus
diferentes tiempos de soplado y envejecimiento. 98
Tabla A.3 Valores de Carga vertical y sus errores para todas las presentaciones a sus
diferentes tiempos de soplado y envejecimiento. 99
1
CAPÍTULO I
I�TRODUCCIÓ�
La historia de Amcor, se remonta al año 1860 cuando Samuel Ramsdem, joven albañil
Originario de Yorkshire, llegó a Australia en busca de fortuna y estableció el primer molino de
papel en Victoria, Melbourne. Durante muchos años, esta compañía fue conocida como APM
Manufacturera de Papel Australiana (1).
En las Décadas de los 70 y los 80 (Siglo XX) se inició el proceso de producción de los
tradicionales empaques de papel. En el año 1986 APM, se convierte en AMCOR, nombre que
comenzó a ser muy conocido en la industria de los empaques de papel alrededor del mundo. En el
2000, Amcor se despojó de sus papeleras y grupo de distribución, para concentrarse en sus
operaciones de envases. En la actualidad, Amcor es una de las mayores empresas dedicadas al
envasado con una cartera que ostenta un surtido de productos de envasados sumamente
funcionales y utilitarios con gran porvenir (1).
Además de envases de PET, Amcor proporciona soluciones en plásticos flexibles,
especialidades en cartones, especialidades en envases con tapas y cierres, y distribución de
envases y productos anexos. Esta empresa se dedica exclusivamente a brindar a sus clientes
soluciones supermodernas y económicas para sus necesidades de empaque (1).
La empresa se expandió recientemente al agregar la división de PET, con la compra a
nivel mundial de las empresas de Schmalbach – Lubeca Plastic Containers de Venezuela,
establecida en Venezuela desde el año 1998 como resultado de una alianza estratégica con
Empresas Polar (1).
En Julio de 2002, Amcor completa la fusión con Schmalbach - Lubeca y a partir de ese
momento la empresa toma el control total de la división PET y Schmalbach – Lubeca cambia de
razón social pasando a ser Amcor Pet Packaging de Venezuela, S.A (1).
2
En Amcor el proceso de producción es continuo, se trabaja las 24 horas del día, los 365
días del año, contando con más de 300 trabajadores entre nómina diaria y nómina mensual. Para
sus procesos, la empresa cuenta con una sede principal en Valencia, estado Carabobo donde se
realiza la inyección de las preformas y algunos procesos de soplado, y además con varias plantas
de menor tamaño a nivel nacional como son Los Teques, Caucagua, Los Cortijos, Turmero y
Acarigua, que se encargan del soplado de botellas que van a empresas de llenado cercanas a
dichas plantas e incluso dentro de las mismas instalaciones. Estas plantas sede de Amcor son
conocidas dentro de la organización como los “On Site”.
El transporte de dichas preformas, de la planta principal a los On Site, trae consigo gastos,
y una vez en dichas plantas el almacenamiento y consumo de las preformas es un factor crítico
para el día a día. Es por eso que en este trabajo se plantea la posibilidad de aprovechar al máximo
las preformas que llegan a la planta, con un plan de reutilización de preformas que han sido
calentadas en las máquinas sopladoras y no han podido terminar el proceso de soplado por
paradas no planificadas, como podrían ser fallas de la etiquetadora, o en el suministro eléctrico, o
bien sea por exceso o déficit temperatura de dicha preforma al momento del soplado, entre otras.
En Amcor, es importante la preservación del medio ambiente y, por lo tanto, se tiende a la
reducción de gastos energéticos de transporte y minimización de los desperdicios, lo cual les
lleva a interesarse en la optimización del proceso (2). Para esto se realizó un plan de soplado y
control de calidad, con el fin de conocer cual sería el tiempo óptimo de estabilización del material
para no sufrir una torsión, deformación o contracción de las botellas luego de realizarse el
soplado post-calentamiento. Se llevó a cabo el soplado con la parametría utilizada normalmente
en cada máquina para así poder soplar, al momento de implantar el proyecto en la empresa,
simultáneamente las preformas nuevas y las que han sufrido el tratamiento térmico, y con esto
facilitar la reutilización de la materia prima precalentada a los operarios.
3
CAPÍTULO II
OBJETIVOS
2.1 Objetivo General
� Estudiar el tiempo óptimo para que preformas que han sido calentadas accidentalmente en
el horno puedan ser empleadas sin observar cambios significativos en las propiedades
finales, con el fin de poder utilizar al máximo los lotes de dichas preformas llegadas a la
planta.
2.2 Objetivos Específicos
� Observar las preformas, tanto antes como después del calentamiento en el horno, bajo luz
polarizada para conocer su orientación.
� Realizar pruebas de calidad (Viscosidad intrínseca y porcentaje de Acetaldehído) a las
preformas post-calentamiento.
� Estudiar el proceso de control de calidad y certificación de preformas y botellas
terminadas realizado en el On Site de Los Teques.
� Realizar pruebas de calidad de botellas sopladas luego de distintos tiempos de espera
post-calentamiento.
� Realizar “pruebas de envejecimiento” a botellas sopladas a los tiempos de soplado
anteriormente nombrados.
� Hallar un tiempo óptimo para la realización del soplado de las preformas calentadas.
4
CAPÍTULO III
MARCO TEÓRICO
El término polímero engloba una extensa variedad de materiales tanto naturales como
sintéticos. Dentro de ese término genérico se pueden incluir sustancias tan conocidas como la
celulosa, el almidón, las proteínas, las pieles, la lana, el algodón, fibras sintéticas basadas en
poliésteres y poliamidas, los popularmente conocidos como plásticos (materiales termoplásticos),
los cauchos, las pinturas y los adhesivos, entre otros (3).
En la industria de botellas de agua, desde algún tiempo, se ha sustituido el vidrio por
materiales poliméricos que abaratan tanto costos de producción como de transporte. El primer
material en sustituir el vidrio fue el PVC, pero debido a su presunta toxicidad se buscó una mejor
alternativa, encontrándose el material más usado en la actualidad y en el presente trabajo, el PET,
el cual además brinda una apariencia nunca antes lograda con otro material plástico.
El Poli (etilén tereftalato) (PET) es un importante polímero ingenieril de la familia de los
poliésteres termoplásticos, que proviene de un monómero aromático, mostrado en la figura 3.1, y
cuyas propiedades dependen del grado de cristalinidad (4).
Es un polímero capaz de cristalizar, pero que debido a la presencia de un anillo bencénico
en su cadena principal que le brinda rigidez, y en consecuencia mayor punto de fusión (265°C) y
mayor temperatura de transición vítrea (≈80°C), generalmente se encuentra en estado amorfo. Es
muy susceptible a la absorción de agua porque es un polímero polar, pero entre sus ventajas están
las buenas propiedades ópticas, tenacidad y propiedades de barrera. Para la elaboración de
botellas se utiliza un PET con una alta Viscosidad Intrínseca (IV) y bajo contenido de
Acetaldehído (AA), ya que con esto se tiene muy buenas propiedades de barrera y se garantiza la
inocuidad del agua o bebida contenida en la botella (5).
5
Figura 3.1. Estructura molecular del PET (5).
3.1 Factores que influyen en la obtención de botellas
El material al ser procesado para la obtención de preformas y botellas sufre numerosos
ciclos de calentamiento que pueden causar alteraciones en valores como porcentaje de
acetaldehído, viscosidad intrínseca y cristalinidad, los cuales son sumamente importante para las
propiedades finales de la botella (5). Estos términos se describen a continuación (6-7).
a) Acetaldehído
Es un líquido volatil e incoloro con un típico gusto frutal, no es tóxico y normalmente se
encuentra presente en vinos y muchas otras bebidas alcohólicas y comidas. Generalmente, es
encontrado en la resina de PET en partes por millón (ppm), siendo el principal producto de la
degradación que esta sufre por encima de los 150°C.
El principal interés en conocer los niveles de acetaldehído (AA), tanto en preformas como
en botellas terminadas, debido a que es necesario que las ppm sean muy bajas para que su sabor
no altere el de la bebida contenida en la botella, siendo una variable crítica en la elaboración de
envases para agua por ser una bebida insabora.
b) Viscosidad intrínseca
La viscosidad intrínseca probablemente es la característica más importante en la
descripción del PET. Ésta indica la longitud media de las moléculas o de la masa molecular.
Cuanto más elevada es la masa molecular, más largas serán las cadenas, mejorando las
propiedades del PET, como su resistencia mecánica, impermeabilidad y menor será la velocidad
de cristalización del polímero. La viscosidad intrínseca de las resinas PET grado botella puede
estar comprendida entre 0,72 y 0,85 dl/g.
6
Las caídas de viscosidad intrínseca mayores a 0,03 dl/g en las preformas, que no son
detectadas por los métodos convencionales de control de calidad como visuales, luz polarizada,
etc., pueden provocar un grave problema, es decir, se pueden producir grandes cantidades de
preformas cuya apariencia es excelente, pero dan como resultado botellas sopladas con
deficiencia en sus propiedades mecánicas, factor barrera, estabilidad dimensional, resistencia al
impacto y a la carga vertical, agrietamiento por agentes tensoactivos, etc.
Cuando las caídas de viscosidad intrínseca en las preformas es grande, se detectan
fácilmente en forma visual, ya que la velocidad de cristalización del PET se acelera, provocando
un detrimento en la transparencia de la preforma.
c) �iveles de Cristalinidad en diferentes estados del PET
La cristalinidad influye en la apariencia física de la botella, ya que al aumentar la misma
se pierden propiedades ópticas y mecánicas, es por eso que en cada etapa del proceso el material
debe presentarse de la siguiente forma (tabla 3.1)
Tabla 3.1. Niveles de cristalinidad a lo largo de las diferentes etapas del proceso (7).
Etapa del proceso Estado del material �ivel de cristalinidad Densidad (g/cm3)
Gránulos antes de
la transformación
Semi-Cristalino
(opaco) > 50% por peso 1,400
Preforma Amorfo
(transparente) 1% por peso 1,336
Botella Orientado
(transparente) 26% por peso 1,365
3.2 Procesos de transformación
Las botellas para agua se realizan mediante el método de inyección – soplado, el cual
puede llevarse a cabo en una o dos etapas. En este trabajo se utilizó la técnica que utiliza dos
etapas. En la primera se inyecta una preforma, se deja enfriar y, posteriormente, se introduce en
7
otra máquina que la calienta para ser soplada. Estos procesos se describen más explícitamente a
continuación (3,6).
a) Inyección
El moldeo por inyección es un proceso discontinuo, que se lleva a cabo en ciclos de
moldeo. Un esquema de una máquina inyectora se presenta en la Figura 3.2.
Figura 3.2. Diagrama esquemático de una inyectora (3).
Una máquina de inyección consta de una primera parte muy parecida a una extrusora, esto
es, una tolva de alimentación y un cilindro con un tornillo sin fin que calienta, mezcla,
homogeniza y empuja el fundido. Sin embargo, en lugar de fluir continuamente por una boquilla,
el material así fundido es inyectado cíclicamente en un molde, mediante el movimiento del
tornillo hacia este, lo que supone la aplicación de una cierta presión. Cada ciclo supone las etapas
presentadas en la figura 3.3.
Figura 3.3. Ciclo de inyección (3).
8
Este proceso es uno de los más utilizados ya que permite la realización de piezas de
complejidad variable, facilitando la obtención de productos estructuralmente simples como un
vaso hasta complicados como gaveras para transportar botellas, con sólo la variación de los
moldes y el diseño correcto del llenado del mismo (figura 3.4), dando tolerancias muy pequeñas.
Es por esta razón que se utiliza para la elaboración de preformas, pudiéndose alcanzar altas
velocidades de producción, ya que cada molde, dependiendo del tamaño de la inyectora, puede
llegar ha contener aproximadamente 150 cavidades, con un muy buen acabado de las roscas.
Figura 3.4. Molde para la inyección de preformas, parte inferior son los machos y superior las hembras (8).
b) Soplado
Luego de la obtención de la preforma por el proceso de inyección, se procede a realizar el
soplado, el cual se define como un proceso de calentamiento e inyección de aire para copiar las
paredes de dos moldes hembras refrigerados que se encuentran unidos para dar la forma deseada
del objeto (9). Con una preforma de espesor medianamente grueso, se puede obtener botellas o
envases de espesores delgados, como se muestra en la figura 3.5.
Figura 3.5. Relacion de estirado, diferencia entre la preforma obtenida por inyección y la botella
terminada (9).
9
El moldeo por soplado es un proceso de varias etapas, las cuales se presentan a
continuación:
1. Carga de las preformas
Dicha etapa consiste en la alimentación de preformas, transportándolas a través de un
trasportador vertical hacia un ordenador de preformas el cual las coloca una a una de forma
vertical y elimina el exceso de preformas para luego ser pasadas por un tobogán una a una desde
el ordenador hasta las turnelas o platorelas (ver figura 3.6) que las sostienen para introducirlas de
manera ordenada en el horno (6).
Figura 3.6. Turnela o platorela (10)
2. Cruce por el horno o calentamiento de las preformas
Aquí se realiza el calentamiento, siendo ésta una de las etapas más importantes del
proceso ya que de ella depende que el estiramiento y soplado de la botella sean buenos, para
obtener así espesores los más constantes posibles a lo largo de la botella, estabilidad, propiedades
barrera, transparencia y todo lo que requiere la botella. El horno consta de lámparas distribuidas
horizontalmente las cuales se controlan de forma independiente para el ajuste de la temperatura
de cada sección de la preforma, una imagen de los hornos de una soplado se muestra en la
figura 3.7 (6).
10
Figura 3.7. Hornos de una sopladora SIPA SFL (6).
3. Transferencia del horno a los moldes de soplado
Depende de la máquina, ya que ésta puede ser lineal o rotativa. Si es lineal se usa un
tornillo de paso variable que recoge las preformas de las turnelas y las introduce en el molde;
pero si es rotativa dichas preformas pasan por un carrucel que las entrega una a una en los moldes
que abren y cierran coordinadamente, correspondiéndose cada uña del carrucel a una cavidad
especifica. En la figura 3.8 se pueden observar ambas formas de transferencias(6).
Figura 3.8. Sistemas lineal (A) y rotacional (B) de soplado de botellas (6,10).
4. Estirado y Soplado
Una vez dentro del molde se llevan a cabo cuatro sub-etapas que se pueden observar en la
figura 3.9 y se describen a continuación (6).
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1° etapa: estirado mecánico con una varilla que imparte orientación longitudinal, cuando la
varilla llega el fondo del molde, o a una altura graduada.
2° etapa: pre-estiramiento que le da forma de balón a la botella con una presión de soplado de
aproximadamente 10 Bar, impartiéndose con esto una orientación radial.
3° etapa: soplado que permite el copiado de la cavidad fría en la superficie de la botella para
obtener un diseño pre-establecido, junto con la extracción de la varilla. Esta presión es de unos
40 Bar e imparte orientación radial también y además ayuda al enfriado de la pieza.
4° etapa: expulsión del aire introducido a presión en la botella para dar la forma y el enfriamiento
total de la misma.
Figura 3.9. Esquema de las etapas del estirado y soplado de las preformas (6).
5. Descarga de botellas.
Luego del estirado y soplado de la botella se retira el aire introducido para el soplado y se
descarga la misma. También dependiendo de la máquina puede ser a través de unas uñas o
ganchos en el caso de la lineal o por vías internas aéreas en el caso de las rotativas (6).
3.3 Productos de los procesos de transformacion (Preformas y botellas)
En el proceso de inyección-soplado se trabaja con dos moldes, uno para la obtención de
las preformas y otra para la botella que sería el producto final. Una de las mayores ventajas de
este proceso es que se tiene mejor distribución del espesor de pared, y además, una muy buena
12
definición de la rosca, ya que ésta se realiza por inyección con tolerancias excelentes y no se
deforma en el proceso de soplado. Con las buenas tolerancias de la rosca y la baja permeabilidad
a los gases que se tiene en estas botellas, se puede garantizar un envase óptimo para el
embotellamiento de bebidas carbonatadas.
Por esta razón, es importante conocer que el principio del proceso de soplado de botellas
de PET radica en impartir biorientación, el cual es un proceso de dos etapas que consiste en el
moldeo por inyección de las preformas en una máquina y posteriormente, éstas son recalentadas,
atemperadas y sopladas en una máquina de soplado independiente (11).
En el estudio realizado, se utilizaron las preformas mostradas en las figuras 3.10 a), b) y
c), en cuyas fotos también se encuentran las respectivas botellas obtenidas de dichas preformas.
a) b) c)
Figura 3.10. Botella y preforma para las distintas presentaciones
a) 330 ml, b) 600 ml y c) 5000 ml
3.3.1 Fenómenos producto de los procesos de transformación
En la elaboración de botellas, los procesos de transformación imparten ciertos
características microestructurales en las piezas, los cuales hacen que las propiedades finales de
las botellas varien, estos fenómenos son presentados a continuación (5,12,13).
