Industria Plástica parte 1
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TRABAJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE LA INDUSTRIA DE LOS PLÁSTICOS INTEGRANTES: Manuel Bernardo Leg. 7735 Maite Mondati Leg. 7835 Marcelo Pacheco Leg. 7419 Enrique Prossetti Leg. 7609 Industrias y Servicios 2 Industria Plástica INFORMACIÓN GENERAL INTRODUCCIÓN ¿En qué pensamos cuando decimos o escuchamos la palabra plástico? Hace cien años, al mencionar el término plástico, éste se podía entender como algo relativo a la reproducción de formas o las artes plásticas, la pintura, la escultura, el moldeado. En la actualidad, esta palabra se utiliza con mayor frecuencia y tiene un significado que implica no sólo arte, sino también tecnología y ciencia. PLASTICOS es una palabra que 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. Técnicamente los plásticos son sustancias de origen orgánico formadas por largas cadenas macromoleculares que contienen en su estructura carbono e hidrógeno principalmente. Se obtienen mediante reacciones químicas entre diferentes materias primas de origen sintético o natural. Es posible moldearlos mediante procesos de transformación aplicando calor y presión. Para fabricar plástico: Aunque existen distintos tipos de plásticos con distintos procesos de fabricación, dependiendo de la materia prima, podemos destacar que todos tienen como característica común la de hallarse constituidos por macromoléculas, o sea moléculas muy largas que resultan de la unión de numerosos grupos de átomos, todos ellos iguales, que repiten la misma fórmula o motivo elemental del cuerpo de donde provienen. A éste último se le llama monómero, y al que resulta de la unión de sus moléculas, polímero. MATERIAS PRIMAS Materia Prima Animales Vegetales Productos intermediarios Materias Plásticas Leche Caseina Galalita y Lanital algodón y madera Celulosa Celuloide, Celofana rayón y viscosa plantas oleaginosas Aceites Rilsan y barnices hevea Látex Ebonita y caucho resina de coníferas Colófana Barnices gomas vegetales Lacas Discos de gramófono y barnices 3 Industrias y Servicios Benceno y estireno Poliesteres, poliestireno, elastómeros o cauchos sintéticos Fenol nailon, resinas formofenólicas o fenoplastos naftaleno resinas gliceroftálicas cumarona e indeno resinas para lacas y barnices acetileno (a partir del carburo del calcio obtenido con coque y cal) resina acrílicas, acetato de celulosa, polivinilo, neoprene y cauchos sintéticos, plexiglás y fibras gas (a partir del coque) Baquelita y resinas formofenólicas amoníaco (a partir del hidrógeno procedente de la hulla y del nitrógeno del aire) urea y aminoplastas acetileno y benceno ver más arriba derivados de la hulla butile no caucho butilo Etileno cloruro de vinilideno, poliésteres, caucho artificial y fibras textiles propileno acetato de celulosa y resinas gliceroftálicas xileno poliésteres y fibras textiles Hulla Minerales Industria Plástica Petróleo y gas natural El plástico: la historia. En 1860 un fabricante estadounidense de bolas de billar ofreció una recompensa a quien consiguiera un sustituto aceptable del marfil natural. Una de las personas que optaron al premio fue el inventor estadounidense Wesley Hyatt, quien desarrolló un método de procesamiento a presión de un material llamado piroxilina, tratado previamente con alcanfor y una cantidad mínima de disolvente de alcohol. Si bien Hyatt no ganó el premio, su producto, patentado con el nombre de celuloide, se utilizó para fabricar diferentes objetos, desde placas dentales a cuellos de camisa. El celuloide tuvo un notable éxito comercial a pesar de ser inflamable y de su deterioro al exponerlo a la luz. Durante las décadas siguientes aparecieron de forma gradual más tipos de plásticos. Se inventaron los primeros plásticos totalmente sintéticos: un grupo de resinas desarrollado hacia 1906 por el químico estadounidense de origen belga Leo Hendrik Baekeland, y comercializado con el nombre de baquelita. Entre los productos desarrollados durante este periodo están los polímeros naturales alterados, como el rayón, fabricado a partir de productos de celulosa. 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 Industrias y Servicios 4 Industria Plástica 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, que se comercializó en Gran Bretaña con el nombre de “Perspex” y como “Lucite “ en Estados Unidos, y que se conoce en español 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. 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. Durante los años de la posguerra se mantuvo el elevado ritmo de los descubrimientos y desarrollos de la industria de los plásticos. 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. 