Manufactura de envases plásticos para contener productos

alimenticios

Profa. Elizabeth Duarte Beltrán

Instituto de Ingeniería Industrial

Tel.: 953 53 20214 Ext. 670

Resumen

En México la manufactura de envases para alimentos es muy diversa, ya que se presentan

múltiples soluciones en materiales y procesos, en la actualidad han sido envasados en;

cartón, plástico, vidrio y hojalata. Para determinar el material óptimo se recomienda

conocer primero las características físicas, químicas y biológicas del producto que se va a

envasar. En cuanto a la manufactura de los envases es muy importante optimizar los costos

sin sacrificar la calidad, teniendo en consideración el volumen de producción de envases,

ya que este determinará el tipo de industria y sistema de producción que se seleccionará

para obtener el producto final. En este proyecto se pretenden cubrir y explicar las

características de los materiales plásticos más utilizados en el envasado de los alimentos,

mencionando los procesos de producción de cada uno de ellos, así como las aplicaciones

que actualmente tienen en el mercado; para la manufactura de envases contamos con la

maquinaría de Inyección y Termoformado que se encuentra en el Laboratorio de

Tecnología Avanzada, estas son el detonante para lanzar al mercado proyectos de envases

que cumplan con los requerimientos necesarios para ser llenados con alimentos que se

producen en la región, como los que encontramos que se exhiben y venden en los portales

del centro de Huajuapan. El envasado de estos productos se realiza en bolsas de plástico

transparente, y se adquieren en los mercados sin una protección extra del embalaje, además

que; al no contar con la imagen o la dirección del fabricante el consumidor no vuelve

adquirirlos perdiendo interés en ellos y los productores ventas, ya que no debemos olvidar

que la comunicación publicitaria y su planificación se han convertido, con el transcurso de

los años, en un ejercicio cada vez más sofisticado. El aumento de la competencia y la

segmentación hacen necesario, hoy más que nunca, una mejor definición de los públicos

para que se ejecuten ventas. La compra de estos alimentos interesa sobre todo a turistas que

visitan nuestro municipio de Huajuapan de León y que vienen e otros lugares, a ellos les

gusta llevar y comer productos que no se encuentran en su entorno habitual. Por lo que se

vuelve una necesidad incrementar las ventas de estos productos, para ayudar al crecimiento

progresivo de la región, que al aumentar la actividad de ventas se notará en el impacto

económico y social del país. Con esta propuesta se pretende Otorgar el valor agregado a los

productos alimenticios comerciales de la región, presentando variadas alternativas de

envases, que además de permitir la protección y el transporte del mismo, se diseñen de tal

manera que se destaque la Identidad cultural del Estado, esto se puede lograr si no

olvidamos que contamos con una gran diversidad gastronómica y cultural.

Palabras clave: Alimentos, Envase, Manufactura.

1. Introducción

1.1 LOS ALIMENTOS.

Cuando tenemos un producto en este caso alimenticio; debemos considerar sus

características antes de tomar una decisión para su envasado, ya que todos los alimentos

tienen un tiempo de vida útil y después de este se maduran, fermentan y en general pierden

sus propiedades, por lo que se les denomina perecederos. Es aquí el reto de seleccionar el

MATERIAL correcto para “PROLONGAR EL MAYOR TIEMPO LA VIDA ÚTIL DE

LOS ALIMENTOS CON LA MAS ALTA CALIDAD Y EL MENOR COSTO”.

Actualmente a nivel mundial se desperdician alrededor de un 25 a un 30% de los alimentos

producidos, debido a varias razones, entre las más importantes, la merma de productos

frescos que no cuentan con el envase y el transporte adecuado para ser llevados hasta el

último usuario.

La protección de los alimentos es el objetivo fundamental del envase, ya que estos sufren

degradaciones y cambios por diferentes factores que se encuentran en el entorno del

producto.

Las dos Alteraciones más comunes en los productos alimenticios son las siguientes:

Alteraciones

biológicas

Estas modificaciones son ocasionadas por los procesos metabólicos

de los alimentos mediante la acción de las enzimas naturales o por la

acción de los microorganismos, incluyendo las alteraciones de

cualquier organismos vivo como; parásitos, roedores, insectos, etc.

Alteraciones

Abióticas

Son aquellas alteraciones las cuales cambian las características

físicas del producto como son: la desecación, deshidratación,

cristalización etc.

También se consideran las de tipo químico como son: las reacciones

de oxidación. Este tipo de cambios son indeseables ya que

generalmente modifican las características sensoriales del producto

disminuyendo su valor nutritivo y algunas veces generan sustancias

toxicas.

La acción de la

luz sobre el

producto

En algunos alimentos la luz ejerce cambios sensoriales, y

acelera la descomposición de los alimentos.

LA luz destruye algunas vitaminas como la A y la C, cambia el

color de los alimentos, altera las proteínas y favorece la

oxidación de las grasas.

