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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD - CULHUACAN ASESORES: M. EN C. CESAR PLACIDO MORA COVARRUVIAS M. EN A. CARLOS SÁNCHEZ GÓMEZ ING. CARLOS GUILLERMO GARCÍA SPINOLA SEMINARIO DE TITULACIÓN: ADMINISTRACIÓN DE PROYECTOS “MANUAL DE PROCESO PARA LA FABRICACIÓN DE UNA BOTELLA DE PLÁSTICO” T E S I N A QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO MECÁNICO P R E S E N T A N : CONTRERAS MARTÍNEZ MAURICIO JUAN IVÁN LÓPEZ CERVANTES EDUARDO ROSARIO CARBAJAL JONATHAN TOVAR FARFAN RODOLFO ODIN

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD - CULHUACAN

ASESORES:

M. EN C. CESAR PLACIDO MORA COVARRUVIAS

M. EN A. CARLOS SÁNCHEZ GÓMEZ ING. CARLOS GUILLERMO GARCÍA SPINOLA

SEMINARIO DE TITULACIÓN:

ADMINISTRACIÓN DE PROYECTOS

“MANUAL DE PROCESO PARA LA FABRICACIÓN DE UNA BOTELLA DE PLÁSTICO”

T E S I N A

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO MECÁNICO

P R E S E N T A N :

CONTRERAS MARTÍNEZ MAURICIO JUAN IVÁN LÓPEZ CERVANTES EDUARDO ROSARIO CARBAJAL JONATHAN TOVAR FARFAN RODOLFO ODIN

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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CONTENIDO INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………… 6 PRESENTACIÓN DEL PROYECTO………………………………………………… 6 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………………………………… 6 JUSTIFICACIÓN………………………………………………………………………. 7 OBJETIVO GENERAL……………………………………………………………….. 8 OBJETIVOS ESPECIFICOS………………………………………………………….. 8 ALCANCE………………………………………………………………………………. 9 CAPITULO I MARCO TEORICO……………………………………………………. 10

1. HISTORIA DEL PLÁSTICO.......................................................................... 10 2. METODOS DE PRODUCCIÓN DE BOTELLAS……………………………... 11

2.1. EXTRUSIÓN – SOPLADO………………………………………………….. 11 2.2. INYECCIÓN – SOPLADO…………………………………………………... 11 2.3. INYECCIÓN – SOPLADO – ESTIRADO………………………………….. 12 2.4. PLÁSTICOS PARA BOTELLAS…………………………………………… 13 2.5. CODIFICACIÓN DE BOTELLAS…………………………………………… 13 2.6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE PLÁSTICOS…………………………. 14

2.6.1. VENTAJAS…………………………………………………………….. 14 2.6.2. DESVENTAJAS……………………………………………………….. 14

3. SITUACIÓN ACTUAL DEL PROCESO DE INYECCIÓN……………………. 15 CAPITULO II DESCRIPCIÓN DEL MERCADO………………………………….. 17

1. INTRODUCCIÓN………………………………………………………………… 17 2. DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO…………………………………………….. 18 3. METODOLOGIA…………………………………………………………………. 18

3.1 ENCUESTA………………………………………………………………….. 19 3.1.1. ENCUESTA REALIZADA……………………………………………. 19 3.1.2. GRAFICAS DE RESULTADO……………………………………….. 21

3.2 CONCLUSIÓN DE RESULTADOS OBTENIDOS DEL ESTUDO DE MERCADO……………………………………..…………………………….. 26

CAPÍTULO III SELECCIÓN DE INSUMOS……………………………………….. 28 1. IDENTIFICACIÓN Y SELECCIÓN DEL PLÀSTICO………………………….. 29

1.1. MÉTODOS DE IDENTIFICACIÓN………………………………………… 29 1.1.1. PRUEBAS PRIMARIAS……………………………………………… 30

1.1.1.1. APARIENCIA FISICA………………………………………… 30 1.1.1.2. DENSIDAD……………………………………………………. 31 1.1.1.3. COMPORTAMIENTO AL CALOR…………………………... 32

1.2. TERMOPLÁSTICOS………………………………………………………… 34 1.2.1. TERMOPLÁSTICOS COMERCIALES…………………………….. 36

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a. POLIETILENO………………………………………………………... 36 b. POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD……………………………… 36 c. POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD……………………………… 36 d. POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD LINEAL……………………. 37 e. POLIPROPILENO……………………………………………………. 37 f. CLORURO DE POLIVINILO………………………………………… 37 g. POLIESTIRENO CRISTAL………………………………………….. 38 h. POLIESTIRENO IMPACTO…………………………………………. 38 i. ESTIRENO ACRILONITRILO……………………………………….. 38 j. ACRILINITRILO-BUTADIENO-ESTIRENO………………………… 39 k. POLIMETIL METACRILATO………………………………………… 39 l. POLIAMIDAS………………………………………………………….. 40 m. POLIETILEN TEREFTALATO (PET)……………………………….. 40

1.2.2. TRATAMIENTO DEL PET……………………………………………. 41 1.2.2.1. SECADO………………………………………………………... 41 1.2.2.2. DESHUMIFICADO……………………………………………... 41 1.2.2.3. CRISTALIZADO………………………………………………… 41 1.2.2.4. RESISTENCIA QUIMICA……………………………………… 42

1.3. TERMOFIJOS…………………………………………………………………. 42 1.3.2. CARACTERISTICAS………………………………………………….. 43

1.3.1.1. COMPORTAMIENTO A LA FLAMA…………………………. 43 1.3.1.2. COMBUSTIBILIDAD…………………………………………… 44 1.3.1.3. DURACIÓN DE LA FLAMA…………………………………… 44 1.3.1.4. COLOR DE LA FLAMA……………………………………….. 44 1.3.1.5. ALTERACION DE LA MUESTRA……………………………. 44 1.3.1.6. COLOR DE LOS HUMOS…………………………………….. 45 1.3.1.7. OLOR DE LOS VAPORES……………………………………. 45

1.4. CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LOS MATERIALES………………. 46 1.4.1. MATERIALES…………………………………………………………... 46

1.4.1.1. POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD………………………... 47 1.4.1.2. POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD………………………... 48 1.4.1.3. POLIPROPILENO………………………………………………. 50 1.4.1.4. CLORURO DE POLIVINILO-F………………………………… 51 1.4.1.5. CLORURO DE POLIVINILO-R……………………………….. 53 1.4.1.6. POLIESTIRENO……………………………………………….. 54 1.4.1.7. POLIESTIRENO GRADO IMPACTO………………………... 55 1.4.1.8. ESTIRENO ACRILONITRILO………………………………… 57 1.4.1.9. TERMOPOLIMERO DE ACRILINITRILO…………………… 59

1.5. CONSIDERACIONES PARA LA SELECCIÓN DEL MATERIAL……….. 60 1.5.1. ECONOMÍA……………………………………………………………. 60 1.5.2. ESTABILIDAD DIMENSIONAL……………………………………… 61 1.5.3. APARIENCIA………………………………………………………….. 61 1.5.4. FATIGA Y DEFORMACIÓN…………………………………………. 62 1.5.5. DESGASTE…………………………………………………………… 62 1.5.6. FACILIDAD DE FRACTURA……………………………………….. 63 1.5.7. TRANSPARENCIA…………………………………………………… 63 1.5.8. RESISTENCIA A LA TEMPERATURA Y FLAMABILIDAD……… 63

1.5.8.1. RESISTENCIA A LA TEMPERATURA……………………. 64

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1.5.8.2. FLAMABILIDAD……………………………………………… 64 1.5.9. RESISTENCIA QUIMICA………………………………………….. 65

1.6. PROCEDIMIENTO DE SELECCIÓN……………………………………. 65 1.6.1. INDISPENSABLES…………………………………………………. 66 1.6.2. NECESARIAS………………………………………………………. 66 1.6.3. OPCIONALES………………………………………………………. 66 1.6.4. HOJA DE PUNTUACIÓN………………………………………….. 67

1.7. NUEVOS MÉTODOS DE SELECCIÓN…………………………………. 71 1.8. RECOMENDACIÓN DEL MATERIAL…………………………………… 73

2. IDENTIFICACIÓN Y SELECCIÓN DE LA MAQUINA DE INYECCIÓN…………………………………….……………………… 74

2.1. HISTORIA DE LA MAQUINA DE INYECCIÓN…………………………… 75 2.2. CLASIFICACIÓN…………………………………………………………….. 76 2.3. ANALISIS DE LA MAQUINA DE INYECCIÓN DE TERMOPLÁSTICOS.. 76

2.3.1. UNIDAD DE INYECCIÓN…………………………………………….. 77 2.3.1.1. TORNILLO PLASTIFICADOR……………………………….. 77 2.3.1.2. INYECCIÓN POR HUSILLO…………………………………. 77

2.3.1.2.1. HUSILLO RETRÁCTIL…………………………………… 78 2.3.2. UNIDAD DE CIERRE………………………………………………… 78

2.3.2.1. SISTEMA DE ARRASTRE POR FUERZA………………… 78 2.3.2.2. SISTEMA DE ARRASTRE POR FORMA…………………. 79

2.4. CATALOGO DE MAQUINAS………………………………………………. 80 2.4.1. SERIE BLH……………………………………………………………. 80 2.4.2. PET PREFORM INJECTION MOLDING MACHINE……………… 84 2.4.3. HIGH- SPEED/MULTI-MULTI-SEQUENCE……………………….. 87 2.4.4. MACHINE CPSB……………………………………………………… 89 2.4.5. MAQUINA INYECTORA MODELO SZ-160/1000SY…………….. 91 2.4.6. MAQUINA INYECTORA MODELO SZ-600SY…………………… 92

2.5. RECOMENDACIÓN DE LA MAQUINA…………………………………… 93 3. MATERIALES PARA MOLDES…………………………………………………. 95

3.1. MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES……………… 96 3.1.1. ACEROS………………………………………………………………. 96

3.1.1.1. ACEROS DE CEMENTACIÓN………………………………. 96 3.1.1.2. ACEROS DE TEMPLADO…………………………………… 97 3.1.1.3. ACEROS BONIFICADOS……………………………………. 98 3.1.1.4. ACEROS RESISTENTES A LA CORROSIÓN……………. 98 3.1.1.5. ACEROS NITRURADOS O DE NITRURACIÓN………….. 99 3.1.1.6. METALES NO FERROSOS…………………………………. 99

3.1.2. TABLA DE CARACTERISTICAS DEL ACERO SISA P20………. 102 3.2. MOLDES…………………………………………………..…………………… 109

3.2.1. MOLDES PARA PLÁSTICOS……………………………………….. 109

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3.2.1.1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES………………………… 109 3.2.1.2. CLASIFICACIÓN DE MOLDES…………………………….. 110 3.2.1.3. MOLDES PARA TRABAJO EN CALIENTE………………. 110

3.2.1.3.1. MOLDES PARA INYECCIÓN………………………….. 110 3.2.1.3.1.1. MOLDE DE INYECCIÓN……………………….. 110 3.2.1.3.1.2. MOLDE PARA EXTRUSIÓN-SOPLO…………. 113

3.2.1.3.1.2.1. MATERIALES PARA MOLDES EXTRUSIÓN-SOPLO………………………. 116

3.2.1.3.1.2.2. CONSTITUCIÓN Y DISEÑO DEL MOLDE…. 116 3.2.1.3.1.2.3. FABRICACIÓN………………………………… 117

3.2.1.3.1.3. MOLDES PARA INYECCIÓN-SOPLO………….. 119 3.3. RECOMENDACIONES…………………………………………………… 121

CAPÍTULO IV ELABORACION DEL PRODUCTO……………………………… 123 1. PROCESO DE TRANSFORMACIÓN…………………………………………. 124

1.1. MOLDEO POR INYECCIÓN – SOPLO………………………………….. 125 1.1.1. PRODUCTOS FABRICADOS USUALMENTE

CON ESTA TÉCNICA………………………………………………. 125 1.1.2. DESCRIPCIÓN GENERAL………………………………………. 125 1.1.3. MATERIALES ADECUADOS PARA EL PROCESO……………. 125 1.1.4. VALORACIÓN DEL PROCESO……………………………………. 125