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. En 1963, estos dos científicos compartieron el Premio Nobel de Química por sus estudios acerca de los polímeros. Actualmente, la mayoría de los plásticos son de origen mineral (principalmente petróleo o gas). Evolución de la industria del plástico en la Argentina: En nuestro país el grueso de las plantas existente para la fabricación de materias primas plásticas comenzó a funcionar en 1960. En 1962 abrió Ipako, en Ensenada, primera fábrica de polietileno común, en 1964 lo hizo Duperial en San Lorenzo. Ya antes de 1956 lo hacia Monsanto con poliestireno y en 1959 Ipako con el mismo material. En 1955 comenzó PASA, en San Lorenzo, Plast en 1960, Plástica Bernabo en 1963. Ducilo había iniciado la fabricación de Nylon 66 en 1955 y Nylon 6 diez años después. Poliamidas Argentinas, en 1954 en 1964 y Duranor en 1962. En la década del 60 del Complejo Petroquímico de Bahía Blanca para la producción de polietileno de baja y alta densidad, PVC y otros. La fecha de inicio se ret rasó hasta inicios de la década de los ´80. En 1972 se llamó a licitación por la secretaria de energía de la nación para la elaboración de polipropileno, producto de esto se formó la Sociedad Petroquímica Andina S.A., surgiendo el Parque Petroquímico Lujan de Cuyo Incidencia Económica En la época actual resultaría difícil imaginar que alguno de los sectores de nuestra vida diaria, de la economía o de la técnica, pudiera prescindir de los plásticos. Sólo basta con observar a nuestro alrededor y analizar cuántos objetos son de plástico para visualizar la importancia económica que tienen estos materiales. Dicha importancia se refleja en los índices de crecimiento que, mantenidos a lo largo de algunos años desde principios de siglo, superan a casi todas las demás actividades industriales y grupos de materiales. En 1990 la Industrias y Servicios 5 Industria Plástica producción mundial de plásticos alcanzó los 100 millones de toneladas y para el año 2.000 llegará a 160 millones de toneladas. El consumo de plásticos sólo se encuentra por abajo del consumo del hierro y acero, pero debe tomarse en cuenta que estos tienen una densidad entre seis y sietes veces mayor a la de los plásticos. Por esta razón, el volumen producido de plásticos fue mayor al del acero. Los plásticos seguirán creciendo en consumo pues abarcan el mercado del vidrio, papel y metales debido a sus buenas propiedades y su relación costo-beneficio. Con base en los datos, Argentina debe cambiar para ya no ser sólo un exportador de petróleo. Aunque este recurso es un buen negocio en el presente, si se agrega valor, se convierte en un negocio más interesante. Es decir, al invertir un millón de Pesos en la extracción de petróleo se obtienen 800 mil Pesos de Utilidad. Invertir esa misma cantidad en Petroquímicos genera 1.2 millones de Pesos y al hacerlo en la transformación de plásticos se obtienen 15 millones de Pesos. Esta es una de las razones de por qué los países industrializados, a pesar de no contar con petróleo, tienen altos ingresos de divisas. Además, dentro de los petroquímicos, las fibras y las resinas representan el mayor valor económico en Argentina, comparado con el volumen de fertilizantes, donde su costo de producción es muy alto y su utilidad muy baja. Tipos de plásticos: Clasificación Puede establecerse la siguiente clasificación de los plásticos: por el proceso de polimerización, por la forma en que pueden procesarse y por su naturaleza química. La siguiente es una clasificación de acuerdo a las propiedades presentadas por el producto final: Ø Termoplásticos: durante su proceso de moldeo no hay reacción química. Pueden ser reutilizados mediante su granulación y posterior remoldeo. Esta reutilización está limitada por la degradación que los materiales sufren durante su procesamiento. Ejemplo: polietileno (PE), polietileno tereftalato (PET), etc. (ver anexo). Ø Termofijos: Durante su proceso de moldeo ocurre una reacción química de polimerización, de tal manera que al terminar este proceso, estos materiales ya son susceptibles de una nueva fusión. Ejemplo: poliuretanos (PUR) (ver anexo). 6 Industrias y Servicios Industria Plástica Tabla de Identificación de Materiales plásticos y sus usos más comunes Código Siglas PET PEAD (HDPE) Nombre Tereftalato de Polietileno Policloruro de vinilo PEBD (LDPE) Polietileno de baja densidad PS Otros Envases de bebidas gaseosas, jugos, jarabes, aceites comestibles, bandejas, artículos de farmacia, medicamentos. etc. Envases de leche, detergentes, champú, Polietileno de alta densidad baldes, bolsas, tanques de agua, cajones para pescado, etc. PVC PP Usos Polipropileno poliestireno Resinas epoxídicas Resinas Fenólicas Resinas Amídicas Poliuretano Tuberías de agua, desagües, aceites, mangueras, cables, símil cuero, usos médicos como catéteres, bolsas de sangre, etc. Bolsas para residuos, usos agrícolas, etc. Envases de alimentos, industria automotriz, artículos de bazar y menaje, bolsas de uso agrícola y cereales, tuberías de agua caliente, films para protección de alimentos, pañales descartables, etc. Envases de alimentos congelados, aislante para heladeras, juguetes, rellenos, etc. Adhesivos e industria plástica. Industria de la madera y la carpintería. Elementos moldeados