El frío no

controlado

Deteriora a los alimentos, la piel de las frutas y las hortalizas se

agrietan y son invadidas por bacterias, levaduras y mohos.

AIRE El oxígeno del aire causa efectos destructores sobre las

vitaminas (principalmente las vitaminas A y C), los colores, los

sabores y otros componentes de los alimentos. Además el

oxígeno es esencial para el crecimiento de los mohos

Tiempo. Aunque hay algunos alimentos que son mejorados por el

añejamiento, pero en la mayoría el transcurso del tiempo

favorece el desarrollo de bacterias, levaduras y mohos, la

acción de las enzimas sobre los alimentos, la destrucción por

los insectos, los efectos del calor, el frío, la humedad, el

oxígeno y la luz, provocan estos cambios en el producto.

Pérdida ó

ganancia de

humedad

En el caso de productos frescos la pérdida de agua genera

cambios desagradables; disminución de aroma, cambios de

color, textura y de su aspecto en general.

En productos secos tienden absorber agua y humedad del

ambiente, modificando su estructura física y en otros casos

favoreciendo el desarrollo de microorganismos.

Absorción de

compuestos

volátiles

Los alimentos ricos en grasas y aceites presentan una tendencia

a absorber aromas extraños.

A continuación se enlistan las características más importantes que debemos conocer para

seleccionar el material adecuado al envasar un alimento:

Tiempo de vida en el anaquel

Si debe estar congelado

Esterilizado

Si es retornable o desechable

La temperatura a la que se conserva

El estado físico del alimento; sólido líquido gaseoso, pasta y granulado.

Con alto contenido de grasas.

Cantidad que se va a envasar

Puntos de distribución

Como lo consume el usuario

Verificar si es retapable

Una vez que se conocen las propiedades del alimento, se estudian las características del

material que se selecciona para envasar.

1.3 CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES PARA UN ENVASE DE

ALIMENTOS.

De acuerdo a lo expuesto anteriormente los envases deben diseñarse pensando en la

protección de los alimentos, para evitar adulteraciones y alteraciones biológicas y

abióticas.

La selección del material debe ser la idónea, ya que debe ofrecer una buena protección y

barrera de microorganismos hacia el interior, no existe el ENVASE IDEAL que pueda

contener cualquier producto por lo que se deben considerar los requerimientos de este,

antes de envasarlo.

De los cuatro tipos de materiales que se utilizan para envasar,(cartón, hojalata, vidrio y

plásticos) nos enfocaremos únicamente al estudio de los materiales plásticos, ya que para el

desarrollo y manufactura de este proyecto se cuenta con la maquinaría del Laboratorio de

Tecnología Avanzada que es; la Inyectora y la Termoformadora, estas utilizan plásticos en

sus operaciones por lo que reducen la opciones y alternativas.

1.4 PLÁSTICOS

Origen de los plásticos en México: A principios de la década de los 40´s, comenzó la

comercialización de los plásticos y el conocimiento del desarrollo a nivel industrial que ha

tenido este sector y la flexibilidad de sus productos les ha permitido aplicarse en mercados

que antes eran cautivos de materiales como, el hierro, cobre y acero.

Las bondades del Poliestireno (PS) lo ubican como uno de los plásticos más utilizados en

todo el mundo, en 1945 el primer plástico que se comercializó en México fue el PS, y en

1957 se importaron las primeras máquinas inyectoras, con la ventaja de obtener de forma

industrial artículos iguales y en mayor número para cubrir las demandas del mercado, pero

fue hasta 1962 cuando se inició la producción nacional principalmente en la elaboración de

productos de embalaje, y envases térmicos.

En México se comercializa el PVC desde 1947. En 1953 -1955 se instalaron las primeras

plantas productoras de esta resina en el país, sin embargo el mayor desarrollo tecnológico y

la comercialización a nivel internacional se dio con el comienzo de la década de los

ochentas. Hasta 1987 el PVC mantuvo el liderazgo en cuanto a la resina de mayor

producción. El campo de aplicación principalmente era en tuberías.

La comercialización de los polietilenos comenzó a partir de 1934 y la producción nacional

fue en 1946, los grandes aumentos en 1961 y 1963 se debieron a rebajas en los precios de

origen. En 1988 el polietileno ocupó el primer lugar en la producción nacional. Su

participación principal es en el mercado de envase y embalaje se aplica en película que se

puede encoger y estirar, empaque de alimentos y recubrimiento de latas, tubería a presión,

bolsas grandes y películas.

El polipropileno junto con el polietileno son las dos olefinas o parafinas más importantes,

tanto para su consumo como por sus propiedades y aplicaciones. Fue descubierto en 1950 y

comercializado en 1957, ocupando de acuerdo a su consumo el cuarto a nivel nacional

considerando al polietileno de alta y baja como un solo polímero. El mayor uso de este

material se utilizaba en el sector de rafia para la elaboración de costales para azúcar, granos

y otros productos alimenticios, en películas para botanas, chocolates, dulces, productos

secos y carnes frías. Debido a la gran demanda de éste, la construcción de la primera planta

fue en 1989 y en 1992 se dio la comercialización formal en México.