13
a) Orientación y Biorientación
Si una muestra de un polímero amorfo es calentada a una temperatura cercana del punto
de transición vítrea y es sometido a un esfuerzo tensíl, sus moléculas van a tender a alinearse en
la dirección del esfuerzo aplicado. Si el material es posteriormente enfriado por debajo de esta
temperatura, manteniendo el esfuerzo tensíl aplicado, las moléculas comenzarán a congelarse
permaneciendo en un estado orientado. Esta orientación tiene efectos significativos sobre las
propiedades de la masa de polímero (5).
En los materiales orientados las moléculas están, en efecto, congeladas en un estado muy
inestable y normalmente tienden a ovillarse para tomar un estado conformacional más estable. Si
una pieza orientada es calentada, las moléculas comenzarán a moverse tan pronto tengan la
energía necesaria y se creará una distorsión de la pieza moldeada. Es por esto que las piezas
orientadas tienen un calor de distorsión menor al de piezas similares sin dicha orientación (5).
Además de la orientación mono-axial, también es posible una orientación biaxial o
biorientación en los polímeros. Aplicándosele un esfuerzo en dos direcciones, simultáneamente
se alcanza una disposición planar de las moléculas, como se observa en la figura 3.11. Se puede
encontrar que en algunos materiales como el Poli-metil-metacrilato, la deformación por tensión y
el módulo de flexión aumentan a medida que hay un incremento de la orientación.
a) b)
Figura 3.11. Cadenas poliméricas a) orientadas y b) biorientadas (6).
b) Contracción
Definimos la contracción de una pieza moldeada como la diferencia entre las dimensiones
del molde y las dimensiones de la pieza. Este fenómeno se expresa en forma de porcentaje y para
14
calcular las dimensiones apropiadas del molde, el fabricante de moldes suma este porcentaje a las
dimensiones deseadas de la pieza, según la ecuación 3.1.
Dimensiones pieza + % contracción = dimensiones molde (Ecuación 3.1)
La contracción de un componente es un proceso asociado a la relación
tiempo/temperatura. La mayor parte de la contracción tiene lugar inmediatamente después de la
expulsión de la pieza y alcanza su valor máximo, en el momento que la pieza se enfría hasta
llegar a la temperatura ambiente. Pero posteriormente, y hasta transcurridas veinticuatro horas
después del moldeo la pieza, aún sufre el proceso de la contracción aunque en un porcentaje
mucho menor; a este proceso se le denomina post-contracción y en algunos casos especiales
puede llegar a prolongarse durante semanas.
En el moldeo de botellas, la contracción es afectada por diversos factores, entre los más
importantes se cuentan:
• La fase de presión de mantenimiento: influye de manera decisiva en la contracción, en
general cuanto mayor sea la presión de mantenimiento o sostenida y su tiempo de eficacia, menor
será la contracción. En botellas esto sería el tiempo entre la presión de soplado y la
descompresión.
• La orientación: la contracción diferencial se produce porque los polímeros orientados
tienen normalmente una mayor contracción que los no orientados. Estos polímeros se contraen
más a lo largo del eje en que ha ocurrido la mayor orientación. En el caso de las botellas, la
contracción ocurre en ambas direcciones porque éstas al ser sopladas sufren una biorientación
uniforme que, además, busca espesores constantes a los largo de la misma.
c) Luz visible y luz polarizada.
La luz es una onda electromagnética, compuesta por partículas energizadas llamadas
fotones, capaz de ser percibida por el ojo humano y cuya frecuencia o energía determina su
color.
15
Cuando un haz de luz no polarizado se refleja en una superficie, la luz reflejada esta
completamente polarizada, parcialmente polarizada o despolarizada, según el ángulo de
incidencia. Este ángulo de incidencia al cual ocurre una refracción parcial del haz de luz se
conoce como ángulo de polarización, θp. Si se dispone de un instrumento para conocer dicho
ángulo, se le puede relacionar con el índice de refracción mediante la Ley de Brewster expresada
en la siguiente ecuación:
pn θtan= (Ecuación 3.2)
donde n es el índice de refracción, el cual está definido como el cociente entre la velocidad de la
luz en el vacío y la velocidad de la misma en el medio a estudiar (12).
Cuando un haz de luz atraviesa una lámina cristalina se desdobla en dos ondas
linealmente polarizadas a 90º una de la otra y que avanzan con distintas velocidades por el
interior del cristal. Cuando el haz de luz incidente está polarizado, y la observación tiene lugar
entre dos polarizadores cruzados, si el cristal es ópticamente anisótropo se produce una extinción
de luz cada 90º, de acuerdo con la ley de Malus (13), la cual es la variación de la luz transmitida
que varía dando distintos colores dependiendo de la orientación de las cadenas del material en el
caso de los polímeros (12).
3.4 Tratamientos térmicos
Tanto a las botellas como a las preformas se les puede realizar tratamientos térmicos, bien
sea accidentalmente o con fines investigativos; en este caso, se realizaron tratamientos con fines
investigativos para con esto poder reutilizar las preformas que sufren dichos calentamientos
accidentalmente. Al realizar tratamientos térmicos se transforma la estructura molecular del
material, con lo cual se puede variar la cristalinidad, ya que se puede engrosar cristales mediante
una enfriamiento lento y además se puede aumentar el porcentaje de cristalinidad de la muestra
favoreciéndose la cristalización en frío para el PET, lo cual se alcanza mediante un proceso
conocido como annealing o recocido, presentado a continuación. (14, 15)
16
a) Recocido (anneling)
El recocido se refiere al uso de un tratamiento térmico para alterar el material. En un
polímero, se realiza calentando a una temperatura superior a su temperatura de transición vítrea
por un período de tiempo necesario para obtener un cambio en la morfología del material, y
posteriormente, se realiza un enfriamiento.
En un material semi-cristalino, si éste no ha llegado a su límite termodinámico de
cristalización, un recocido por encima de su temperatura de transición vítrea podría incrementar
su cristalinidad, cuando la preforma aumenta su cristalinidad se torna de un color blanco
característico y a esto es a lo que se le denomina quemado de la preforma.
Se dice que la estructura cristalina cambia principalmente por este tipo de tratamiento
térmico, ya que se promueve la cristalización en frío, con lo cual se tiene un aumento de la
densidad de enredos o conecciones entre las cadenas, ya que éstas están unidas por los cristales
formados como se puede observa en la figura 3.12.
Figura 3.12. Representación de la formación semi-cristalina (Esferulita) (16)
3.5 Pruebas para la calidad de las botellas.
Este último aspecto es uno de los más importantes, ya que sin el control de calidad no hay
forma de abalar el proceso y poder certificar que las especificaciones tanto del cliente como de la
empresa están siendo cumplidas en el mismo (6).
17
a) Control de calidad
El control de calidad consta de una serie de pruebas que se realizan con la finalidad de
evitar o reducir los riesgos de daños en las líneas de producción y al producto durante la cadena
producción, almacenamiento y distribución, reduciendo el número de raspaduras y ralladuras.
Existen tres tipos de pruebas aplicadas en un control de calidad y éstas son:
1) Pruebas visuales:
� Inspección visual: con ésta se busca detectar defectos funcionales como son, cristalización
de la zona de inyección, micro-fisuras a lo largo de la zona de inyección, punto de
inyección descentrado, pétalos de la botella mal formados, logos ilegibles, anillos de
humedad, irregularidades en el cuello de la botella, entre otros, o defectos estéticos como
perlecencia u opalecencia, líneas de partición muy marcadas, depresiones y defectos
superficiales (piel de naranja, ralladura, burbujas, abrasiones, etc.).
2) Pruebas dimensionales:
� Altura: es una prueba muy importante ya que de ésta depende que el llenado no tenga
riesgos de daños para las máquinas automatizadas.
� Diámetros: al igual que la altura ayuda a evitar riesgos de daños a las líneas de
producción, y además, es necesario para el correcto translado de las botellas, ya que si sus
dimensiones son las espeficicadas, su empaquetado es bueno y se optimiza el transporte.
� Peso: la importancia del peso de las botellas plásticas radica en que a menor peso menor
es el costo del transporte, por lo cual esta medida es muy importante para el precio del
producto, debiéndose reportar el menor peso posible para cumplir todas las demás
especificaciones de calidad.
� Capacidad: se realiza porque se debe garantizar que las botellas contienen al menos el
volumen nominal reportado en la etiqueta. Variaciones de capacidad debidas a los
moldes, al proceso de soplado o al almacenamiento de las botellas vacías pueden causar
variaciones de capacidad al nivel de llenado. Demasiado alto significa una mayor cantidad
de producto por botella, es decir, un mayor costo para el productor.
� Distribución de pesos: es un método simple, económico pero destructivo, el cual permite
seguir en tiempo real cualquier variación importante, si la hay, en la distribución del
grosor de pared, y luego hacer las correcciones necesarias al proceso.
18
� Distribución del grosor de las paredes: esta característica puede afectar la botella en
términos de permeabilidad a los gases, resistencia al apilamiento y a otros esfuerzos
mecánicos, y resistencia a la caída.
3) Pruebas mecánicas:
� Carga vertical máxima (resistencia al apilamiento): Las botellas vacías durante las
operaciones de almacenamiento, llenado y transporte deben ser lo suficientemente fuertes
para evitar que se quiebren o deformen. La resistencia de carga vertical depende de: peso
de la botella, forma de la botella, distribución del nivel de pared y calidad de la resina
PET (↑ IV ⇒ ↑ resistencia mecánica).
� Prueba de caída: esta prueba se realiza a productos carbonatados.
� Permeabilidad de CO2: esta prueba se realiza a productos carbonatados.
3.6 Antecedentes
Aunque en la reutilización de las preformas de inyección-soplado en dos etapas nunca se
han realizado trabajos, o por lo menos no se han encontrado reportados, se encontraron
antecedentes de personas que realizaron investigaciones en el área de control de calidad, tanto de
las botellas como de la preformas de PET, de dicho proceso. Uno de los trabajos realizados
previamente fue el de Castillo (7), el cual se orientó a la implantación de un plan de control de
calidad para la empresa PET PAK bajo los lineamientos de las normas ISO 9000, con la
realización de un manual de control de calidad y la implantación del mismo, verificando los
posibles defectos de las preformas y estudiándola bajo luz polarizada, para cumplir con las
necesidades del cliente.
Además, en esta empresa Sosa (17) realizó un trabajo que consistió en la implantación de
un plan para la optimización del tiempo de ciclo, cambiando variables de inyección e
implementando la tecnología SMED (procedimiento de cambio de herramientas en un solo
minuto) para el montaje y desmontaje de los moldes; conjuntamente, se desarrollaron manuales a
seguir para la aplicación de dicho procedimiento a la problemática de la empresa.
Otro trabajo referente a envases de PET por inyección soplado, es el realizado por Gómez (11). Esta autora trabajó en la mejora de la producción de envases de la empresa ENVACAR. En
19
dicho estudio se realizó un informe de especificaciones de cada producto, para realizar una
inspección de los mismos en cada una de sus líneas de producción y así verificar el cumplimiento
de los requerimientos, tanto de la empresa como del cliente; además, se incluyó la medición de la
contracción de las botellas y se trabajó en la determinación de la mezcla de polietilenos adecuada
para la realización de tapas con tiempos de ciclo óptimos.
Adicional a los trabajos realizados por alumnos de la Universidad Simón Bolívar, también
se encontraron publicaciones de trabajos análogos a esta investigación, como es el de Samperi y
colaboradores (18), los cuales evaluaron la degradación del poli(etilén tereftalato) a temperaturas
de procesamiento, obteniendo como resultados los diversos productos de la degradación de dicho
material a las temperaturas de inyección y aportando a este estudio que la formación de
acetaldehído ocurre con la ruptura de cadenas que tienen lugar a temperaturas mayores a
300°C. En la publicación de Villain y colaboradores (19), también se habla de la formación de
acetaldehído como producto de la degradación durante el proceso de inyección, y a pesar de que
nuestro trabajo cubre cierta parte de la realización de las preformas. La investigación se enfoca en
la parte del soplado y a sus temperaturas de proceso, descartando la degradación térmica que se
evidencia en este trabajo.
Por otra parte, se han realizado trabajos anteriores de soplado de botellas de PET con
materia prima reciclada mezclada con virgen. Entre las publicaciones que trataron este tema se
encuentran dos papers de Awaja y Pavel (20,21), que tratan de la reutilización de PET en la
fabricación de botellas y como esto afecta las propiedades finales de las mismas. En la primera de
sus publicaciones (20) se estudia el RER-PET, el cual es una mezcla realizada mediante una
extrución reactiva, que causa enlaces entre el material reciclado y el virgen. Posteriormente, se
moldean por el proceso de inyección estirado-soplado o ISBM (lo que significa injection stretch
blow moulding por sus iniciales en inglés), dando botellas tan buenas o mejores que las
realizadas con material virgen. En la segunda publicación (21) de los mismos autores utilizando la
técnica ISBM, se realizó una revisión de la posible utilización de POSTC-PET, es decir el PET
que se recicla de productos desechables ya utilizados por consumidores, con modificaciones de
extensión de cadena, dando como resultado al igual que en la utilización de RER-PET una
optimización del proceso ISBM.
20
3.7 Justificacion del proyecto
En nuestro país se está haciendo cada vez más difícil la compra del material utilizado para
las botellas plásticas, ya que dicho material, es decir el PET, no es sintetizado en Venezuela y
debe ser importando. Luego de conseguir el material, y debido a que la empresa usa un proceso
de moldeo en dos etapas, se deben realizar preformas lo cual también encarece el producto final,
y es esta parte del proceso que se desea optimizar, ya que hoy en día los clientes demandan
procesos más rápidos y eficientes, que reduzcan los costos y aumenten al máximo la
productividad en sus procesos (22).
Además la exigencia cada vez mayor de reciclaje de materiales no biodegradables nos ha
llevado a pensar en la optimización de los procesos, para tener así una menor generación de
desechos, pensando en que la prohibición y multas por el uso de bolsas plásticas en países más
avanzados podría continuar con una amonestación por la utilización desmedida de envases
desechables, y además en el desarrollo de nuevos materiales que impartan un impacto ambiental
mucho menor (23), pero a pesar de que se revisaron tesis que comprueban la utilización de
material reciclado para el proceso (20,21), en esta investigación no se utilizaron dichas técnicas.
Para poder tener un mayor aprovechamiento de las preformas, es necesario la evaluación
de las que se consideran “Scrap” (material de desperdicio), es decir, de las que son expulsadas
por la máquina de soplado luego de pasar por el horno y no haberse completado el proceso,
quedando sin pasar por las cavidades de soplado, para así poder desechar la menor cantidad
posible de éstas. En la empresa Amcor Pet Packaging de Venezuela se tiene un sistema de
reciclado de dicho desperdicios (Scrap), del cual se tiene material desaprobado por la empresa,
como botellas defectuosas y preformas “quemadas”, que se comprime y se vende, que a pesar de
ser una posible reutilización del material no es un aprovechamiento óptimo del PET importando
por la empresa.
Con el fin de aprovechar al máximo este material, se trabajó en la reutilización de
preformas que han pasado por el horno de soplado y por algún motivo no pueden ser sopladas,
midiendo el tiempo post-calentamiento en el que las botellas comienzan a salir con propiedades
medidas en el control de calidad buenas y dichas propiedades se mantienen por un tiempo de al
menos 96 horas. Con esto se reduce el nivel de desperdicio de la planta y se maximiza la
21
producción, trayendo esto como consecuencia un mejor consumo de preformas, y por lo tanto,
menores costos de producción para la empresa, además de una pequeña colaboración para ayudar
a solucionar la problemática ambiental actual.
Adicionalmente se trabajó con los tiempos post-calentamiento, y no con las condiciones o
parametría de soplado, para facilitar el trabajo de los operarios y garantizar así una implantación
correcta del proyecto por no ser una carga extra para los mismos, ya que al tener que cambiar
dicha parametría habría que vaciar la máquina, cambiar la receta y soplar las nuevas botellas, a
diferencia de la facilidad que brinda el proyecto de poder agregar las preformas a reutilizar en la
tolva para ser sopladas simultáneamente con las preformas “vírgenes” luego de cierto tiempo
transcurrido posterior al calentamiento accidental.
22
CAPÍTULO IV
METODOLOGÍA
4.1 Materiales
Los diferentes Poli (etilén tereftalato) utilizados para la experimentación de este estudio
se presentan en la tabla 4.1, con su valor nominal de viscosidad intrínseca.