1.1.4.1. RAZONES NOTABLES PARA SU USO…………………… 125 1.1.4.2. DESVENTAJAS NOTABLES……………………………….. 126

1.1.5. PROCEDIMIENTO………………………………………………….. 126 1.2. MOLDEO POR EXTRUSIÓN – SOPLO………………………………… 127

1.2.1. PRODUTOS FABRICADOS USUALMENTE CON ESTA TÉCNICA………………………………………………. 127

1.2.2. DESCRIPCION GENERAL…………………………………………. 127 1.2.3. VALORACIÓN DEL PROCESO……………………………………. 127

1.2.3.1. RAZONES IMPORTANTES PARA SU USO……………….. 127 1.2.3.2. DESVENTAJAS NOTABLES……………………………….. 128

1.2.4. MATERIALES ADECUADOS PARA EL PROCESO…………….. 128 1.2.5. PROCEDIMIENTO…………………………………………………… 128

1.2.5.1. SISTEMA DE EXTRUSIÓN…………………………………. 129 1.2.5.2. DADO Y CABEZAL PARA EXTRUSIÓN – SOPLO………. 130 1.2.5.3. PRENSA Y MOLDE………………………………………….. 130

1.3. MOLDEO POR INYECCIÓN……………………………………………….. 131 1.3.1. PRODUCTOS FABRICADOS USUALMENTE

CON ESTA TÉCNICA………………………………………………… 131 1.3.2. DESCRIPCIÓN GENERAL…………………………………………... 132 1.3.3. VALORACIÓN DEL PROCESO…………………………………….. 132

1.3.3.1. RAZONES IMPORTANTES PARA SU USO………………. 132 1.3.3.2. DESVENTAJAS NOTABLES……………………………….. 132

1.3.4. MATERIALES ADECUADOS PARA EL PROCESO…………….. 133 1.3.5. PROCEDIMIENTO…………………………………………………. 133

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1.3.5.1. MOLDEO POR INYECCIÓN DE MATERIALES TERMOPLÁSTICOS(CICLOS DE TRABAJO)………………… 133

1.3.5.1.1. DOSIFICACIÓN Y FUSIÓN…………………………….. 133 1.3.5.1.2. INYECCIÓN………………………………………………. 133 1.3.5.1.3. ENFRIAMIENTO DE LA PIEZA (EXPULSIÓN)………. 133

1.4. PROCESO DE FABRICACIÓN DEL MOLDE…………………………… 134 1.4.1. DISEÑO DEL PRODUCTO A FABRICAR………………………… 134

1.4.1.1. MODELADO DEL PRODUCTO EN CAD…………………. 134 1.4.2. DISEÑO DEL MOLDE……………………………………………… 135

1.4.2.1. PLANOS DE FABRICACIÓN DEL MOLDE………………. 136 1.4.3. COMPRA DEL MATERIAL………………………………………… 137 1.4.4. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO………………………… 138 1.4.5. MECANIZADO CON PROGRAMAS CAM………………………. 141 1.4.6. EXPLICACIÓN DEL PROCESO DE

FABRICACIÓN DEL MOLDE PARA BOTELLAS DE PLÁSTICO. 142

CONCLUSIONES……………………………………………………………… 145 BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………….. 147

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INTRODUCCIÓN PRESENTACIÓN DEL PROYECTO

El trabajo que se presenta, muestra aspectos relacionados con la fabricación de

moldes para botellas. De igual forma, explica el proceso inyección-soplado de botellas

de plástico a partir de una resina fundida.

Los aspectos anteriores ayudan a comprender mejor el proceso de fabricación de

botellas de plástico. Además, se pretende dar una orientación de lo que implica la

elaboración de una botella. Una vez que se tienen en cuenta conceptos relacionados

con el tema, se comienza a describir el proceso de fabricación para que se vea su

desarrollo. Cabe destacar que dicho proceso es para producir botellas de cualquier

capacidad.

En este trabajo se hace un análisis de la información existente para la fabricación de

botellas de plástico. Se tomarán en cuenta diferentes procesos de producción de

diversos fabricantes con el fin de realizar un manual que estructure un proceso de

producción.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Debido a la poca información escrita que se tiene sobre este tema, resulta necesario

contar con un manual de fabricación de botellas de plástico esto, con el fin de que los

usuarios lo utilicen de guía para que puedan fabricar el molde que ellos requieran,

teniendo en cuenta aspectos que les serán de gran utilidad para realizar este proceso

de la mejor forma posible.

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JUSTIFICACIÓN

En la actualidad, existen micro y medianas empresas que se dedican a fabricar

grandes cantidades de botellas de plástico, ya sea para agua, refresco, jugos, etc., esto

para satisfacer a clientes de enorme prestigio como son: Coca Cola y Pepsi, entre otras

empresas por mencionar. De igual forma satisfacen las necesidades de clientes

pequeños, éstos se encargan de embotellar otros productos los cuales no son muy

comerciales. Con lo anterior, decimos que existen fabricantes de moldes, que en

algunos casos la fabricación del molde no es solamente su única labor, sino que

también se dedican a producir las botellas requeridas por un cliente; dentro de este

mercado existen fabricantes de moldes para procesos de inyección de plástico o para

soplado de preformas. Cabe mencionar que pequeñas empresas tratan de incursionar

en el mercado del diseño y fabricación de moldes, algunas tienen existo debido a que

dentro de su equipo de trabajo se encuentran personas con una gran experiencia en

cuanto a moldes para botellas; a otras empresas les cuesta trabajo satisfacer las

necesidades del cliente, y esto debido a que su proceso no es el adecuado, en cuanto

a la maquinaria, materiales, herramientas, entre otros factores. Sin duda, también

aquellas micro o medianas empresas que llevan años en este negocio, no se dan

cuenta de que su proceso puede mejorar si se analiza a detalle la manera en que

elaboran su producto.

Este trabajo presenta un manual de proceso de diseño y fabricación para botellas de

plástico, lo cual implica mencionar cómo se construye un molde (en este caso el

proceso de fabricación es de inyección), de tal forma que se consiga mejorar el proceso

y bajar costos de fabricación; en un momento dado el análisis es aplicable para otros

diseños de botellas. Cabe mencionar que el manual que se presenta puede servir como

guía a los usuarios que necesiten conocer acerca del tema, de manera que lo tomen

como apoyo para desarrollar su producto.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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OBJETIVO GENERAL DESARROLLAR UN MANUAL DE PROCESO PARA LA FABRICACION DE UNA BOTELLA DE PLÁSTICO. OBJETIVOS ESPECIFICOS

• PROPORCIONAR LA INFORMACIÓN NECESARIA PARA EL USUARIO CON

EL FIN DE ORIENTARLO RESPECTO AL TEMA.

• EN UN MOMENTO DADO MEJORAR EL PROCESO DE FABRICACIÓN DE

BOTELLAS DE TAL FORMA QUE PUEDAN OPTIMIZAR SUS RECURSOS.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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ALCANCE Este manual contempla el proceso de fabricación para botellas de plástico; se hace una

breve descripción, lo que implica la elaboración de este producto, esto en cuanto a

características de la máquina de inyección, diseño y fabricación del molde, selección

del material para el molde y para la botella, entre otros aspectos. La información que se

presenta no trata a detalle máquinas para elaborar un molde, ubicación de una planta

de moldes, consideraciones físicas y químicas de materiales en donde se traten

aspectos matemáticos o se tengan que seguir diversas teorías; del mismo modo no

profundiza en el diseño de la botella, esto se debe a que en la actualidad surgen

diversos diseños, de tal modo que este aspecto dependerá del usuario. Del mismo

modo, se ha considerado el no proporcionar información de costos debido a que la

información no es fácil acceder. Este manual solamente muestra el desarrollo de una

actividad que se ha considerado importante establecer, sin profundizar en muchos

aspectos teóricos que tal vez, el usuario considere como complejos.

METAS

Elaborar un manual de proceso de fabricación para producir botellas de plástico.

MISIÓN Aportar elementos de auxilio a los fabricantes de plástico que les permitan tomar

decisiones en sus procesos productivos.

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DEDICO ESTE TRABAJO A MI PAPA Y A MI MAMA POR TODO EL

ESFUERZO, LA ENSEÑANZA Y EL COMPROMISO QUE HAN TIENEN

CONMIGO, ESTO HA SERVIDO PARA FORJAR MI PERSONA Y GRACIAS A

USTEDES ES QUE HE PODIDO CONCLUIR UNA META MÁS DE LAS QUE

ME HE PROPUESTO.

A MIS HERMANOS QUE SIEMPRE ME HAN AYUDADO Y COMPRENDIDO

EN ESOS MOMENTOS QUE LOS HE NECESITADO.

LOS QUIERE Y LOS ADMIRA:

EDUARDO LÓPEZ CERVANTES

FEBRERO 2007

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A MI PADRE

QUIEN CON SU EJEMPLO ME HA ENSEÑADO LA IMPORTANCIA DE LA VIDA.

A MI MADRE QUIEN CON SU RECTITUD E IMPULSO HA CONTRIBUIDO EN LOS ASPECTOS MAS IMPORTANTES DE MI VIDA.

RODOLFO ODIN TOVAR FARFAN FEBRERO DE 2007

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DEDICATORIA A MIS PADRES: ELLOS FUERON Y SON LA MEJOR INSPIRACIÓN PARA LLEGAR HASTA DONDE ESTOY, HEMOS PASADO POR ETAPAS MUY DIFICILES Y MEJORES, PERO ESO, NO IMPIDIÓ QUE LOGRARA UNO DE SUS OBJETIVOS EN LA VIDA. YA QUE ELLOS LUCHARON CONTRA CORRIENTE, PARA IMPULSARME HASTA EL PUNTO MÁS ALTO Y JAMAS DEJARME CAER. EN ESTOS MOMENTOS LES DOY MI MAS HUMILDE AGRADECIMIENTO Y RESPETO, PORQUE JUNTOS LOGRAMOS EL GRAN SUEÑO ANHELADO. LOS SIGUIENTES OBJETIVOS DEPENDERAN DE MI, PERO SIEMPRE SABRÉ QUE TENGO EL MEJOR RESPALDO Y QUE ME ESTARAN APOYANDO HASTA EL ULTIMO MOMENTO.

¡GRACIAS!

MAURICIO JUAN IVAN CONTRERAS MARTÍNEZ FEBRERO DE 2007

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DEDICO ESTE TRABAJO: A MIS PADRES: LUCIO ROSARIO CARMONA Y LUZ MARIA CARBAJAL AYALA. ME HAN APOYADO EN TODO MOMENTO, GRACIAS A SUS ESFUERZOS PUDE CONCLUIR SATISFACTORIAMENTE UNA ETAPA MAS DENTRO DE MI VIDA, NO HUBIERA LOGRADO ESTO SIN USTEDES, DE TODO CORAZÓN LES AGRADEZCO SU APOYO. SON LOS MEJORES PAPAS DEL PLANETA Y LOS QUIERO MUCHO. A MIS HERMANOS Y HERMANAS: JUAN CARLOS, ELOISA, ROCIO Y ANGEL(+) SU APOYO Y SUS CONSEJOS ME HAN AYUDADO MUCHO A LO LARGO DE MI CARRERA, USTEDES Y MIS PAPAS SON PARTE IMPORTANTE DE MI VIDA, ES POR ESO QUE ESTE ULTIMO ESFUERZO SE LOS DEDICO DE CORAZÓN. A MI PRIMO. ERICK TE AGRADEZCO TU AYUDA Y TUS CONSEJOS, DESPUES DE ESTO NOS VAMOS A FESTEJAR…… ¡GRACIAS! A MI AMIGA LIZETTE GRACIAS POR BRINDARME TU AMISTAD Y TU APOYO, HAS FORMADO PARTE IMPORTANTE DENTRO MI VIDA, ERES UNA MUJER MUY ESPECIAL, TE QUIERO MUCHO AMIGA, DESPUES NOS VAMOS A FESTEJAR…. ¡GRACIAS! JONATHAN ROSARIO CARBAJAL FEBRERO DE 2007

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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CAPITULO I MARCO TEORICO 1. HISTORIA DEL PLÁSTICO El primer material plástico fue desarrollado alrededor del año 1868, debido a la

necesidad de encontrar un sustituto del marfil con que se elaboraban las bolas de

billar y las figuras de juegos de ajedrez; sin embargo el mayor incremento en la

producción y desarrollo de los plásticos ocurrió a partir de 1940.

