Indice
2. Marcos de
referencia
3. Procedimiento
4.
Resultados
5. Otras Máquinas
que Intervienen en la Producción de Envases de
Plástico.
6. Conclusiones y
recomendaciones
7.
Bibliografía
1. Introducción
El presente trabajo tiene como tema central la descripción clara y detallada sobre
cuáles son y en qué consisten los procesos para
la obtención de Envases de Plástico
durante Marzo y Abril de 2001 en la empresa
"Miniplast" en Tlalnepantla.
En los últimos años, como sabemos, la industria del
plástico ha venido sustituyendo paulatinamente al resto de
los diversos materiales. En
cualquier lugar civilizado en el que nos hallemos lo podemos
encontrar en sus muy diversas formas. Citar ejemplos es muy
sencillo y uno de ellos es el de la progresiva sustitución
de envases de vidrio por los de
plástico.
Durante mucho tiempo se
estimó la posibilidad de introducir a los materiales
plásticos
en el envase de bebidas gaseosas, agua
purificada y otros productos,
donde el dominio del
vidrio y los materiales metálicos parecía
indiscutible.
Las principales características que el plástico
debía cumplir eran varias: presentar alta transparencia
para proporcionar buena presentación al producto
envasado; resistencia
mecánica a presiones internas para el caso
de líquidos ingresados a presión;
cumplir con los requerimientos con los que cumplía el
vidrio; alta resistencia a impactos producidos durante las
labores de producción, transporte y
distribución del producto; precio menor
al vidrio con productividades iguales o mayores.
Las dificultades parecían excesivas, sobre todo en el caso
de la impermeabilidad y la presión que debía de
soportar; sólo se podía aspirar a resolver el
problema con grandes espesores de pared o complicados métodos de
Extrusión. Inclusive, era contraproducentes al analizarlas
en transparencia, productividad y
costo, por ello
se descartaban como alternativas factibles. El desarrollo de
una modificación a los procesos de Extrusión e
Inyección o Soplado, así como la investigación de nuevos grados de resinas
que cumplieran con las propiedades mecánicas y de
permeabilidad impuestas por las características de los
productos a envasar, resolvieron los problemas para
la sustitución de vidrio y metales, en
campos en que parecían irremplazables.
Es por ello que la presente investigación pretende dar a
conocer al lector, de una manera clara y detallada, cuáles
son y en qué consisten los procesos para obtención
de Envases de Plástico y, en caso particular, los que se
emplean en la empresa Miniplast
de Tlalnepantla.
Como resultado de una lectura
minuciosa, el lector adquirirá los conocimientos
necesarios para, de así decidirlo, estudiar los procesos
más a fondo para y con ello, crear su propia empresa en un
ramo recomendado ampliamente por su alta rentabilidad
y su mercado en
constante crecimiento.
En lo que al contenido del trabajo se refiere, dentro del Marcos
de Referencia encontramos al Teórico y al
Histórico. Dentro del Marco
Teórico el lector encontrará una breve
descripción de lo que son los plásticos y de los
procesos existentes para darles una determinada forma. Dentro del
Marco Histórico encontrará temas muy diversos como
pueden ser: el surgimiento de los Plásticos, el desarrollo
que han tenido desde su aparición y la forma en la que se
clasifican como primarios y secundarios.
Siguiendo con el contenido y dentro los Resultados el lector
podrá conocer en que consisten los procesos de Soplado y
Extrusión. Así mismo, entenderá como
trabajan en conjunto, principalmente en la elaboración de
Envases de Plástico, mediante el Proceso de
Soplado-Extrusión con Biorientación.
Finalmente, conocerá otras maquinarias que intervienen en
el proceso para la elaboración de Envases de
Plástico como son: la Torre de Refrigeración, el Compresor y el
Molino.
Marco Teórico
Breve Descripción de los Plásticos
Hace cien años, al mencionar el término
plástico, éste se podía entender como algo
relativo a la reproducción de formas o a las artes
plásticas. En la actualidad, esta palabra se utiliza con
mayor frecuencia, y tiene un significado que implica no
sólo arte, sino
también tecnología y ciencia. La
palabra plástico deriva del griego "Plastikos" que
significa "Capaz de ser Moldeado", sin embargo, esta
definición no es suficiente para describir de forma clara
a la gran variedad de materiales que así se denominan; a
continuación se aborda el tema con mayor detenimiento.