Tabla 4.1. Valores nominales de las resinas utilizadas para cada botella (24)
.
Presentación de botella Material IV (viscosidad intrínseca)
330 ml P7000 0,82 dl/g
600 ml KP Cool 0,84 dl/g
5 litros CB 612 0,84 dl/g
4.2 Equipos
• Calibre de altura (Pie de Rey), Multitoyo, 0-24”/0-
600mm. Hecho en Japón. (figura 4.1)
Figura 4.1. Calibre de altura
• Balanza Analítica (precisión 0,01), Explorer Pro, 0-
6100g, Ohaus. Hecho en Suiza. (Figura 4.2)
Figura 4.2. Balanza analítica
23
• Equipo de carga vertical, Multitest 1, Mecmesin,
Advanced force gauge 1000N/220lbf. Hecho en
USA. (Figura 4.3)
Figura 4.3. Equipo de carga vertical
• Cortador de botellas. Hot wire bottle cutter, Agor
Topwave. Hecho en USA. (Figura 4.4)
Figura 4.4. Cortador de botellas
• Vernier digital. Multitoyo, Absolute digimatic, 0-
6”/0-150mm. Hecho en Japón. (Figura 4.5)
Figura 4.5. Vernier digital
• Equipo magnético de medición de espesores
Magna Mike 8500, parametrics NDT. Hecho en
USA. (Figura 4.6)
Figura 4.6. Magna Mike
24
• Equipo de medir el % AA, Cromatógrafo de gases,
Ground párison, Hewlet Packard. Hecho en
Alemania. (Figura 4.7)
Figura 4.7. Cromatógrafo de gases
• Equipo IV Modelo PVS, disolución, Lauda. Hecho
en USA. (Figura 4.8)
Figura 4.8. Equipo de IV, modelo PVS
4.3 Procedimientos
a) Realización de las preformas
Mediante el proceso de inyección, descrito anteriormente (ver sección 3.2 a)), se procedió
a la realización de preformas, las cuales se inyectaron en la planta del Estado Carabobo y fueron
enviadas posteriormente al Estado Miranda para allí ser sopladas. De este proceso no se conoce
mucho, ya que se usaron las preformas que comúnmente son destinadas para la producción en
planta “On Site Los Teques”, por lo cual, las máquinas inyectoras utilizadas, sus especificaciones
y las condiciones de inyección no son conocidas.
b) Calentamiento de las preformas en el horno de la sopladora
Con el fin de poder investigar el efecto del calentamiento accidental de las preformas
ocurrido en la máquina de soplado, se procedió a introducir las preformas en la máquina de
soplado que corresponde a cada preforma, Sopladora Krones ContiformS12, para las botellas de
330 ml, con 12 cavidades rotacionales de soplado, y presiones de 40 y 10 bar para soplado y pre-
25
soplado respectivamente; Sopladora Sidel serie 2, para botellas de 600 ml, con 10 cavidades
rotacionales de soplado, y las mismas presiones de soplado y pre-soplado; y Sopladora Sipa SFL,
para botellas de 5000 ml, con 3 cavidades lineales de soplado, y las misma presiones de soplado y
pre-soplado. Una vez pasadas por el horno se obligó a la máquina a expulsarlas, para con esto
simular un trancamiento de la misma, ya que cuando accidentalmente la sopladora se para, ella
expulsa todas las preformas y se apaga, sin realizar el soplado.
c) Soplado de las botellas
Posterior al calentamiento, se procedió a realizar el soplado. Como se sabe teóricamente,
el calentamiento promueve un rearreglo molecular debido a la orientación de las cadenas, que
tiene un cierto tiempo de duración, y esto es lo que se quiere estudiar, por lo tanto se realizó el
soplado en las máquinas señaladas en el punto 4.3 b) utilizando la parametría descrita en la tabla
4.2 a diferentes tiempos (0, 24, 48, 72, 96, 120 y 144 horas de espera posteriores al paso por el
horno) luego del recocido. El recocido y soplado de las preformas se realizó según el plan de
trabajo que se encuentra en el apéndice A.
Tabla 4.2 Parametría utilizada para el soplado de las botellas de las diferentes presentaciones.
Máquina y
presentación
Velocidad
(botellas por hora)
Consigna
preforma (°C)
Consigna
Horno (°C)
Refrigeración
(%)
Krones (330ml) 10000 88 42 95
Sidel (600ml) 8000 115 130 57
Sipa (5000ml) 2700 108 70 37
Los diseños de las botellas sopladas se presentan a continuación, en las figuras 4.9 a 4.11
para las botellas de 330, 600 y 5000 ml, respectivamente. Dichos modelos fueron realizados
usando el programa de diseño Pro-Engineer, y son una representación simplificada de las botellas
reales. En el Anexo C se encuentran los planos de las botellas representadas.
26
Figura 4.9. Diseño de la botella de 330 ml de agua desgasificada. a) vista frontal, b) vista inclinada.
Figura4.10. Diseño de la botella de 600 ml de agua desgasificada. a) vista frontal, b) vista inclinada.
Figura 4.11. Diseño de la botella de 5000 ml de agua desgasificada. a) vista frontal, b) vista inclinada.
27
d) Análisis en luz polarizada
Las preformas que pasaron por el horno se observaron bajo la luz polarizada junto a sus
homónimas que no fueron calentadas, para observar y comparar cualitativamente la orientación
de las mismas. Las preformas tienen una orientación impartida por la inyección, y dicha
orientación se modifica al ser calentadas; es por esto que se realizó esta prueba con el fin de
estudiar cualitativamente que tan alto es el cambio de la orientación.
e) Control de calidad
Luego de tener las botellas, se procedió a la realización del control de calidad de las
mismas, midiéndose las propiedades estipuladas por la normativa interna de la empresa, las
cuales son Altura, Volumen “Fill Point”, Resistencia de Carga Vertical, Peso de Secciones,
Diámetros, Espesores, Control visual (25). Y para preformas tanto vírgenes como tratadas
térmicamente, se observaron bajo luz polarizada, y se les midió el porcentaje de acetaldehído y
viscosidad intrínseca, realizándose lo que se denomina en la industria “prueba de envejecimiento
para botellas” que consiste en medir las propiedades de un mismo lote de botellas a 5 tiempos
posteriores al soplado (0, 24, 48, 72 y 96 horas) para con esto estudiar las consecuencias de los
rearreglos post-soplado.
1. Medición de altura de envases – Calibre de altura
Se encendió el equipo y se verificó la carga de la batería en la pantalla (display), luego se
bajó la corredera del calibre de altura (pie de rey) hasta que hizo contacto con la superficie de la
base de granito del mesón. Se llevó a cero la lectura del instrumento pulsando el botón “zero” del
calibre y se comprobó la correcta puesta a cero del instrumento midiendo un bloque patrón
calibrado, obteniéndose la medida nominal del bloque usado.
Luego de calibrado el equipo, se colocó el envase sobre la base de granito y levantó la
corredera del calibre ligeramente por encima del tope del envase (finish). Seguidamente, se bajó
lentamente la corredera del calibre hasta que se tocó la superficie del finish y se rotó el envase
360 grados para encontrar el punto de altura máxima del envase, se debió tener especial cuidado
en no forzar la bajada de la corredera, ya que esto introduce errores en la medición de la altura
28
del envase. Finalmente, se lee el valor de altura en la pantalla del calibre y se registra. Se repitió
el procedimiento para todos los envases estudiados (26).
2. Medición de volumen – Fill Point
Se verificó que la jeringa o perilla de punto máximo de llenado (Fill Point) estuviese
ajustada a la altura o punto de llenado del envase a controlar, ajustándose, aflojando el tornillo al
costado de la jeringa y ajustando su profundidad a la altura de llenado especificada para el
envase. Posteriormente, se verificó que la balanza analítica se encontrara nivelada, se llevó a cero
pulsando el botón “tara” o “cero” y se verificó la exactitud de la balanza con una pesa patrón (26).
Luego de poner en cero el equipo, se tomó la temperatura del agua de ensayo y se
registró; seguidamente se colocó la botella vacía a medir sobre el plato de la balanza y se llevó la
tara a cero, se retiró el envase de la balanza sin cambiar la condición de la misma y se llenó con
agua destilada a temperatura ambiente hasta un nivel cercano a la base de la rosca (finish). Se
procedió a presionar la jeringa o perilla hasta sacarle todo el aire de su interior y se introdujo por
la boca de la botella, se aspiró la cantidad de agua necesaria para que el nivel de la misma
descendiera justo por debajo de la punta de la jeringa, y teniendo especial cuidado en no derramar
ni una gota de agua, se retiró la jeringa y se colocó el envase nuevamente en la balanza. Se leyó
el peso del agua contenida, calculándose el volumen de llenado utilizando la ecuación 4.1 y la
tabla 4.3 de conversión de densidad vs. temperatura. Por último, se realizó nuevamente todo el
proceso para cada una de las botellas de la muestra tomada (26).
Volumen = Peso (gr.) (Ecuación 4.1)
Densidad (gr/ml)
29
Tabla 4.3. Valores de densidad del agua para distintas temperatura.
Temperatura Densidad
20 0,9971
21 0,99697
22 0,99675
23 0,99655
24 0,99628
25 0,99603
26 0,99578
3. Medición de carga vertical – Envase vacío
Según la norma venezolana Fondonorma (27), se tomó una muestra de botellas y se
revisaron asegurándose que ninguna de ellas presentara abolladuras o defectos que pudieran
disminuir la resistencia a la carga vertical. Se ajustó el equipo de carga vertical a la velocidad
constante de ensayo correspondiente al tipo de envase, según la tabla 4.4.
Tabla 4.4. Velocidad del equipo de carga vertical a la cual se debe colocar cada tipo de botella.
Tipo de envase Velocidad (plg/min)
Bebidas carbonatadas (CSD) 20
HeatSet 2
Agua carbonatada 20
Agua no carbonatada 1
Se colocó una botella sobre el centro de la base de compresión del equipo de carga
vertical y se bajó la platina hasta aproximadamente 25mm por encima del tope de la botella,
teniendo cuidado de no presionar el envase con la platina en su acercamiento inicial; luego se taró
a cero el instrumento y se inició el ciclo de compresión. Se verificó el valor de la máxima
compresión en la pantalla del equipo en el momento en que el envase cedió y el equipo se detuvo.
Se registró dicho valor y se realizó el mismo procedimiento para el resto de las botellas de la
muestra.
30
4. Medición de peso de secciones
Primero se procedió a verificar que los alambres del seccionador de botellas se
encontraban ajustados a las alturas de corte correspondientes al envase a medir y una vez ajustado
el equipo se procedió a medir la muestra. Se taró la balanza a cero y se procedió al cortado de las
botellas colocando el bastidor de alambres calientes del cortador hacia arriba. Se colocó y ajustó
la botella en el cortador en las posiciones correctas, se bajó y apoyó el portón con alambres
calientes sobre el envase, dejando que el equipo cortara el envase por el peso propio del bastidor.
Se removieron las secciones cortadas del aparato y se llevaron a la balanza y pesaron
individualmente. Se registraron los resultados, y posteriormente, se realizó el mismo
procedimiento para cada una de las botellas de la muestra (26).
5. Medición de diámetros (Vernier)
Se encendió el equipo y se verificó el estado de la batería en la pantalla del mismo, se
cerró y se llevó a cero la lectura del Vernier digital pulsando el botón “zero”. Se abrió
lentamente el vernier y se colocó la muestra en medio de las puntas del mismo y se procedió a
cerrarlo lentamente hasta que hizo contacto con la superficie de la muestra. Se observó la lectura
en la pantalla y se registró, luego se procedió a repetir lo mismo para cada una de las botellas de
la muestra tomada (26).
6. Medición de espesores – Magna Mike 8500
Antes de efectuar una secuencia de medición, se llevó a cero el equipo. Se encendió el
equipo y se dejó estabilizar, se pulsó la tecla CAL del instrumento observándose en la pantalla el
comando BALL OFF, con lo cual se debió retirar cualquier bolilla (ver figura 4.6) que se
encontrara colocada en el sensor, se presionó la tecla CAL y la pantalla mostró el comando
WAIT y luego BALL ON, se seleccionó la bolilla a utilizar en la medición y se colocó en el
portabolilla y posteriormente el portabolilla con la bolilla se colocó en el sensor y se presionó la
tecla MEANS. La pantalla mostró el comando WAIT y luego automáticamente pasó al modo de
medición con una lectura de cero, estando el equipo listo para medir.
31
Se coloca la bolilla calibrada en el interior del envase y se alineó la bolilla interior con la
punta magnética del sensor, teniendo especial cuidado en que la superficie de la sección a medir
estaba siempre perpendicular al sensor magnético y la bolilla calibrada. Se leyó el valor de
espesor en la pantalla del equipo y se registró el resultado. Posteriormente, se realizó el mismo
procedimiento para cada una de las botellas de la muestra.
7. Control visual de envases
Se tomaron con guantes blancos los envases a controlar en forma individual y se
inspeccionaron a ojo desnudo (sin instrumentos de aumento) cada envase de acuerdo a la
siguiente secuencia:
� Finish o boca del envase, de frente y perfil a 360 grados.
� Hombro del envase rotando 360 grados.
� Panel del envase rotando 360 grados.
� Cintura del envase rotando 360 grados.
� Fondo de la base y punto de inyección, de frente y perfil y rotando 360 grados.
Figura 4.12. Partes de la botella inspeccionadas en el control visual.
32
Se debió tener especial cuidado en que el envase estuviera libre de los defectos
especificados en los documentos de especificación fotográfica de defectos visuales de cada tipo
de envase que se encuentra en el “Onsite” a disposición de los empleados. Se registraron los
resultados y se realizó el mismo procedimiento para todas las botellas de la muestra.
8. Medición de porcentaje de Acetaldehído
Se procedió a la preparación de la muestra, la cual involucró la molienda y pesado con
precisión de la misma para el posterior análisis en el Cromatógrafo de gases. Se cortó la preforma
lo más cercano a la rosca con el cortador de preformas y se insertó en el contenedor de muestras,
se sumergió en el Termo de Nitrógeno Líquido, asegurándose que quedara completamente
inmersa y se le colocó la tapa. Se abrió el molino, se verificó que estuviera limpio por dentro, y
se limpió usando en primer lugar una brocha para eliminar las partículas más grandes, y luego
aire a presión. Además, se verificó que la malla a usar fuera de 1 mm de diámetro. Cuando la
temperatura de la preforma en el nitrógeno líquido alcanzó el equilibrio (es decir el nitrógeno
dejó de bullir) se extrajo el contenedor de muestras, se encendió el molino pasando el interruptor
negro ubicado en el lado derecho del mismo, se levantó la varilla de empuje de la preforma, se
abrió la compuerta y se dejó caer la preforma en el molino, se cerró la compuerta, se levantó el
émbolo del molino para que comenzara a moler y se dejó caer suavemente hasta que la preforma
quedó completamente molida. Se retiró el recipiente del molino y se colocó en un lugar
apropiado, cerca de la balanza. Posteriormente, se dejó atemperar la muestra por unos 4 o 5
minutos. Se colocó un vial vacío en la balanza y se taró, se pesaron de 0.2495 a 0.2510 grs. de
preforma molida y se procedió a sellar el vial apropiadamente con una pinza especial (28).
Se colocó el vial en la bandeja del “Headspace Sampler”, y se cargaron los viales en la
bandeja del Headspace Sampler desde la posición 1, insertándolos de manera ascendente,
ayudándose de la tecla Tray Advance ubicada en el teclado del Headspace y con las flechas de
desplazamiento se pudo mover el carrusel. Se desechó el resto de la preforma molida del
recipiente y se repitió el procedimiento para cada muestra.
Para realizar el análisis de acetaldehído, se comenzó inspeccionando el valor de los
manómetros garantizando que las presiones de los gases tuvieran como mínimo: Hidrógeno
(40psi), Nitrógeno (90psi) y Oxigeno (80psi). Luego se verificó que el programa CAG BOOT P
estaba cargado y minimizado. Se cargó el programa del cromatógrafo a través del icono ubicado
33
en el escritorio del computador llamado I�STRUME�T 1 O�LI�E y se cargó el método
ACETAL.M en la barra de herramientas METHOD presionando LOAD METHOD, se marcó
y se presionó aceptar. Se dejó estabilizar por espacio de una hora y se verificó que en el Head
Space las temperaturas comenzaron a incrementar según lo seteado en el método. Se seleccionó
en el menú SEQUE�CE... �EW SEQUE�CE para crear una secuencia nueva y se seleccionó
en el menú SEQUE�CE ... SEQUE�CE PARAMETERS y en la ventana mostrada se registro:
⇒ OPERATOR �AME: Nombre del auditor.
