haciendo pet
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DESCRIPCION DE LOS PROCESOS PETTRANSCRIPT
“Universidad Modelo”
Escuela de Ingeniería
Ingeniería Industrial Logística
Asignatura
Optativa III, Procesos Industriales
Tema:
Haciendo PET
Maestro
Ing. Gerardo Frías Gamboa
Alumno
Wilberth Manuel Cruz Ramírez
Elsie Karina Ramírez Ascencio
Fecha: 25/02/15
Contenido
1. Introducción.............................................................................................................3
2. Antecedentes...........................................................................................................4
3. Contenido.................................................................................................................5
a. Características del producto...............................................................................5
b. Maquinas...............................................................................................................6
1. La Máquina automática de estirado soplado.................................................6
2. Máquinas inyectoras moldeadoras. (ALL-268 PET).......................................7
3. Maquina por moldeo soplado..........................................................................8
4. Sistema compresor de aire..............................................................................9
5. Sistema de limpieza de aire.............................................................................9
6. El Sistema deshumidificador de aire..............................................................9
7. El Chiller..........................................................................................................10
c. Técnicas..............................................................................................................10
1. Moldeo por inyección.....................................................................................10
2. Moldeo por extrusión......................................................................................11
3. Moldeo por soplado........................................................................................11
4. Moldeo por vacío.............................................................................................11
5. Calandrado......................................................................................................12
d. Proceso (INYECCION SOPLADO- ESTIRADO)................................................12
e. Tecnología...........................................................................................................13
4. Conclusiones.........................................................................................................16
5. Bibliografía.............................................................................................................16
1. Introducción.
La botella de plástico es muy utilizada en la comercialización de líquidos en
productos como de lácteos, bebidas o limpia hogares. También se emplea para el
transporte de productos pulverulentos o en píldoras, como vitaminas o medicinas. Sus
ventajas respecto al vidrio son básicamente su menor precio y su gran versatilidad de
formas.
El plástico se moldea para que la botella adquiera la forma necesaria para la
función a que se destina. Algunas incorporan asas laterales para facilitar el vertido del
líquido. Otras mejoran su ergonomía estrechándose en su parte frontal o con rebajes
laterales para poder agarrarlas con comodidad. Las botellas con anillos perimetrales o
transversales mejoran su resistencia mecánica al apilamiento. Las estrechas y anchas
mejoran su visibilidad en el lineal al contar con un facing de mayor superficie.
El PET es un tipo de materia prima plástica derivada del PETróleo,
correspondiendo su fórmula a la de un poliéster aromático. Su denominación técnica es
polietilén tereftalato o politereftalato de etileno y forma parte del grupo de los
termoplásticos, razón por la cual es posible reciclarlo.
Es un material fuerte de peso ligero de poliéster claro. Se usa para hacer
recipientes para bebidas suaves, jugos, agua, bebidas alcohólicas, aceites comestibles,
limpiadores caseros, y otros.
En la actualidad el PET se utiliza principalmente en tres líneas de producción:
a. PET textil: utilizado para fabricar fibras sintéticas, principalmente poliéster. Se
emplea para fabricar fibras de confección y para relleno de edredones o
almohadas, además de usarse en tejidos industriales para fabricar otros
productos como cauchos y lonas.
b. PET botella: utilizado para fabricar botellas por su gran resistencia a agentes
químicos, gran transparencia, ligereza y menores costos de fabricación.
c. PET film: utilizado en gran cantidad para la fabricación de películas
fotográficas, de rayos X y de audio.
2. Antecedentes.
El descubrimiento de polietilentereftalato, mejor conocido como PET, fue patentado
como un polímero para fibra por J. R. Whinfield y J. T. Dickson. Investigaron los
poliésteres termoplásticos en los laboratorios de la Asociación Calico Printers. Durante
el periodo de 1939 a 1941.
Hasta 1939, este terreno era el gran desconocido pero a partir de ese año existía la
suficiente evidencia acumulada favoreciendo la teoría que la micro cristalinidad era
esencial para la formación de fibras sintéticas fuertes.
La producción comercial de fibra de poliéster comenzó en 1955; desde entonces, el
PET ha presentado un continuo desarrollo tecnológico hasta lograr un alto nivel de
sofisticación basado en el espectacular crecimiento del producto a nivel mundial y la
diversificación de sus posibilidades.