A partir de un grupo básico de alrededor de medio centenar de plásticos básicos,

se puede formular miles de compuestos con un amplio rango de propiedades, por

ejemplo, hay materiales rígidos o flexibles, trasparentes u opacos, resistentes al

calor o las temperaturas criogénicas, a la intemperie o a los solventes; reforzados

para incrementar su resistencia a los esfuerzos y su rigidez o mejorados de otras

propiedades.

La principal premisa de los plásticos ha sido sustituir algún material con las

mismas o mejores propiedades y a un costo menor. Los plásticos se pueden

utilizar para la fabricación de un sin fin de objetos como botellas, piezas de

motores, como colectores de toma de aire, tubos de combustible, botes de

emisión, bombas de combustible y aparatos electrónicos, bolsas de basura,

alfombras, sogas, etc., sólo por mencionar algunas.

Pero de todas estas aplicaciones que tienen los diferentes plásticos sólo se

enfocara a la descripción de las botellas de plástico que es el tema que se va

desarrollar en el manual.

La botella de plástico es un envase ligero muy utilizado en la comercialización, de

lácteos, bebidas y limpia hogares, etc. Sus ventajas respecto al vidrio son

básicamente su menor precio y su versatilidad.

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2. MÉTODOS DE PRODUCCIÓN DE BOTELLAS Las botellas de plástico (así como los botes y otros envases en general) se

fabrican por tres métodos básicos:

2.1 EXTRUSIÓN-SOPLADO.

La granza se vuelca en una tolva que desemboca en un tornillo sin fin. Este gira

con la finalidad de calentar y unir el plástico. Cuando llega a la boquilla, se inicia

la fase de inyección con aire comprimido que lo expande hasta tomar la forma de

un molde de dos piezas. Una vez enfriado, el envase permanece estable y sólo

resta cortar las rebabas.

2.2 INYECCIÓN-SOPLADO.

En primer lugar, se realiza la inyección del material en un molde como preforma.

Posteriormente, se transfiere ésta al molde final y se procede al soplado con aire

comprimido. En el momento en que se ha enfriado, se retira el envase extrayendo

el molde.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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2.3 INYECCIÓN-SOPLADO-ESTIRADO.

El primer paso es el acondicionamiento de una preforma. Luego, se introduce en

el molde y se pasa a la fase de soplado y estiramiento secuencial. Se espera a

que se enfríe y se procede a la retirada del molde.

Descripción del proceso

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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2.4 PLÁSTICOS PARA BOTELLAS De plástico se fabrican los siguientes envases y embalajes: a) Botellas para agua mineral de PET y PVC b) Botellas para bebidas retornables y no retornables de PET c) Botellas para artículos de limpieza PVC d) Botellas para alimentos líquidos de PET e) Envases y embalajes para artículos de limpieza PEBD, PEAD, PP, PET f) Envases y embalajes para artículos de aseo personal PEBD, PEAD, PP, PET g) Sacos y potes de polipropileno h) Potes, cajas y vasos de poliestireno 2.5 CODIFICACIÓN DE BOTELLAS El sistema de codificación de los diferentes tipos de plástico es el siguiente:

Una característica positiva, para el fabricante y el consumidor de bebidas, es que

una botella de plástico es diez veces más ligero que el vidrio; 20.000 de botellas

de plástico pesan una tonelada, en comparación con las 2.000 botellas de vidrio

que pesan lo mismo. Esto reduce el costo de transporte de manera significativa.

El proceso actual de reciclaje del plástico ahorra nueve veces más energía que la

fabricación de los materiales originales con productos petroquímicos.

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2.6 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE BOTELLAS DE PLÁSTICOS 2.6.1 VENTAJAS Otras de las cosas favorables que tiene las botellas de plástico en comparación a

otros materiales como el vidrio es que son mas seguras en su manejo y ocupan

menos energía para su producción; en comparación con el metal las botellas no

se oxidan, no son conductoras de la electricidad y resisten el ataque a sustancias

químicas.

2.6.2 DESVENTAJAS Los plásticos se cuentan por decenas, pero todos ellos están elaborados a partir

de materiales no renovables como petróleo, gas natural y carbón. Su proceso de

fabricación requiere un alto costo energético. Y toda esa energía se pierde en

gran medida, porque suelen tirarse tras el primer uso.

Su destrucción resulta muy costosa energéticamente y es muy contaminante en la

mayoría de los casos. La incineración de determinados tipos de plásticos es una

de las causas de la lluvia ácida que destruye los bosques y la salud de los seres

humanos.

“PET”

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3. SITUACIÓN ACTUAL DEL PROCESO DE INYECCIÓN El proceso de inyección, su principal interés es la transformación de plásticos, por

lo cual ocupa el primer lugar en cuanto la capacidad de equipo, pero debido a la

cantidad de artículos que se producen y al consumo de resina, es superada por el

proceso de extrusión.

Consumo de Plásticos en México 2006 Tons. N° Empresas Extrusión 750 800 Inyección 250 1,200 Soplado 150 350 Calandreo 30 15 Otros 240 60 ________________________________ Total 1,420 2,425 El proceso de inyección, no alcanza los volúmenes de producción que logra el

proceso de extrusión. Pero su importancia radica en la gran variedad de artículos

que se pueden producir y la diversidad de mercados que puede abarcar. Las

piezas que se fabrican son, sencillas como: cucharas desechables, plumas, tapas,

engranes de ingeniería, tarimas para embalaje industrial, etc.

Por esta razón económica, se requiere de un análisis detallado para determinar

que posición ocupa la inyección en cuanto al monto de ventas logrado, pues si

podemos ver que la extrusión es el proceso que ocupa mayor volumen de resina

que cualquier oro, la inyección se caracteriza por producir piezas con mayor valor

agregado.

La finalidad de este capitulo es tener una idea de la situación actual del plástico y

de las distintas formas de trabajar con éste, además de presentar una breve

reseña histórica del plástico; no se pretende entrar en detalles, pero si hacer

saber, que tan importante se ha convertido el plástico en nuestros días.

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Sabemos que conforme avanza la tecnología, es necesario hacer usos de otros

materiales o de mejorarlos, es aquí en donde el plástico comienza a abrirse

campo en diversas aplicaciones, como recubrimientos para metales, herramientas

de plástico que sustituyen a las metálicas, en dispositivos electrónicos, en partes

de vehículos, etc. Son muchas las aplicaciones, de tal forma que en la actualidad

las botellas de vidrio han sido desplazadas por las de plástico; con lo anterior el

usuario se dará cuenta que hay otros lugares donde ha visto el uso de plásticos,

de tal forma que este primer capitulo no pretende aburrirlo y mucho menos hacer

tediosa la explicación del plástico. Los siguientes capítulos muestran el desarrollo

del producto.

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CAPITULO II DESCRIPCION DEL MERCADO

1. INTRODUCCIÓN Con el propósito de saber qué tanta demanda tiene este manual, es necesario

conocer el número de personas que demandan dicho trabajo. Este capitulo tiene

el afán de mostrar que el trabajo que se presenta, será bien aceptado por las

personas; esto es más que nada una descripción del mercado, dentro del cual

está la población que hará uso de este manual. Cabe destacar que nos

enfocamos en personas que trabajan a diario con el plástico sin importar si

producen botellas, juguetes, cubetas, sillas, etc.; el objeto fue, que en base a

preguntas realizadas a estas personas, se obtuviera una muestra representativa

de la aceptación de un manual de este tipo, de tal forma que con el resultado

obtenido se observe la factibilidad de éste trabajo. La factibilidad del manual nos

indicará que, existe información pero hasta cierto punto, de tal manera que este

trabajo pretende mejorar la demás información existente; en caso de que no sea

factible, no tendrá ningún caso seguir, ya que la información que existe es la

adecuada. Dentro de este manual existe un orden de información, de tal forma

que está responda a la pregunta básica que suele hacerse el usuario: “¿Cómo

empezar?”.

Esta introducción es solamente para señalar que lo que aquí se maneja es el

resultado de una encuesta realizada a una muestra que es representativa, dicha

muestra es de tamaño N, esta proviene de una población M aun más grande

(hablando en términos probabilísticas), la cual nos dice si debemos continuar con

este trabajo o no continuar.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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2. DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO Este trabajo es un manual de proceso para la fabricación de una botella de

plástico, el cual recaba información, mostrando paso a paso lo que debe

considerarse para elaborar dicho producto.

3. METODOLOGÍA

La información se obtuvo mediante un cuestionario de una muestra aleatoria de

30 personas de sexo masculino, mayores a 20 años.

A continuación se presenta un detalle de los parámetros más importantes:

Producto Manual de producción

Población objetivo: Varones mayores a 20 años

Alcance México D.F. Tamaño de la Muestra: 30 personas

Área muestreada: Fabricantes de plásticos

En este caso se dice que tenemos un producto el cual es el manual; la población

objetivo, se refiere a la edad y genero de las personas que son encuestadas, que

para este caso fueron varones mayores de 20 años; el alcance hace referencia al

lugar donde se encuesta, para esto, solo se localizaron personas que viven en el

D.F.; el tamaño de la muestra es de 30 personas; el área en que se realizo, fue

únicamente fabricantes de plástico, incluyendo trabajadores.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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3.1 ENCUESTA Las preguntas se dividieron en: composición y usos del manual. La información

que se obtuvo con la aplicación del cuestionario nos arroja resultados, dichos

resultados se aprecian mejor en graficas que posteriormente se muestran. De

acuerdo a esta información se decide la factibilidad del manual.

3.1.1ENCUESTA REALIZADA.

1.- ¿Cuál es el motivo de adquirir el manual?

a) Consulta técnica plásticos b) Consulta técnica maquinaria c) Consulta técnica de tipos de moldes d) otras

2.- ¿Estaría dispuesto apagar por el manual?

a) Si b) No

3.- ¿Qué otra información le gustaría encontrar en este?

4.- ¿Cuánto estaría dispuesto a pagar por el manual?

a) 600 b) 800 c) 1000 d) 1200

5.- ¿Con que regularidad suele leer manuales de producción de plásticos?

a) Una vez a la semana b) Dos veces a la semana c) Solo cuando se requiere consultarlo

6.- ¿Si se vendiera el manual, cuál de estos productos le gustaría fabricar?

a) Juguetes de plástico b) Cubetas de plástico con barias capacidades c) Botellas de plástico con barias capacidades d) Otros

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

20

7.- ¿Con quién (quienes) tiene contacto para especificar los tipos de materia prima que ocupa?

a) Se contratan personal calificado b) Solo cuando se requiere para algún producto especifico c) Proveedores

8.- ¿Cuánto paga por este servicio?

a) 700 b) 1000 c) 1500

9.- ¿Cómo le gustaría que estuviera constituido el manual?

a) Datos técnicos de maquinaria b) Datos técnicos de tipos de plásticos c) Datos técnicos para la aplicación de los diferentes plásticos d) Otros

10.- ¿lee o consulta otro tipo de manuales?

a) Sí b) No

11.- ¿Qué es lo que le agrada de estos manuales?

a) Imágenes b) Información c) diseño

12.- ¿Cómo le gustaría que se vendiera el manual por?

a) CD b) libro

Estas son las preguntas que se realizaron a las 30 personas, como puede

observarse, esta encuesta en su mayoría fue de opción múltiple, o mejor dicho

preguntas cerradas, a excepción de la pregunta 3 todas las demás son preguntas

cerradas. La pregunta 3 la dejamos abierta porque creemos que es importante

conocer las inquietudes o necesidades del los usuario, de tal forma que en base a

sus respuestas este trabajo puede ser mejorado o pueden añadirse más cosas,

dependiendo.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

21

1.- Cuál es el motivo de adquirir el manual?