Los plásticos son materiales poliméricos
orgánicos (compuestos por moléculas
orgánicas gigantes) que pueden deformarse hasta conseguir
una forma deseada por medio de procesos como la Extrusión,
el moldeo, la inyección, y el hilado, entre otros. Las
moléculas pueden ser de origen natural, por ejemplo la
celulosa, la cera y el caucho (hule) natural; o
sintéticas, como el polietileno y el nylon. Los materiales
empleados en su fabricación son resinas en forma de
bolitas o polvo en disolución. Con estos materiales se
fabrican los plásticos terminados.
Se caracterizan por una relación resistencia/densidad,
propiedades excelentes para el aislamiento térmico y
eléctrico; y una buena resistencia a los ácidos y
disolventes. Las enormes moléculas de las que están
compuestos pueden ser lineales, ramificadas o entrecruzadas,
dependiendo del tipo de plástico. Las moléculas
lineales y ramificadas son termoplásticas (se ablandan con
el calor),
mientras que las entrecruzadas son termoendurecibles (se
endurecen con el calor).
Fabricación
La fabricación de los plásticos y sus
manufacturados implica cuatro pasos básicos:
- Obtención de las materias primas
- Síntesis del polímero
básico - Composición del polímero como un
producto utilizable industrialmente. - Moldeo o deformación del plástico a su
forma definitiva.
Materias Primas
En un principio, la mayoría de los plásticos se
fabricaban con resinas de origen vegetal, como la celulosa (del
algodón), el furfural (de la cáscara de la avena),
aceites (de semillas), derivados del almidón o el
carbón. La caseína de la leche era uno
de los materiales no vegetales utilizados. En la actualidad la
mayoría de los plásticos se elaboran con derivados del
petróleo. Las materias primas derivadas del
petróleo
son tan baratas como abundantes. No obstante, dado que las
existencias mundiales de petróleo tienen un límite,
se están investigando otras fuentes de
materias primas, como la gasificación del
carbón.
Aditivos
Con frecuencia se utilizan aditivos químicos para
conseguir una propiedad
determinada. Por ejemplo, los antioxidantes protegen el
polímero de degradaciones químicas causadas por el
oxígeno
o el ozono. De una forma parecida, los estabilizadores
ultravioleta lo protegen de la intemperie. Los plastificantes
producen un polímero más flexible, los lubricantes
reducen la fricción y los pigmentos colorean los
plásticos. Algunas sustancias ignífugas (sustancias
combustibles ininflamables) y antiestáticas se utilizan
también como aditivos.
Muchos plásticos se fabrican en forma de material
compuesto, lo que implica la adición de algún
material de refuerzo, normalmente fibras de vidrio o de carbono. Los
materiales compuestos tienen la resistencia y la estabilidad de
los metales, pero por lo general son más ligeros. Las
espumas plásticas, un material compuesto de
plástico y gas, proporcionan
una masa de gran tamaño pero muy ligera.
Forma y Acabado
Las técnicas
empleadas para conseguir la forma final y el acabado de los
plásticos dependen de tres factores: tiempo, temperatura y
fluencia (conocido como deformación). La naturaleza de
muchos de estos procesos es cíclica. Una de las operaciones
más comunes es la Extrusión. Una máquina de
Extrusión consiste en un aparato que bombea el
plástico a través de un molde con la forma deseada.
Los productos Extrusiónados, como por ejemplo los envases,
tienen una sección llamada matriz con la
forma del envase que se desea fabricar. La máquina de
Extrusión realiza otras operaciones, como moldeo por
Soplado o moldeo por inyección.
Otros procesos utilizados son el moldeo por compresión, en
el que la presión forza al plástico a adoptar una
forma concreta, y el moldeo por transferencia, en el que un
pistón introduce el plástico fundido a
presión en un molde. El calandrado es otra técnica
mediante la cual se forman láminas de plástico.