Desde que fue patentado en 1941 como un polímero para fibras, el PET ha presentado un

continuo desarrollo tecnológico. Su diversificación lo ha llevado a obtener un espectacular

crecimiento a nivel mundial, especialmente por sus grandes beneficios como empaque. En

México se empezó a utilizar para este fin a mediados de la década de los ochenta. Mientras

que en 1989 se consumían en el país 11 mil toneladas, la comercialización de éste hasta la

fecha, es de casi 500 mil toneladas. La producción de PET comenzó a principios de 1987,

aunque presentó algunas dificultades desde su aparición debido al costo relativamente alto

de la materia prima.

El consumo de polímeros ha aumentado considerablemente en los últimos años. Los

factores que han favorecido el mercado de los polímeros son los precios de muchos

materiales plásticos que son competitivos y a veces inferiores a los de productos naturales,

aunado al hecho de que el petróleo ofrece una mayor disponibilidad de materiales sintéticos

que otras fuentes naturales. Estos petroquímicos han sustituido parcial y a veces totalmente

a muchos materiales naturales como madera, algodón, papel, lana, piel, acero y concreto.

Los plásticos constituyen uno de los principales derivados de la petroquímica, para la

Manufactura de ENVASES resultan económicos accesibles y versátiles, se pueden lograr

diseños caprichosos, y ofrecen una de las mejores opciones para envases desechables.

A continuación se presenta la nomenclatura que se ha otorgado por la OMS a los plásticos.

En las últimas décadas los envases plásticos han ido tomando mayor aceptación por parte

de los consumidores, por lo que a desplazado a otros materiales como al vidrio y la hojalata

en las bebidas carbonatadas.

Su bajo costo, transparencia, ligereza, resistencia a golpes, y métodos de transformación

sencillos, entre otras características lo hace un envase muy atractivo para envasar

alimentos.

Cabe mencionar una gran desventaja por parte de los plásticos y que es conocida por la

gran mayoría, estos se producen a partir de reservas fósiles como el petróleo, y perduran en

la naturaleza por largos períodos de tiempo, por lo que se acumulan, generando así grandes

cantidades de residuos sólidos.

Una alternativa a esta problemática surgieron los plásticos Biodegradables que al

mezclarles azúcar se vuelven apetitosos para las bacterias.

En la actualidad la producción de materiales biodegradables está experimentando gran

interés por cuestiones de medio ambiente y de reciclado entre los industriales. Tal es el caso

del grupo Bimbo el productor más grande de pan, que ya utiliza envases biodegradables en

sus cinco mil productos, y espera que este plástico ayude a disminuir su contribución de

desperdicio que se genera en México con sus empaques.

Primera botella biodegradable para agua: Una resina proveniente del maíz permitió el

desarrollo de la primera botella de plástico biodegradable para envasar agua procesada. La

compañía proveedora de sistemas de inyección Husky, que participó en el proyecto,

asegura que este nuevo material podría llegar a ser un fuerte competidor en el mercado de

los empaques por su bajo impacto ambiental y similitud de costos con el PET.

Características de los plásticos que se utilizan en la manufactura de envases:

PET. Polietileno Tereftalato. Se produce a partir del Ácido Tereftálico y Etilenglicol, por

poli condensación; existiendo dos tipos: grado textil y grado botella. Para el grado botella

se lo debe post condensar, existiendo diversos colores para estos usos. Envases para

gaseosas, aceites, agua mineral, cosmética, frascos varios (mayonesa, salsas, etc.).

PEAD. Polietileno de Alta Densidad. El polietileno de alta densidad es un termoplástico

fabricado a partir del etileno (elaborado a partir del etano, uno de los componentes del gas

natural). Es muy versátil y se lo puede transformar de diversas formas: Inyección, Soplado,

Extrusión. Envases para: detergentes, pinol, aceites automotor, shampoo, lácteos, bolsas

para supermercados, cajones para pescados, gaseosas y cervezas, cubetas para pintura,

helados, aceites, tambores, telefonía, agua potable, minería, drenaje y uso sanitario,

macetas, bolsas tejidas.

PVC. Cloruro de Polivinilo. Se produce a partir de dos materias primas naturales: gas 43%

y sal común 57%. Para su procesado es necesario fabricar compuestos con aditivos

especiales, que permiten obtener productos de variadas propiedades para un gran número

de aplicaciones. Se obtienen productos rígidos o totalmente flexibles (Inyección - Extrusión

– Soplado. Envases para agua mineral, aceites, jugos, mayonesa.