43%

17%20%

20%

a) Consult a t écnica plást icosb) Consult a t écnica maquinar ia

c) Consult a t écnica de t ipos de moldesd) Ot ras

2.- Estaría dispuesto apagar por el manual

67%

33%

a) Si b) No

3.1.2 GRAFICAS DE RESULTADO De la información obtenida se menciona los siguientes puntos de interés El 43% de las personas adquirirían el manual para consulta técnica plásticos El 67% de las personas si pagarían por el manual

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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4.- Cuánto estaría dispuesto a pagar por el manual?

17%

66%

10% 7%

a) $ 600 b) $ 800 c) $ 1000 d) $1200

5.- Con que regularidad suele leer manuales de producción de plásticos

17%

33%50%

a) Una vez a la semana

b) Dos veces a la semana

c) Solo cuando se requiere consultarlo

El 66% de las personas pagarían $800 por el manual El 50% de las personas leen un manual solo cuando se requiere

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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6.-¿Si se vendiera el manual , cuál de estos productos le gustaría fabricar?

7% 7%

83%

3%

a) Juguetes de plásticob) Cubetas de plástico con barias capacidadesc) Botellas de plástico con barias capacidadesd) Otros

El 83% de las personas fabricarían botellas de plástico El 83% de contrata personal calificado

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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8.-¿Cuánto paga por este servicio?

10%

83%

7%

a) $ 700 b) $ 1000 c) $ 1500

El 83% de las personas pagan por el servicio técnico El 91% de las personas encuestadas busca la aplicación de los diferentes plásticos

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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10.-¿lee o consulta otro tipo de manuales?

13%

87%

a) Sí b) No

11.-¿Qué es lo que le agrada de estes manual?

10%

87%

3%

a) Imágenes b) Información c) Diseño

El 87% de las personas no tienen acceso a manuales El 87% de las personas encuestadas están de acuerdo con la información del manual

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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12.-¿Cómo le gustaría que se vendiera el manual?, por:

17%

83%

a) CD b) Libro

El 83% de las personas están de acuerdo que se vendiera en libro 3.2 CONCLUSIÓN DE RESULTADOS OBTENIDOS DEL ESTUDIO DE MERCADO Como pudo observarse en los resultados anteriores, si es necesario para algunos

fabricantes de plástico contar con la información necesaria para llevar acabo la

elaboración de un determinado producto, sin embargo esto no quiere decir que lo

usarían al 100 %; de la muestra seleccionada todos coincidieron que este trabajo

lo tomarían como consulta técnica. Se muestra información que tal vez no

profundice mucho en ciertos aspectos, pero orienta al usuario a tener una visión

mas amplia de lo que esta a su alcance, de tal forma que es una guía de fácil

entendimiento.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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Con estos datos podemos saber que es lo que necesita el fabricante, en si

sabemos un poco, pero consideramos preguntas que nos indicarían la aceptación

o rechazo de este manual, lo cual al final nos hizo ver de que siempre es bien

recibida más información (comentario de uno de los entrevistados); cabe destacar

que en base a la respuesta de la pregunta 3, nos orientamos un poco para añadir

o agregar información.

Estas respuestas no fueron colocadas en este trabajo debido a que como

sirvieron y sirven para hacer modificaciones futuras (cosa que pensamos), no se

desea que posteriormente haya otros trabajos similares a este pero con esas

consideraciones hechas por los encuestados, de tal modo que esa es la razón de

no colocar las respuestas. Solo podemos mencionar que la mayoría de los

fabricantes desea información no tan profunda, sino información breve y simple.

Esto último es un aspecto que recalcaron los encuestados.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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CAPITULO III SELECCIÓN DE INSUMOS

Este capitulo hace muestra de algunos plásticos (materia prima), maquinas y

materiales para moldes (aceros y los mismos moldes), los cuales son aspectos

importantes a considerar para llevar a cabo botellas de plástico. Esta es la

primera fase del proyecto la cual es de mucha importancia ya que de acuerdo a

esta planeación, el producto cubrirá las necesidades del cliente.

Fig. Muestra de maquinas moldes y

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

29

1. IDENTIFICACIÓN Y SELECCIÓN DE PLÁSTICOS En nuestros días, se ha logrado definir a los plásticos como “macromoléculas” de

alto peso molecular, que generalmente, se sintetizan a partir de compuestos de

bajo peso molecular.

Dentro de estas macromoléculas conocidas como polímeros, se presentan

interacciones físicas provocadas por los efectos de cohesión y la relación del

comportamiento del material. Dichas interacciones, actúan directamente en el

análisis final en una muestra de plástico, como es el caso de la dureza,

transparencia, flexibilidad, densidad y solubilidad.

Las pruebas importantes para definir el plástico buscado es: el comportamiento al

calor, la combustibilidad, la duración y color de la flama, la alteración de la

muestra, el olor de los humos y olor de los vapores desprendidos.

Para la identificación de plásticos se realiza toda una serie de ensayos

preliminares que proporcionan un parámetro general de evaluación, para

posteriormente, aplicar pruebas mas profundas y especificas como el caso de

medirla presencia de heteroátomos de nitrógeno, halógenos, esencialmente cloro,

fluor y azufre.

De acuerdo al grado de precisión requerido, se pueden aplicar métodos

especiales como los químicos e instrumentos.

1.1 MÉTODOS DE IDENTIFICACIÓN

Existen diferentes métodos de identificación, que dependen de pruebas, estas

pueden ser pruebas primarias, en donde consta de solo usar agua, sal alcohol y

un encendedor.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

30

En la actualidad los diferentes métodos son realizados con, químicos e

instrumentos especiales, como por ejemplo, los análisis térmicos y cromatogéficos

que proporcionan el desglose del tipo de moléculas y compuestos químicos que

forman el material.

1.1.1 PRUEBAS PRIMARIAS.

Estas pruebas se utilizan generalmente para conocer el tipo de plástico de una

manera sencilla y en poco tiempo. No requieren de un equipo especializado para

su aplicación. En las propiedades que se evalúan se tienen:

• Apariencia Física • Densidad • Comportamiento al calor.

1.1.1.1 APARIENCIA FÍSICA Los primeros análisis y/o pruebas que involucran la determinación de la

apariencia física, ayuda determinar algunas propiedades como:

• Propiedades mecánicas

• Propiedades ópticas

a) Propiedades Mecánicas

Son aquellas que especifican el grado de resistencia que tiene una muestra de

plástico al efecto del golpeo o doblado. De acuerdo a los resultados

proporcionados por la medida de estas propiedades, los polímeros o plásticos

quedad divididos en tres grupos.

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• Plásticos rígidos

• Plásticos semi – rígidos

• Plásticos flexibles

b) Propiedades Ópticas

Se encargan de determinar el grado de luz que puede pasar a través de la

muestra plástica. La forma de medir esta propiedad es la transmitancia,

agrupándose en:

• Plásticos transparentes • Plásticos translúcidos • Plásticos opacos

1.1.1.2 DENSIDAD La densidad de cualquier cuerpo se define coma la cantidad de masa contenida

en un cierto volumen, es decir, la relación que existe entre su peso y el volumen

que ocupa. Se encuentra determinada por la siguiente relación:

DENSIDAD = MASA / VOLUMEN = [ g / cm3]

En el caso especifico de los plásticos, existe el problema de establecer la

diferencia entre la densidad real y la densidad aparente.

a) Densidad Real

La densidad real se encuentra fundamentalmente, en el volumen del material

sólido, homogéneo y compacto.

b) Densidad Aparente

Por el contrario. La densidad aparente esta basada en un material con forma de

polvo, granulo o ballet a granel.

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1.1.1.3 COMPORTAMIENTO AL CALOR En este análisis es muy importante determinar el comportamiento de los

materiales plásticos, y eso depende esencialmente de dos factores:

• Tipo de material plástico

• Comportamiento a la flama

a) Tipo de material plástico

Los plásticos, como cualquier material derivado del petróleo como carbón o gas

natural, son compuestos orgánicos constituidos por carbón, hidrógeno y oxígeno

con elementos sustituidos tales como cloro o nitrógeno en ocasiones. Este

carácter orgánico, les proporciona a los plásticos la facilidad o dificultad de ser

combustibles.

De acuerdo a esta característica, existen dos grandes grupos, diferentes entre si.

Dentro de la primera se encuentran la mayoría de los plásticos, además que

involucra el comportamiento físico cuando el material plástico se somete al calor,

son:

• Termoplásticos • Termofijos

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

33

En el siguiente esquema se puede apreciar un camino sistemático para la

determinación de la densidad real de una muestra de plástico.

si

si

si

no

si Agua natural

3/1 cmgr=ρ

¿Flota?

Solución de alcohol al 50%

3/93.0 cmgr=ρ

Solución diluida de sal 3/1.1 cmgr=ρ

¿Flota?

3/93.0 cmgramenorρ

3/193.0 cmgra=ρ

¿Flota?

3/1.11 cmgra=ρ

Solución concentrada de sal

3/2.1 cmgr=ρ ¿Flota?

3/2.11.1 cmgra=ρ

3/2.1 cmgramayorρ

no

no

no

“Diagrama de identificación por densidad”

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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1.2 TERMOPLÁSTICOS

Es un material sólido que se convierte en líquido viscoso a temperaturas

superiores; el cambio es reversible. Debido a su alto peso molecular, los

polímeros nunca se convierten en fluidos ligeros.

Es esencial percatarse de que el cambio de sólido a líquido, comúnmente llamado

fusión puede significar dos mecanismos enteramente diferentes en dos clases de

polímeros termoplásticos. Un tipo se le conoce como “Termoplásticos Amorfos” y

el otro como termoplásticos Cristalinos”.

Los plásticos amorfos, tienen una estructura molecular que los hace incapaces de

cristalizarse, a ello se significa el ordenamiento de las moléculas de un polímero

acomodadas en forma de cristales. Estos materiales se distinguen por su

transparencia y baja resistencia química a solventes.

TD TF TG

60

50

40

30

20

10

0

ENLONGACION

RESIST. TENSION

TEMPERATURA

RESISTENCIA TENSIÓN ENLONGACION

TG: TEMPERATURA DE TRANSICIÓN VITREA TF: TEMPERATURA DE FLUJO TD: TEMPERATURA DE DESCOMPOSICIÓN

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

35

El grado de cristalinidad de un polímero semicristalino determinado, está en

función de su estructura, también de factores de procesamiento, tales como el

rango de enfriamiento o la deformación antes o durante la cristalización. Esto es

importante para darse cuenta que los termoplásticos cristalinos son materiales

con características que pueden ser muy similares o muy diferentes a la de los

termoplásticos amorfos. Estos plásticos normalmente no son transparentes;

aunque pueden ser traslúcidos con mejor resistencia química y al impacto, que los

amorfos.

TC TD TF TG

60

50

40

30

20

10

0

TEMPERATURA

RESISTENCIA TENSION ENLONGACION

TG: TEMPERATURA DE TRANSICIÓN VITREA TF: TEMPERATURA DE FLUJO TD: TEMPERATURA DE DESCOMPOSICIÓN

ENLONGACION

RESIST. TENSION

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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1.2.1 TERMOPLASTICOS COMERCIALES a. POLIETILENO (PE) Para su identificación es importante considerar que se puede utilizar

numerosos aditivos para cambiar considerablemente algunas de sus

propiedades. Ejemplo, las elevadas temperaturas y la radiación UV provocan

la oxidación de la molécula del polietileno, que refleja con una apariencia

amarillenta en el producto, ésta puede reducirse con la adición de

absorbedores de luz UV y antioxidantes.