como enchufes, asas de recipientes, etc. Espuma de colchones, rellenos de tapicería, etc. Proceso De Transformación Clasificación Para facilitar el estudio de los procesos de Transformación se clasifican en: Procesos para Termoplásticos: • • • • • • • • Extrusión Inyección Soplado Termoformado Calandreo Sinterizado Recubrimiento por Cuchilla Inmersión Industrias y Servicios 7 Industria Plástica Procesos para Termofijo • • • • Laminado Transferencia Embobinado de filamento continuo Pultrusión Procesos para Termoplásticos y Termofijos: • • • • • Vaciado Rotomoldeo Compresión Espreado RIM Aunque existe un número mayor de procesos de moldeo de plásticos, los anteriores se pueden encontrar con más frecuencia. Otra clasificación de los procesos de transformación se basa en los cambios del estado que sufre el plástico dentro de la maquinaria. Así, podemos encontrar la siguiente división: • • Procesos Primarios Procesos Secundarios En 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: Procesos primarios: • • • • • • • Extrusión Inyección Soplado Calandreo Inmersión Rotomoldeo Compresión Procesos Secundarios • • • • • Termoformado Doblado Corte Torneado Barrenado Describiremos algunos de los procesos más importantes: Extrusión Ø Definición Es un proceso continuo, en que la resina es 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, mangueras, láminas, filamentos y pellets (ver anexo). Industrias y Servicios Ø 8 Industria Plástica Ventajas y restricciones Presenta alta productividad y es el proceso más importante de obtención de formas plásticas en volumen de producción. Su operación es de las más sencillas, ya que una vez establecidas las condiciones de operación la producción continúa se realiza sin problemas siempre y cuando no exista una disturbio mayor. El costo de la maquinaria de extrusión es moderado, en comparación con otros procesos como inyección, soplado o Calandrado, y con una buena flexibilidad para cambios de productos sin necesidad de hacer inversiones mayores. La restricción principal es que los productos obtenidos por extrusión deben tener una sección transversal constante en cualquier punto de su longitud (tubo, lámina) o periódica (tubería corrugada); quedan excluidos todos aquellos con formas irregulares o no uniformes. La mayor parte de los productos obtenidos de una línea de extrusión requieren de procesos posteriores con el fin de habilitar adecuadamente el artículo, como en el caso del sellado y cortado, para la obtención de bolsas a partir de película tubular o la formación de la unión o socket en el caso de tubería. Ø Descripción Del Proceso Dentro del proceso de extrusión, varias partes deben identificarse con el fin de aprender sus funciones principales, saber sus características en el caso de elegir un equipo y detectar en dónde se puede generar un problema en el momento de la operación. Independientemente del tipo de extrusión que se quiera analizar, todos guardan similitud hasta llegar al dado extrusor. Básicamente, una máquina de extrusión consta de un eje metálico central con álabes helicoidales llamado husillo o tordillo, instalado dentro de un cilindro metálico revestido con una camisa de resistencias eléctricas. En un extremo del cilindro se encuentra un orificio de entrada para la materia prima, donde se instala una tolva de alimentación, generalmente de o f rma cónica; en ese mismo extremo se encuentra el sistema de accionamiento del husillo, compuesto por un motor y un sistema de reducción de velocidad En la punta del tornillo, se ubica la salida del material y el dado que forma finalmente plástico. Industrias y Servicios 9 Industria Plástica Coextrusión De Película El proceso de coextrusión de película tubular cobra importancia por la gran versatilidad y variedad de películas que se pueden obtener. Entre sus usos se encuentra la combinación de propiedades de dos distintos polímeros para obtener un producto con la suma de sus ventajas en una película Sándwich, para obtener un espesor menor y reducir el costo del producto. Las diferencias básicas entre una línea de extrusión de película y una coextrusión, se observan en la aparición de dos o más extrusores y la modificación del cabezal o dado con la adición de más canales de flujo compatibilidad física y condiciones de extrusión similares. Cuando los polímeros que van a formar una película de varias capas tienen compatibilidad física es posible que se unan sin la necesidad de utilizar sustancias intermedias que funcionen con adhesivos. Por otra parte, si los materiales tienen condiciones de extrusión parecidas se tendrán menos problemas en los diseños del cabezal. Ø Aplicación De Los Productos A continuación, se enlistan algunos de los artículos terminados más comunes que se producen en una línea película tubular: • • • • • • • • Bolsa comercial Bolsa para empaque Película para uso agrícola Bolsa desprendible para autoservicio Película encogible para embalaje Bolsa para transporte de basura Sacos industriales Otros La lista