⇒ Data File: Seleccionar PREFIX/COU�TER.
⇒ SUBDIRECTORY: Coloque la fecha para crear carpeta con este nombre.
⇒ Presione OK. Si aparece un mensaje diciendo que el subdirectorio no existe,
desea crearlo presione aceptar.
Se seleccionó en el menú SEQUE�CE ... SEQUE�CE TABLE, y con el Mouse se
seleccionó la línea 1 y se presionó CUT para borrarla. Se presionó Insert/FillDown Wizard, y se
llenaron los campos:
⇒ Appened: Debió estar seleccionado.
⇒ �umbers of lines to insert: Cantidad de viales insertados.
⇒ Sample �ame: Nombre de la muestra.
⇒ Method �ame: Nombre del método de análisis (ACETAL).
⇒ Inj/Location: Debió ser 1 siempre.
⇒ Sample Type: Se debió dejar en Sample.
⇒ Starting Location: Por lo general es 1.
⇒ Multiplier: Debe ser 4.
⇒ Se Presionó OK para salvar los datos.
Se salvó la secuencia presionando en la barra de herramientas SECUE�CE… SAVE
SECUE�CE AS… y se colocó la fecha para guardarla con ese nombre. Se presionó el botón
START, y una vez finalizado el análisis se seleccionó VIEW... DATA A�ÁLYSIS. Se
seleccionó en el menú BATCH... LOAD BATCH, y luego se abrió el subdirectorio el cual se
especificó con la fecha de la siguiente manera:
34
⇒ Donde están las carpetas se hizo 2 clics en la carpeta Data luego se hizo 2 clics en
la carpeta con la Fecha, se marcó el archivo ubicado en la Izquierda el cual
también tenía como nombre la Fecha y se presionó aceptar.
Se hizo Clic en el botón SELECT ALL y se presionó OK. Posteriormente se hizo Clic en
el botón localizado cerca del final de la pantalla para poder visualizar el reporte completo
y se esperó a que termine de analizar. Se seleccionó en el menú BATCH… OUTPUT BATCH
REPORT, y se minimizó todo, se hizo 2 clics en la carpeta sobre el escritorio llamada Data
Cromatógrafo, luego se hizo 2 clics en la carpeta con la fecha la cual realizó el análisis y se
abrió el archivo Report. En este archivo se encontró el análisis realizado, y los resultados por
tipo de preforma se pudieron guardar en la carpeta ubicada sobre el escritorio llamada
Resultados Acetaldehído. Se procedió a ir a la pantalla Method and Run Control a través de la
celda superior izquierda, y para finalizar se cargó el método STA�BY presionando en la barra de
herramientas METHOD… LOAD METHOD, se marcó y se presionó aceptar.
9. Medición de Viscosidad intrínseca
Se encendió la Campana extractora de gases y se verificó la extracción de gases tomando
el porta muestras luego de retirarlo del termo de nitrógeno líquido y se colocó frente a la
campana. Luego se procedió a encender el Enfriador, el Cabezal del Termostato, se seteó la
temperatura del cabezal a 25°C y se reguló la temperatura máxima del cabezal a 70°C
aproximadamente. Se encendió el Procesador PVS1, el PC Pentium D, la Impresora y el Agitador
Magnético y Temperatura (Regular Velocidad y Temperatura a (100°C) (29)
35
Figura 4.13. Equipos necesarios para la elaboración del análisis de Viscosidad Intrínseca
Se debió mantener dentro de la campana el Diclorobenzolfenol, el Cloroformo, la Fiola
(Pirex) de 250ml o 500ml con tapas, la Fiola (Pirex) de 50 ml con tapas, el Embudos de vidrio,
las Mallas metálicas para filtrar, 3 Botellas de vidrio con sus respectivas tapas de seguridad,
herméticamente cerradas, una botella, conectada al equipo para suministrar Cloroformo y las
otras dos, conectadas como receptoras de la mezcla (Diclorobenzolfenol y Cloroformo) y el
agitador magnético y Temperatura.
1. Enfriador 2. Estándar de medición # 1 3. Estándar de medición # 2 4. Cabezal del termostato 5. Capilar # 1 6. Capilar # 2 7. Termostato 8. Suministrador de Cloroformo 9. Receptor de mezclas 10. Embudo 11. Fiola (Pirex) 12. Cloroformo 13. Diclorobenzolfenol 14. Termómetro 15. Termo con Nitrógeno Líquido
1
2 4
3
6 5
7
8
9
10 11
13
12
15
36
Se colocaron 250 ó 500 ml de Diclorobenzolfenol, en la Fiola (Pirex) correspondiente,
según cantidad de muestras a realizar, luego se tomó una preforma de un tiro de la máquina
(Siempre la misma cavidad) y se introdujo en el porta muestra, se sumergió en el termo de
Nitrógeno Líquido durante 5 minutos, se retiró el porta muestra del termo, se encendió el molino
e se introdujo la preforma y se molió. Se retiró la muestra molida y se pesó 0.250 g en la Balanza
Analítica, y luego se introdujo en la Fiola (Pirex) de 50 ml. Se colocaron 50 ml de
Diclorobenzolfenol en la Fiola (Pirex) con la muestra, y se colocó sobre la plancha del Agitador
Magnético, por 15 minutos aproximadamente, hasta que se visualizó totalmente disuelta. Se abrió
la entrada al capilar sobre el primer estándar de medición (Equipo Lauda) y se colocó el embudo
con el filtro metálico, luego se tomó la Fiola (Pirex) con Diclorobenzolfenol el de (250 ó 500 ml)
y con la Pipeta se extrajeron 25 ml que fueron introducidos en el Capilar (se verificó que no se
excedía de la marca indicada en la parte inferior del Capilar). Se retiro el embudo y se cerró la
entrada al Capilar. Todos los instrumentos se lavaron con Cloroformo y se dejaron secar dentro
de la campana.
Una vez montado el experimento se procedió a realizar la corrida, pulsando el icono
(PVS2.55d) en el PC, se registró los datos en las celdas correspondientes y se pulsó INICIO.
Luego se presiona Final del análisis, guardar e imprimir y para dejar el equipo limpio se pulsó la
opción de Limpieza, de inmediato el equipo inyectó Cloroformo e inició un lavado del Capilar,
expulsando la mezcla de solventes, al recipiente receptor, conectado al equipo. Para apagar el
equipo se debió seguir el siguiente orden, se apagó primero la impresora, luego el PC Pentium D,
posteriormente el Procesador PVS1, el Enfriador, el Cabezal del Termostato, el Agitador
Magnético y Temperatura y la Campana extractora de gases, (esta debió permanecer 48 horas
encendida después de finalizar las pruebas).
37
CAPITULO V
RESULTADOS Y DISCUSIÓ�
5.1 Estudio cualitativo del efecto del calentamiento de la preforma sobre la orientación
Los materiales, en su mayoría, cuando no se encuentran bajo tensión suelen ser
isotrópicos, es decir que sus propiedades no dependen de la dirección en que los vemos,
transmitiendo la luz sin cambiar ninguna de sus propiedades de polarización. Algunos materiales,
tales como el vidrio y algunos plásticos, al ser sometidos a esfuerzos, es probable que se vuelvan
anisotrópicos o birrefringentes, creándose una diferencia entre la velocidad del componente de
polarización paralelo y el perpendicular a la dirección del esfuerzo, generándose un retardo entre
ambos (30). Si se observa la pieza en un polariscopio utilizando luz blanca, se podrán apreciar
franjas de colores a la salida del mismo. A estas líneas de colores se les denomina “Líneas
isocromáticas” y son lugares geométricos de los puntos de la pieza analizada donde la diferencia
de esfuerzos principales toma un valor constante (31).
Dependiendo de la distancia de retardo, se pueden observar distintos colores en la
muestra. A continuación, se presenta en la tabla 5.1 los distintos colores observados en una
muestra cualquiera.
Tabla 5.1. Colores para valores de retardo (32).
Color Retardo (nm)
Negro 0
Gris 160
Blanco 260
Amarillo 350
Naranja 460
Rojo 520
1° zona de división 577
Azul 620
38
Continuación Tabla 5.1. Colores para valores de retardo(32)
Color Retardo (nm)
Azul verdoso 700
Verde Amarillo 800
Naranja 940
Rojo 1050
2° zona de división 1150
Verde 1350
Verde Amarillo 1450
Rosado 1550
3° zona de división 1730
Verde 1800
Rosado 2100
4° zona de división 2300
Verde 2400
El aumento del retardo implica una mayor concentración de esfuerzos residuales (32), y
como ya se conoce, en piezas inyectadas se tienen altos niveles de concentración de esfuerzos
residuales, tanto en el punto de inyección como en el resto de la pieza, debido a la orientación
preferencial de sus cadenas en la dirección del flujo (5).
En el caso de las preformas, la birrefringencia observada es debido a la orientación que se
impone por el proceso de inyección (5). Si observamos la figura 5.1.a, se tiene una preforma de
330 ml que no ha pasado por el horno luego de ser inyectada y que conserva su orientación. Sin
embargo, en la figura 5.1.b se observa que no posee tantas líneas de retardo como la de la
preforma sin tratamiento térmico, ya que al pasar por el horno las cadenas ganan movilidad y
tienden a perder su orientación, debido a la relajación de esfuerzo (5).
39
Figura 5.1. Preformas de 330 ml observadas bajo luz polarizada. a) Preforma inyectada sin tratamiento térmico,
b) Preforma inyectada luego de tratamiento térmico.
Las figuras 5.2 y 5.3 corresponden a las imágenes de las preformas de 600ml y 5 litros
respectivamente, observadas bajo luz polarizada, presentando al igual que las de 330ml, una
pérdida de la orientación luego del tratamiento térmico estudiado.
Figura 5.2. Preformas de 600 ml observadas bajo luz polarizada. a) Preforma inyectada sin tratamiento térmico,
b) Preforma inyectada luego de tratamiento térmico.
40
Figura 5.3. Preformas de 5000 ml observadas bajo luz polarizada. a) Preforma inyectada sin tratamiento térmico,
b) Preforma inyectada luego de tratamiento térmico.
Al realizar este análisis preliminar cualitativo, se pudo observar que las preformas
cambian su patrón de orientación al ser sometidas a un tratamiento térmico, en este caso, al paso
por el horno. Pero a pesar de que se espera que la orientación de las mismas juegue cierto rol en
la biorientación de las botellas, se podría decir que tanto las preformas que se convierten en
botellas como las que no, deben pasar previamente por el horno y con esto se modifica y/o se
pierde dicha orientación. Por lo tanto se tiene que la biorientación de las botellas es impartida
únicamiente en el momento del moldeo por soplado (20).
Teniendo en cuenta estos resultados, se puede concluir que el calentamiento accidental en
el horno no causa problemas en la biorientación, ya que con pasar una vez por el horno la
preforma pierde la orientación impartida por el proceso de inyección, con lo cual se tiene que
siempre que el proceso sea en dos pasos, pareciera que la preforma va a llegar a la cavidad de
soplado con un menor grado de orientación, y la biorientación, necesaria para las propiedades
requeridas en la botella, se da en las etapas de presoplado y soplado de la misma.
41
5.2 Estudio cualitativo del efecto del calentamiento de la preforma sobre el porcentaje de
acetaldehído
El porcentaje de acetaldehído (AA) en las preformas es muy importante para las botellas
de agua mineral, ya que éstas deben estar fabricadas de un material que no saborice la bebida,
garantizándose esto con un bajo contenido de dicho reactivo en la preforma.
Para que el nivel de acetaldehído esté dentro de lo permitido en la empresa, dando una
botella de condiciones óptimas, éste debe tener un valor máximo de 10 ppm para preformas
claras, las cuales fueron las utilizadas para éste trabajo. Si observamos las figuras 5.4 a 5.6 se
tiene que, a pesar de variar ligeramente, los valores de acetaldehído no sobrepasan el límite
máximo aceptado por la empresa. En dichas figuras, se puede observar que los valores de
porcentaje de acetaldehído en partes por millón (ppm), tanto para preformas que no han sufrido
tratamiento térmico como para preformas que si lo han sufrido, de las distintas presentaciones
estudiadas, no superan el valor máximo de 10 ppm.
0
2
4
6
8
10
12
�iv
el d
e A
ceta
ldeh
ído
(pp
m) pref. sin calentar
pref. post-calentamiento
Figura 5.4. Valores de Porcentaje de Acetaldehído para preformas de 330 ml con y sin tratamiento térmico
42
0
2
4
6
8
10
12
�iv
el d
e A
ceta
ldeh
ído
(pp
m)
pref. sin calentar
pref. post-calentamiento
Figura 5.5. Valores de Porcentaje de Acetaldehído para preformas de 600 ml con y sin tratamiento térmico
0
1
2
3
4
5
6
�iv
el d
e A
ceta
ldeh
ído
(pp
m)
pref. sin calentar
pref. post-calentamiento
Figura 5.6. Valores de Porcentaje de Acetaldehído para preformas de 5000 ml con y sin tratamiento térmico
En las gráficas anteriores se puede observar que hay un aumento del nivel de AA en las
muestras que han pasado por el horno. Se tiene que según Panci y La Mantia (33), una degradación
del material, mediante las escisiones de cadena, y el aumento del nivel de acetaldehído pueden
ser provocados por tres factores: degradación hidrolítica, térmica o mecánica. Al haber
calentamiento el polímero es más propenso a la hidrólisis, y es por esto que se podría tener una
mayor degradación hidrolítica en las preformas que han sufrido un calentamiento en el horno de
soplado y que posteriormente fueron expulsadas a un ambiente con mayor humedad, sabiéndo
que estás preformas están expuestas a la gran humedad de la ciudad de Los Teques en el Edo.
Miranda.
43
Teniendo en cuenta que para sufrir una degradación térmica se debe calentar la muestra
por encima de 230 °C (temperatura de fusión) durante un tiempo aproximado de una hora
(60 min), se podría decir que el tratamiento térmico realizado a nuestras preformas no es el
causante de escisiones de cadenas que aumenten el nivel de AA en el material. Además, se tiene
que las muestras no fueron sometidas a ningún tipo de torque, por lo que también se descarta una
degradación mecánica. Al descartar una degradación termomecánica, se tiene que la única
alternativa de degradación es la hidrolítica, la cual debió sufrir la muestra al estar expuesta
directamente al medio ambiente por algún tiempo, sin tener ninguna barrera de protección a la
humedad (33).
Como se dijo anteriormente, cuando el material está expuesto directamente al medio
ambiente, como ocurrió con las preformas estudiadas, este tiende a sufrir una degradación a causa
de la humedad, la cual es absorbida por el material causando un rompimiento de las cadenas. Al
aumentar la temperatura del material, sin alcanzar la temperatura de fusión, como se realizó con
éstas preformas, se tiene que el mismo posee mayor capacidad de absorción de humedad,
trayendo como consecuencia que las preformas que han sufrido un tratamiento térmico sufran una
hidrólisis más rápida en el tiempo desde que salen del horno hasta que logran enfriarse a
temperatura ambiente, explicándose así el mayor porcentaje de acetaldehído en las muestras
pasadas por el horno (33).
A pesar de tener una cantidad de partes por millón de acetaldehído mayor para las
preformas que pasaron por el horno, no se considera fuera de los parámetros permitidos para el
posterior soplado de las mismas, ya que como se mencionó anteriormente, el nivel máximo
permitido por los requerimientos de la empresa para este valor es de 10 ppm (24).
Con este resultado se puede concluir que la recuperación de las preformas que han pasado
por el horno es factible según el estudio del nivel de acetaldehído, ya que el aumento de esta
variable es de aproximadamente 1 ppm, sin salirse de especificaciones, lo cual es permitido para
el soplado de las preformas.
Para garantizar que estos cambios no sean significativos, y que es probable la
reutilización de las preformas que pasaron por el horno, sin sufrir variaciones apreciables de
porcentaje de acetaldehído, se realizó un análisis de varianza, según el procedimiento descrito en
44
el apéndice D. Al realizar la prueba F para el análisis de varianzas, se obtuvo un 88,73% de
intervalo de confianza entre los valores de las medidas tomadas a preformas vírgenes y las
tomadas a preformas post-tratamiento térmico, lo que quiere decir que al ser menor que 95%
(máximo de confiabilidad), no hay variabilidad significativa en los datos obtenidos (34).
Este análisis se realizó únicamente para la variación de acetaldehído, debido a que este
valor es significativo y se relaciona directamente con las demás propiedades, ya que un aumento
del porcentaje de AA podría ser proporcional a una mayor escisión de cadenas, cambios en la
viscosidad intrínseca y la cristalinidad, además de alteraciones en las propiedades mecánicas.