La flamabilidad se controla a través de retardantes a la flama y sus

propiedades superficiales se modifican con el uso de agentes deslizantes de

entre cruzamiento o por tratamientos externos como el tratamiento corona. En

los últimos desarrollos, los polietilenos también han sido modificados con

aditivos foto y biodegradables.

b. POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (PEBD) Por apariencia física se comporta como un material altamente flexible y su

color natural es translúcido. Flota en agua y en solución de alcohol al 50 %

siendo su densidad del rango de 0.910 gr /cm. Durante la prueba a la flama

presenta facilidad para incendiarse, continúa ardiendo, funde y gotea. Es de

flama azul con la punta amarilla, desprende un olor a parafina y hunos de color

blanco.

c. POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (PEAD) Este presenta menor flexibilidad que el de baja densidad debido a su mayor

peso molecular, por ello se clasifica como un plástico semi – rígido. Su rango

de densidad es de 0.941 a 0.965 gr / cm3 que este material flota en el agua;

pero no en la solución de alcohol al 50 %. Su comportamiento a la flama es

prácticamente al Polietileno de baja densidad; aunque su goteo puede ser más

lento.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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d. POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD LINEAL (LLDPE) Este material es utilizado cuando se requiere mayor impacto, resistencia al

rasgado y resistencia química que con el Polietileno convencional de Baja

Densidad, en aplicaciones tales cono películas y productos moldeados

flexibles.

Asimismo, permite disminuir los calores de película proporcionando un mayor

rendimiento. Sin embargo, su procesamiento requiere ciertos ajustes en el

diseño y condiciones de operación en los equipos convencionales.

e. POLIPROPILENO (PP) El polipropileno presenta moderada rigidez y tenacidad. Se clasifica en

términos de identificación práctica como un plástico semi- rígido. Su

resistencia a la abrasión es particularmente buena en comparación con el

polietileno. Su comportamiento a la flama es muy similar a la de los

polietilenos y la manera más práctica de distinguirlos entre sí es a través de la

prueba de densidad, debido a que en la solución alcohólica es posible separar

al Polietileno de Alta Densidad del Polipropileno, ya que en este último

presenta una densidad menor del rango de 0.890 a 0.91 gr/cm.

f. CLORURO DE POLIVINILO (PVC) La presencia de los átomos de cloro en la unidad repetitiva está asociada con

la propiedad de autoextinguibilidad de este polímero. Cuando el PVC se

somete a la flama se genera una llama de color amarillo brillante con bordes

verdes en la base se desprende humo negro y olor característico a ácido

clorhídrico. Que a elevadas concentraciones puede resultar tóxico y causar

corrosión en los equipos cuando el acero de estos no estos debidamente

tratado con procesos de cromado o nitrurado.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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g. POLIESTIRENO CRISTAL Este material trata del homopolímero que se obtiene directamente de la

polimerización del estireno. Es de estructura amorfa, y se considera uno de los

plásticos de mayor transparencia y brillo superficial; sin embargo, también

presenta alta rigidez y fragilidad.

Es considerado también como uno de los plásticos de más fácil

procesamiento. No requiere secado y presenta mínimas contracciones de

moldeó. Se fabrican piezas de diseño intrincados por el método de inyección, y

por extrusión, se fabrican perfiles y lámina para termo formado o cancelería.

h. POLIESTIRENO IMPACTO Debido a la fragilidad del homopolímero de estire sin modificar, se

desarrollaron grados con mayores índices de resistencia al impacto, a través

de la copolimerización del estireno con polímeros elastoméricos,

principalmente Polibutadieno.

El Poliestireno Medio Impacto es translucido y se emplea prácticamente en

las mismas aplicaciones que el Poliestireno Cristal, donde la transparencia no

es importante y se requiere mayor resistencia al impacto, por ejemplo, en el

cuerpo del cassette tanto de audio como video.

i. ESTIRENO ACRILONITRILO (SAN) La copolimerización al azar de 20 a 30 % de unidades repetitivas de

acrilonitrilo con Poliestireno, origina plásticos que tienen muchas de las

propiedades útiles del Poliestireno, como son la transparencia, brillo superficial

y facilidad de procesamiento, favorecidas además, por las propiedades que

imparte el acrilonitrilo que son resistencia térmica y química.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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Su comportamiento ante la flama es prácticamente idéntico al del Poliestireno

Cristal, ello que es más fácil diferenciarlo de este a través de su

comportamiento mecánico, debido a que el SAN es más tenaz y resulta más

difícil de doblar.

j. ACRILONITRILO – BUTADIENO – ESTIRENO (ABS) Para su identificación debe considerarse un comportamiento a la flama similar

al del resto de los polímeros pertenecientes a la familia de los poliestirenos, es

decir, fácil de incendiar, flama amarilla y desprendimiento de hollín. Su

densidad es prácticamente la misma que el poliestireno. También flota en la

solución diluida de sal. Su comportamiento físico es el de un plástico semi –

rígido y puede existir en versión opaca que es el más común, o como plástico

transparente.

k. POLIMETIL METACRILATO (PMMA) La más conocida y sobresaliente propiedad del PMMA mejor conocido como

“Acrílico” es su excelente transparencia.

Esta característica está soportada en su buena rigidez, aceptable resistencia

al impacto, sobresaliendo su resistencia a la intemperie y buena resistencia

química, excepto para algunos solventes orgánicos.

Su identificación es muy singular por presentar durante su combustión un olor

característico del monómero de metil – metacrilato, similar al de un solvente de

pinturas o al de frutas en proceso de descomposición. Además, presenta un

burbujeo y desprende humos blancos.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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l. POLIAMIDAS (PA) El grupo de la Poliamidas también conocidas como “Nylon”, es uno de los más

variados que se caracterizan por contener cadenas con unidades repetitivas

de tipo amida.

Su identificación mediante el método empírico no permite la diferencia entre

los distintos tipos de Nylon, ya que presentan densidades prácticamente

iguales y con su comportamiento físico y a la flama sucede lo mismo, siendo

semi – rígidos, translúcidos, flotan en la conexión concentrada de sal, son

difíciles de incendiar, presentan cierto grado de autoextinguibilidad,

desprenden un aroma a cabello quemado y humos blancos.

m. POLIETILEN TEREFTALATO (PET)

La propiedad más singular del PET es que debido a que muestra una baja

temperatura de transición vítrea Tg = 70° C, se puede controlar mediante el

proceso de transformación el grado de cristalinidad del polímero, es decir, que

si se enfría razonablemente rápido desde su estado fundido arriba de 270 ° C

hasta una temperatura menor a la de transición vítrea, solidifica en estado

amorfo obteniéndose un producto de apariencia transparente. Contrariamente,

sí el polímero se calienta por arriba de la Tg, entonces tomará la cristalización

y el producto moldeado será opaco.

Para muchas de sus aplicaciones, el “PET” se procesa primero en estado

amorfo y después se le proporciona una orientación uniaxial cuando se

fabrican fibras, cintas y lámina, o biaxial cuando se producen películas,

botellas y tarros.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

41

1.2.2. TRATAMIENTO DEL PET El PET es un polímero que precisa una serie de procesos, simples de realizar,

para permitir un correcto proceso de transformación. Básicamente consisten

en secado, deshumidificado y con la utilización de recuperado el cristalizado.

1.2.2.1 SECADO

El proceso de secado consiste en almacenar el PET en una tolva con un

dispositivo calefactor y mantenerlo durante un período de cuatro horas como

mínimo a una temperatura de 170° C

1.2.2.2 DESHUMIDIFICADO

El proceso anterior es más efectivo si el aire suministrado a la tolva de secado

es seco. De esto se encarga un equipo deshumidificador del aire antes de que

este sea utilizado por la tolva de secado. Se evitan condensaciones y

fenómenos perjudiciales para su correcta transformación.

1.2.2.3 CRISTALIZADO

Cuando se desea utilizar PET ya extrusionado debe ser triturado y cristalizado

antes de volver a introducirse en la tolva secadora. De esta labor se encarga el

cristalizador, el cual bate el material a una temperatura de 100 grados

aproximadamente, logrando que adquiera las propiedades precisas para su

posterior re – utilización.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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1.2.2.4 RESISTENCIA QUÍMICA

**Buena resistencia general en especial a:

Grasas y aceites presentes en alimentos, soluciones diluidas de ácidos

minerales, álcalis, sales, jabones, hidrocarburos alifáticos y alcoholes.

**Poca resistencia a:

Solventes halogenados, aromáticos y cetonas de bajo peso molecular.

1.3 TERMOFIJOS. La definición es simple de un plástico termofijo, es que son materiales rígidos

que tienen una estructura molecular compleja tipo red, generada por una

reacción reversible entre dos o más componentes. La reacción tiene lugar

durante el proceso de moldeo.

El nombre de “Resinas Termofijas” implica que debe haber comportamiento;

sin embargo, es usado para todo los sistemas reactivos, ya sea a

temperaturas ambiente o superiores.

Existen diversos tipos de sistemas de resinas termofijas orientados

principalmente a la industria de adhesivos, pinturas y recubrimientos. En la

industria del plástico su uso es debidamente menor a la restricción de que son

materiales no reciclables, siendo sustituidos por polímeros termoplásticos.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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1.3.1 CARACTERISTICAS 1.3.1.1 COMPORTAMIENTO A LA FLAMA La segunda clasificación, basada en el comportamiento de la combustión de los

plásticos, es una clasificación más amplia y completa, se dividen en las siguientes

pruebas:

• Combustibilidad • Duración de la flama • Color de la flama • Alteración de la muestra • Color de los humos • Olor de los vapores

TD

60

50

40

30

20

10

0

TEMPERATURA

RESISTENCIA TENCION ENLONGACION

TD: TEMEPRATURA DE DESCOMPOSICIÓN

ENLONGACION

RESIST. TENSION

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

44

1.3.1.2 COMBUSTIBILIDAD Dentro de esta prueba se evalúa la facilidad o dificultad que presenta un plástico a

incendiarse cuando este se somete a radiaciones intensas de calor. De acuerdo al

comportamiento que presenten, los plásticos quedan agrupados en:

• Plásticos fáciles de incendiar como. POM, EVA, PS y PMMA

• Plásticos difíciles de incendiar como: MF, PA, EP y SI

1.3.1.3 DURACIÓN DE LA FLAMA

Independientemente de la facilidad o dificultad que presente un material a

incendiarse, se realiza la prueba de duración de la flama donde se considera

propagación del fuego sobre el plástico. De tal modo, se forman dos grupos:

• Plásticos que continúan ardiendo, POM. PMMA, SAN y PP

• Plásticos Autoextinguibles, PVC, MF, PC y PF

1.3.1.4 COLOR DE LA FLAMA

Es una de las pruebas más sencillas, ya que solo implica el poder de observar el

color que la flama presenta por el momento de incendiar la muestra de plástico.

De acuerdo a la coloración de la misma, se tiene la siguiente clasificación:

• Plásticos de flama amarilla, PMMA, SAN, MF y PC • Plásticos de flama azul, POM, PA6, LDPE y PP

1.3.1.5 ALTERACIÓN DE LA MUESTRA Esta prueba se encuentra directamente relacionada con el tipo de material

plástico. Con base en las características térmicas de los materiales, dicho análisis

se clasifica en los siguientes grupos:

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• Plásticos que funden, SAN, PC, PS y ABS • Plásticos que funden y gotean, POM, PP, TPU y PBT • Plásticos que carbonizan, MF, EP, SI y UP

1.3.1.6 COLOR DE LOS HUMOS

El tipo y color que se desprenden durante el incendio de la muestra, proporciona

información necesaria para la agrupación e identificación de los plásticos:

• Plásticos con humos blancos, POM, MF, PA6 y PA

• Plásticos con humos negros, ABS, PBT, PC y PS

1.3.1.7 OLOR DE LOS VAPORES

En ocasiones, se considera importante definir el olor característico del plástico,

cuando este ha terminado de incendiarse.

Para poder llevarlo a cabo, es necesario dejar de disipar la mayoría del humo

formado y evitar así, oler de manera directa los vapores.

