REDUCCIÓN Y CONTROL DE PESO EN BOTELLA PLÁSTICA.

REDUCCIÓN Y CONTROL DE PESO EN BOTELLA PLÁSTICA.

Integrantes: Ing José Carlos Osuna Ramos, Ing Armando Baltazar de Anda

Asesor: Ing. Julio Jaime Magaña (Ingeniería de Procesos Plásticos)

Universidad Autónoma de Guadalajara

uag@uag.com

CAPITULO 1. Introducción

Antecedentes desarrollados del tema:

En ingeniería el moldeo por soplado es un proceso tradicional de manufactura de plástico por medio del cual se producen objetos de plástico huecos, como botellas. Es un proceso semicontinuo que incluye dos pasos, la extrusión del polímero fundido a través de un dado especial con un perfil tubular llamado parison y el inflado de este tubo en un molde, del cual toma la forma final el polímero extruido.

La fabricación de botellas por medio de moldeo por soplado permite la formación de botellas con dos o más capas, así como también ayuda a disminuir el costo de los materiales, a diferencia del proceso de moldeo de botellas de vidrio.

El control automático de las máquinas modernas junto con un dado de alta calidad, permite extruir las proporciones de las capas de acuerdo con lo programado así como un control en la cantidad de material requerido de acuerdo con la geometría de la botella a moldearse.

Han sido varias décadas de mejora continua en el desarrollo de nuevos resinas, nuevos materiales para la fabricación de moldes y herramentales, desarrollo de software de diseño, aplicación del control automático en la nuevas máquinas sopladoras, que han permitido alcanzar mejores eficiencias en tiempos de ciclos, así como mejor calidad en las botellas sopladas al menor costo posible.

Aún logrando conjuntar todo la tecnología de punta en este proceso de soplado, no sería posible cumplir con los objetivos de eficiencia, si no consideramos el Control de Parámetros de Proceso, el cual es un área de la Ingeniería de Procesos, que establece las condiciones y capacidades del proceso con el fin de mantener un control en las especificaciones del mismo.

Un parámetro de suma importancia en el proceso de soplado, es el control de los espesores de pared de la botella o recipiente soplado, el cual someteremos a estudio para demostrar que es la base para obtener botellas dentro de especificaciones así como alcanzar ahorros significativos en la utilización de la resina, y por ende mejores costos.

Justificación:

Utilizando la técnica del control y análisis de espesores de pared en el proceso de extrusión soplo, se pretende demostrar que el espesor está directamente ligado al peso total de todo recipiente soplado así como a la hermeticidad del mismo.

De acuerdo a lo anterior, la industria del soplado de plástico, hoy en día debe concentrar sus esfuerzos a tener como uno de sus principales objetivos, el control y reducción de peso en los piezas sopladas, apoyándose en las nuevas tecnologías de diseño, moldes, herramentales y maquinaria.

Objetivo:

En este estudio se pretende demostrar la factibilidad de reducir en 10% el peso de una botella utilizada para bebidas, aplicando la ingeniería de procesos al controlar los parámetros del proceso de extrusión soplo.

Se demostrará cómo es la interrelación que existe entre las variables de control de proceso de soplado con los moldes, herramentales y maquinaria, para mantener la capacidad del proceso dentro de las especificaciones de calidad y costos.

Se pretende que este artículo sea considerado como referencia para cualquier empresa de manufactura de soplado de plástico, en cuanto a cómo llevar un control efectivo de peso del recipiente a soplar, a través del monitoreo, análisis, control y mejora de los parámetros de operación.

Organización del trabajo:

La propuesta inicial fue identificar los sistemas que aportarían los datos correspondientes para su análisis, por tal motivo, fue necesario dividirlo en las siguientes secciones:

- Control de Parámetros de la Botella.

- Control de Parámetros de Molde y Herramentales.

- Control de Parámetros de Máquina.

A partir de la información obtenida en cuanto a parámetros de proceso, se procederá a realizar los análisis correspondientes de las variables a llevar a control a través de equipos de medición, con el fin de planear las estrategias a seguir para alcanzar la reducción del peso objetivo en la botella.

CAPITULO 2. Revisión Bibliográfica.

Moldeo por soplado y extrusión.

Esta forma de moldear consiste en el ciclo que se ilustra en la (Figura 1.1). En la mayoría de casos el proceso se organizar como operación de producción elevada para fabricar botellas de plástico. La secuencia es automática y, por lo general, se integra con operaciones tales como llenado y etiquetado de las botellas1.

Figura (1.1) Moldeo soplado por extrusión:1) Extrusión de parison;2) se pincha la parte superior del parison y se sella en la inferior alrededor de un pasador metálico de soplado, conforme las dos mitades del molde se juntan; 3) el tubo se infla de modo que adopta la forma de la cavidad del molde; y 4) el molde se abre para retirar la pieza solidificada.

Por lo general, se requiere que el contenedor soplado sea rígido, y la rigidez depende del espesor de la pared, entre otros factores. El espesor de la pared del contenedor soplado se relaciona con el parison de extruido inicial, lo que supone una forma cilíndrica del producto final1. El efecto de la expansión del troquel sobre el parison se representa en la (Figura 1.2)

(Figura 1.2) 1) Dimensiones del troquel de extrusión, mostrando el parison después de la expansión del troquel, y 2) contenedor moldeado por soplado, en el moldeo soplado por extrusión.

CAPITULO 3. Desarrollo Experimental.

Control de parámetros de botella.

En el proceso de soplado es importante identificar las especificaciones dimensionales y funcionales del recipiente a formar. El desarrollo del diseño inicial dependerá de los requerimientos del mercado al que va dirigido. Un software de diseño será fundamental para hacer el prototipo en 3D 3, el cual deberá ser sometido a evaluaciones. Una vez desarrollado el prototipo, será definir el tipo de resina a utilizar, espesores, peso y acabados en la botella, estas especificaciones son punto de partida para el diseño del molde y herramental de extrusión.

Para efectos de este estudio se seleccionó un Polipropileno, dado que un requerimiento del proceso

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