5.3 Estudio cualitativo del efecto del calentamiento de la preforma sobre la viscosidad
intrínseca de la misma
La viscosidad intrínseca (IV) de las preformas es importante para las botellas, ya que es el
dato que nos permite conocer el peso molecular que posee el material polimérico de las mismas y
con esto se puede tener información del efecto de la estructura del polímero sobre las
dimensiones de la cadena, la forma molecular, el grado de polimerizacion e interacciones
polímeros – solvente.
Está reportado que para las preformas utilizadas en la elaboración de botellas se debe
utilizar un grado de PET que posea una viscosidad intrínseca entre 0,72 y 0,85dl/g (7), y de esto
depende la propiedad barrera de la botella, ya que a medida que la viscosidad intrínseca es mayor
(lo que es igual a que su peso molecular es mayor) se tiene que las cadenas poliméricas son más
largas y la biorientación es mucho mejor, ya que se logra crear una distribución o mallado de las
cadenas congeladas mucho más resistente.
Además, se tiene que luego de un tratamiento térmico, se debe conservar dicha
viscosidad, ya que no es favorable para las propiedades finales de la botella tener caídas de la
misma superiores a 0,03 dl/g (7). Si se obtienen caídas mayores a 0,03 dl/g, se podría decir que lo
que está ocurriendo con el calentamiento es una degradación térmica, con la cual se rompen
cadenas y se disminuye el valor medido; para que ocurra una degradación del material utilizado
para las preformas, es necesario un calentamiento superior a la temperatura de fusión (265°C), el
45
cual propicia una escisión de las cadenas, una disminución del peso molecular promedio, y por lo
tanto, una caída de la viscosidad intrínseca del material (19).
Es por esto que en el trabajo realizado, donde se realizó un calentamiento mayor la
temperatura de transición vítrea (70°C) pero menor al punto de fusión del material (263°C), no se
espera una disminución brusca de la viscosidad intrínseca, ni la degradación del mismo.
Se decidió realizar las pruebas de viscosidad intrínseca a preformas sin la realización del
tratamiento térmico y a preformas del mismo lote, luego de haber sufrido un calentamiento, para
observar su variación. Este estudio dió como resultado una IV de 0,77474 dl/g para la preforma
sin tratamiento y de 0,77320 dl/g para la preforma con tratamiento térmico, obteniéndose
entonces una caída de 0,00154 dl/g, valor muy pequeño (0,2%) para traducirse en cambios de
propiedades o problemas futuros en la botella. En la figura 5.7 se grafican los valores de IV para
la preforma de 330 ml, en la cual se puede apreciar la poca diferencia entre, los valores de la que
no ha sufrido tratamiento térmico y la que sí.
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
Vis
cosi
dad
In
trín
seca
(cm
3/g) pref. sin calentar
pref. post-calentamiento
Figura 5.7. Valores de Viscosidad Intrínseca para preformas de 330 ml sin y con tratamiento térmico. Siendo la
desviación estandar arrojada por la máquina de ensayo igual a 0,049 s para la muestra virgen y 0,026 s para la
muestra post-tratamiento.
Observándose esta gráfica, se podría decir que la propiedad medida no se ve afectada por
el tratamiento térmico, dando pie a concluir que las preformas pasadas por el horno si pueden ser
recuperadas sin pérdida de viscosidad intrínseca.
46
Ahora bien, teniendo los valores de IV nominales de la preforma y los medidos
experimentalmente, se puede decir que hubo una drástica caída de la misma, ya que se tiene la
preforma certificada tiene un valor de IV igual a 0,82 dl/g y luego de un tiempo su valor ha
disminuído hasta 0,77 dl/g, lo que representa un 6% menos del valor original. Esta disminución
puede deberse a que la realización de la prueba de viscosidad intrínseca se llevó a cabo en la
planta del Estado Carabobo, teniendo que pasar las preformas un cierto tiempo fuera de las cajas,
y por lo tanto, sufriendo los estragos del ambiente en cuanto a absorción de humedad. Además,
cabe destacar que el tiempo de espera para la realización de las pruebas fue de aproximadamente
un mes, ya que se presentaron problemas con el nitrógeno necesario para la realización de la
prueba, y al estar expuestas tanto tiempo al medio ambiente, la preforma absorbe humedad dando
paso a una hidrólisis del PET, generándose una caída en el valor de la viscosidad; por esta razón,
es recomendable aislar a las preformas, en lo posible, del medio ambiente (33).
En las medidas de las propiedades que se realizaron en la experimentación, se pudo
apreciar que no hubo un cambio visual de las botellas, lo cual se esperaba, ya que si el cambio en
la viscosidad es despreciable, la velocidad de cristalización del material no debería verse afectada
y el porcentaje de cristalinidad de la pieza no debería aumentar, garantizando con esto que las
botellas no presentarán un aspecto opalecente luego del tratamiento térmico y su posterior
soplado (16). Además, con las pruebas de carga vertical, la cual refleja las propiedades mécanicas
necesarias a cumplir por las botellas, se observó que las botellas no tienen una caída de esta
propiedad por causa de la pérdida de viscosidad intrínseca, manteniéndose ésta y todas las demás
propiedades estudiadas dentro de lo esperado para una botella sin tratamiento térmico; para
observar el comportamiento más detallado de las botellas luego de dicho tratamiento se
estudiaron en el apartado 5.4 las propiedades de Altura, Volumen Fill Point y Carga vertical.
Estas pruebas se realizaron únicamente para las preformas de 330 ml debido a que es un
estudio costoso que no se podía realizar en un gran número de muestras, pero se podría decir que
debido a la inspección visual y la medición de las propiedades mecánicas, esta variable tiene la
mismas tendencia en todas las preformas.
47
5.4 Estudio cualitativo del efecto del calentamiento sobre las especificaciones y propiedades
finales de la botella.
Las especificaciones y propiedades finales de la botella son las características más
importantes del proceso, ya que esto es lo que va a evaluar el cliente a la hora de recibir el
producto para dar su aprobación, o un tan indeseado rechazo.
En Amcor, el encargado de que se cumplan dichas especificaciones es el Jefe de
Operaciones y Control de Calidad de cada On Site, que con la colaboración de los operadores de
las máquinas realiza, dos veces por turno de 12 horas, un riguroso análisis de calidad,
anteriormente descrito. Es por esto que para la aprobación del proyecto realizado, las preformas
no sólo deben ser procesables, según las propiedades estudiadas en los puntos 5.2 y 5.3, sino que
también deben producir botellas que cumplan con las especificaciones de control de calidad
rutinario.
En este trabajo se realizó un riguroso estudio de las propiedades de las botellas a distintos
tiempos tanto de post-calentamiento como después del soplado; realizándose soplados a
diferentes horas posteriores al calentamiento, y además, realizándole una “prueba de
envejecimiento” a dichas botellas, la cual consta en hacerle un control de calidad cada 24 horas a
las botellas por 5 días, con la finalidad de estudiar su comportamiento en el tiempo. Esto se
realizó debido a que al haber un calentamiento, hay un movimiento molecular de las cadenas que
dura cierto tiempo luego de la producción de la botella, dependiendo de la movilidad que tengan
dichas cadenas a la hora de soplar las botellas. A distintos tiempos de espera para el soplado post-
calentamiento se tienen velocidades de contracción diferentes, y es por esto que se estudió de esta
manera la reacción de las botellas en el tiempo.
Cuando se realiza el calentamiento, ocurre un empaquetamiento de las cadenas, es decir,
se espera que aumente la cristalinidad por estar realizándose un recocido, a la temperatura del
horno, la cual se encuentra por encima de la temperatura de Transición Vítrea del PET. Teniendo
en cuenta que la Tg del PET está entre 65 y 82°C (17), y que el horno se utilizó a temperaturas
entre 85 y 115°C, se podría inferir que pudiese existir un aumento de la cristalinidad,
provocando una mayor cantidad de puntos que sirven de anclaje para las zonas amorfas (14).
Como consecuencia de lo dicho anteriormente, tenemos que éstas botellas tienden, como se
48
puede observar en los apartados 5.4 a), b) y c), a sufrir una disminución de volumen y
dimensiones, por un posible aumento de la cristalinidad, y además por un aumento de la carga
vertical aplicada.
La degradación térmica del material ocurre cuando hay una escición de cadena, lo cual se
obtiene al calentar el material por encima de su temperatura de fusión, lo que sería para el PET al
calentar a unos 300°C (35), es decir, cuando comienza a producirse una pirolisis del mismo. Es por
eso que con el calentamiento realizado a las preformas estudiadas probablemente lo que se tiene
es una movilidad de las cadenas que hace que se empaqueten de mejor forma y disminuya su
parte amorfa; además con dicha movilidad se tiene que las cadenas tienden a moverse lentamente
para encontrar su estado de menor energía, bien sea con un mejor empaquetamiento para la parte
cristalina del material o con un ovillamiento para el caso de las partes amorfas (16).
Teniendo en cuenta ahora lo antes mencionado, y sabiendo que el material por ser
viscoelástico tiende a moverse lentamente por largos períodos de tiempo, se cree que luego de ser
enfriado, proceso que dura aproximadamente 3 min para llegar a estar a temperatura ambiente, el
material continua el rearreglo de sus cadenas, haciendo que las botellas sopladas con dichas
preformas tiendan a poseer una mayor contracción (véase sección 3.3) que las sopladas con
preformas estables, es decir, preformas que han relajado sus esfuerzos por aproximadamente 72
horas posteriores a su inyección, transporte y/o tratamiento térmico (6).
Las preformas deben tener un tiempo de estabilización de aproximadamente 72 horas para
luego ser sopladas, esto en el caso del transporte de una planta a otra de las preformas (6);
análogamente, se esperaría que a partir de las 72 horas luego del calentamiento se tuvieran
botellas con propiedades más estables dimensionalmente de altura, volumen y además de carga
vertical. Adicionalmente, se tiene que las botellas comienzan a ser estables a las 72 horas
posterior al soplado (10), lo cual nos indica que la mayor movilidad del material para el reareglo
molecular se lleva a cabo entre las 0 y las 72 horas posteriores al soplado, esperándose que las
botellas que se soplaron luego de dicho lapso de tiempo post-calentamiento, tengan mejores
propiedades que las que se soplaron dentro de estos parámetros de tiempo.
49
Ahora bien, teniendo en cuenta que la estabilización de la botella ocurre a las 72 horas, se
realizaron pruebas hasta las 96 horas para con esto observar dicha estabilización en las botellas
sopladas post-calentamiento.
A pesar de que se midieron todos los parámetros para el control de calidad, hay 3 de estos
que resaltan y son los críticos para la empresa, estos son: Altura, Volumen Fill Point y Carga
Vertical Aplicada (ver sección 4.3 e)). Esto se debe a que el cliente requiere de mayor presición
en dichos parámetros porque de ellos depende la vida útil y buena práctica de producción de sus
máquinas llenadoras. Además, cabe destacar que para la medición de estos parámetros lo más
importante es el promedio de medidas y no el error entre ellas, es por ello que las figuras 5.8 a
5.70 se presentan sin barras de error, ayudando con esto al enfoque del tan importante promedio.
Para efectos académicos, se colocaron las tablas A.1 a A.3 con los valores de promedios y errores
de las mediciones de todas las figuras en el apéndice E
a) Altura
En las figuras 5.8 a la 5.13 se muestra como varió la altura (medida de la base a la boca,
como se muestra en el anexo C) a través del tiempo, a diferentes horas de estabilización post-
calentamiento.
178,4
178,6
178,8
179
179,2
179,4
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Altura (mm)
Figura 5.8. Altura vs. tiempo a 0 horas de soplado para las botellas de 330 ml.
50
178,4
178,6
178,8
179
179,2
179,4
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Altura (mm)
Figura 5.9. Altura vs. tiempo a 24 horas de soplado para las botellas de 330 ml.
178,4
178,6
178,8
179
179,2
179,4
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Altura (mm)
Figura 5.10. Altura vs. tiempo a 48 horas de soplado para las botellas de 330 ml.
178,4
178,6
178,8
179
179,2
179,4
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Altura (mm)
Figura 5.11. Altura vs. tiempo a 72 horas de soplado para las botellas de 330 ml.
51
178,4
178,6
178,8
179
179,2
179,4
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Altura (mm)
Figura 5.12. Altura vs. tiempo a 96 horas de soplado para las botellas de 330 ml.
178,4
178,6
178,8
179
179,2
179,4
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Altura (mm)
Figura 5.13. Altura vs. tiempo a 144 horas de soplado para las botellas de 330 ml.
En las gráficas anteriores se observa que, como se esperaba, luego de las 72 horas
(figura 5.11) es que el material se vuelve más estable, es decir que para tiempos de espera post-
calentamiento previos al soplado mayores a 72 horas se tiene que las altura varía menos y su
caída es menos dramática, garantizando que al momento de la medición de control de calidad
realizada por el cliente la botella va a estar dentro de los parámetros de calidad y no habrá
descendido hasta el punto de no entrar en especificaciones. Las figuras 5.8 a la 5.10 se presentan
con su tendencia lineal en color rojo, para indicar que la caída de pendiente hace que las botellas
estudiadas a dichos tiempos post-soplado (0, 24 y 48 horas) tiendan a salirse de especificaciones;
y en contraparte se tienes las figuras 5.11 a la 5.13 con una linea de tendencia en color azul para
52
destacar su mayor estabilidad a lo largo del tiempo, con lo cual se mantienen dentro de valores de
soplado post-calentamiento admisibles.
Cabe destacar que las escalas utilizadas son pequeñas, debido a que un mínimo cambio en
las propiedades medidas (por ejemplo 0,1mm por debajo de la altura mínima especificada) puede
representar un rechazo del cliente, adjudicado a que las botellas no se encuentran dentro de
especificaciones y se corre el riesgo de un desajuste en la línea de llenado de la planta del cliente.
No sólo la altura, sino también el Volumen Fill point y la Carga vertical, que se presentan más
adelante, están estudiadas basándose en una escala muy pequeña y donde lo más importante es el
promedio y no la desviación, debido a la gran diferencia que causa una mínima variación de las
medidas a la hora del llenado automatizado de las botellas en la planta del cliente.
Si observamos las líneas correspondientes a tiempos menores a las 72 horas
post-calentamiento, se observa que las medidas están dentro de especificaciones pero con valores
bajos y una pendiente decreciente que amenaza con sacar de promedio a nuestras botellas. Esto es
debido a que, como ya se dijo anteriormente, con el calentamiento se les da movilidad a las
cadenas y al momento de soplar aun no han encontrado un equilibrio, quedando con mayor
cantidad de anclajes cristalinos que obligan a la botella a volver a un estado de menor energía, el
cual se logra ovillando la parte amorfa del material y con un aumento de la cristalinidad. Como se
mostró en la sección 3.1, se tiene una mayor proporción de la parte amorfa (74% de parte
amorfa), haciendo más notoria la contracción o disminución de dimensiónes (altura y diámetros)
y volumen (33).
Si observamos ahora las gráficas de las botellas de 600 y 5000ml, figuras 5.14 a la 5.19 y
5.20 a la 5.25 respectivamente, tenemos que la tendencia es la misma, dando como resultado que
para la altura el tiempo óptimo de soplado es de 72 horas.
53
235,5
235,7
235,9
236,1
236,3
236,5
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Altura (mm)
Figura 5.14. Altura vs. tiempo a 0 horas de soplado para las botellas de 600 ml
235,5
235,7
235,9
236,1
236,3
236,5
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Altura (mm)
Figura 5.15. Altura vs. tiempo a 24 horas de soplado para las botellas de 600 ml
235,5
235,7
235,9
236,1
236,3
236,5
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Altura (mm)
Figura 5.16. Altura vs. tiempo a 48 horas de soplado para las botellas de 600 ml
54
235,5
235,7
235,9
236,1
236,3
236,5
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Altura (mm)
Figura 5.17. Altura vs. tiempo a 72 horas de soplado para las botellas de 600 ml
235,5
235,7
235,9
236,1
236,3
236,5
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Altura (mm)
Figura 5.18. Altura vs. tiempo a 96 horas de soplado para las botellas de 600 ml
235,5
235,7
235,9
236,1
236,3
236,5
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Altura (mm)
Figura 5.19. Altura vs. tiempo a 120 horas de soplado para las botellas de 600 ml
55
En las gráficas de la 5.14 a la 5.19, se puede observar que el error es sumamente grande y
esto es debido a la existencia de una diferencia de tamaño en cuatro de los diez moldes. Dado que
para el análisis de calidad se tomó una muestra de cada cavidad se tiene un error extremadamente
grande, pero que fue corregido algún tiempo después de terminados los experimentos para esta
investigación.