El olor que desprende cada material, está relacionado con el tipo de compuestos

que forman su estructura.

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1.4 CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LOS MATERIALES En este punto se proporcionan las condiciones de operación de los principales

plásticos que se inyectan, así como algunas propiedades y aplicaciones en

inyección.

En las siguientes tablas se presentan rangos, ya que las condiciones finales están

dadas por: el grado de material, la geometría del molde, el tamaño de la pieza y el

tipo de maquina de inyección que se este utilizando.

La velocidad que se presenta, está referida a la velocidad periférica del husillo y

se expresa en metros / segundos. Para conocer las revoluciones por minuto

(rpm), es necesario considerar el diámetro del husillo y sustituir en la siguiente

fórmula:

La variación de velocidades depende del material, algunas son:

• Velocidad alta para materiales con elevado índice de fluidez; V = 0.5 – 1.2 m/s

• Velocidad estándar; v = 0.2 – 0.5 m/s, para materiales de fluidez • Baja velocidad; v = 0.05 – 0.2 m/s, para materiales termo

Ns = V (60)*D (3.1416) Ns = velocidad V = velocidad periférica del husillo en m/s D = diámetro Constante = 3.1416

60 = factor de conversión a minutos 1.4.1 MATERIALES A continuación se presentan, las condiciones de operación de los plásticos más usados en la actualidad.

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1.4.1.1. MATERIAL: POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (PEBD) a) CONDICIONES DE OPERACIÓN PERFIL DE TEMPERATURAS Temp. Zona ° C PEBD Alimentación 120 – 170Compresión 120 - 210 Dosificación 120 - 210Boquilla 150 - 220Molde 30 - 50 b) CONDICIONES DE SECADO Generalmente, este material no requiere de secado y su absorción de humedad

es menor a 0.02 %. En caso de que el material esté definitivamente húmedo, se

recomienda un horno con circulación de aire caliente alrededor de 3 horas, a 65°

C, o un secador a 80° durante 1 a 1 ½ hrs.

c) PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS

PRESIONES UNIDADES RANGO Presión de inyección Kg / cm2 500 – 1500Presión de sostenimiento Kg / cm2 250 – 750

VELOCIDADES UNIDADES RANGO Velocidad del husillo m / s 0.7 - 0.75

PROPIEDAD Método de prueba ASTM

Unidades Valor

Densidad D – 792 g / cm3 0.918 – 0.94

Contracción de moldeo % 1.5 – 3.5

Resistencia al impacto D – 256 Kg cm / cm -------------

Elongación en la ruptura D – 638 % 100 – 800 Resistencia a la tensión a la ruptura D - 638 Kg cm /

cm 40 – 160

HDT a 18.5 kg / cm2 a 4.6 kg / cm2

D – 678

°C 32 – 49 40 - 74

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d) RESISTENCIA QUIMICA A temperatura menor de los 60 ° C, resistente a la mayoría de los solventes,

ácidos y bases a cualquier concentración; a temperaturas superiores a los 60 °

C, es soluble en los solventes orgánicos alifáticos y colorados. Es totalmente

atóxico, puede estar en contacto directo con alimentos.

e) PRINCIPALES APLICACIONES EN INYECCION Tapas y juguetes.

1.4.1.2 MATERIAL: POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (PEAD) a) CONDICIONES DE OPERACIÓN PERFIL DE TEMPERATURAS

Temp. Zona ° C PEAD Alimentación 170 – 180Compresión 170 - 200 Dosificación 170 - 220Boquilla 180 - 240Molde 10 - 60

b) CONDICIONES DE SECADO Normalmente, este material no requiere de secado y su absorción de humedad

es menor a 0.02 %. En caso de que el material este definitivamente húmedo,

se recomienda un horno con circulación de aire caliente alrededor de 3 horas,

a 65 °C o en un secador a 80 °C durante 1 ½ hr.

PRESIONES UNIDADES RANGO Presión de inyección Kg / cm2 800 – 1500Presión de sostenimiento Kg / cm2 400 – 750

VELOCIDADES UNIDADES RANGO Velocidad del husillo m / s 0.75 - 0.95

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c) PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS

d) RESISTENCIA QUIMICA Este material cuenta con buena resistencia química, se muestra estable frente

a ácidos, bases y alcoholes. Puede ser atacado por ésteres, cetonas, éteres y

grasas. Se disuelve en hidrocarburos clorados y solventes alifáticos a

temperaturas altas.

e) PRINCIPALES APLICACIONES EN INYECCION

Cajas de transporte de mercancía, artículos domésticos, como, cubetas,

bandejas, bolsas para basura, juguetes, trastes para guardar alimentos,

contenedores industriales, entre otros.

PROPIEDAD Método de prueba ASTM Unidades Valor

Densidad D – 792 g / cm3 0.941 – 0.965

Contracción de moldeo % 1.5 – 5.0

Resistencia al impacto D – 256 Kg cm / cm 2.2 – 21.8

Elongación en la ruptura D – 638 % 50 – 100 Resistencia a la tensión a la ruptura D – 638 Kg cm /

cm 210 – 390

HDT a 18.5 kg / cm2 a 4.6 kg / cm2

D – 678

°C 45 – 54 80 - 91

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1.4.1.3 MATERIAL: POLIPROPILENO (PP) a) CONDICIONES DE OPERACIÓN PERFIL DE TEMPERATURAS

Temp. Zona ° C PEAD Alimentación 190 – 215Compresión 190 - 230 Dosificación 200 - 230Boquilla 190 - 215Molde 10 - 30

b) CONDICIONES DE SECADO El Polipropileno por su baja absorción de agua no requiere de secado, absorbe

menos de 0.02 % de agua. En condiciones externas se puede secar con un

horno de charolas con aire recirculando a 80 °C durante 2 a 3 hrs o en un

secador por un tiempo de 1 a 1 ½ hrs.

c) PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS

PRESIONES UNIDADES RANGO Presión de inyección Kg / cm2 800 – 1500Presión de sostenimiento Kg / cm2 400 – 750

VELOCIDADES UNIDADES RANGO Velocidad del husillo m / s 0.75 - 0.8

PROPIEDAD Método de prueba ASTM Unidades Valor

Densidad D – 792 g / cm3 0.904 – 0.91

Contracción de moldeo % 1.5 – 3.5

Resistencia al impacto D – 256 Kg cm / cm 2.3 – 5.0

Elongación en la ruptura D – 638 % 150 – 600

Resistencia a la tensión a la ruptura D – 638 Kg cm /

cm 346 – 365

HDT a 18.5 kg / cm2 a 4.6 kg / cm2

D – 678

°C 57 – 60 91 - 95

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d) RESISTENCIA QUIMICA Presenta excelente resistencia a los ácidos, bases fuertes y débiles; puede ser

atacado por el ácido nítrico concentrado arriba de los 80 °C. Algunos solventes

orgánicos pueden disolverlo, principalmente los clorados.

e) PRINCIPALES APLICACIONES EN INYECCION

Tapas, productos médicos, como, jeringas y equipo de laboratorio, carcazas

de electrodomésticos, en partes automotrices, como, tableros, acumuladores y

artículos para hogar como trastes para guardar comida.

1.4.1.4 MATERIAL: CLORURO DE POLIVINILO - F (PVC – F) a) CONDICIONES DE OPERACIÓN PERFIL DE TEMPERATURAS

Temp. Zona ° C PEAD Alimentación 140 – 160Compresión 160 - 180 Dosificación 170 - 190Boquilla 180 - 205Molde 30 - 50

b) CONDICIONES DE SECADO El PVC absorbe menos del 0.02 % de humedad, se puede procesar sin

secado previo, para condiciones externas se recomienda su secado en un

horno de aire caliente a 65 °C por 2 hrs. también en un secador a 70 por un

tiempo de 1 a 1 ½ hrs.

PRESIONES UNIDADES RANGO Presión de inyección Kg / cm2 1000 – 1600 Presión de sostenimiento Kg / cm2 500 – 800

VELOCIDADES UNIDADES RANGO Velocidad del husillo m / s 0.15 - 0.2

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c) PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS

d) RESISTENCIA QUIMICA Comparada con el PVC rígido, la resistencia química es menor con un

porcentaje medio de plastificante, resiste soluciones salinas, ácidos orgánicos

a concentración media, alcohol. No resiste disolventes orgánicos y soluciones

acuosas.

e) PRINCIPALES APLICACIONES EN INYECCION

En la industria del calzado en la producción de suelas, zapatos, tenis y

sandalias, también se producen asientos para bicicletas, manubrios, tapas de

licuadoras.

1.4.1.5 MATERIAL: CLORURO DE POLIVINILO (PVC – R)

PROPIEDAD Método de prueba ASTM Unidades Valor

Densidad D – 792 g / cm3 1.15 – 1.35 Contracción de moldeo % 0.1 – 2.0

Resistencia al impacto D – 256 Kg cm / cm -------------

Elongación en la ruptura D – 638 % 200 – 450Resistencia a la tensión a la ruptura D – 638 Kg cm /

cm 100 – 250

HDT a 18.5 kg / cm2 a 4.6 kg / cm2

D – 648

°C ----------- -----------

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a) CONDICIONES DE OPERACIÓN PERFIL DE TEMPERATURAS

Temp. Zona ° C PEAD Alimentación 140 – 160Compresión 160 - 180 Dosificación 170 - 190Boquilla 180 - 215Molde 30 - 60

b) CONDICIONES DE SECADO El PVC absorbe menos del 0.02 % de humedad, se puede procesar sin

secado previo, para condiciones extremas se recomienda su secado en un

horno de aire caliente a 65 °C por 2 hrs o en un secador a 70 °C por un tiempo

de 1 a 1 ½ hrs.

c) PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS

d) RESISTENCIA QUIMICA

VELOCIDADES UNIDADES RANGO Velocidad del husillo m / s 0.15 - 0.27

PRESIONES UNIDADES RANGO Presión de inyección Kg / cm2 1000 – 1600Presión de sostenimiento Kg / cm2 300 – 1000

PROPIEDAD Método de prueba ASTM

Unidades Valor

Densidad D – 792 g / cm3 1.35 – 1.45 Contracción de moldeo % 0.2 – 0.6

Resistencia al impacto D – 256 Kg cm / cm 20 – 100

Elongación en la ruptura D – 638 % 10 – 50 Resistencia a la tensión a la ruptura D - 638 Kg cm /

cm 500 – 700

HDT a 18.5 kg / cm2 a 4.6 kg / cm2

D – 648

°C 135 -140 140 - 145

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El PVC tiene buenas propiedades químicas, resiste

soluciones salinas, ácidos diluidos y concentrados, bases diluidas y

concentrados: disolventes no polares, bencina, aceites minerales. No resiste

disolventes polares como hidrocarburos clorados, cetonas, aromáticas, ácido

sulfúrico y nítrico concentrado. Se disuelve en tetrafurano y ciclohexanona.

e) PRINCIPALES APLICACIONES EN INYECCION Conexiones hidrosanitarias, como, codos, uniones, coples; en la industria del calzado; tacones. 1.4.1.6 MATERIAL: POLIESTIRENO (PS – C) a) CONDICIONES DE OPERACIÓN PERFIL DE TEMPERATURAS

Temp. Zona ° C PEAD Alimentación 150 – 180Compresión 180 - 230 Dosificación 210 - 280Boquilla 210 - 280Molde 10 - 80

b) CONDICIONES DE SECADO El Poliestireno es un material que absorbe un 0.03 % de agua, no requiere de

secado para su transformación, en caso necesario, se utiliza un horno de

charolas con circulación de aire a 70 °C por 2 o 3 hrs.