A partir de 1976, se le usa para la fabricación de envases ligeros, transparentes y
resistentes principalmente para bebidas. Sin embargo, el PET ha tenido un desarrollo
extraordinario para empaques. En México, se comenzó a utilizar para este fin a
mediados de la década de los ochenta.
Los primeros envases de aparecen en el mercado alrededor del año 1977 y desde
su inicio hasta nuestros días el envase ha supuesto una revolución en el mercado y se
ha convertido en el envase ideal para la distribución moderna.
Por esta razón el polietilentereftalato ha convertido hoy en el envase más utilizado
en el mercado de la bebidas refrescantes, aguas minerales, aceite comestible y
detergentes; también bandejas termo formadas, envases de salsas, farmacia,
cosmética, licores, etc.
Distintos estudios han demostrado que el envase de PET es muy competitivo en el
consumo de energía y en la generación de residuos en comparación con otros
materiales.
Igualmente el PET tiene una gran versatilidad tecnológica y dependiente del
producto a envasar, de las condiciones del mercado (climatología, temperatura,
humedad, nivel de automatización y de la calidad del envasado, condiciones de
almacenamiento...) y de su diseño, permite optimizar el peso del envase y adecuarlo a
las necesidades requeridas.
La tecnología de producción de envases ha permitido esta optimización en el peso
de los envases sin detrimento de poner en el mercado una amplia colección de diseños
atractivamente comerciales.
A lo largo de la historia del PET, la evolución tecnológica de los procesos y de los
materiales ha originado una mejora continuada en el envase que se ha traducido en
una mejora de su impacto medioambiental.
Así de esta forma la evolución tecnológica ha permitido el desarrollo de las
siguientes etapas:
1. Sustitución de otros materiales y evolución del peso del envase de PET.
2. Evolución de materiales constituyentes o relacionados con el envase.
3. Impacto en la logística - distribución
4. Desarrollo de la industria y de la tecnología de Reciclado.
5. Desarrollo de mercados usuarios de PET
3. Contenido
a. Características del producto.
Como algunos de los aspectos positivos que encontramos para el uso de
este material, principalmente empleado en envases de productos
destinados a la venta, podemos destacar:
Que actúa como barrera para los gases, como el CO2, humedad y el
O2
Es transparente y cristalino, aunque admite algunos colorantes
Irrompible
Liviana
Impermeable
No tóxica, a cierto grado, ya que todos los plásticos tienen cierto grado
de toxicidad, cualidad necesaria para este tipo de productos que están
al alcance del público en general (Aprobado para su uso en productos
que deban estar en contacto con productos alimentarios)
Inerte (al contenido)
Resistencia esfuerzos permanentes y al desgaste, ya que presenta
alta rigidez y dureza
Alta resistencia química y buenas propiedades térmicas, posee una
gran indeformabilidad al calor
Totalmente reciclable
Estabilidad a la intemperie
Alta resistencia al plegado y baja absorción de humedad que lo hacen
muy adecuado para la fabricación de fibras
Biorientación: Permite lograr propiedades mecánicas y de barrera con
optimización de espesores.
Cristalización: Permite lograr resistencia térmica para utilizar bandejas
termo formadas en hornos a elevadas temperaturas de cocción.
Esterilización: El PET resiste esterilización química con óxido de
etileno y radiación gamma.
Para la fabricación del PET, se han implementado algunas estrategias
para minimizar los impactos adversos al ambiente durante la producción,
como la utilización del gas natural como fuente de energía, así como el
control de emisiones a la atmósfera a través de oxidantes térmicos y el
tratamiento de aguas residuales.
b. Maquinas
1. La Máquina automática de estirado soplado.
La máquina de moldeo por estirado-soplado es ampliamente
usada para producir variedades de contenedores y envases de
plástico PET para agua mineral, bebidas, aceite, cosméticos,
infusiones calientes, etc. Controlada por microcomputadora con
cada proceso principal seguro de auto-bloqueo, es operada por un
solo trabajador y la producción total es completada
automáticamente. Su amplio uso y rendimiento confiable hace que
sea popular y atractiva para fabricar botellas.