336
336,5
337
337,5
338
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Altura (mm)
Figura 5.20. Altura vs. tiempo a 0 horas de soplado para las botellas de 5000 ml
336
336,5
337
337,5
338
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Altura (mm)
Figura 5.21. Altura vs. tiempo a 24 horas de soplado para las botellas de 5000 ml
56
336
336,5
337
337,5
338
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Altura (mm)
Figura 5.22. Altura vs. tiempo a 48 horas de soplado para las botellas de 5000 ml
336
336,5
337
337,5
338
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Altura (mm)
Figura 5.23. Altura vs. tiempo a 72 horas de soplado para las botellas de 5000 ml
336
336,5
337
337,5
338
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Altura (mm)
Figura 5.24. Altura vs. tiempo a 96 horas de soplado para las botellas de 5000 ml
57
336
336,5
337
337,5
338
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Altura (mm)
Figura 5.25. Altura vs. tiempo a 120 horas de soplado para las botellas de 5000 ml
Cabe destacar, que los mínimos y máximos de altura requeridos por la empresa para las
botellas estudiadas son los que se encuentran en la tabla 5.2. Estas especificaciones fueron
extraidas de los certificados de cumplimiento y análisis para preformas y botellas (24) que se
encuentran en la empresa, y por las cuales se rige el análisis de control de calidad.
Tabla 5.2. Alturas máximas y mínimas especificación de la empresa para las diferentes presentaciones.
Presentación 330 ml 600 ml 5000 ml Mínimo 177,44 233,59 336,29 Máximo 179,44 236,87 339,71
Si se compara los datos de la tabla 5.2 con los de la tabla 5.3, de máximos y mínimos para
las 72 horas de post-soplado, se tiene que la diferencia es de 0,03% entre ambos valores y los
mismos se encuentran dentro de las especificaciones de la empresa.
Tabla 5.3. Alturas máximas y mínimas obtenidas a las 72horas para las diferentes presentaciones.
Presentación 330 ml 600ml 5000ml Mínimo 178,79 235,88 336,75 Máximo 178,85 235,94 337,28
b) Volumen Fill Point
Si observamos las figuras 5.26 a 5.31 tenemos el comportamiento del Volumen Fill Point
de las botellas a medida que pasa el tiempo luego de ser sopladas a distintas horas post-
58
calentamiento, para las botellas de 330 ml. Estas botellas fueron llenadas hasta quedar 28mm de
distancia entre el tope de la botella y el menisco del agua.
330
330,5
331
331,5
332
332,5
333
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Volumen Fill Point (m
l)
Figura 5.26. Volumen vs. tiempo a 0 horas de soplado para las botellas de 330 ml
330
330,5
331
331,5
332
332,5
333
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Volumen
Fill Point (m
l)
Figura 5.27. Volumen vs. tiempo a 24 horas de soplado para las botellas de 330 ml
330
330,5
331
331,5
332
332,5
333
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Volumen Fill Point (m
l)
Figura 5.28. Volumen vs. tiempo a 48 horas de soplado para las botellas de 330 ml
59
330
330,5
331
331,5
332
332,5
333
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Volumen
Fill Point (m
l)
Figura 5.29. Volumen vs. tiempo a 72 horas de soplado para las botellas de 330 ml
330
330,5
331
331,5
332
332,5
333
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Volumen Fill Point (m
l)
Figura 5.30. Volumen vs. tiempo a 96 horas de soplado para las botellas de 330 ml
330
330,5
331
331,5
332
332,5
333
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Volumen Fill Point (m
l)
Figura 5.31. Volumen vs. tiempo a 144 horas de soplado para las botellas de 330 ml
60
En las gráficas para la presentación de 330ml (figuras de la 5.26 a la 5.31) se observa que,
al igual que para la altura y como se esperaba, luego de las 72 horas es que el material se vuelve
más estable. Con el volumen se busca, al igual que con la altura, que se mantenga lo más estable
posible sin tener caídas drásticas. Sin embargo, si observamos la curva correspondiente al
soplado luego de 48 horas vemos una caída que a pesar de mantener dentro de especificaciones
las botellas, no es el comportamiento deseado.
El Volumen Fill Point (ver sección 4.3.e),2) es el medido hasta la marca de llenado
establecida por el cliente; con la contracción este volumen tiende a disminuir, ya que la botella
reduce su tamaño por el rearreglo de las cadenas orientadas, la cuales tienden a encogerse
perdiento dicha propiedad, siendo más propensas las botellas sopladas con preformas que han
pasado por el horno, que posiblemente sufrieron un recocido (15) (ver sección 3.4 a)), y un
incremento en la cantidad de cristales. Esta reducción la sufre la botella tanto con el
calentamiento como con el soplado, ya que la inyección de la preforma inparte una orientación de
las cadenas (17) que al ser calentadas también tienden a relajarse, es por eso que esperar un tiempo
de 72 horas mejora el soplado, haciendo que los tiempos de reducción debido al calentamiento no
se solape con el debido al soplado.
Para el caso de las botellas en estudio, se obtuvo que las medidas no se salieron de
especificaciones pero en ocaciones se tornó muy bajo dicho valor, lo cual podría llegar a ser
causa de la desaprobación de las botellas.
Si observamos ahora las gráficas de las botellas de 600 y 5000ml, figuras 5.32 a la 5.37 y
5.38 a la 5.43 respectivamente, tenemos que la tendencia es la misma, dando como resultado que
para el Volumen Fill Point el tiempo óptimo de soplado es de 72 horas, al igual que para la altura,
ya qua como se mencionó en el análisis de la altura, ambas caracterísicas están ligadas al
empaquetamiento de la parte cristalina y relajamiento de la parte amorfa de las cadenas
poliméricas del envase (6).
61
606
607
608
609
610
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Volumen
Fill Point (m
l)
Figura 5.32. Volumen vs. tiempo a 0 horas de soplado para las botellas de 600 ml
606
607
608
609
610
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Volumen
Fill Point (m
l)
Figura 5.33. Volumen vs. tiempo a 24 horas de soplado para las botellas de 600 ml
606
607
608
609
610
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Volumen Fill Point (m
l)
Figura 5.34. Volumen vs. tiempo a 48 horas de soplado para las botellas de 600 ml
62
606
607
608
609
610
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Volumen
Fill Point (m
l)
Figura 5.35. Volumen vs. tiempo a 72 horas de soplado para las botellas de 600 ml
606
607
608
609
610
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Volumen Fill Point (m
l)
Figura 5.36. Volumen vs. tiempo a 96 horas de soplado para las botellas de 600 ml
606
607
608
609
610
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Volumen Fill Point (m
l)
Figura 5.37. Volumen vs. tiempo a 120 horas de soplado para las botellas de 600 ml
63
4950
4970
4990
5010
5030
5050
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Volumen
Fill Point (m
l)
Figura 5.38. Volumen vs. tiempo a 0 horas de soplado para las botellas de 5000 ml
4950
4970
4990
5010
5030
5050
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Volumen
Fill Point (m
l)
Figura 5.39. Volumen vs. tiempo a 24 horas de soplado para las botellas de 5000 ml
4950
4970
4990
5010
5030
5050
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Volumen Fill Point (m
l)
Figura 5.40. Volumen vs. tiempo a 48 horas de soplado para las botellas de 5000 ml
64
4950
4970
4990
5010
5030
5050
0 50 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Volumen Fill Point (m
l)
Figura 5.41. Volumen vs. tiempo a 72 horas de soplado para las botellas de 5000 ml
4950
4970
4990
5010
5030
5050
0 50 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Volumen Fill Point (m
l)
Figura 5.42. Volumen vs. tiempo a 96 horas de soplado para las botellas de 5000 ml
4950
4970
4990
5010
5030
5050
0 50 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Volumen
Fill Point (m
l)
Figura 5.43. Volumen vs. tiempo a 144 horas de soplado para las botellas de 5000 ml
65
Los mínimos y máximos de Volumen Fill Point requeridos por la empresa para las
botellas estudiadas son los que se encuentran en la tabla 5.4. Estas especificaciones fueron
extraidas de los certificados de cumplimiento y análisis para preformas y botellas (24) que se
encuentran en la empresa, y por las cuales se rige el análisis de control de calidad.
Tabla 5.4. Medidas de Volumen máximas y mínimas especificación de la empresa para las diferentes
presentaciones.
Presentación 330 ml 600ml 5000ml Mínimo 331 605,36 4961,1 Máximo 336 613 5079,1
Si se comparan los datos de la tabla 5.4 con los datos de la tabla 5.5, de máximos y
mínimos para las 72 horas de post-soplado, se tiene que la diferencia es de 0,14% entre ambos
valores y los mismos se encuentran dentro de las especificaciones de la empresa.
Tabla 5.5. Medidas de Volumen máximas y mínimas obtenidas a las 72horas para las diferentes presentaciones.
Presentación 330 ml 600ml 5000ml Mínimo 331,45 607,67 4991,98 Máximo 331,92 609,40 5006,31
c) Carga vertical
Siendo la carga vertical la última propiedad a observar, se presenta en la figura 5.44 el
comportamiento de las botellas a medida que pasa el tiempo luego de ser sopladas a distintas
horas post-calentamiento, para las botellas de 5000ml.
66
250
270
290
310
330
350
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.44. Carga Vertical vs. tiempo a 0 horas de soplado para las botellas de 5000 ml
250
270
290
310
330
350
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.45. Carga Vertical vs. tiempo a 24 horas de soplado para las botellas de 5000 ml
250
270
290
310
330
350
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.46. Carga Vertical vs. tiempo a 48 horas de soplado para las botellas de 5000 ml
67
250
270
290
310
330
350
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.47. Carga Vertical vs. tiempo a 72 horas de soplado para las botellas de 5000 ml
250
270
290
310
330
350
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.48. Carga Vertical vs. tiempo a 96 horas de soplado para las botellas de 5000 ml
250
270
290
310
330
350
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.49. Carga Vertical vs. tiempo a 144 horas de soplado para las botellas de 5000 ml
68
El aumento de todas las curvas de la gráfica anterior se debe a que luego del
calentamiento, con el paso del tiempo el material posiblemente se va densificando, es decir que
podría irse ovillando de forma tal que aumenta la resistencia a la carga vertical y además podría
aumentar la cristalinidad dando paso a un mayor anclaje de la zona amorfa, y por lo tanto,
aumentando su resistencia mecánica. En todo caso, el aumento de la resistencia a la carga vertical
es deseado en la botella, pero como en este caso se debe a la movilidad de las cadenas para
alcanzar un estado de menor energía, lo cual está ligado a la disminución de los diámetros y del
volumen, se produce una inminente contracción de la botella, y por consiguiente, una pérdida de
dichas dimensiones (6).
Con el fin de no perder propiedades físicas y mantener una carga vertical dentro de los
límites, tenemos que la condición ideal es que la resistencia a la carga vertical se mantenga lo
más estable posible en el tiempo. A partir de las 72 horas se tiene que la pendiente creciente de la
curva, si se traza una línea recta, no es tan pronunciada como la observada a las 48 horas, con lo
cual tenemos que a este último tiempo de moldeo post-calentamiento aún no se tiene la
estabilización deseada, y por lo cual, se podría decir que para esta botella el tiempo de espera
serían 72 horas al igual que para las otras propiedades estudiadas.
A continuación, se puede observar que para las botellas de 600 y 330ml, figuras de la 5.50
a la 5.55 y de la 5.56 a la 5.61 respectivamente, se obtuvo la misma tendencia.
235,5
245,5
255,5
265,5
275,5
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.50. Carga Vertical vs. tiempo a 0 horas de soplado para las botellas de 600 ml
69
235,5
245,5
255,5
265,5
275,5
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.51. Carga Vertical vs. tiempo a 24 horas de soplado para las botellas de 600 ml
235,5
245,5
255,5
265,5
275,5
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejeciemiento (hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.52. Carga Vertical vs. tiempo a 48 horas de soplado para las botellas de 600 ml
235,5
245,5
255,5
265,5
275,5
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejeciemiento (hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.53. Carga Vertical vs. tiempo a 72 horas de soplado para las botellas de 600 ml
70
235,5
245,5
255,5
265,5
275,5
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.54. Carga Vertical vs. tiempo a 96 horas de soplado para las botellas de 600 ml
235,5
245,5
255,5
265,5
275,5
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.55. Carga Vertical vs. tiempo a 120 horas de soplado para las botellas de 600 ml
190
200
210
220
230
240
250
260
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.56. Carga Vertical vs. tiempo a 0 horas de soplado para las botellas de 330 ml
71
190
200
210
220
230
240
250
260
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.57. Carga Vertical vs. tiempo a 24 horas de soplado para las botellas de 330 ml
190
200
210
220
230
240
250
260
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.58. Carga Vertical vs. tiempo a 48 horas de soplado para las botellas de 330 ml
190
200
210
220
230
240
250
260
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.59. Carga Vertical vs. tiempo a 72 horas de soplado para las botellas de 330 ml
72
190
200
210
220
230
240
250
260
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.60. Carga Vertical vs. tiempo a 96 horas de soplado para las botellas de 330 ml
190
200
210
220
230
240
250
260
0 20 40 60 80 100
Tiempo de envejecimiento (hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.61. Carga Vertical vs. tiempo a 144 horas de soplado para las botellas de 330 ml
Se puede observar que para la gráfica de las botellas de 330ml hay un descenso en las de
menor tiempo de espera post-calentamiento, esto puede ser debido a que esta medida depende
mucho de donde se colocan los límites máximos y mínimos de la máquina de ensayos. Como esta
botella es la de menor tamaño, la influencia de dichos parámetros es mayor. En la planta se tiene
una sola máquina de ensayos de carga vertical, la cual se gradua periódicamente durante el día
para hacer la prueba de las diferentes botellas, afectando esto los máximos y mínimos estipulados
y viéndose esta influencia en una disminución no esperada de la carga vertical. Es por esto que es
sumamente importante la buena calibración de los equipos para cada una de las presentaciones,
realizándose una revisión periódica y un aguste por la misma persona para evitar al máximo
errores humanos corregibles.
73
Los mínimos y máximos de Carga vertical requeridos por la empresa para las botellas
estudiadas son los que se encuentran en la tabla 5.6. Estas especificaciones fueron extraidas de
los certificados de cumplimiento y análisis para preformas y botellas (24) que se encuentran en la
empresa, y por las cuales se rige el análisis de control de calidad.
Tabla 5.6. Medidas de Carga Vertical máximas y mínimas especificación de la empresa para las diferentes
presentaciones.
Presentación 330 ml 600ml 5000ml Mínimo 195,7 152 195 Máximo 250 250 330
Si se comparan los datos de la tabla 5.6 con los datos de la tabla 5.7, de máximos y
mínimos para las 72 horas de post-soplado, se tiene que la diferencia es de 9,61% entre ambos
valores y los mismos se encuentran dentro, o por encima, de las especificaciones de la empresa.
Tabla 5.7. Medidas de Carga Vertical máximas y mínimas obtenidas a las 72horas para las diferentes presentaciones.
Presentación 330 ml 600ml 5000ml Mínimo 211,43 246,14 285,47 Máximo 233,92 263,26 347,33
A pesar de que las botellas han sido calentadas, y por lo tanto, se ha variado el orden
molecular, la tendencia que siguen sus propiedades son las esperadas, verificandose una caída del
Volumen Fill Point, la cual se desea que no sea tan brusca, un aumento de la resistencia a la carga
vertical, la cual es positivo que aumente pero no se desea que sea brusca porque esto influye las
otras propiedades, y una disminución de la altura, la cual al igual que el volumen se desea que no
sea tan brusco(18).
Comparando ahora la tendencia de las curvas de botellas a las que no se le ha hecho
tratamiento térmico alguno, se tiene que la tendencia de altura, volumen y carga vertical para las
botellas de 330ml, mostrada en las figuras 5.17, 5.18 y 5.19 respectivamente, es más parecida a la
mostrada por las botellas sopladas a las 72 horas post-tratamiento.
74
178,6
178,7
178,8
178,9
179
0 20 40 60 80
tiempo envejecimiento (Hrs)
Altura (mm)
Figura 5.62. Altura vs. tiempo en botellas de 330 ml vírgenes (sin tratamiento térmico)
331,2
331,6
332
332,4
332,8
333,2
0 20 40 60 80
tiempo envejecimiento (Hrs)
Volumen Fill point (m
l)
Figura 5.63. Volumen vs. tiempo en botellas de 330 ml vírgenes (sin tratamiento térmico)
0
50
100
150
200
250
300
0 20 40 60 80
tiempo envejecimiento (Hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.64. Carga vertical vs. tiempo en botellas de 330 ml vírgenes (sin tratamiento térmico)
75
Además, se tomaron las tendencias de las mismas propiedades para las botellas de las
presentaciones de 600 y 5000ml, dando como resultado pendientes parecidas a las de las botellas
a 72 horas post-tratamiento.