anterior sólo pretende ilustrar usos generales, sin embargo, los usos específicos son ilimitados, principalmente en el sector de envase, siendo el mercado que consume el mayor volumen de plásticos. Extrusión de tubo y perfil Ø Componentes De La Línea Este proceso consta de una extrusora con un diseño de barril y husillo adecuado al tipo de material que se quiera procesar. En la producción de tubo y perfil, el plástico de uso más común es el Policloruro de Vinilo (PVC), aunque la tubería de Polietileno es también usada por su bajo costo. En el extremo del extrusor, un cabezal o dado conformará al polímero en estado plástico a las dimensiones del tubo o perfil requeridos. Sin embargo, para asegurar la exactitud de dimensiones del producto, se hace necesaria la instalación de la unidad de formación o calibración, en la cual el tubo o perfil adquirirá las dimensiones que aseguren los posteriores ensambles o soldaduras que con ellos se hagan. Una vez logradas las dimensiones del producto, una tina de enfriamiento remueve el calor excedente, evitando cualquier deformación posterior del producto. Antes de la tina de enfriamiento, no es posible aplicar ningún esfuerzo o Industrias y Servicios 10 Industria Plástica presión al producto sin correr el riesgo de provocarle una deformación permanente. Junto a la tina de enfriamiento, un elemento de tiro aplica una tensión o jalado constante al material para que esté siempre en movimiento. Por último, dependiendo de la flexibilidad del producto, una unidad de corte o de enrollado prepara el producto para su distribución. Ø Coextrusiones De Tubería Tiene su principal ventaja al poder usar materiales reciclados, pues produce tuberías en cuya parte interior se extruye material reciclado y una cubierta exterior de material virgen que conserva una buena apariencia del producto y contiene mayores cantidades de aditivos para la protección a los ataques del medio ambiente. En algunos usos eléctricos y de drenaje es válida esta práctica, ya que se pueden obtener productos de menor costo con buenas propiedades para las aplicaciones a las que se dirigen. Otro tipo de coextrusión se presenta en la tubería corrugada, que requiere flexibilidad y resistencia mecánica pero con un pared interior lisa para evitar los estancamientos de los líquidos que se transporten. Ø Aplicaciones De Los Productos La tubería obtenida por los métodos anteriores tienen los siguientes usos: • • • • • • • • • • • Tubería Conduit (PVC, HDPE) Tubería a presión (PVC, HDPE) Tubería para instalaciones eléctricas (PV, HDPE, LDP) Tubería de conducción de drenaje y desagüe Tubería Industrial (PVC, HDPE, PP) Tubería para drenaje doméstico (PV) Tubería para gas (PVC, HDPE) Tubería para conducción de agua potable (HDPE) Tubería para agua de riego Tubería para uso médico Mangueras (PVC) Algunos datos sobre la producción de PVC 11 Industrias y Servicios Industria Plástica Asociación Argentina del PVC (Enero de 2001) PVC en el mercado de tubos plásticos Extrusión de lámina y película en dado plano El proceso de extrusión por dado plano ofrece algunas variantes con respecto a la extrusión de película, siendo el método para obtener láminas para aplicaciones como termoformado (blister pack, skin pank, artículos desechables) y láminas de varios espesores para diversos usos. Algunas características del proceso son: alta productividad, mejor enfriamiento y buen control de las dimensiones y propiedades del producto obtenido. Aplicaciones De Los Productos Industrias y Servicios 12 Industria Plástica Película Plana (0.01 – 0.4 mm) • • • • • • • • • • • Película para bolsa Laminaciones Películas encogibles Películas para envolturas Películas de uso doméstico Para envase Películas para uso decorativo Películas para pañal Películas con relieve Cintas adhesivas Otras Lámina Termoformable (0.03 – 2.5 mm) • • • • • Cubiertas Envases Desechables Skin Pack Blister Pack Coextrusiones • • Envases de alimentos Envases de productos químicos Laminaciones: el proceso de laminación comprende la combinación de dos o más películas, papeles o foils procedentes de bobinas con adhesivos. De esta manera se obtiene una sola lámina con varios estratos. Algunos ejemplos son: Ø Laminación por extrusión: consiste en la unión de dos o más estratos de material por medio de una capa de plástico fundido colocada en forma intermedia, como podría ser polietileno de baja densidad. Ø Laminación por adhesivos: se realiza por medio de adhesivos. Tiene la ventaja de ser más ligera que la extrusión. Los adhesivos que se usan son generalmente de uno o dos componentes. Aplicaciones de algunas laminaciones: Ø Ø Ø Ø Polifán (celofán / termosello): se usa como impermeabilizante de vapor de agua y gases. Es transparente, permitiendo ver a través de él el proceso. Muy usado en alimentos y productos farmacéuticos. Poliglass (papel / termosello): se usa en alimentos deshidratados y en porciones individuales de azúcar, café, etc. Propiflex (BOPP / termosello): resiste el