Su punto más fuerte es el ahorro de energía. Adoptando una
sujeción de alta presión, la máquina de moldeo por estirado-
soplado automática hace un auto-ajuste de acuerdo con las
diferentes presiones necesitadas durante la producción, así
asegura una súper fuerza de sujeción. Mientras el sistema de
sellado de alta presión con ajuste automático permite que el
sellado del molde tenga una hermeticidad del 100% antes del
soplado y evita la pérdida de energía del aire y potencia, toma una
gran parte para disminuir los costos y mejorar la eficiencia.
2. Máquinas inyectoras moldeadoras. (ALL-268 PET)
Los equipos para la inyección de preformas de PET de
media y alta capacidad de fabricación son producidos con
elementos de la más moderna tecnología mundial usando PLC
siemens de última tecnología el cual realiza Tres etapas, maquina-
robot-molde con interface máquina-operador en pantalla TFT de
color LCD para el modificación de parámetros totales de
procedimiento, Asimismo usa patrones europeos CE, ingreso
tecnología a bajo costo.
3. Maquina por moldeo soplado.
La máquina de moldeo por soplado automática serie 1800
es amplia mente usada para fabricar botellas y envases de plástico
PET para agua mineral, bebidas, aceite, cosméticos, infusiones
calientes, etc. Controlada por microcomputadora con cada proceso
principal seguro de auto-bloqueo, es operada por un solo
trabajador y la producción total es completada automáticamente.
Características:
Cuenta con un diseño neumático y un dispositivo silenciador
de última tecnología, que hacen que la máquina opere
suave y silenciosamente.
Sus componentes neumáticos y eléctricos de alta calidad,
hacen que la máquina sea confiable y no requiera de un
cuidado y mantenimiento continuo.
El sistema de cierre al descubierto, facilita la operación y
cambio de moldes.
El horno infrarrojo cuenta con un variador de frecuencia, el
cual distribuye el calor en las preformas de manera más
exacta.
El pre soplado mejora la formación uniforme de la botella.
Permite tener una amplia variedad de diseños de botellas a
un bajo costo, lo cual es una buena opción para los que
fabrican botellas especiales.
4. Sistema compresor de aire
Provee la fuerza motriz de la máquina moldeadora por
estirado soplado y la energía primaria para el soplo de botellas de
PET. Esta comprobad que los compresores de tornillo rotativo son
los mejores productores de aire comprimido a alta presión.
5. Sistema de limpieza de aire.
Es de igual manera esencial en la producción de botellas de
calidad. Solamente se pueden producir botellas claras si se utiliza
aire limpio. El sistema de limpieza de aire consiste en un secador,
tanque de aire, enfriador, filtros.
6. El Sistema deshumidificador de aire
Prepara la resina de PET para su utilización. El PET seco
exhibe su naturaleza óptima. El deshumidificador recicla el calor
para utilizar la energía de forma eficiente y bajar el punto de rocío a
– 50°C o menor.
7. El Chiller
Pertenece a los equipos periféricos en la producción de botellas de
PET. Sin embargo no puede excluirse si se quiere producir botellas
a la máxima capacidad.
c. Técnicas
A partir de los polímeros y de acuerdo con el tipo de artículo que se desea
confeccionar se emplean distintos procedimientos, siendo los principales:
1. Moldeo por inyección
Un émbolo o pistón de inyección se mueve rápidamente hacia
adelante y hacia atrás para empujar el plástico ablandado por el calor
a través del espacio existente entre las paredes del cilindro y una
pieza recalentada y situada en el centro de aquél. Esta pieza central
se emplea, dada la pequeña conductividad térmica de los plásticos, de
forma que la superficie de calefacción del cilindro es grande y el
espesor de la capa plástica calentada es pequeño. Bajo la acción
combinada del calor y la presión ejercida por el pistón de inyección, el
polímero es lo bastante fluido como para llegar al molde frío donde
toma forma la pieza en cuestión. El polímero estará lo suficiente fluido
como para llenar el molde frío. Pasado un tiempo breve dentro del
molde cerrado, el plástico solidifica, el molde se abre y la pieza es
removida. El ritmo de producción es muy rápido, de escasos
segundos.
2. Moldeo por extrusión
En el moldeo por extrusión se utiliza un transportador de tornillo
helicoidal. El polímero es transportado desde la tolva, a través de la
cámara de calentamiento, hasta la boca de descarga, en una corriente
continua. A partir de gránulos sólidos, el polímero emerge de la matriz
de extrusión en un estado blando. Como la abertura de la boca de la
matriz tiene la forma del producto que se desea obtener, el proceso es
continuo. Posteriormente se corta en la medida adecuada.