PRESIONES UNIDADES RANGO Presión de inyección Kg / cm2 800 – 1500Presión de sostenimiento Kg / cm2 400 – 750

VELOCIDADES UNIDADES RANGO Velocidad del husillo m / s 0.8 - 0.95

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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c) PROPIEDADES MECANICAS

d) RESISTENCIA QUIMICA Resiste ácidos orgánicos e inorgánicos concentrados y diluidos, alcoholes,

sales y álcalis. Es atacado por ésteres, cetonas, hidrocarburos aromáticos y

clorados.

e) PRINCIPALES APLICACIONES EN INYECCION

Sus principales son piezas para aparatos de radio, juguetes, artículos de

dibujo y de escritorio, estuches de plumas y joyería, estuches de cassettes y

compact disc, cubiertas desechables, mirillas.

1.4.1.7 MATERIAL: POLIESTIRENO GRADO IMPACTO (PS – GI) a) CONDICIONES DE OPERACIÓN PERFIL DE TEMPERATURAS

Temp. Zona ° C PEAD Alimentación 160 – 190Compresión 180 - 230 Dosificación 210 - 250Boquilla 210 - 280Molde 10 - 80

PROPIEDAD Método de prueba ASTM Unidades Valor

Densidad D – 792 g / cm3 1.05

Contracción de moldeo % 0.3 – 0.6

Resistencia al impacto D – 256 Kg cm / cm 1.6 – 2.7

Elongación en la ruptura D – 638 % 2 – 4 Resistencia a la tensión a la ruptura D - 638 Kg cm /

cm 400 – 500

HDT a 18.5 kg / cm2 a 4.6 kg / cm2

D – 648

°C 72 -82 84 - 94

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b) CONDICIONES DE SECADO

El Poliestireno es un material que absorbe un 0.03 % de agua, no requiere de

secado para su transformación, en caso necesario, se utiliza un horno de charolas

con circulación de aire a 70 °C por 2 o 3 hrs.

c) PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS

d) REISTENCIA QUÍMICA En comparación con el PS – C tiene menor resistencia química, resiste con

limitaciones a ácidos y álcalis. El componente butadieno influye en su

envejecimiento, no resiste disolventes orgánicos ni aceites etéricos.

PRESIONES UNIDADES RANGO Presión de inyección Kg / cm2 800 – 1500 Presión de sostenimiento Kg / cm2 400 – 750

VELOCIDADES UNIDADES RANGO Velocidad del husillo m / s 0.8 - 0.95

PROPIEDAD Método de prueba ASTM Unidades Valor

Densidad D – 792 g / cm3 1.05

Contracción de moldeo % 0.3 – 0.6

Resistencia al impacto D – 256 Kg cm / cm

5.4 – 11.8

Elongación en la ruptura D – 638 % 20 – 50

Resistencia a la tensión a la ruptura D - 638 Kg cm /

cm 180 – 570

HDT a 18.5 kg / cm2 a 4.6 kg / cm2

D – 648

°C 60 -80 70 - 97

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e) PRINCIPALES APLICACIONES EN INYECCION Carcazas de radios y televisión, cuerpos de cassettes de audio y video, juguetes,

cajas de estuches, tacones de zapatos, cámaras fotográficas, carcazas de

teléfono.

1.4.1.8 MATERIAL: ESTIRENO ACRILONITRILO (SAN) a) CONDICIONES DE OPERACIÓN PERFIL DE TEMPERATURAS

b) CONDICIONES DE SECADO La humedad de este material no debe de exceder de 0.06 %, se recomienda

secarlo en un horno de charolas a 70 – 80 °C durante 2 o 3 hrs. según las

condiciones donde se almacene la materia prima el SAN absorbe de 0.2 a 1.5 %

de humedad.

Temp. Zona ° C PEAD Alimentación 150 – 180Compresión 180 - 230 Dosificación 210 - 280Boquilla 210 - 280Molde 40 - 80

PRESIONES UNIDADES RANGO Presión de inyección Kg / cm2 840 – 1240Presión de sostenimiento Kg / cm2 400 – 750

VELOCIDADES UNIDADES RANGO Velocidad del husillo m / s 0.4 - 0.45

PROPIEDAD Método de prueba ASTM Unidades Valor

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c) PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS d) RESISTENCIA QUIMICA Resiste, hidrocarburos, aceites, grasas, ácido clorhídrico, formaldehído, hidróxido

de amonio y sales de halógenos. No resiste la luz ultravioleta, por ello necesita

absorbedores de luz ultravioleta. No soporta ácidos minerales concentrados.

e) PRINCIPALES APLICACIONES EN INYECCION

Este material es utilizado para vasos de licuadoras, vajillas, aspas de

ventiladores, jarras para agua, vasos, ensaladeras, cepillos dentales, partes

transparentes de los video cassettes y pantallas de maquinas de escribir.

Densidad D – 792 g / cm3 1.08

Contracción de moldeo % 0.3 – 0.66

Resistencia al impacto D – 256 Kg cm / cm 3.3 – 5.8

Elongación en la ruptura D – 638 % 3 – 5 Resistencia a la tensión a la ruptura D - 638 Kg cm /

cm 734 – 805

HDT a 18.5 kg / cm2 a 4.6 kg / cm2

D – 648

°C

60 -95 100 - 105

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1.4.1.9 MATERIAL: TERMO POLIMERO DE ACRILONITRILO BUTADIENO ESTIRENO (ABS) a) CONDICIONES DE OPERACIONES PERFILI DE TEMPERATURAS

b) CONDICIONES DE SECADO Su contenido de humedad no debe ser mayor de 0.06 %, se recomienda secarlo

en un horno de charolas a 70-80 °C durante 2 o 3 horas, depende de las

condiciones de almacenamiento, el material absorbe de 0.2 a 1.5 % de humedad.

c) PRIPIEDADES FISICAS Y MECANICAS

Temp. Zona ° C PEAD Alimentación 180 – 240Compresión 210 - 260 Dosificación 210 - 280Boquilla 210 - 280Molde 60 - 90

PRESIONES UNIDADES RANGO Presión de inyección Kg / cm2 840 – 1500Presión de sostenimiento Kg / cm2 400 – 750

VELOCIDADES UNIDADES RANGO Velocidad del husillo m / s 0.55 - 0.65

PROPIEDAD Método de prueba ASTM Unidades Valor

Densidad D – 792 g / cm3 1.04 – 1.38

Contracción de moldeo % 0.3 – 0.66

Resistencia al impacto D – 256 Kg cm / cm

12.3 – 40.0

Elongación en la ruptura D – 638 % 4 – 30 Resistencia a la tensión a la ruptura D - 638 Kg cm /

cm 350 – 500

HDT a 18.5 kg / cm2 a 4.6 kg / cm2

D – 648

°C 90 -107 95 - 100

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d) RESISTENCIA QUIMICA Resiste agua, soluciones salinas, ácidos y bases diluidas, hidrocarburos

saturados, aceites minerales, grasas animales, vegetales. No resiste ácidos

inorgánicos concentrados, hidrocarburos aromáticos y clorados, ésteres, éteres y

cetonas.

e) PRINCIPALES APLICACIONES EN INYECCION

Su principal aplicación se encuentra en carcazas de electrodomésticos como

televisores, videos, cámaras fotográficas, filmadoras, teléfonos, maquinas de

oficina, aspiradoras, secadoras de cabello. Así como calaveras de autos y

algunos juguetes donde se requiere de excelente resistencia al impacto.

1.5 CONSIDERACIONES PARA LA SELECCIÓN DEL MATERIAL

Para la selección del material de un producto deben tomarse en cuenta varios

factores; pero no como una regla a seguir, sino evaluando las propiedades en

base a las necesidades del producto.

Dentro de los puntos a considerar para la selección del material se encuentran los

siguientes:

1.5.1. ECONOMÍA

A pesar que los costos los analizan el área de contabilidad, abarcando,

maquinaria, insumos y energía consumida. En la parte de diseño se hace una

pequeña revisión de los mismos; pero enfocados exclusivamente hacia el

material.

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61

La densidad es la propiedad que ayuda a estimar las ganancias, ya que la materia

prima se compra en $ / kg y el producto final se vende en $ / pieza, por eso para

conocer cuántas piezas se pueden fabricar por cada kg de material se necesita de

un factor.

Este factor es proporcionado por la densidad del material, entre más baja sea, se

obtiene mayor número de piezas y con ello, una mayor ganancia en la producción.

$ X Kg = $ Kg piezas piezas

1.5.2 ESTABILIDAD DIMENSIONAL

En el momento de diseñar la pieza y fabricar los moldes prototipo, es necesario

observar y especificar si la pieza permite en el moldeo sin afectar sus cualidades

de funcionamiento.

Por otro lado, también se debe conocer que tipo de ambientes pueden provocar

que la pieza se dilate o contraiga, tal es el caso del Nylon que se dilata con la

humedad. El tener la planta de fabricación de piezas precisión en el Distrito

Federal y posteriormente llevarías a funcionar en cualquier estado de la

República puede acarrear severas consecuencias.

1.5.3 APARIENCIA

Se debe tomar en cuenta que si se desea un artículo liso, brillante, opaco, con

superficie tratada ó algún acabado en particular; pero existen algunos materiales

con cualidades inherentes a ellos que son capaces de proporcionar diferentes

acabados. A partir de ese punto se eliminan en el proceso de selección.

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62

1.5.4. FATIGA Y DEFORMACIÓN

De acuerdo a las funciones que vaya a cumplir la pieza al paso del tiempo, sufrirá

deformación y fatiga; sin embargo, no hay una propiedad dentro de la hoja de

especificación de un material se indique como fatiga o deformación, por ello

partiendo de este hecho, es difícil hacer una evaluación. Por tal motivo, al realizar

este tipo de análisis es necesario apoyarse en propiedades comúnmente

utilizadas y evaluadas en forma práctica. Este es el caso de la resistencia a la

tensión, tal propiedad indica la fatiga que va a presentar una pieza después de

someterla a diferentes esfuerzos y con la elongación, también indica el porcentaje

de deformación que sufre el artículo.

En ocasiones, la resistencia a la tensión publicada en una hoja de especificación y

medida en una probeta de material virgen, se puede reducir hasta un 50 % en una

pieza final, debido a un moldeo erróneo.

1.5.5. DESGASTE

Esta cualidad está aunada directamente a la dureza superficial y el coeficiente de

fricción que presente un material, ya que de ellas dependerá el porcentaje de

desgaste en la pieza.

Además, por ser el plástico un aislante térmico, si presenta un alto coeficiente de

fricción, el calor generado por la misma fricción puede colaborar para la

deformación del producto.

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63

1.5.6. FACILIDAD DE FRACTURA

Si la pieza va a tener un uso rudo o por su funcionamiento debe soportar

impactos, se debe de revisar si estos serán en forma continua o esporádica para

determinar que resistencia al impacto debe presentar el material, sobre todo,

analizando si la pieza debe ser pequeña o grande, de paredes gruesas o

delgadas, ya que estos factores podrían cambiar los factores de la propiedad.

También es necesario conjuntar bajo que ambiente va a trabajar la pieza, por que

en ambientes de bajas temperaturas, se reduce la resistencia al impacto de los

plásticos, y a mayores temperaturas, aumenta.

Por otro lado, si el artículo está fabricado con fibra de vidrio, el valor de esta

propiedad, también disminuirá.

1.5.7. TRANSPARENCIA Existen artículos que por su funcionamiento es indispensable que sean

transparentes. Esta apariencia se puede avaluar con la transmisión de luz que

presente el material, entre mayor valor presente en esta propiedad, será más

transparente el producto.

A veces la transparencia se cubre con cargas y pigmentos, es común que un

material transparente con ayuda de estos aditivos, sea translúcido y opaco; sin

embargo, es difícil que un material opaco se convierta en translúcido o

transparente.

1.5.8. RESISTENCIA A LA TEMPERATURA Y FLAMABILIDAD

Existen materiales que pueden soportar ambientes elevadas temperaturas y otras

que, se pueden carbonizar al contacto de una flama directa.