PEBD. Polietileno de Baja Densidad. Se produce a partir del gas natural. Al igual que el

PEAD es de gran versatilidad y se procesa de diversas formas: Inyección, Soplado,

Extrusión y Rotomoldeo. Su transparencia, flexibilidad, tenacidad y economía hacen que

esté presente en una diversidad de envases, sólo o en conjunto con otros materiales y en

variadas aplicaciones. Bolsas de todo tipo: supermercados, boutiques, panificación,

congelados, industriales, etc. Películas para: frutas y legumbres, envasado automático de

alimentos y productos industriales (leche, agua, plásticos, etc.).

PP. Polipropileno. El PP es un termoplástico que se obtiene por polimerización del

propileno. Los copolímeros se forman agregando etileno durante el proceso. El PP es un

plástico rígido de alta cristalinidad y elevado Punto de Fusión, excelente resistencia

química y de más baja densidad. Al adicionarle distintas cargas (talco, caucho, fibra de

vidrio, etc.), se potencian sus propiedades hasta transformarlo en un polímero de ingeniería.

(El PP es transformado en la industria por los procesos de inyección, soplado y

extrusión/termoformado.).

PP. Polipropileno. El PP es un termoplástico que se obtiene por polimerización del

propileno. Los copolímeros se forman agregando etileno durante el proceso. El PP es un

plástico rígido de alta cristalinidad y elevado Punto de Fusión, excelente resistencia

química y de más baja densidad. Al adicionarle distintas cargas (talco, caucho, fibra de

vidrio, etc.), se potencian sus propiedades hasta transformarlo en un polímero de ingeniería.

(El PP es transformado en la industria por los procesos de inyección, soplado y

extrusión/termoformado.)

2. MANUFACTURA DE ENVASES PLÁSTICOS

Existen cinco procesos utilizados para la elaboración de envases y son:

I. El Proceso de Extrusión:

Es un proceso continuo, en que la resina, fundida por la acción de temperatura y fricción, es

forzada a pasar por un dado que le proporciona una forma definida, y enfriada finalmente

para evitar deformaciones permanentes. Se fabrican por este proceso: tubos, perfiles,

películas, manguera, láminas, filamentos y pellets.

II. Extrusión-soplado (Extrusion Blow Molding, EBM)

Es un proceso usado para hacer formas huecas (botellas, recipientes). Un cilindro plástico

de paredes delgadas es extruído 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.

III. El proceso de inyección.

El proceso de inyección de termoplásticos se fundamenta en fundir un material plástico y

hacerlo fluir hacia un molde, a través de una boquilla en la máquina de inyección, en donde

llena una cavidad que le da una forma determinada permitiendo obtener una amplia

variedad de productos. El moldeo por inyección es la técnica de procesamiento de mayor

utilización para la transformación de plásticos. Su popularidad radica en la versatilidad para

obtener productos de variadas geometrías y para diversos usos

IV. El proceso de Inyección-soplado • Etapas del proceso:

1) Moldeo por inyección de preformas. En el caso de botellas, incluyen la

boca. Enfriamiento muy rápido para evitar cristalización de grandes

esferulitas.

2) Soplado dentro de molde definitivo. La boquilla de soplado puede actuar

como pistón.

Se obtienen piezas llamadas preformas, que son aproximadamente cilíndricas y con la

boquilla completamente terminada, esta boquilla sirve para que el molde de soplado sujete

con firmeza la pieza que al incrementar su temperatura puede ser soplada y adquirir la

forma del molde.

V. El Proceso de termoformado

El termoformado de láminas de materiales plásticos es un proceso de transformación.

Cuando se calienta un material termoplástico a temperaturas y tiempos adecuados puede

adoptar diferentes formas predeterminadas. Al enfriarse puede recobrar su rigidez y

conservar la forma que se le ha preestablecido mediante una matriz. Se emplean

diferentes alternativas y combinaciones de ellas.

Aplicaciones:

Termoformado de blister. Para empaquetado de productos alimenticios, promocionales,

en láminas de cualquier espesor desde calibre 10. Sistema semiautomático con asistencia

mecánica en moldes de Aluminio termorregulador.

Termoformado Clamshell: El proceso se inicia con la elaboración de un molde de resina

epóxica o de aluminio con la forma del producto, se termoforman planillas de P.V.C. rígido

con el mayor numero de múltiplos que sea posible, para posteriormente suajarse en piezas

individuales dejando una pestaña en todo su perímetro para un sellado hermético a base de

alta frecuencia.

Empaque skin pack: se introduce el cartón con el producto a empacar y se inicia el

proceso de calentamiento, se realiza el vacío y el plástico toma la forma del producto.

Las botellas y frascos que se producen en las fábricas de envases y embalajes de plástico

son trasladados a la planta envasadora donde se llenan y utilizan para contener alimentos y

bebidas, ya envasados, y tienen como destino los canales de distribución.

Las pequeñas industrias de alimentos tienen la opción de comprar sus envases genéricos

o por catálogo a empresas que se dedican a la fabricación y maquila de envases por

inyección o termoformado, estos son de bajo costo y de excelente calidad.