rasgado, tensión y elongación, humedad y grasa. Se usa en envases de helado y productos expuestos a la humedad. Glasspolifoil (papel / polietileno / aluminio / termosello): ideal para proteger refrescos en polvo, medicamentos efervescentes. Puede sellarse herméticamente. Industrias y Servicios 13 Industria Plástica Recubrimiento de cable En la industria de cables aislados, una amplia variedad de productos hace que existan muchos tipos de configuraciones para líneas de recubrimiento. A pesar de las diferencias entre ellas, todas guardan una estrecha relación; la parte fundamental de estos procesos se encuentra en el dado o cabezal y éste es común a todos los tipos de recubrimiento. Aplicaciones De Los Productos • • • • • • Aislado de fibra Óptica Cable fino Cables telefónicos Cables sencillos o trenzados Cable de alta tensión con Polietileno entrecruzado Cable de alto Calibre. Inyección El moldeo por inyección es el método por el cual el material termoplástico o termofijo se funde, y en estado líquido se inyecta a alta presión a un molde cerrado hasta llenarlo completamente. El polímero se enfría dentro del molde y solidifica, finalmente se abre el molde y se extrae la pieza. Por este proceso se forman piezas tales como: bandejas, cajas, botes, vasos, cajones, tubos y cartuchos. Soplado Definición El moldeo por soplado es un proceso discontinuo de producción de recipientes y artículos huecos, en donde una resina termoplástica es fundida, transformada en una preforma hueca y llevada a un molde final en donde, por la introducción de aire a presión en su interior, se expande hasta tomar la forma del molde, es enfriada y expulsada como un artículo terminado. Para la producción de la preforma, se puede considerar la mitad del proceso como conjunto y utilizando el proceso de inyección o extrusión, permitiendo que el proceso de soplado se divida en dos grupos distintos: inyección – soplo y extrusión – soplo. proceso por extrusión y soplo Industrias y Servicios 14 Industria Plástica Ventajas y Restricciones El proceso tiene la ventaja de ser único proceso para la producción de recipientes de boca angosta; solamente comparte mercado con el rotomoldeo en contenedores de gran capacidad. Para el proceso extrusión-soplo, la producción de la pieza final no requiere de moldes muy costosos. Otra ventaja es la obtención de artículos de paredes muy delgadas con gran resistencia mecánica. Operativamente permite cambios en la producción con relativa sencillez, tomando en cuenta que los moldes no son voluminosos ni pesados. Como restricciones del proceso se puede mencionar que se producen artículos huecos que requieren de grandes espacios de almacenaje y dificultan la comercialización a regiones que no estén próximas a la planta productora. Por otra parte, en el proceso de extrusión – soplo, se tiene en cada ciclo una porción de material residual que debe ser molido y retornado al material virgen para su recuperación, lo que reduce la relación producto obtenido/material alimentado, y que se debe adicionar al precio del producto. Aplicaciones Prácticamente el moldeo de cualquier recipiente se puede lograr por medio del proceso de soplado, siendo el único para la producción de recipientes de cuello angosto de alto consumo en industrias como la alimenticia, cosmética y química, aunque en envases de cuello ancho puede encontrar cierta competencia en el proceso de inyección y quizás con el termoformado, mientras que en contenedores de gran tamaño y boca angosta, observa una gran competencia con el rotomoldeo. El proceso se encuentra en franco crecimiento, bajo la necesidad de abastecer a un mercado de alimentos también en constante auge. Ejemplo de la diversidad de aplicaciones son: Sector Cosméticos – Farmacéutico • • • • • • • Envases de tratamiento tipo ampolletas Envases pequeños para muestras médicas Recipientes para medicamentos en pastillas Recipientes para jarabes, soluciones y suspensiones Recipientes grandes para suero Recipientes para shampoo y cremas Recipientes para lociones y perfumes Sector de Alimentos • • • • • • • • Botellas para aceite comestible Botellas para agua potable Botellas para bebida carbonatadas con o sin retorno Botellas para bebidas alcohólicas Envases pequeños para golosinas o promociónales Envases para bebidas refrescantes no carbonatadas Envases para condimentos Envases para bebidas en polvo Industrias y Servicios 15 Industria Plástica Para la obtención de artículos huecos por esta vía, la resina polimérica es alimentada a la tolva de un extrusor; de ahí pasa al interior del cañón, se plastifica y homogeneiza por medio del huisillo con los pigmentos y otros aditivos que también hayan sido alimentados, siendo únicamente restringido el uso de cargas o refuerzos, ya que estos últimos generalmente provocan la ruptura de las paredes del artículo cuando está en la etapa de soplado. El material, ya homogéneo y completamente plastificado, pasa al dado o cabezal que, de manera similar a la extrusión de tubería, produce