Algunos plásticos, y en particular los que tienen una
elevada resistencia a la temperatura, requieren procesos de
fabricación especiales.
Clasificación de los
Procesos de Transformación
Una clasificación más específica de los
procesos de transformación se basa en los cambios de
estado que
sufren los plásticos dentro de la maquinaria. Así,
podemos encontrar la siguiente división:
- Procesos Primarios
- Procesos Secundarios
En el primer caso, el plástico es moldeado a
través de un proceso térmico donde el material pasa
por el estado
líquido y finalmente se solidifica, mientras que en los
procesos secundarios se utilizan medios
mecánicos o neumáticos para formar el
artículo final sin pasar por la fusión del
plástico.
Con base en estos criterios, los procesos de
transformación principales se clasifican como:
- Extrusión
- Inyección
- Soplado
- Calandreo
- Inmersión
- Rotomoldeo
- Compresión
- Termoformado
- Doblado
- Corte
- Torneado
- Barrenado
- Dado: dispositivo empleado en el moldeado del
plástico para darle una forma determinada de tubo.
Sinónimo de matriz. - Filete: dispositivo que recorre al husilllo de un
extremo a otro e impulsa la Materia
Prima a través del extrusor. - Husillo: eje metálico central que contiene la
mayor tecnología dentro de una máquina de
Extrusión. - Inyección: proceso de Soplado empleado cuando
se desea producir recipientes de boca ancha. - Mandril: parte central del dado.
- Matriz: dispositivo empleado en el moldeado del
plástico que contiene la forma del producto deseado.
Sinónimo de dado. - Párison: sinónimo de forma previa o
preforma en el proceso de Soplado. - Ramo: tipo de marcado que abarca la producción
de una empresa,
conocido también como "giro". - Soplado: proceso de Soplado empleado para producir
recipientes de boca delgada. - Torque: giro realizado bajo presión realizado
por máquinas
o estructuras..
Marco
Histórico
El Surgimiento de los Plásticos
El desarrollo de los plásticos surge cuando se
descubrió que las resinas naturales podían
emplearse para elaborar objetos de uso práctico. Estas
resinas como el betún, la gutapercha, la goma laca y el
ámbar, son extraídas de ciertos árboles, y se tienen referencias de que ya
se utilizaban en Egipto,
Babilonia, la India,
Grecia y
China. En
América
se conocía otro material utilizado por sus habitantes
antes de la llegada de Colón, conocido como hule o
caucho.
El hule y otras resinas presentaban algunos inconvenientes y, por
lo tanto, su aplicación resultaba limitada. Sin embargo,
después de muchos años de trabajos e investigaciones
se llegaron a obtener resinas semisintéticas, mediante
tratamientos químicos y físicos de resinas
naturales.
Se puede decir que la primera resina semisintética fue el
hule vulcanizado, obtenida por Charles Goodyear en 1839 al hacer
reaccionar azufre con la resina natural caliente. El producto
obtenido resultó ser muy resistente a los cambios de
temperatura y a los esfuerzos mecánicos.
A mediados del siglo XIX, el inventor inglés
Alexander Parkes obtuvo accidentalmente la nitrocelulosa,
mediante la reacción de la celulosa con ácido
nítrico y sulfúrico, y la llamó "Parkesina",
que con aceite de ricino se podía moldear. Sin embargo
debido a su flamabilidad, no tuvo éxito
comercial.
Alrededor de 1860, en los Estados Unidos
surgió el primer plástico de importancia comercial
gracias a un concurso para encontrar un material que sustituyen
al marfil en la fabricación de las bolas de billar (en esa
época se utilizaban tanto marfil, que se sacrificaba
12,000 elefantes anualmente para cubrir la demanda).
Casualmente los hermanos Hyatt trabajaban con el algodón
tratado con ácido nítrico, siendo un producto muy
peligroso que podía utilizarse como explosivo.
Aprovechando la idea de Parkes, sustituyeron el aceito de ricino
por alcanfor y al producto obtenido le llamaron "Celuloide", el
cual hizo posible la producción de varios artículos
como peines, bolas de billar y películas
fotográficas.