Para una mayor comprensión de la MANUFACTURA en los procesos de envases

plásticos, se profundiza en esta investigación sobre los procesos de INYECCIÓN y

TERMOFORMADO, siendo esta la maquinaria con la que se cuenta en los

LABORATORIOS DE TECNOLOGÍA AVANZADA de la Universidad Tecnológica

de la Mixteca, y con la cual, se dispone para llevar a cabo los proyectos de de envasado de

alimentos que se encuentran en la región de OAXACA.

1.0 EL PROCESO DE INYECCIÓN

En ingeniería, el moldeo por inyección es un proceso continuo que consiste en inyectar un

polímero en estado fundido en un molde cerrado a presión y frío, a través de un orificio

pequeño llamado compuerta. En ese molde el material se solidifica. La pieza o parte final

se obtiene al abrir el molde y sacar de la cavidad la pieza moldeada.

El primer artículo de producción masiva en Inglaterra fue la pluma fuente, producida

durante los años treinta por la compañía Mentmore Manufacturing. La misma utilizaba

máquinas de moldeo por inyección de Eckert & Ziegler (Alemania). Estas máquinas

funcionaban originalmente con aire comprimido (aproximadamente 31 kg/cm2); el sistema

de apertura de molde y la extracción de la pieza eran realizados manualmente, y los

controles incluían válvulas manuales, sin control automático ni pantallas digitales; además,

carecían de sistemas de seguridad.

En 1932 apareció la primera máquina para inyección operada con sistemas eléctricos,

desarrollada por la compañía Eckert & Ziegler.

En 1951 se desarrolló en Estados Unidos la primera máquina de inyección con un tornillo

reciprocante (o, simplemente, husillo), aunque no fue patentada hasta 1956. Este cambio ha

sido la aportación más importante en la historia de las máquinas inyectoras. Al finalizar la

segunda guerra mundial, la industria de la inyección de plástico experimentó un

crecimiento comercial sostenido.

Sin embargo, a partir de la década de los ochenta, las mejoras se han enfocado a la

eficiencia del diseño, del flujo del polímero, el uso de sistemas de software CAD,

inclusión de robots más rápidos para extracción de piezas, inyección asistida por

computadora, eficacia en el control de calentamiento y mejoras en el control de la

calidad del producto.

Panel controlador extremadamente confiable, preciso y rápido La interactividad y facilidad de operación son las principales características de este nuevo

panel, que genera significativa reducción del tiempo de programación de la máquina y

amplía la gama de controles posibles de ser aplicados en el proceso.

El principio del moldeo

El moldeo por inyección es una de las tecnologías de procesamiento de plástico más

famosas, ya que representa un modo relativamente simple de fabricar componentes con

formas geométricas de alta complejidad. Para ello se necesita una máquina de inyección

que incluya un molde. En este último, se fabrica una cavidad cuya forma y tamaño son

idénticas a las de la pieza que se desea obtener. La cavidad se llena con plástico fundido, el

cual se solidifica, manteniendo la forma moldeada.

Maquinaria

Las partes más importantes de la máquina son:

1.0 Unidad de inyección

La función principal de la unidad de inyección es la de fundir, mezclar e inyectar el

polímero. Para lograr esto se utilizan husillos de diferentes características según el polímero

que se desea fundir. El estudio del proceso de fusión de un polímero en la unidad de

inyección debe considerar tres condiciones termodinámicas:

1. La temperatura de procesamiento del polímero.

2. La capacidad calorífica del polímero Cp [cal/g °C].

3. El calor latente de fusión, si el polímero es semicristalino.

2.0 Molde

Esquema de un molde comercial prefabricado, al cual sólo le falta la cavidad para la pieza

deseada

El molde (también llamado herramienta) es la parte más importante de la máquina de

inyección, ya que es el espacio donde se genera la pieza; para producir un producto

diferente, simplemente se cambia el molde, al ser una pieza intercambiable que se atornilla

en la unidad de cierre. existen dos tipos importantes de molde, uno en la que inyecta

plastico y otra en la que inyecta metal.

Las partes del molde son:

Cavidad: es el volumen en el cual la pieza será moldeada.

Canales o ductos: son conductos a través de los cuales el polímero fundido fluye

debido a la presión de inyección. El canal de alimentación se llena a través de la

boquilla, los siguientes canales son los denominados bebederos y finalmente se

encuentra la compuerta.

Canales de enfriamiento: Son canales por los cuales circula refrigerante (el más

común agua) para regular la temperatura del molde. Su diseño es complejo y

específico para cada pieza y molde, esto en vista de que la refrigeración debe ser lo

más homogénea posible en toda la cavidad y en la parte fija como en la parte móvil,

esto con el fin de evitar los efectos de contracción. Cabe destacar que al momento

de realizar el diseño de un molde, el sistema de refrigeración es lo último que se

debe diseñar.