una preforma (párison) tubular con dimensiones de pared controladas para que la pieza final cumpla con las dimensiones de espesor requeridas. La producción de esta preforma deber ser invariablemente vertical y descendente, ya que no existe ninguna guía que pueda ofrecerle alguna otra orientación, mientras que el tiempo empleado desde que comienza a salir del dado hasta que tiene la dimensión precisa para continuar con el ciclo, está limitado al momento en que la primera porción de plástico extruído se enfríe, perdiendo características para ser moldeado. Llegando a la longitud de preforma óptima, que es ligeramente mayor a la longitud del molde que forma la pieza final, entra en acción el mecanismo que cierra las dos partes del molde para dejar confinado el párison en éste. Durante su movimiento, el molde además de rodear al párison, lo prensa por uno de sus extremos provocando el sellado de las paredes del tubo, debido a que el plástico se encuentra aún arriba de su temperatura de reblandecimiento. El diseño del molde puede incluso cortar el material sobrante por debajo de éste, formando así la característica línea o costura en la base de todo recipiente obtenido por extrusión-soplo. El otro extremo del párison permanece abierto, pues es necesario para las etapas posteriores. En la tercera fase del proceso se introduce una boquilla por el extremo abierto del molde y en el interior del párison, se inyecta aire a presión, obligando a la preforma a extenderse hasta alcanzar las paredes del molde, donde se enfría y conserva la forma interior del molde. La boquilla de inyección del aire crea al mismo tiempo la estructura final de la boca y cuello del recipiente. Es importante señalar que durante el proceso de expansión de la preforma hacia las paredes del molde, el espesor de la pared sufre una reducción por el aumento del área superficial. En la última fase del ciclo de soplado, el molde se separa exponiendo al recipiente terminado a una temperatura en que es estable dimensionalmente, para ser entonces expulsado por su propio peso o por el aire a presión que aún se encuentra en su interior. Generalmente, el tiempo invertido en las dos últimas etapas tarda lo suficiente para que en el dado se haya extruido una nueva preforma, siendo necesario que el molde recién liberado del producto tenga que moverse hacia la recepción del nuevo material, para iniciar un nuevo ciclo productivo. Descripción del equipo (anexo) Descripción de algunos plásticos importantes: Plástico PET: En la actualidad, el PET es el plástico más usado en el rubro de botellas. En la República Argentina, al igual que el resto del mundo se ha divulgado el concepto del envase "one way". Las nuevas tecnologías permitieron acelerar el proceso de soplado de envases, tornando el material aun más competitivo en su proceso de transformación. Las características de barrera de la resina PET son continuamente mejoradas por medio de la aplicación de revestimientos ecológicamente aprobados, de aplicación interna o externa, permitiendo la sustitución potencial del vidrio y de envases de metal. El principal mercado para la resina PET es el embalaje industrial de alimentos, un rubro en el cual el reciclado es una demanda, por lo que es una preocupación de la cadena de los diversos participantes, desde el productor de materia prima, el transformador y la industria fabricante de alimentos y sus redes de comercialización. El PET es un plástico con un comportamiento ideal, ya que en su elaboración casi no se generan desperdicios y por su composición química permite un determinado grado de regeneración. El éxito del PET El PET comenzó a utilizarse masivamente en la década pasada, con gran éxito debido a sus características. La ausencia de cementantes y una de sus propiedades más distintivas como es la barrera de gases, le confirió gran difusión como envase de bebidas, inicialmente para gaseosas, sifones y posteriormente extendiéndose a otros productos como aceites, mayonesas, cosméticos, productos farmacéuticos, etc. Su escaso peso con relación al del producto adquirido, aproximadamente 50 veces menos que el líquido contenido (lo que implica un importante ahorro en transporte de mercaderías) y fundamentalmente la seguridad de los usuarios ante una eventual rotura, fueron factores determinantes para la generalización de sus usos. Es la resina que presenta mayores aptitudes para el reciclado, ostentando el número 1 rodeado de tres flechas formando un triángulo, en el fondo del envase. La reducción drástica de la energía utilizada en el transporte, la simpleza de procedimientos y las relativamente bajas temperaturas (250 ºC > PET < 300 °C) a las cuales debe ser sometido el PET para ser transformado en nuevos productos, estos también reciclables. Proceso de fabricación de botellas (pet) • Llenado de la tolva. 