Manufactura de envases para contener productos alimenticios

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 Estas modificaciones son ocasionadas por los procesos metabólicos
de los alimentos mediante la acción de las enzimas naturales o por la
biológicas
acción de los microorganismos, incluyendo las alteraciones de
cualquier organismos vivo como; parásitos, roedores, insectos, etc.
Alteraciones Son aquellas alteraciones las cuales cambian las características
físicas del producto como son: la desecación, deshidratación,
Abióticas
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 En algunos alimentos la luz ejerce cambios sensoriales, y
luz
sobre
el acelera la descomposición de los alimentos.
LA luz destruye algunas vitaminas como la A y la C, cambia el
producto
color de los alimentos, altera las proteínas y favorece la
oxidación de las grasas.
El
frío
no Deteriora a los alimentos, la piel de las frutas y las hortalizas se
agrietan y son invadidas por bacterias, levaduras y mohos.
controlado
El oxígeno del aire causa efectos destructores sobre las
AIRE
vitaminas (principalmente las vitaminas A y C), los colores, los
Tiempo.
Pérdida ó
ganancia de
humedad
Absorción de
compuestos
volátiles
sabores y otros componentes de los alimentos. Además el
oxígeno es esencial para el crecimiento de los mohos
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.
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.
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
entrada
de
Entrada
canal
de
Esquema
Característica
(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
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.
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
Líneas
unión
con
de
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.
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LIBROS:
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