Barras expulsoras: al abrir el molde, estas barras expulsan la pieza moldeada fuera de la

cavidad, pudiendo a veces contar con la ayuda de un robot para realizar esta operación.

MOLDE DE ACERO PARA LA INYECCIÓN DE UN TINA PLÁSTICA

3.0 Contracción de los plásticos. A continuación se enumeran algunos valores comunes de contracción en polímeros para

inyección (para diseño de moldes es conveniente solicitar una hoja de parámetros técnicos

del proveedor de polímeros para obtener un rango específico).

Termoplástico Contracción

(%)

Acrilonitrilo

butadieno estireno 0,4 – 0,8

Poliacetal 0,1 – 2,3

Polimetilmetacrilato

(PMMA) 0,2 – 0,7

Acetato de celulosa 0,5

Nylon 6,6 1,4 – 1,6

Policarbonato 0,6

Polietileno de baja

densidad 4,0 – 4,5

Polipropileno 1,3 – 1,6

Poliestireno 0,4 – 0,7

PVC RIGIDO 0,6 – 1,2

PVC plastificado 1,0 – 4,5

4.0 Entradas Las funciones concretas de una entrada son simples: sirven para ayudar a que el polímero

solidifique pronto cuando la inyección concluye, y para separar fácilmente los remanentes

de inyección de la pieza final. Muchas veces elimina la necesidad de cortar o desbastar este

sobrante y acelerar el flujo de material fundido, que se refleja en una menor viscosidad y

mayor rapidez de inyección.

Tipo de

entrada Esquema Característica

Entrada de

canal

(sin

esquema) Alimentan de manera directa desde la cavidad.

Entrada

cónica

Alimentan el polímero permitiendo una ligera relajación de

esfuerzos.

Entrada

puntiforme

Se llenan desde los bebederos; comúnmente usadas en moldes

de tres placas, permiten altas velocidades y se llenan con

facilidad; pueden eliminarse sin dificultad de la pieza

moldeada.

FORMA DE LOS CANALES DE COLADA.

5.0 Defectos, razones y soluciones en partes moldeadas

Defecto Causas posibles Probables soluciones

Parte

incompleta

Insuficiente material en la cavidad.

Falta de material en la tolva. Cañón

demasiado pequeño. Temperatura

demasiado baja. Obstrucción de la

tolva o de la boquilla. Válvula tapada.

Tiempo de sostenimiento demasiado

corto. Velocidad de inyección

demasiado baja. Canales demasiado

pequeños. Respiración insuficiente.

Inyectar más material. Cambiar el

molde a una máquina de mayor

capacidad. Incrementar la

temperatura del barril. Incrementar

la velocidad de inyección.

Modificar el tamaño de los canales

del molde.

Parte con

rebabas

Dosificación excesiva. Temperatura de

inyección muy alta. Presión de

inyección muy alta. Tiempo de

inyección muy largo. Temperatura de

molde muy alta.

Dosificar menos material.

Disminuir la temperatura de

inyección. Disminuir la presión.

Disminuir el tiempo de inyección.

Disminuir la temperatura del

molde.

Líneas de

unión

Temperatura general muy baja en el

molde. Temperatura del fundido no

uniforme. Presión de inyección muy

baja. Velocidad de inyección muy

baja. Insuficiente respiración en la

zona de unión de los flujos

encontrados. Velocidad de llenado no

uniforme. Flujo no adecuado del

material por los canales o la cavidad.

Incrementar la temperatura.

Incrementar la presión.

Incrementar la velocidad de

inyección. Modificar la

respiración del material en el

molde. Modificar la compuerta

para uniformar el flujo

Marcas de las

barras

eyectoras

Tiempo de enfriamiento muy corto.

Temperatura del molde alta.

Temperatura del polímero demasiado

alta. Rapidez de eyección demasiado

alta. Localización inadecuada de las

barras eyectoras.

Incrementar el tiempo de

enfriamiento. Disminuir la

temperatura del fundido.

Disminuir la rapidez de eyección.

Modificar la ubicación de las barra

eyectoras

Fracturas o

grietas en la

superficie

Temperatura del molde demasiado

baja. Sistema de eyección demasiado

agresivo o inadecuado. Empacado

excesivo.

Incrementar la temperatura.

Modificar las barras eyectoras.

Utilice un robot para extraer la

pieza. Disminuir la presión de

sostenimiento.

Rechupados

y huecos

Presión de inyección demasiado baja.

Tiempo de sostenimiento de presión

muy corto. Velocidad de inyección

baja. Material sobrecalentado.

Incrementar la presión.

Incrementar el tiempo de

sostenimiento de presión.

Disminuir la temperatura del

Humedad. Enfriamiento del molde no

uniforme. Canales o compuerta muy

pequeños. Mal diseño de la pieza.

barril. Incrementar la velocidad de

inyección. Abrir el venteo o

preseque el material. Modificar los

canales de enfriamiento del molde

o el flujo del agua. Modificar el

molde.