16 Industrias y Servicios • • • • • • • Industria Plástica Secado del Pet. Inyección del Pet. Transporte de la preforma. Soplado de la preforma. Transporte de la botella. Etiquetado de la botella. Embalaje de la botella. El Pet en Argentina El éxito del uso de este tipo de material en la República Argentina lo da el incremento constante en la cantidad usada de PET virgen para la fabricación de envases. En 1991, 1000 toneladas, en 1993, 18000 toneladas, en 1997, 70000 toneladas. Hasta ese momento todo el material era importado, preferentemente de Estados Unidos. En 1998, la empresa Eastman inauguró una planta en Zárate, Provincia de Buenos Aires para abastecer al mercado local y a Brasil. Los valores de material virgen fueron incrementándose, siendo de 90000 toneladas en 1998, 110000 t en 1999 y 130000 t en el 2000. De este total, aproximadamente el 75% es de producción nacional y el resto importado. Cabe aclarar que estos datos se refieren al material usado en la industria de envases, ya que es de destacar que el mayor uso de este tipo de material se da para fibras textiles. Dentro de este marco, en Argentina Mafisa, una empresa de La Plata, produce alrededor de 60000 toneladas mensuales. Reciclaje de Plástico ¿Cómo se recicla el plástico? Para reciclar plástico atentos al código SPI Los llamados materiales plásticos corresponden en realidad a un gran número de productos muy diferentes, tanto por sus materias primas como por sus procesos de fabricación y usos. Por ello, para facilitar la identificación de cada polímero, y también para ayudar a su clasificación para poder implementar sistemas de reciclado, se ha instituido el Código Internacional SPI, expuesto en la “Tabla de Identificación de Materiales plásticos y sus usos más comunes” que permite identificar con facilidad de que material específicamente está hecho un objeto de plástico. El proceso de reciclado y el producto que se obtenga dependerá del tipo de plástico que se recicle. ¿Qué se hace con plástico reciclado? Como dijimos anteriormente, hay distintos tipos de plásticos. Estos materiales, al ser reciclados, permiten fabricar distintos productos. Para que te des una idea, a continuación te mostramos un cuadro, con los distintos tipos de plástico, dónde están presentes y qué materiales pueden fabricarse a través de su reciclado. USOS RECICLADO Envases de gaseosa, agua mineral, jugos, aceite comestible, etc. Filamento para alfombras, vestimenta. Envases de leche, detergentes, champú, baldes, etc. Otros envases Tuberías de agua, desagües, mangueras, cables, etc. Suelas de zapatos, caños, etc. Bolsas para residuos, películas industriales. Film para agricultura PET PEAD PVC PEBD Industrias y Servicios 17 Industria Plástica Envase de alimentos, industria automotriz, etc. Tuberías, artículos para industria automotriz, etc. Envases de alimentos congelados, juguetes, etc. macetas, etc. PP PS Para más información ver anexo ¿Sabias que el principal destino del reciclado de Pet es la fabricación de fibras textiles?, utilizándose en la confección de alfombras, cuerdas, cepillos y escobas, zunchos, telas para prendas de vestir como el "polar", calzados, camisetas, etc. El PET reciclado no se destina a nuevos envases para bebidas o alimentos. El Reciclaje de plástico en Argentina El plástico Pet es el que posee la mayor tasa de reciclaje en la Argentina, además de ser el más utilizado por la población. Es por eso que focalizamos con mayor énfasis la situación del Pet en el país. Industria del Packaging Introducción La actividad del packaging implica cubrir un producto u otros envases o paquetes con bolsas, cajas, latas, frascos, botellas u otros contenedores para realizar una o más de las funciones básicas siguientes: • Contención • Protección • Comunicación • Funcionalidad Los envases y embalajes se utilizan en un ambiente físico, expuestos a humedad, temperaturas extremas, golpes y vibraciones. Sin importar la condición ambiental en que se encuentran, se espera que los envases y embalajes protejan el producto, manteniéndolo en la condición destinada para el uso hasta que el producto sea entregado al último consumidor. La industria del envase implica otros varios grupos industriales, incluyendo fabricantes de papel, plástico, metal, vidrio, madera, adhesivos y maquinaria, compañías que manufacturan paquetes con los materiales, y compañías que llenan los paquetes con productos y los transportan para ser vendidos. El packaging ha tomado gran importancia en la comercialización de un producto desde el punto de vista estratégico de comunicación, de la imagen del producto. Esta importancia sigue incrementándose: con el advenimiento de la globalización y el consecuente aumento de la competencia, el packaging puede ser un elemento de diferenciación y decisivo a la hora de inclinarse por una oferta o la otra. Los paquetes deben satisfacer también una serie de requisitos regulatorios. En los Estados Unidos, el Gobierno Federal tiene la responsabilidad y la autoridad regulativa primarias. Las regulaciones cubren el contenido de etiqueta, el peso de paquete, los reclamos por temas de salud, los materiales usados para los paquetes, y