Otro plástico semisintético que tuvo buena
aceptación comercial fue el que desarrollaron Krische y
Spitteler en 1897, debido a la demanda de pizarrones blanco en
las escuelas alemanas. Este material se fabricó a base de
Caseína, una proteína extraída de la leche
al hacerla reaccionar con formaldehído. Su principal
aplicación fue la elaboración de botones.
En 1899 Leo H. Baeklan, descubrió una resina considerado
totalmente sintética, "la baquelita", la cual se obtienen
mediante la reacción del fenol con
formaldehído.
Durante las décadas siguientes aparecieron de forma
gradual más tipos de plásticos. Aunque en el siglo
XIX se observó en diversos laboratorios que, por
acción de la luz o del calor,
muchas sustancias simples, gaseosas o líquidas se
convertían en compuestos viscosos o incluso
sólidos, nunca se imaginó el alcance que
tendrían estos cambios como nuevas vías de
obtención de plásticos.
El Avance de la Química de los
Plásticos
El siglo XX puede considerarse como el inicio de "La Era del
Plástico", ya que en esta época la obtención
y comercialización de los plásticos
sintéticos ha sido continuamente incrementadas y el
registro de
patente se presenta en número creciente. La
consecución de plásticos sintéticos se
originó de la Química Orgánica que se
encontraba entonces en pleno auge.
En 1920 se produjo un acontecimiento que marcaría la pauta
en el desarrollo de materiales plásticos. El
químico alemán Hermann Staudinger aventuró
que éstos se componían en realidad de
moléculas gigantes. Los esfuerzos dedicados a probar esta
afirmación iniciaron numerosas investigaciones
científicas que produjeron enormes avances en esta parte
de la química. En las décadas de 1920 y 1930
apareció un buen número de nuevos productos, como
el etanoato de celulosa (llamado originalmente acetato de
celulosa), utilizado en el moldeo de resinas y fibras; el cloruro
de polivinilo (PVC), empleado en tuberías y recubrimientos
de vinilo, y la resina acrílica, desarrollada como un
pegamento para vidrio laminado.
Uno de los plásticos más populares
desarrollados durante este periodo es el metacrilato de metilo
polimerizado, conocido en México
como plexiglás. Este material tiene unas propiedades
ópticas excelentes; puede utilizarse para gafas y lentes,
o en el alumbrado público o publicitario. Las resinas de
poliestireno, comercializadas alrededor de 1937, se caracterizan
por su alta resistencia a la alteración química y
mecánica a bajas temperaturas y por su muy limitada
absorción de agua. Estas propiedades hacen del
poliestireno un material adecuado para aislamientos y accesorios
utilizados a bajas temperaturas, como en instalaciones de
refrigeración y en aeronaves destinadas a los vuelos a
gran altura. El PTFE (politetrafluoretileno), sintetizado por
primera vez en 1938, se comercializó con el nombre de
teflón en 1950. Otro descubrimiento fundamental en la
década de 1930 fue la síntesis
del nylon, el primer plástico de ingeniería de alto rendimiento.
La II Guerra
Mundial
Durante la II Guerra Mundial,
tanto los aliados como las fuerzas del Eje sufrieron reducciones
en sus suministros de materias primas. La industria de los
plásticos demostró ser una fuente inagotable de
sustitutos aceptables. Alemania, por
ejemplo, que perdió sus fuentes naturales de látex,
inició un gran programa que
llevó al desarrollo de un caucho sintético
utilizable. La entrada de Japón
en el conflicto
mundial cortó los suministros de caucho natural, seda y
muchos metales asiáticos a Estados Unidos. La respuesta
estadounidense fue la intensificación del desarrollo y la
producción de plásticos. El nylon se
convirtió en una de las fuentes principales de fibras
textiles, los poliésteres se utilizaron en la
fabricación de blindajes y otros materiales
bélicos, y se produjeron en grandes cantidades varios
tipos de caucho sintético.