Empaque y etiqueta: Una sola pieza por inyección La industria del empaque saca provecho de los avances en el proceso de inyección; a través

de la tecnología de etiquetado dentro del molde, ha conseguido producir envases con una

apariencia visual muy superior, con mejores propiedades y ha logrado eliminar procesos

secundarios de impresión. El proceso representa grandes oportunidades de diferenciación

para los clientes de moldeadores de empaques y envases

Tradicionalmente, la decoración y adición de información sobre un producto se realizan en

una fase posterior al moldeo de la pieza, con procedimientos de impresión y etiquetado. Sin

embargo, en los últimos años se han dado grandes pasos en las tecnologías de

transformación, y se observa una marcada tendencia a integrar el proceso de decoración al

proceso de moldeo por inyección. Es así que la técnica de etiquetado dentro del molde, o

In-Mold Labeling (IML) está ganando cada vez más presencia en la producción de artículos

plásticos, sobre todo en el sector de envases. La empresa Husky (Canada) es una de las

impulsoras de este sistema innovador. Actualmente el 40% de los nuevos empaques que se

hacen en Europa emplean la tecnología IML, y se proyecta que ésta tendrá un crecimiento

del 20% anual. Husky, proveedor de sistemas completos de IML, asegura que la demanda

global de este tipo de solucionesestá creciendo a tasas de dos dígitos, y que el principal

motor de crecimiento es la habilidad de los contenedores de diferenciar productos con

mejor calidad en la decoración.

2.0 TERMOFORMADO

Historia de la industria del termoformado

Los principios del termoformado se dieron con el desarrollo de los materiales

termoplásticos, durante la segunda Guerra Mundial.

Durante los años cincuenta, los volúmenes de producción de materiales termoplásticos

y los productos hechos con ellos alcanzaron cifras impresionantes. La década de

los 60's fue una era que cimentó las bases del futuro desarrollando la industria del

termoformado.

En los 70's, los grandes consumidores y la competencia entre productos,

demandaron máquinas de alta velocidad y productividad. Los productores de equipo

satisficieron tales necesidades con máquinas capaces de producir cerca de cien mil

contenedores individuales termoformados por hora.

Productos fabricados por termoformado:

Industria del empaque

Desde el inicio del proceso de termoformado, la industria del empaque ha sido la más

beneficiada debido a la alta productividad y las bondades que ofrece por costo-beneficio.

Actualmente, la mayor parte de los equipos de empacado (blister) son de alimentación

automática de alta velocidad. Estos equipos se denominan "forma-llena-sella" y sirven

para el empacado de cosméticos, carnes frías, refrescos, dulces, artículos de papelería,

etc.

Industria de la comida para llevar

En la creciente industria de la "comida para llevar", existe una gran cantidad de productos

termoformados utilizados, que abarca desde contenedores de comida completa

(contenedores con divisiones) hasta los empaques para hamburguesas, sandwiches,

refrescos, etc.

Generalmente, la industria mencionada requiere una impresión en los paquetes

termoformados.

Esta impresión podría realizarse antes o después del termoformado;

ejemplos de estos productos son charolas, vasos, contenedores de sandwiches,

hamburguesas, hot dogs, etc.

Industria del empaque para alimentos

Los supermercados son los grandes usuarios de contenedores termoformados. Los

materiales utilizados son termoplásticos de bajo costo. Estos contenedores están diseñados

para ser apilados o acomodados en diferentes formas. Ejemplos: contenedores

para carne, frutas, huevo, verduras.

Polímeros adecuados para el termoformado

Básicamente, todos los polímeros termoplásticos son adecuados para el proceso de

termoformado. Dichos materiales, cuando son sometidos a un calentamiento presentan una

variación en su módulo de elasticidad, dureza y capacidad de resistencia bajo carga. Esto

puede observarse en el rápido pandeo de la hoja calentada, cuando la fuerza de gravedad se

vuelve suficiente para causar esta deformación.

La siguiente Tabla, contiene los polímeros adecuados y más comunes para el

termoformado, así como su temperatura de formado.

Uno de los aspectos que menos se toma en cuenta en la práctica del termoformado,

es el de las propiedades térmicas de los polímeros, siendo éste uno de los aspectos más

relevantes y críticos del proceso.

Variables del termoformado en el material

Espesor de la hoja

Cuando se utiliza un calentamiento a base de resistencias eléctricas o radiación

infraroja, el descalibre en el espesor del material puede provocar un calentamiento

desigual y como resultado se tienen variaciones en la parte formada. Si la temperatura de la

hoja es homogénea, aún con zonas delgadas es muy probable lograr una pieza satisfactoria.

Uniformidad en la temperatura de la hoja

Para piezas de alta calidad, es importante que la hoja esté calentada uniformemente

Al punto de revenido a lo largo y ancho del material. Las hojas que no tienen un

calentamiento uniforme, tendrán un formado deficiente.