234,6
234,8
235
235,2
235,4
235,6
0 20 40 60 80
tiempo envejecimiento (Hrs)
Altura (mm)
Figura 5.65. Altura vs. tiempo en botellas de 600 ml vírgenes (sin tratamiento térmico)
602
603
604
605
606
607
0 20 40 60 80
tiempo envejecimiento (Hrs)
Volumen Fill point (m
l)
Figura 5.66. Volumen vs. tiempo en botellas de 600 ml vírgenes (sin tratamiento térmico)
0
50
100
150
200
250
300
0 20 40 60 80
tiempo envejecimiento (Hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.67. Carga vertical vs. tiempo en botellas de 600 ml vírgenes (sin tratamiento térmico)
76
336,7
336,8
336,9
337
0 20 40 60 80
tiempo envejecimiento (Hrs)
Altura (mm)
Figura 5.68. Altura vs. tiempo en botellas de 5000 ml vírgenes (sin tratamiento térmico)
5010
5020
5030
5040
0 20 40 60 80
tiempo envejecimiento (Hrs)
Volumen Fill point (m
l)
Figura 5.69. Volumen vs. tiempo en botellas de 5000 ml vírgenes (sin tratamiento térmico)
0
50
100
150
200
250
300
350
0 20 40 60 80
tiempo envejecimiento (Hrs)
Carga Vertical (N)
Figura 5.70. Carga vertical vs. tiempo en botellas de 5000 ml vírgenes (sin tratamiento térmico)
77
5.5 Efecto del calentamiento y expulsión de las preformas sobre las características visuales
de las mismas.
Al producirse la expulsión de las preformas, de las diferentes máquinas de soplado,
pueden ocurrir distintos defectos que hacen que la misma quede inútil para la reutilización. Entre
los defectos más comúnmente observados se tienen los presentados en la figura 5.71.
a) b) c) d) e)
Figura 5.71 Imágenes de los defectos a tomar en cuenta para la selección de preformas post-calentamiento.
a) opalescencia o cristalización de la preforma, b) finish dañado, c) marcas de maltrato en fundido, d) deformación,
e) sucio o mojado
a) El defecto más crítico es la opalescencia o cristalización de la preforma, la cual se origina por
exceso de calor en el momento del trancamiento (parada accidental) de la máquina, y ya para
cuando la preforma presenta esta apariencia enblanquesida es imposible soplarla con buenas
propiedades, ya que el grado de cristalización es muy alto y no se puede moldear con calor. Esta
es un estado cristalizado irreversible y por el cual se deben desechar las preformas.
b) Si lo que encontramos es un finish o rosca dañado, se descarta la preformas por malformación,
ya que al momento del soplado esta parte de la preforma no sufre transformación alguna, dando
como resultado una botella defectuosa. Este defecto, normalmente aparece por maltrato de la
78
preforma al momento del almacenamiento, transporte o inyección, y al igual que la opalescencia
es irreversible.
c) Otro defecto encontrado en las preformas pasadas por el horno son las marcas de maltrato en
fundido. Éstas ocurren cuando las preformas salen en grandes cantidades y a temperaturas altas,
que al chocar unas a otras sufren pequeños daños o incluso quedan pegadas térmicamente unas a
otras, y al momento de la separación quedan marcadas. Si la marca es superficial, no rompe la
preforma, entonces puede ser soplada, teniendo en cuenta que en la máquina Sidel los defectos se
maximizan, a diferencia de en la máquina Krones y en la Sipa, que por ser modelos muchos más
nuevos, realizan un soplado con menor cantidad de marcas superficiales.
d) La deformación de la preforma, observada en la figura 5.71 d), es debida a estrangulaciones en
la máquina por fallas mecánicas o luego de la expulsión por el estado de reblandecimiento en que
se encuentra la preforma al salir de la máquina sin ser soplada. Éstas preformas no pueden ser
sopladas ya que la máquina está diseñada para una forma especifica de preforma y al estar
deformada no es tomada por las turnelas y moldes.
e) Como último defecto común en las preformas se tiene que, debido al mal almacenamiento de
las mismas luego de la expulsión del horno, se ensucian o mojan, quedando inútiles para la
reutilización, por la contaminación y absorción de agua, siendo esto sumamente influyente
debido a que, como ya se sabe, el PET es un material hidrolítico que sufre una degración por
hidrólisis cuando se encuentra expuesto a humedad. Se dice que el almacenamiento es incorrecto,
ya que hasta el momento de la investigación la empresa no estaba estructurada para el
almacenamiento de preformas recuperadas, además cabe destacar que los almacenes de Amcor no
cuentan con atmósferas controladas, sino que se almacenan las preformas en cuartos normales.
Para evitar que ocurran todos estos defectos, y que las preformas que los tengan no
lleguen a la sopladora nuevamente causando desgaste prematuro de la misma, se debe seguir con
los lineamientos del manual para la implementación de la reutilización de las preformas, que
se encuentra en el Anexo B.
79
CAPITULO VI
CO�CLUSIO�ES Y RECOME�DACIO�ES
6.1 Conclusiones
• La biorientación de las botellas es impartida únicamente en el momento del moldeo por
soplado, ya que la orientación dada en el momento de la inyección de la preforma se
pierde al pasar por el horno de la sopladora.
• Se infiere que la degradación que se llevó a cabo con el calentamiento en el horno
utilizado fue la hidrolítica, la cual causa escisión de cadenas por la exposición a la
humedad del medio ambiente.
• El cambio en el nivel de acetaldehído con el tiempo de permanencia en el horno de la
sopladora es de aproximadamente 1 ppm y no se sale de especificaciones de la empresa,
por lo cual la preforma expuesta al calentamiento está en condiciones de ser soplada.
• La viscosidad intrínseca es una propiedad que se debe mantener constante, ya que de ella
depende las propiedades finales de la botella que no son apreciable a la vista como son la
resistencia a la carga vertical y la propiedad a barrera.
• El valor de la viscosidad intrínseca varió en 0,00150 dl/g con el tiempo de permanencia
en el horno, con lo cual se garantiza que la caída no es apreciable, estando estos valores
dentro de lo requerido para la utilización de la preforma.
• El calentamiento de las preformas tiende a modificar la microestructura del material,
cambiando sus propiedades de Altura, Volumen Fill Point y Carga vertical finales.
80
• El tiempo de espera post-calentamiento es un factor muy importante en el estudio de la
reutilización de las preformas, ya que de éste depende los cambios moleculares adquiridos
por el material debido al calor cedido.
• A medida que trascurre el tiempo post-soplado, las botellas tienden a disminuir sus
dimensiones por lograr un rearreglo conformacional más estable, con lo cual se pierde
altura y volumen, pero por otra parte se tiene mayor resistencia a la carga vertical.
• La altura de la botella depende del tiempo post-calentamiento, teniéndose una menor
caída de dicha propiedad en las botellas con tiempos de espera mayores a 72 horas.
• Al igual que la altura, el volumen por ser directamente proporcional a las dimensiones de
la botella, tiende a decrecer de forma más precipitada en las botellas sopladas a menos de
72 horas post-calentamiento.
• Contrario a las dimensiones, la resistencia a la carga vertical aumenta aceleradamente, y
aunque a mayor resistencia mejor es la botella, no se desea que la pendiente de ascenso
sea muy pronunciada debido a que dicha propiedad es inversamente proporcional a las
dimensiones, por lo tanto el mejor comportamiento es observado a tiempos de espera
post-calentamiento mayores a 72 horas.
• Para obtener botellas con buenas propiedades y que las mismas se conserven en el
tiempo post-soplado es conveniente realizar dicho soplado post-calentamiento a las
72 horas o tiempos mayores de que haya ocurrido la expulsión de la preforma luego
de un calentamiento accidental.
81
6.2 Recomendaciones
• Realizar la observación de cierta cantidad de preformas por lote bajo luz polarizada, en el
On Site, para verificar que no vengan con daños.
• Realización de pruebas de porcentaje de humedad a las preformas luego de las 72 horas y
que se hayan almacenado debidamente para verificar la caída de la propiedad.
• Realizar el procedimiento descrito en el “manual para la implementación de la
reutilización de las preformas”, adjunto en el apéndice b, para asegurarse que el
tratamiento de las preformas sea el adecuado y con esto obtener botellas de calidad.
• Hacer una selección de las preformas, con guantes blancos para evitar su contaminación,
para descartar las que no cumplen con las condiciones necesarias para el posterior
soplado.
• Colocar una caja con una bolsa “limpia” y tapa, donde se pueda ir depositando las
preformas que son expulsadas luego de la selección establecida y se puedan tapar para
evitar la humedad y contaminación.
• Tener en cuenta que cada máquina es distinta y la selección de preformas para la Sidel
(máquina 1) es más estricta que para la Krones o la Sipa (máquinas 2 y 3,
respectivamente).
• La recolección de preformas debe realizarse con periodicidad, para evitar la
contaminación de las mismas con agua o impurezas de la planta.
• Si se desea aplicar estos resultados a bebidas carbonatadas es recomendable realizar
previamente ensayos de permeabilidad de CO2 y resistencia al impacto. Podría
implantarse la realización de ensayos de resistencia al impacto muy comúnmente usados
en la industria como son el regido por la norma Covenin B 3891-06: “Envases plásticos.
Determinación de la resistencia al impacto por caída libre y por la norma Izod BS2782
para resistencia al impacto” o bien el ensayo realizado por la empresa para estos casos.
82
• Se podrían realizar medidas de la contracción de las botellas utilizando la ecuación
presentada en la parte 3.3 (12) de este trabajo, para garantizar al cliente la permanencia de
las propiedades de las botellas a lo largo del tiempo.
• Sería de mucho interés realizar un estudio de la cristalinidad de las botellas, ya que dicha
propiedad está ligada a la propiedad a barrera del material, al igual que con la
transparencia del mismo. En botellas de agua no es tan importante la propiedad barrera,
pero para aplicar este trabajo en botellas de bebidas carbonatada sería pertinente la
realización de dicho ensayo.
83
BIBLIOGRAFÍA
(1) Amcor Pet Packaging 2008, “Amcor Pet Packaging, S.A.”. Disponible en Internet:
www.amcor.com , consulta: [Octubre 13, 2008].
(2) S. Ferrier, “Accent”, Amcor Limited Corporate Affairs, Australia (2007).
(3) A. C. Rodríguez, “Optimización del proceso de fabricación de productos René Dessés de
Venezuela con envases plásticos”, trabajo de pasantia corta, coordinación de curso de
cooperación, Universidad Simón Bolívar (2007).
(4) Y. Kong y J. N. Hay, “Multiple melting behavior of poly (ethylene terephtalate) Polymer
44, 623 (2003).
(5) J. A. Brydson, “Plastic Materials”, Butterworth Heinemann, séptima edición (1999), 47-
49, 723.
(6) SIPA Plastic Packaging System, “Manual de entrenamiento SFL” (2007).
(7) K. Castillo, “Diseño y elaboración de procedimientos para el control de las fabricación de
envases de PET”, Proyecto de Grado, Coordinación de Ingeniería de Materiales, Universidad
Simón Bolívar, Sartenejas (2005).
(8) SIPA Plastic Packaging System, “Manual de entrenamiento PPS 72” (2007).
(9) H. Mark, N. Bikales, C. Overbreger y J. Menges. “Encyclopedia of Polymer Science and
Engineering” John Wiley and Sons, New York (1989), 523-568.
(10) Krones AG, “Manual de entrenamiento Contiform S”, Alemania (2008).
84
(11) P. Gómez. “Determinación de mejoras en la producción de diversos productos de la
empresa Envacar, C. A.”, Proyecto de Grado, Coordinación de Ingeniería de Materiales,
Universidad Simón Bolívar, Sartenejas (2006).
(12) R. A. Serway, “Física”, Tomo II, editorial Mc Graw-Hill, México, (1997), 1033-1139.
(13) Trapichero 2007, “Óptica cristalina”. Disponible en internet:
http://trapicheo.nimbar.com/geologia/1/cristal/apuntes/optica/11a-micro-trans-orto.pdf.
Consulta: [Octubre 23, 2007].
(14) B. Schrauwen “Deformation and failure of semi-crystalline polymer Systems, influence of
micro and molecular structure”, Technische Universiteit Eindhoven, Holanda (2003).
(15) Polymer Chemistry Hypertext 2008, “annealing”. Disponible en Internet:
www.polymerchemistryhypertext.com/Annealing.htm. Consulta: [Octubre 5, 2008].
(16) J. Sánchez, “Comportamiento térmico y mecánico del Poli (etilén Tereftalato) (PET)
modificado con resinas poliméricas basadas en bisfenol-A”, Tesis Doctoral, Universidad
Politécnica de Catalunya, España (2003).
(17) A. Sosa, “Optimización del proceso productivo de envases de PET en máquinas de
inyección-soplado de una etapa”, Proyecto de Grado, Coordinación de Ingeniería de
Materiales, Universidad Simón Bolívar, Sartenejas (2008).
(18) F. Samperi, C. Puglisi, R. Alicata y G. Montaudo, “Thermal degradation of Poly (ethylen
terephthalate) at the processing temperature”, Polymer degradation and stability 83, 3-10
(2004).
(19) F. Villain, J. Coudane y M. Vert, “Thermal degradation of polyethylene terephthalate:
study of polymer stabilization”, Polymer degradation and stability 49, 393-397 (1995).
(20) F. Awaja y D. Pavel, “Injection Stretch blow molding process of reactive extruded
recycled PET and virgin PET blends”, European Polymer Journal 41, 2614-2634 (2005).
85
(21) F. Awaja, D. Pavel, “Recycling PET”, European Polymer Journal 41, 1453-1477 (2005).
(22) Y. Méndez, “Estudio de la adhesión en estructuras rígido-suave entre materiales
sobreinyectados”, Proyecto de Grado, Coordinación de Ingeniería de Materiales, Universidad
Simón Bolívar, Sartenejas (2008).
(23) R. González, “Materiales Oxo-Biodegradables, una aproximación pragmática”,
Symphony environmental, tecniproyectos RG, C.A. 4° congreso internacional del plástico:
retos de la transformación, Avipla, Caracas (2008).
(24) Técnico de Calidad, “Certificado de cumplimiento y análisis para preformas y botellas”,
Amcor Pet Packaging de Venezuela. Valencia (2008).
(25) Norma Venezolana COVENIN-ISO 9001:2000, “Sistema de gestión de la calidad.
Requisitos”. Fondonorma, Caracas (2001)
(26) Norma ASTM D2911 - 94 “Standard Specification for Dimensions and Tolerances for
Plastic Bottles” (2005).
(27) Norma Venezolana FONDONORMA 849:2006. “Envases plásticos. Determinación de la
resistencia a la compresión”. Fondonorma, Caracas (2006)
(28) Norma ASTM F2013-01 “Standard Test Method for Determination of Residual
Acetaldehyde in Polyethylene Terephthalate Bottle Polymer Using an Automated Static
Head-Space Sampling Device and a Capillary GC with a Flame Ionization Detector”
(29) Norma ASTM D4603-96 “Standard Test Method for Determining Inherent Viscosity of
Poly (Ethylene Terephthalate) (PET) by Glass Capillary Viscometer”.
(30) Libreria Thinkquest 2008, “Polarización”. Disponible en Internet:
http://library.thinkquest.org/C003776/espanol/book/polarizacion.htm. Consulta: [Noviembre
12, 2008].
86
(31) A. Silva, R. Gutiérrez y F. Ornelas. “Análisis de esfuerzos en una barra por
fotoelasticidad” Investigación en Biomecánica CIATEC A. C. Omega 201, frac. Ind. Delta,
C.P. 37545 León Guanajuato. México (2005).
(32) Norma ASTM D4093-95 e1: “Standard Test Method for Photoelastic Measurements of
Birefringence and Residual Strains in Transparent or Translucent Plastic Materials ", Vol.
08.02, USA (2001).
(33) M. Paci y F. La Mantia. “Competition between degradation and chain extension during
processing of reclaimed poly(ethylene terephthalate)” Polymer degradation and stability 61,
417-420 (1998).
(34) S. De los Santos 2008, “Análisis de Varianza, la prueba F”. Disponible en internet en:
http://www.elosiodelosantos.com/sergiman/andeva.htm. Consulta: [Noviembre 26, 2008].
(35) D. Rosato y D. Rosato, “Injection Holding Handbook”, Van Nostrand Reinhold
Company, USA (1986).