El Auge de la Posguerra
Durante los años de la posguerra se mantuvo el elevado
ritmo de los descubrimientos y desarrollos de la industria de los
plásticos. Tuvieron especial interés
los avances en plásticos técnicos, como los
policarbonatos, los acetatos y las poliamidas. Se utilizaron
otros materiales sintéticos en lugar de los metales en
componentes para maquinaria, cascos de seguridad,
aparatos sometidos a altas temperaturas y muchos otros productos
empleados en lugares con condiciones ambientales extremas. En
1953, el químico alemán Karl Ziegler
desarrolló el polietileno, y en 1954 el italiano Giulio
Natta desarrolló el polipropileno, que son los dos
plásticos más utilizados en la actualidad.
La década de los sesenta se distinguió porque se
lograron fabricar algunos plásticos mediante nuevos
procesos, aumentando de manera considerable el número de
materiales disponibles. Dentro de este grupo destacan
las llamadas "resinas reactivas" como: Resinas Epoxi,
Poliésteres Insaturados, y principalmente Poliuretanos,
que generalmente se suministran en forma líquida,
requiriendo del uso de métodos de transformación
especiales.
En los años siguientes, el desarrollo se enfocó a
la investigación química sistemática, con
atención especial a la modificación
de plásticos ya conocidos mediante espumación,
cambios de estructura
química, copolimerización, mezcla con otros
polímeros y con elementos de carga y de refuerzo.
En los años setentas y ochentas se inició la
producción de plásticos de altas propiedades como
la Polisulfornas, Poliariletercetonas y Polímeros de
Cristal Líquido. Algunas investigaciones en este campo
siguen abiertas.
Aplicaciones Posteriores a
1990
Los plásticos tienen cada vez más aplicaciones en
los sectores industriales y de consumo.
Algunas de ellas se mencionan a
continuación:
Empaquetado
Una de las aplicaciones principales del plástico es el
empaquetado. Se comercializa una buena cantidad de LDPE
(polietileno de baja densidad) en forma de rollos de
plástico transparente para envoltorios. El polietileno de
alta densidad (HDPE) se usa para películas
plásticas más gruesas, como la que se emplea en las
bolsas de basura. Se
utiliza también en el empaquetado el polipropileno: buena
barrera contra el vapor de agua; tiene aplicaciones
domésticas y se emplea en forma de fibra para fabricar
alfombras y sogas.
Construcción
La construcción es otro de los sectores que
más utilizan todo tipo de plásticos, incluidos los
de empaquetado descritos anteriormente. El HDPE se usa en
tuberías, del mismo modo que el PVC. Éste se emplea
también en forma de lámina como material de
construcción. Muchos plásticos se utilizan para
aislar cables e hilos, y el poliestireno aplicado en forma de
espuma sirve para aislar paredes y techos. También se
hacen con plástico marcos para puertas, ventanas y techos,
molduras y otros artículos.
Otras Aplicaciones
Otros sectores industriales, en especial la fabricación de
motores, dependen
también de estas sustancias. Algunos plásticos muy
resistentes se utilizan para fabricar piezas de motores, como
colectores de toma de aire, tubos de
combustible, botes de emisión, bombas de
combustible y aparatos electrónicos. Muchas
carrocerías de automóviles están hechas con
plástico reforzado con fibra de vidrio.
Los plásticos se emplean también para fabricar
carcasas para equipos de oficina,
dispositivos electrónicos, accesorios pequeños y
herramientas.
Entre las aplicaciones del plástico en productos de
consumo se encuentran los juguetes, las maletas y
artículos deportivos.
Planteamiento del
Problema
¿Cuáles son y en qué consisten los procesos
para la obtención de Envases de Plástico durante
Marzo y Abril de 2001 en la empresa "Miniplast" en
Tlalnepantla?
Objetivos
Generales
- Identificar y describir los procesos y maquinarias
que se emplean para la obtención de Envases de
Plástico en la empresa "Miniplast" de Tlalnepantla
durante Marzo y Abril de 2001.