Orificios o barrenos de vacío

La velocidad de vacío es directamente proporcional a la calidad de la pieza. Un vacío

lento provoca que la parte de la hoja donde ocurre el primer contacto con el molde se

enfríe más rápido que el resto.

Superficie del molde

Una hoja de material termoplástico cuando es formada tenderá a adquirir la apariencia

del molde; un acabado mate en el molde, dará un acabado opaco en el material;

un acabado muy pulido (acabado espejo) dará por consecuencia una pieza brillante.

Guía de problemas y soluciones

Mecanismo básico de una termoformadora para producción en serie.

Lámina de Polietileno y piezas elaboradas por termoformado.

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

La maquinaría de inyección y termoformado que se encuentra en el laboratorio de

Tecnología avanzada de manufactura trabajará con un sistema de producción

INTERMITENTE que se entiende de la siguiente manera:

Es un SISTEMA de producción por lotes o producción INTERMITENTE esta técnica

de fabricación crea un componente determinado antes de continuar con el siguiente paso en

el proceso de producción. La producción por lotes es común en panaderías, en la

fabricación de calzado deportivo, en la industria farmacéutica, etc.

En este tipo de sistemas, la empresa generalmente fabrica una gran variedad de

productos

CONCLUSIONES Y TRABAJO A FUTURO

El diseño de envases para productos alimenticios debe integrar cuatro disciplinas que con

su participación cada una conformarán el producto final.

-Ingeniero en Alimentos: proporcionará las características y propiedad del alimento en

estudio así como el tiempo de vida útil que deberá considerarse para ser exhibido en el

anaquel.

-Ingeniería en Diseño: proporcionará el diseño de la imagen y etiqueta cumpliendo con la

información legal requerida para comercializarse.

-Ingeniería Industrial: realizará los cálculos y diseño del molde, y también los prototipos

de envases que se utilizaran en la inyectora o termo formadora según sea el caso a

envasar.

- Licenciatura en Ciencias Empresariales: analizará al mercado y dará una propuesta de

lanzamiento de marketing y promoción del producto.

Para llevar a cabo este proyecto se cuenta con la maquinaría del Laboratorio de

Manufactura Avanzada como es: la Inyectora y Termo formadora, su capacidad de

producción se pretende explotarla al máximo, en beneficio de la comunidad huajuapeña.

El diseño de envases se presentará en grupos; es decir, deben identificarse; ya sea por sus

colores o formas dentro del supermercado, y destacarse de los demás, siendo reconocidos

por estas características como productos Oaxaqueños.

Un ejemplo de esta propuesta de colores es la siguiente:

Café: para moles y chocolates

Anaranjado: pan y miel

Verde: chapulines y salsas

Amarillo: dulces de calabaza y camotes

Rojo: pitahaya y xoconoztles.

Cada color significaría una línea de productos y un mismo envase.

En cuanto a la selección del material; los plásticos presentan una gran versatilidad para

envasar cualquier tipo de alimento, en lo único que se debe tener cuidado es; en la

selección del mismo, ya que recordemos que cada uno de estos presentan diversas

características; entre ellas la mas importante de destacar es; su permeabilidad al oxigeno,

ya que; de no ser la adecuada para envasar un alimento reduce el tiempo de vida útil del

mismo.

Este proyecto cumple con TODAS las expectativas que espera un productor de alimentos

para comercializar sus productos.

De esta manera se detona la economía de la región; generando empleos y dando la

oportunidad de que en otros estados se consuman y se conozca la enorme variedad de

alimentos que se originan en Oaxaca.

Un caso de la región:

Un pequeño productor de mole y chocolate del municipio de Tezoatlan.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.slideshare.net/herovalrey/sistema-y-sistemas-de-produccion

http://www.monografias.com/trabajos13/plapli/plapli2.shtml

http://www.cab.cnea.gov.ar/enief/dirjobs/S06/CGarrido_final.pdf

http://www.ingenieriaplastica.com/novedades_ip/instituciones/cipres_historia.html

www.moldsplasticmachinery.com

www.jomarcorp.com

www.fcs.comtw

www.plastico.com

LIBROS:

Rodríguez Tarango José Antonio , Manual de Ingeniería y diseño en envase y embalaje

para la industria de alimentos, farmacéutica química y cosmética , Sarmiento Luis Guillermo, Envases y empaques para la conservación de alimentos

.Colombia

MANZINI, Ezio, El mundo del envase y embalaje Ediciones CEAC, Barcelona

Browker Albert , Package design engineering. Iglaterra , John Willey & Sons 1987

Dawson Jhon Guía completa de grabado e impresión técnicas y materiales. España

Blume 1972.

Basso Víctor, Breve manual de envasamiento Departamento de desarrollo 1985

Rodríguez Tarango José Antonio Análisis de comportamiento de los materiales plásticos

México, productos de maíz. 1987

William E. Brown, Plastics in food packaging USA. Marcel Decker 1992.