Extrusión de film tubular
En esto proceso se funde polietileno de baja densidad. El
fundido es extruido a través de una matriz anular. Se introduce aire
inflando el tubo del polímero extruido para formar una burbuja del
diámetro requerido, la que es enfriada por una corriente de aire. El film
es arrastrado por un par de rodillos que aplastan la burbuja
manteniendo así el aire empleado para inflar la burbuja dentro de ella.
3. Moldeo por soplado
Es un proceso usado para hacer formas huecas (botellas,
recipientes). Un cilindro plástico de paredes delgadas es extruido y
luego cortado en el largo que se desea. Luego el cilindro se coloca en
un molde que se cierra sobre el polímero ablandado y le suprime su
parte inferior cortándola. Una corriente de aire o vapor es insuflado por
el otro extremo y expande el material hasta llenar la cavidad. El molde
es enfriado para el fraguado.
4. Moldeo por vacío
Mediante este proceso se comprime una chapa de resina
termoplástica ablandada por el calor contra un molde frío. La chapa
toma y conserva la forma del molde. Este método se emplea para
revestimientos interiores (puertas de heladeras, gabinetes, etc.)
5. Calandrado
El proceso se emplea para la fabricación de chapas y películas
plásticas. Consiste en pasar un polímero convertido en una masa
blanda entre una serie de rodillos calentados. A medida que el
polímero pasa a través de los rodillos se forma" un producto uniforme.
El último par do rodillos se ajustan para dar el espesor deseado. El
sistema de rodillos de enfriamiento da a las chapas o películas su
estructura molecular permanente.
d. Proceso (INYECCION SOPLADO- ESTIRADO)
Este proceso se aplica a la producción de envases que requieren
orientación molecular biorientada. Las preformas son calentadas,
estiradas y sopladas a 100C
Menor espesor de pared y por tanto menos peso, por lo que se obtienen
envases con mejores características mecánicas.
Por ser envases biorientados la resistencia al paso de gases y vapor es
mucho mejor. La presión en el peso y el volumen del empaque es
excelente.
PASOS
I. En esta técnica el material en estado fundido se inyecta a través de
una o varias boquillas en un primer molde.
II. formando un cuerpo hueco, denominado "Preforma".
III. Esta se enfría hasta temperaturas en las que el material es todavía
moldeable y se encierra en los semimoldes que darán lugar a la
forma del envase.
IV. Se sopla con aire a presión y se estira
V. cuando toca el molde el material se enfría adquiriendo la forma
definitiva.
VI. En una última fase se expulsa la botella.
CONDICIONES DE PROCESO
El proceso de secado se inicia aprox. 4 horas antes del proceso de
inyección, para garantizar que el PET este bien seco.
La temperatura del aire del secado se eleva aprox. A 120°C
Se recomienda controlar la velocidad de estirado para dar tiempo a la
orientación molecular y no provocar el desgarre del material (0.60 seg.)
En el pre-soplado se introduce aire relativamente a baja presión (6 – 12
bar)
En el soplado se introduce aire comprimido seco y libre de aceite a mayor
presión (40 bar)
A mayor complejidad de la forma deseada, mayor tiempo de exposición
de aire a alta presión.
Temperatura de contacto del material con el molde que se encuentra frío
(4°C aprox.), lo hace rígido y de detiene el proceso de orientación.
e. Tecnología
Plastipak Packaging, presentó un revolucionario concepto de
diseño y manufactura de botellas para llenado en caliente. Normalmente,
para llenar envases de PET en caliente se requieren paredes gruesas. A
través de la tecnología ThermoShape, la empresa logra usar 20% menos
de material, sin que se usen paneles de vacío o se impacte de manera
negativa el desempeño de la botella.
PTI, Plastics Technologies Inc., que trabajó junto con Emergent
Technologies LLC, en la creación de un recipiente fabricado por
inyección-soplado que tiene dos compartimentos, uno dentro del otro. El
compartimento menor está ubicado en la base, y se logra embutiendo la
base hacia la boca del recipiente mayor, de forma tal que se conforma
una cavidad de almacenamiento dentro de otra. Los productos pueden
contenerse por fricción y pueden ser sellados. El compartimento superior
utiliza un cierre convencional. Los envases se fabrican en una sola capa
de PET, de tal manera que no se afectan las propiedades de reciclado.