Particulares
Al terminar de leer el presente trabajo de investigación
el lector tendrá un conocimiento
muy amplio sobre los siguientes puntos:
- Conocer en qué consiste el método
llamado "Extrusión". - Identificar y describir la maquinaria empleada en la
Extrusión de los plásticos. - Conocer cuáles son las ventajas y desventajas,
así como las aplicaciones del método de
Extrusión. - Conocer en qué consiste el método de
"Soplado". - Identificar y describir la maquinaria empleada en el
Soplado de los plásticos. - Conocer cuáles son las ventajas y desventajas,
asicomo las aplicaciones del método de
Soplado. - Entender y conocer como trabajan en conjunto los
métodos de Extrusión y de Soplado para la
obtención de Envases de Plástico. - Identificar la Materia
Prima utilizada en la producción de Envases de
Plástico. - Conocer la forma en la que se le da color a los
envases - Identificar y describir otras máquinas que
intervienen en el proceso para obtención de Envases de
Plástico.
Siendo Miniplast una empresa muy pequeña
suponemos que los procesos que se utiliza para la
obtención de Envases de Plástico son el de Soplado
y el de Extrusión.
Como el lector habrá observado, esta hipótesis no abarca completamente el
Planteamiento del
Problema y solo da una respuesta tentativa a la primera
pregunta –cuáles son…- del mismo; esto se
debe a que consideramos innecesario elaborar una
hipótesis sobre la
segunda pregunta –y en qué consisten…- del
Planteamiento del Problema, puesto que hacer suposiciones sobre
procesos tan complejos y desconocidos, sería solo inventar
sobre algo completamente desconocido para nosotros.
Técnicas y Herramientas
de la Investigación
Técnicas de Investigación Documental
Para este trabajo ocupamos solamente fichas
bibliográficas. Esto a consecuencia de que parte de
nuestra información esta basada en
información de libros de
consulta.
Técnicas de
Investigación de Campo
Para la realización de esta investigación hicimos
uso de las siguientes técnicas de investigación
de campo: a observación, la entrevista
y el cuestionario.
Muestra
Tipo demuestra:
Se realizó un muestreo
aleatorio simple o al azar, es decir, que cada uno de los
individuos de nuestra población tuvo la misma posibilidad de ser
escogido.
Tamaño de la muestra:
Se aplicó un cuestionario de 4 preguntas a una muestra de
4 personas, esto considerando un total de 22 empleados y
realizado en el dueño, el encargado de la
producción y dos operadores. Además, posteriormente
se aplico una entrevista de
15 preguntas al dueño de la empresa.
Diseño de la
prueba
Cuestionario
Para una comprobación de nuestra hipótesis se hizo
uso del siguiente cuestionario:
- ¿Cuáles son los procesos que se
utilizan en Miniplast para la obtención de Envases de
Plástico? ( ) Soplado ( ) Inmersión
( ) Extrusión ( ) Barrenado
( ) Calendreo ( ) Laminado
( ) Polietileno ( ) PVC ( ) PET ( )
ResinaK- ¿Qué Materia Prima utilizan para la
fabricación de Envases de Plástico?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
- ¿En que formas se le encuentra comercialmente
a la materia pirma? - ¿Cuál es el conjunto de maquinaria
empleado en el proceso?
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Entrevista
Después de utilizar el cuestionario, también nos
fue muy útil realizar una entrevista al titular de la
empresa, la cuál fue grabada y contiene las siguientes
preguntas:
- ¿En que consiste el proceso de
Extrusión? - ¿Cuáles son sus principales
aplicaciones? - ¿En que consiste el proceso de
Soplado? - ¿Cuáles son sus
aplicaciones? - ¿Cuáles son las diferencias entre los
procesos de Soplado y de Inyección? - ¿En que consiste la Máquina
Sopladora? - ¿Cuántos envases produce por día
cada Máquina Sopladora? - ¿Qué uso le dan a los Envases de
Plástico elaborados en Miniplast? - ¿En que consiste el Molino y cuál es su
aplicación? - ¿En que consiste la Torre de
Refrigeración? - ¿Para qué se utiliza el
Compresor? - ¿Cómo se le clasifica al Polietileno
para la elaboración de Envases de
Plástico? - ¿De qué manera se le da color a los
Envases de Plástico? - ¿Qué se hace con los excedentes o
envases defectuosos? - ¿Qué podemos esperar del
plástico como negocio?
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