87
AP�DICE
A. PLA� DE TRABAJO PARA LA REALIZACIÓ� DE LOS EXPERIME�TOS
Ya que el trabajo se llevo a cabo en 20 semanas, se colocó en que semana se realizó cada
parte del proceso de experimentación, como se presenta a continuación (ver leyenda)
88
89
Leyenda
B = BOTELLA
PB = PRUEBA A BOTELLA
1° DIGITO = REPOSO PARA SOPLADO (1=0, 2=24, 3=48, 4=72, 5=96, 6=144)
2° DIGITO = HORAS DE REPOSO n° = NUMERO DE PREFORMAS/BOTELLAS UTILIZADAS EN DICHA PARTE DEL EXPERIMENTO
B. MA�UAL PARA LA IMPLEME�TACIÓ� DE LA REUTILIZACIÓ� DE LAS
PREFORMAS.
La reutilización de las preformas, luego de haber sufrido un calentamiento en el horno de la
sopladora, se puede realizar siempre y cuando se siga una metodología. Dicha metodología se
presenta a continuación:
� Dotación de envases para la colecta de preformas.
Las preformas que salgan del horno deben ser colocadas en envases o cajas de cartón
provistas de bolsas plásticas internas “LIMPIAS” y secas, las cuales puedan cerrarse y abrirse
para introducir las preformas y no estar expuestas al medio ambiente con todas sus
agresiones.
Dichos envases deben estar colocados en cada una de las áreas de las sopladoras por lo cual
no deben poseer un tamaño muy grande para no incomodar a las operaciones regulares de
producción.
Además, los envases deben estar bien identificados con la etiqueta “Etiqueta para los
envases de cuarentena”, con el fin de indicar la cuarentena del producto contenido.
� Capacitación del personal.
Debido a la importancia de las preformas, como materia prima para la producción de la
sopladora, se recomienda capacitar a los operarios para cumplir con las normas establecidas
para la apropiada colecta de las mismas.
El curso debe dictarse como se dijo anteriormente a los operarios de las máquinas, con el fin
de enseñar la normativa e informarles sobre la correcta utilización de los envases de
cuarentena.
90
� Implementación del plan.
Se deben recolectar preformas, colocando una etiqueta con la fecha de inicio y fin de la
recolecta, para realizar el soplado de las preformas calentadas luego de las 72 horas.
Al llenarse el contenedor debe ser extraída la bolsa, cerrada con una banda elástica,
etiquetarse debidamente (Ver “Etiqueta para material en tiempo de cuarentena”) y llevada
a un lugar donde no incomode las operaciones regulares de operación, para allí esperar un
tiempo de 72 horas.
Luego de las 72 se procede a descargar las preformas en la tolva, sin necesidad de vaciar la
misma o cambiar parametría, siempre y cuando la resina sea la misma.
�ormativa para la reutilización de preformas
1. Condiciones de seguridad
Los elementos de protección personal a utilizarse para esta tarea son:
Orejeras.
Lentes.
Zapatos de seguridad.
Guantes blancos “LIMPIOS”
Tapaboca.
2. Elementos necesarios
� Cajas y bolsas para colecta de preformas.
3. Método de ensayo
Recoger las cestas colectoras de preformas de cada máquina.
Seleccionar las preformas expulsadas por la máquina durante el día, con el fin de descartar
como “Scrap” las que no cumplan con la descripción necesaria para su uso. Para la
aprobación de las preformas al momento de la selección, se debe cumplir que las mismas:
a) No hayan sido expulsadas por defectos del finish.
b) No posean partes de color blanco.
c) No tengan marcas muy extensas, ya que si están unas pegadas a otras, al
momento de la separación no deben quedar marcas sumamente notorias
91
(Esto es mucho más importante en la sopladora Sidel, ya que en dicha
máquina se maximiza este defecto).
d) No se encuentren deformadas.
e) No estén mojadas ni sucias.
Para apreciar mejor los defectos a descartar a la hora de la selección el operario se puede
ayudar con la figura 5.26.
Además de revisarse que cumplan con las especificaciones nombradas anteriormente, se
debe cumplir con las especificación del manual de defectos visuales de inyección DOS-
QA-005-APPLA que forma parte del manual de calidad de la compañía Amcor Pet
Packaging de Venezuela, S.A.
Colocar las preformas seleccionadas como buenas en la caja de cuarentena
correspondiente a dicha presentación, y descartar en el envase debido el Scrap.
Al llenarse la caja debe extraerse la bolsa interna, sellar con un elástico e identificar con la
fecha del sellado.
Colocar la bolsa en el lugar destinado para la cuarentena de las preformas.
Pasadas 72 horas del sellado y separación, proceder a colocar las preformas dentro de la
tolva de la presentación, revisando que la resina que se esta soplando y la que se tiene en
cuarentena son la misma.
Cuando la tolva donde se agregaron las preformas se esté vaciando y antes de agregar la
siguiente cesta, se debe realizar un control de calidad para certificar la utilización de las
preformas reutilizadas.
92
Etiqueta para los envases de cuarentena
PREFORMAS E�
CUARE�TE�A
SIDEL
PREFORMAS E�
CUARE�TE�A
KRO�ES
93
PREFORMAS E�
CUARE�TE�A
SIPA
Etiqueta para material en tiempo de cuarentena
Fecha de inicio de la colecta: Fecha de fin de la colecta:
Fecha de soplado:
Presentación:
330ml □ 600ml □
1.5lts □ 5lts □
Resina:
Operario Colecta: Operario Soplado:
C. PLA�OS DE ESPECIFICACIO�ES DE LAS BOTELLAS
A continuación se presentan los planos de las distintas presentaciones de botellas plásticas
de agua mineral desgasificada que se estudiaron a lo largo del trabajo de investigación realizado.
94
95
96
97
D. A�ALISIS DE VARIA�ZA. Prueba F (34)
Se deben ordenar los datos de acuerdo al valor nominal que le corresponde para así
obtener, el número de datos, el promedio y la desviación estándar de cada uno de los valores
nominales. Posteriormente se debe calcular las ecuaciones que se presentan a continuación de
forma ordenada:
c N` de columnas
n N` datos totales
nj n` datos de la columna 1
Y promedio total
yj promedio columna 1
yij dato numero i de la columna j
CM correccion de la media n . y2
SCC suma del cuadrado de los tratamientos (∑nj . yj2) – CM
SCT suma de los cuadrados totales (∑∑ yij2) – CM
SCE suma de los cuadrados del error SCT – SCC
gl1 grado de libertad 1 c – 1
gl2 grado de libertad 2 n – c
CMC cuadrado medio de los tratamientos SCC/gl1
CME cuadrado medio del error SCE/gl2
F valor para la prueba F CMC/CME
α Distribucion F (en hoja Microsoft Excel) =DISTR.F (F,gl1,gl2)
Ho SUPUESTO INICIAL
No existe diferencia entre los promedios
y los resultados de la muestra son
producto exclusivamente al azar
a^-1 1/ α
I.C 1 – α
I.X I.C. x100%
intervalo de confianza si I.X. es >95% existe al
menos una pareja de valores cuyo valor nominal es
diferente
Si I.X. es < 95% tenemos que la variabilidad no es
significativa
98
E. TABLAS DE VALORES DE PROPIEDADES FI�ALES DE LAS BOTELLAS Y SUS
ERRORES.
Tabla A.1 Valores de Altura y sus errores para todas las presentaciones a sus diferentes tiempos de soplado y
envejecimiento.
t de envejecimiento Presentación
t espera para
soplado 0 24 48 72 96
5000ml virgenes 336,88 +/- 0,06 336,87 +/- 0,07 336,86 +/- 0,11 336,91 +/- 0,01
5000ml 0 337,11 +/- 0,02 337,02 +/- 0,16 337,00 +/- 0,16 337,10 +/- 0,15 337,01 +/- 0,18 5000ml 24 337,51 +/- 0,09 337,33 +/- 0,03 337,27 +/- 0,23 337,25 +/- 0,17 5000ml 48 337,47 +/- 0,04 337,25 +/- 0,13 337,17 +/- 0,10 5000ml 72 337,29 +/- 0,38 336,85 +/- 0,11 337,16 +/- 0,25 336,85 +/- 0,25 336,75 +/- 0,27
5000ml 96 337,29 +/- 0,18 337,15 +/- 0,21 337,16 +/- 0,07 337,04 +/- 0,21 337,06 +/- 0,04
5000ml 144 337,14 +/- 0,09 337,10 +/- 0,17 337,05 +/- 0,10 337,13 +/- 0,09 337,06 +/- 0,21
600ml virgenes 235,21 +/- 0,04 235,07 +/- 0,18 235,27 +/- 0,11 235,02 +/- 0,20
600 ml 0 236,00 +/- 0,36 235,94 +/- 0,36 235,96 +/- 0,37 235,90 +/- 0,41 235,87 +/- 0,37 600 ml 24 235,91 +/- 0,33 236,00 +/- 0,39 235,89 +/- 0,35 235,83 +/- 0,36 600 ml 48 235,92 +/- 0,40 235,92 +/- 0,42 600 ml 72 235,94 +/- 0,36 235,91 +/- 0,37 235,88 +/- 0,36
600 ml 96 235,92 +/- 0,39 235,85 +/- 0,40 235,82 +/- 0,39
600 ml 120 235,93 +/- 0,40 235,87 +/- 0,40 235,92 +/- 0,36
330ml virgenes 178,84 +/- 0,04 178,82 +/- 0,10 178,74 +/- 0,03 178,72 +/- 0,02
330ml 0 178,94 +/- 0,06 178,81 +/- 0,09 178,85 +/- 0,11 178,80 +/- 0,08 178,78 +/- 0,10 330ml 24 178,91 +/- 0,14 178,79 +/- 0,08 178,79 +/- 0,14 178,81 +/- 0,12 330ml 48 178,60 +/- 0,13 178,53 +/- 0,13 178,45 +/- 0,18 330ml 72 178,87 +/- 0,05 178,85 +/- 0,09 178,78 +/- 0,08 178,79 +/- 0,09 178,79 +/- 0,10
330ml 96 178,81 +/- 0,09 178,67 +/- 0,12 178,60 +/- 0,13 178,61 +/- 0,13 178,64 +/- 0,10
330ml 144 178,70 +/- 0,12 178,71 +/- 0,14 178,61 +/- 0,12 178,61 +/- 0,12 178,64 +/- 0,10
Tabla A.2 Valores de Volumen Fill point y sus errores para todas las presentaciones a sus diferentes tiempos de
soplado y envejecimiento.
t de envejecimiento Presentación
t espera para
soplado 0 24 48 72 96
5000ml virgenes 5034,39 +/- 1,85 5022,05 +/- 4,67 5018,42 +/- 2,82 5017, 82 +/- 2,42
5000ml 0 5009,66 +/- 5,98 4975,36 +/- 2,75 4983,73 +/- 4,11 4988,05 +/- 4,94 4987,25 +/- 8,34 5000ml 24 4997,35 +/- 2,29 5000,04 +/- 3,15 4995,35 +/- 3,30 4996,95 +/- 0,20 5000ml 48 5012,43 +/- 7,18 4998,58 +/- 3,12 5002,43 +/- 3,12 5000ml 72 5006,31 +/- 5,29 5003,53 +/- 1,57 5005,68 +/- 9,48 5002,00 +/- 2,47 4991,98 +/- 6,27 5000ml 96 5012,62 +/- 2,05 5010,45 +/- 2,17 5008,50 +/- 5,03 5003,97 +/- 3,94 5000,72 +/- 3,08
5000ml 144 5009,73 +/- 3,61 4999,00 +/- 5,31 5003,01 +/- 4,42 4993,37 +/- 3,41 5001,42 +/- 4,63
600ml virgenes 605,65 +/- 0,23 604,53 +/-0,35 603,32 +/- 0,39 604,62 +/- 0,16
600 ml 0 608,66+/- 1,27 608,50 +/- 1,06 608,52 +/- 1,10 608,36 +/- 1,15 608,22 +/- 1,22 600 ml 24 608,19 +/- 0,56 608,66 +/- 1,31 608,10 +/- 1,03 608,20 +/- 1,25 600 ml 48 608,83 +/- 1,19 607,94 +/- 1,18
99
Continuación Tabla A.2 Valores de Volumen Fill point y sus errores para todas las presentaciones a sus diferentes
tiempos de soplado y envejecimiento.
t de envejecimiento Presentación
t espera para soplado 0 24 48 72 96
600 ml 72 609,40 +/- 1,01 608,19 +/- 1,08 607,67 +/- 0,97 600 ml 96 609,11 +/- 1,04 607,99 +/- 1,06 607,65 +/- 0,93
600 ml 120 609,31 +/- 1,20 608,20 +/- 1,18 608,19 +/- 1,09
330ml virgenes 332,73 +/- 0,19 332,09 +/- 0,41 331,81 +/- 0,24 332,11 +/- 0,05
330ml 0 332,09 +/- 0,33 331,91 +/- 0,34 331,80 +/- 0,23 332,21 +/- 0,26 331,88 +/- 0,37 330ml 24 332,59 +/- 0,48 332,07 +/- 0,37 332,05 +/- 0,40 331,92 +/- 0,34 330ml 48 332,21 +/- 0,52 331,60 +/- 0,66 331,41 +/- 0,68 330ml 72 331,51 +/- 0,28 331,92 +/- 0,38 331,45 +/- 0,31 331,91 +/- 0,49 331,71 +/- 0,45 330ml 96 332,65 +/- 0,36 332,08 +/- 0,36 331,85 +/- 0,42 331,62 +/- 0,36 331,78 +/- 0,36
330ml 144 332,38 +/- 0,47 332,28 +/- 0,50 332,01 +/- 0,43 331,73 +/- 0,42 331,78 +/- 0,36
Tabla A.3 Valores de Carga vertical y sus errores para todas las presentaciones a sus diferentes tiempos de soplado y
envejecimiento.
t de envejecimiento Presentacion
t espera para soplado 0 24 48 72 96
5000ml virgenes 255,40 +/- 12,69 257,67 +/- 15, 31 257,47 +/- 30,02 303,47 +/- 17,91
5000ml 0 304,47 +/- 20,13 326,07 +/- 29,05 319,53 +/- 7,88 319,53 +/- 6,79 303,13 +/- 6,18 5000ml 24 271,33 +/- 15,16 5000,04 +/- 3,15 307,67 +/- 12,42 293,60 +/- 18,65 5000ml 48 276,20 +/- 21,32 274,87 +/- 47,63 334,87 +/- 9,26 5000ml 72 285,47 +/- 26,42 295,13 +/- 33,31 338,27 +/- 24,94 312,33 +/- 44,39 347,33 +/- 12,29 5000ml 96 270,33 +/- 9,93 256,33 +/- 29,46 325,60 +/- 16,30 312,33 +/- 44,39 314,93 +/- 34,78
5000ml 144 296,00 +/- 7,30 313,20 +/- 23,64 321,93 +/- 24,10 348,33 +/- 30,92 326,60 +/- 8,77
600ml virgenes 268,93 +/- 15,70 270,13 +/- 4,47 258,13 +/- 16,61 284,93 +/- 36,51
600 ml 0 242,44 +/- 7,12 257,92 +/- 7,67 259,38 +/- 8,26 259,38 +/- 8,73 260,34 +/- 8,61 600 ml 24 252,38 +/- 5,88 257,62 +/- 6,79 263,16 +/- 5,38 259,58 +/- 10,91 600 ml 48 253,26 +/- 10,11 266,48 +/- 10,41 600 ml 72 246,14 +/- 10,32 250,58 +/- 11,58 263,26 +/- 10,23 600 ml 96 262,52 +/- 12,68 250,74 +/- 20,65 276,06 +/- 10,54
600 ml 120 242,66 +/- 16,98 245,78 +/- 14,40 256,00 +/- 12,51
330ml virgenes 249,53 +/- 12,10 215,00 +/- 2,51 271,60 +/- 6,10 256 +/- 18,08
330ml 0 202,98 +/- 5,81 217,58 +/- 14,07 212,45 +/- 7,23 208,80 +/- 14,21 198,60 +/- 12,58 330ml 24 210,78 +/- 18,17 217,90 +/- 7,54 214,96 +/- 26,64 212,02 +/- 12,26 330ml 48 242,15 +/- 10,91 250,06 +/- 8,43 249,08 +/- 15,50 330ml 72 233,92 +/- 11,97 231,13 +/- 6,18 213,79 +/- 5,34 221,51 +/- 7,03 211,43 +/- 7,85 330ml 96 219,73 +/- 10,88 230,20 +/- 16,15 242,35 +/- 16,28 237,38 +/- 10,87 243,45 +/- 10,61
330ml 144 234,43 +/- 14,27 230,70 +/- 13,22 237,68 +/- 8,06 235,67 +/- 14,33 243,45 +/- 10,61