Siapi srl presentó un nuevo diseño de envase ultra-liviano para
botellas de PET de 19 litros, que pesa tan sólo 330 g.
Convencionalmente, el peso de un envase de este tipo es de 390 g. Un
control preciso de la distribución de material en la pared del contenedor
permite llegar a esta sustancial reducción de materia prima. Para que el
envase no colapse pese a tener paredes tan delgadas, el diseño cuenta
con una estructura de anillos de refuerzo alrededor. Para su producción
se usan las máquinas de soplado EA1S y EA2S, con el potencial de
alcanzar producciones entre 600 y 1.100 unidades por hora.
Netstal tiene la meta de instalarse en el mercado de lácteos en
Brasil a través de su tecnología de preforma de doble capa. Una
aplicación específica es el mercado de leche. Aunque ya existen leches
envasadas en botellas plásticas en el país, se requiere el uso de una
etiqueta en toda la superficie externa, para proteger la leche de radiación
UV. El sistema de Netstal inyecta primero un núcleo negro opaco, que se
sobre moldea posteriormente con PET blanco, de forma tal que se brinda
una protección completa contra la radiación UV. El sistema se presentó en
la pasada Brasilplast.
El sistema X Max, permite secar grandes volúmenes de PET con
un consumo menor de energía; a diferencia de los diseños de torres
gemelas y lechos gemelos de desecante, tiene un sólo lecho de
desecado, que es 50 % más grande que un lecho normal y no usa ni agua
de refrigeración ni aire comprimido. Puestos en paralelo (se pueden poner
entre 3 y 10 secadores), los secadores comparten la misma temperatura y
flujo de aire, pero cada uno tiene un punto de rocío diferente. De esta
forma no necesitan regeneración al mismo tiempo.
Entre el 60 y el 65% de la energía requerida para secado de PET es
usada para elevar la temperatura de la resina y evaporar la humedad.
Cerca del 35% de la potencia se consume en regeneración del
desecante, y sólo entre el 5 o 10% es para la operación de los
ventiladores y control de potencia.
Láminas de PET directamente desde la materia prima
Una de las novedades más revolucionarias es la tecnología DPET,
presentada por la empresa Octal, permite ahorrar 24% en costos al
manufacturar lámina de PET a partir de los componentes elementales de
la resina. De esta forma se ahorra el paso intermedio de formar pellets
para hacer lámina. Un análisis de ciclo de vida indica que la huella de
carbono del DPET es 28% menor que la del APET y 20% menor que la
del PET. Además, la resina DPET permite mejor control del espesor de la
lámina, logra mayor consistencia y mejores propiedades de claridad, de
acuerdo con su fabricante. Los productos fabricados están destinados al
mercado de empaque termo formado.
4. Conclusiones.
De todo esto se concluye que la información que se maneja respecto a
este tema es muy amplia, pero también muy tediosa, de tal forma que la idea de
haber realizado este trabajo, fue con el objeto de informar el proceso de
fabricación del PET, así como sus características especiales que posee y de las
técnicas de las cuales se puede obtener una botella.
5. BibliografíaAll Right Machinery. (s.f.). Recuperado el 24 de Febrero de 2015, de
http://allrightmachinery.com/spanish/index.htmlContreras Martinez , M. J., Lopez Cervantes, E., Rosario Carbajal, J., & Tovar Farfan,
R. O. (2009). Instituto Politecnico Nacional. Recuperado el 25 de Febrero de 2015, de http://tesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/4119/1/101.pdf
Engineering, T. (Agosto de 2011). Tecnologia del plastico. Recuperado el 25 de Febrero de 2015, de http://www.plastico.com/temas/Nuevas-tecnologias-para-procesamiento-de-PET+3083943?pagina=3
Historia PET. (s.f.). Recuperado el 19 de Febrero de 2015, de http://www.eis.uva.es/~macromol/curso04-05/pet/historia.html
Valdez, I. G. (2013). Recuperado el 25 de Febrero de 2015, de http://www.plastimagen.com.mx/2013/minuta/d15-GuillermoSalas.pdf
Wikipedia. (s.f.). Recuperado el 24 de Febrero de 2015, de http://es.wikipedia.org/wiki/Botella_de_pl%C3%A1stico