temas por el estilo. Los gobiernos de los estados y locales poseen autoridad más limitada. Estadísticas y tendencias del mercado Industrias y Servicios 18 Industria Plástica El impacto económico total de la industria es difícil de estimar, pero se ha calculado con cierta certeza que cerca de US$ 100 mil millones son usados en materiales para packaging cada año en los Estados Unidos, incluyendo US$ 6 mil millones en maquinarias y partes. A nivel mundial, el valor de los materiales utilizados se encuentra cercano a los US$ 450 mil millones. Teniendo en cuenta el producto bruto interno, la industria del packaging es la tercera industria más grande en los Estados Unidos, y sigue expandiéndose rápidamente. Además, Estados Unidos es el mayor país consumidor de packaging en el mundo. Si hablamos de empleo, hay más gente empleada en operaciones de envasado y embalaje y en industrias directamente relacionadas con estas operaciones que en cualquier otra industria. Entre las exportaciones de los Estados Unidos relacionadas con la industria del packaging, los países que representan los principales destinos de tales ventas son Canadá, México, el Reino Unido, y países europeos como Alemania, Francia y Holanda. Maquinarias Respecto de la industria de maquinarias para el packaging específicamente, es importante destacar que la demanda mundial espera un crecimiento del 5,3% por año hasta 2005, llegando a los US$ 29 mil millones. En los Estados Unidos, está pronosticado que los embarques de maquinaria para el packaging crezcan en un 3 por ciento durante los próximos 3 años. El crecimiento más rápido se espera en maquinaria de formado, llenado, sellado, etiquetado y conversión. Otra categoría tendrá un crecimiento moderado, como es el caso de las máquinas transportadoras. Tanto en EE.UU. como en el mundo, se verá un crecimiento de demanda de máquinas formadoras, llenadoras, y selladoras dados los avances en cuanto a eficiencia y flexibilidad, que llevarán a requerir reemplazos de las maquinarias existentes, dando lugar al crecimiento de la industria del plástico por ser el mayor proveedor de esta factoría. Consideraciones estadísticas de los últimos años ¿Cuál es la participación de la Industria Transformadora Plástica Argentina en el PBI y en el PB Industrial del país? En el año 1997 la participación en el PB Industrial alcanzó el 4,4%. El año 1995 marcó el récord de participación, con el 4,6%. En promedio, la actividad del sector ronda el 1,0% de participación en el PBI. Sector interno: Desde los comienzos de la década de los 90´, la industria experimento una disminución en la participación en el PB industrial, llegando al 3% en 1993. Luego se muestra la reactivación que lo llevo a estar en los últimos años en porcentajes de alrededor de 4-5% del PB industrial, casi el 1,1% del PBI. Industrias y Servicios 19 Industria Plástica Materias primas utilizadas : ¿Cuáles son las principales materias primas plásticas? Tanto el PEBD y PVC como el poliestireno experimentaron descensos en la demanda durante el último periodo, esto puede ser debido a la sustitución por polietileno de alta densidad, polipropileno y politereftalato de polietilenglicol, que durante este periodo vieron aumentados sus niveles de producción. ¿Cuánto plástico consume un argentino por año? Comparación con otros países Mientras Bélgica lidera el consumo de plástico per cápita en el mundo, la Argentina se ubica en el 11º lugar, siendo el primer país en consumo per cápita de Latinoamérica 20 Industrias y Servicios Industria Plástica Ø Sector externo ¿Qué volumen de exportaciones tiene el sector? Total de exportaciones de Productos Plásticos Semielaborados y Terminados durante los últimos diez años, en toneladas y en millones de dólares. (*) Los Productos Semielaborados comprenden: películas, placas, láminas, chapas, bandas, tiras, etc. Cuadro comparativo de las exportaciones de productos Semielaborados y Terminados. Industrias y Servicios 21 Industria Plástica En azul figura el total de las exportaciones, en millones de dólares Los Envases Plásticos y sus partes (tapas, precintos, etc.) representan el 23% del total de las exportaciones de productos plásticos. ¿Qué destino tienen las exportaciones? ¿Cuál es el consumo de materias primas plásticas? El consumo aparente de materias primas por parte del sector transformador es la resultante de la Producción más las Importaciones, menos las Exportaciones. La tecnología de la transformación de plásticos : Inversiones en Bienes de Capital Industrias y Servicios 22 Industria Plástica ¿Cuánto invirtió el sector? La industria transformadora plástica ha efectuado en la última década un importante proceso de inversión en modernización de su equipamiento productivo. Durante el período 1990 - 1997, el sector invirtió un total de: ¿Cómo se compone la inversión del sector? La Industria Plástica en el MERCOSUR: Comercio de productos plásticos (semielaborados y terminados) U$S 831.666.859 Industrias y Servicios 23 Industria Plástica