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64

1.5.8.1. RESISTENCIA A LA TEMPERATURA

En una hoja de especificación de materia prima, se puede conocer la resistencia a

la temperatura por medio de dos de sus propiedades térmicas, como:

• Si se desea conocer a que temperatura se reblandece el material, en caso

de tratarse de un termoplástico, para posteriormente termo formarlo. Este

dato lo proporcionará la temperatura de ablandamiento (VICAT)

• Si la pieza va a ser sometida a elevadas temperaturas y esfuerzos

continuos, se desea saber hasta que punto podrá soportarlo sin

deformarse. Esta característica se obtendrá por medio de su temperatura

de deformación bajo carga, es decir, HDT.

1.5.8.2 FLAMABILIDAD

Cuando los materiales plásticos se van a utilizar para fabricar productos del sector

reciclable; como pueden ser las botellas de agua o refresco, deben cumplir con

ciertas especificaciones de flamabilidad. Para cubrir dichas características existen

dos casos:

• Cuando solo desea conocer con que rapidez se puede inflamar un artículo.

La norma de ASTM de flamabilidad proporciona este dato como velocidad

de ignición.

• El artículo debe cumplir con especificaciones UL en diferentes niveles,

para ser empleado en determinados productos.

Recientemente se ha reconocido la prueba de índice mínimo de oxígeno, donde

se controla que necesidad de oxígeno presenta una flama par continuar ardiendo

y al mismo tiempo, también se mide su flamabilidad.

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65

Hay que considerar que las probetas en las que se realizan las pruebas son

diferentes a cualquier pieza terminada, y que la flamabilidad de una pieza

terminada se ve afectada por el área superficial, espesor de la pieza, aditivos

incluidos. Y si fue cargada o reforzada con fibra de vidrio, cambiarán sus

cualidades.

1.5.9. RESISTENCIA QUÍMICA

A este respecto, cada uno de los plásticos se comporta de manera diferente y es

muy difícil que una hoja técnica incluya sus características ante diferentes medios.

En este caso, necesario analizar cada uno de los ambientes a los que va estar

expuesto el producto y observar su comportamiento.

Se debe de recordar que cuando un material plástico presenta gran resistencia

química, ésta cualidad va a ser proporcional a la oposición que presentará para

que se imprima. Es por ello que algunas piezas que están expuestas a ambientes

corrosivos, no lleven ninguna impresión.

1.6. PROCEDIMIENTO DE SELECCIÓN

Una vez que se ha decido la forma de la pieza, el tipo de proceso de

transformación y las características que debe cumplir, se debe analizar que

dichas características realmente tengan la importancia que se le ha otorgado,

mediante una clasificación en la siguiente forma:

• Indispensables

• Necesarias

• Opcionales

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

66

1.6.1. INDISPENSABLES

En este grupo se encontrarán todas las propiedades del material que le

proporcionarán las características principales que debe cubrir el producto.

Esta clasificación es la más importante, ya que contrariamente se puede

encontrar que un material que se va a utilizar para recubrimiento de alambre, no

tenga resistencia dieléctrica, o que una pieza que va a ser integrada a un horno

eléctrico pose una temperatura muy baja.

Desde este momento, cada cualidad práctica debe ser asociada a una propiedad

que se pueda encontrar en una de especificación.

1.6.2. NECESARIAS Aquí no son de vital importancia las cualidades: sin embargo, pueden ser

condiciones que debe cumplir la pieza por reglamentación. Por ejemplo, un

material que es difícil de imprimir y se requiere que sobre el vayan indicados los

ingredientes del contenido. No obstante, aunque cumple con la propiedad

indispensable de resistir químicamente el contenido, es necesario que se imprima

sobre el recipiente, quedando descartado de la selección.

1.6.3. OPCIONALES

Normalmente, estas cualidades son el color o en ocasiones el diseño, que para

efectos de mercadotecnia se ven influenciados y pueden ser modificados.

Después de analizar las propiedades indispensables, necesarias y opcionales, se

enlistan y se arma una tabla en donde aparecen los materiales a comprar y los

valores de sus principales propiedades. A esta hoja se le denomina “hoja de

comparación de propiedades”.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

67

1.6.4 HOJA DE PUNTUACIÓN

A continuación, se hace una tabla donde se proporciona una calificación

dependiendo del valor de dicha propiedad, son 11 materiales, la mayor

calificación será 11 y la mínima 1, se evalúan todas las características y el

material que obtenga mayor puntuación, será el más recomendable para utilizarlo.

En las siguientes tablas, se muestra un ejemplo donde las propiedades

indispensables son las que aparecen en la tabla con sus respectivos valores.

Una vez hecha la puntuación, se obtienen los materiales a utilizar: PP y PEAD.

Para seleccionar cual de los dos plásticos se elegirá, entonces se evalúan las

propiedades opcionales.

Cuando se requiere fabricar un producto que sea rígido, por ejemplo, una botella,

se debe contar con excelente resistencia al impacto, tiene que ser un material

económico, fácil de procesar, que soporte altas temperaturas, de baja

concentración de moldeo y que proporcione un alto rendimiento. Para llevarlo, se

toman los datos de la hoja de propiedades, los materiales que más se adecuen a

estas características y se evalúen, formando una hoja de puntuación y otorgando

la mayor calificación al plástico que sea adecuado a las necesidades. Según sea

el número de materiales a comparar será la calificación, si son 5 materiales la

mayor puntuación es 5.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

68

HOJA DE PUNTUACION

MATERIAL

Propiedades Unidades PEAD PP PVC-R PS PC Gravedad 4 5 1 3 2 Especifica

Costo $ 5 4 3 2 1 Factor volumen

costo 5 4 2 3 1

HDT 4.5 kg/cm2 °C 2 4 1 3 5 HDT 18.5 kg/cm2 °C 1 2 3 4 5

Resistencia a la tensión kg/cm2 1 2 4 3 5

Elongación % 1 2 4 5 3 Resistencia al impacto IZOD

cm kg/cm 4 4 2 1 5

Modulo de flexión kg / cm2 5 4 2 1 3

Contracción de moldeo % 1 3 4 5 2

Transmitancia % 5 4 3 1 2 Total 34 38 29 31 34

Record 2 1 5 4 3 Como se observa, los materiales compartidos son los que tienen la más alta

resistencia al impacto, el más recomendable para el ejemplo es el polipropileno,

siguiendo el polietileno de alta densidad y posteriormente, el policarbonato, éste

por su alto costo y su bajo factor de volumen no cubre las características

principales.

Si desea un producto en donde la propiedad principal sea la transparencia, tenga

buena resistencia a la tensión, bajo costo y que soporte temperaturas.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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HOJA DE PUNTUACION

MATERIAL Propiedades Unidades PS SAN PC PMMA PP

Gravedad 4 3 1 2 5 Especifica

Costo $ 4 3 1 2 5 Factor volumen

costo 4 3 1 2 5

HDT 4.5 kg/cm2 °C 1 4 5 2 3 HDT 18.5 kg/cm2 °C 2 4 5 3 1

Resistencia a la tensión kg/cm2 2 5 3 4 1

Elongación % 1 2 4 3 5 Resistencia al impacto IZOD

cm kg/cm 1 2 5 3 4

Modulo de flexión kg / cm2 5 4 2 3 1

Contracción de moldeo % 5 4 3 2 1

Transmitancia % 4 2 3 5 1 Total 33 36 33 31 32

Record 2 1 3 5 4 El material recomendable es el SAN por cubrir las características principales. El

poliestireno y el policarbonato tienen la misma puntuación; pero como la

propiedad principal es la transparencia se elige el que tenga el valor más alto.

Si se requiere fabricar un artículo flexible, por ejemplo, película para paletizado,

donde las necesidades primordiales son: elevada elongación, rendimiento,

resistencia a la tensión, transmitancia y fácil de procesar. De la misma forma, en

la hoja de puntuación, se seleccionan los materiales que tengan mayor

elongación.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

70

HOJA DE PUNTUACION

El material más recomendable es el PVC – F para uso de película de paletizado;

no obstante, se tendría que tomar en cuenta su costo y su rendimiento, ya que el

polietileno de baja densidad solo tiene un punto menos que el PVC.

Estos casos son ilustrativos, ya que para la selección de cualquier material, se

deben tomar en cuenta todos los factores indispensables. Además, intervienen los

aditivos, que con estos se pueden obtener algunos requisitos a cumplir.

MATERIAL Propiedades Unidades PEAD PEBD PP PVC-F

Gravedad 2 3 4 1 Especifica

Costo $ 4 2 3 1 Factor volumen

costo 4 2 3 1

HDT 4.5 kg/cm2 °C 2 3 1 4 HDT 18.5 kg/cm2 °C 2 3 1 4

Resistencia a la tensión kg/cm2 3 1 4 2

Elongación % 4 3 2 1 Resistencia al impacto IZOD

cm kg/cm 2 4 2 4

Modulo de flexión kg / cm2 2 3 1 4

Contracción de moldeo % 1 3 2 4

Transmitancia % 1 2 3 4 Total 27 29 26 30

Record 3 2 4 1

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

71

1.7. NUEVOS METODOS DE SELECCIÓN Como se observó, la selección de un material está muy relacionada con el diseño

de la pieza. Esto se demuestra en los programas CAD – CAM, donde además de

diseñar el producto, proporciona las alternativas de materiales a utilizar para su

fabricación.

Sin embargo, el desarrollo no ha quedado ahí, ya que desde 1988 se implementó

en Europa un programa llamado “Estereolitografía “, donde con ayuda del CAD –

CAM, una resina foto curable y un generador de rayos láser, se puede obtener un

prototipo de la pieza. Esto ayuda a que el análisis sea rápido y para conocer si

realmente es el diseño que se planeo.

Utilizando la estereolitografía los diseños de piezas complejas se pueden hacer

en horas, en lugar de semanas o meses por procedimientos tradicionales.

Además, el concepto básico es relativamente sencillo, ya que el diseño creado en

el sistema de CAD – CAM se carga a la computadora del equipo de

estereolitografía.

La computadora dirige un rayo láser muy fino hacia la superficie del recipiente, en

donde se encuentra la resina fotocurable como la resina Epóxi. Una plataforma en

forma de ascensor está ubicada dentro de la cubeta y se cita justo debajo de la

superficie de la resina fotopolímera, ésta se solidifica en una capa de 0.13 mm y

0.76 mm de grosor sólo donde el punto de raya láser incide.

Después de que la capa a una profundidad seleccionada ha sido “dibujada” por el

rayo láser en la forma física de la capa correspondiente del moldeo. La plataforma

sobre la que se está construyendo el modelo, desciende el equivalente del grosor

de la capa. Otra capa se crea encima de la anterior de la misma forma.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

72

El proceso continua hasta que se produce en su totalidad el modelo. Después de

que se ha terminado el prototipo en su totalidad, la plataforma asciende hasta que

el modelo queda encima de la superficie de la resina fotopilimérica, se espera

unos minutos para que se escurra la resina que se encuentra alrededor de la

pieza y éste se retira de la plataforma para introducirlo durante unos minutos a

una cámara de post curado para su término final.

La principal ventaja de este proceso es la velocidad con la que el diseño fue

creado en CAD, el modelo puede ser rápidamente visualizado, evaluado,

estudiado, comprobado y comparado. El promedio de tiempo de producción de un

modelo es de 4 a 12 hrs. el equipo no necesita ser atendido personalmente

mientras dura el proceso de producción, ya que es totalmente automático.

Su mayor aplicación se encuentra en la industria automotriz; en la medicina,

cuando se requiere implantes, en electrónica, muebles y en productos de

consumo.

Los beneficios que se obtienen son los siguientes:

• Menor tiempo para el diseño conceptual

• Mayor rapidez en la visión del diseño

• Reducción de errores

• Identificación a corto tiempo de problemas de producción

• Mayor cantidad del producto

• Inmediata retro información

• Reducción de producción de moldes y patrones

• Modelos reales para marketing

• Minimización de costos en la fase de diseño, prototipo y reproducción

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

73

1.8 RECOMENDACIÓN DEL MATERIAL

Este tema se enfoco en proporcionar la suficiente información de los distintos

plásticos comerciales que se usan en la actualidad; se mostraron algunas de sus

propiedades, así como la forma de seleccionarlos en base a estas. Las

aplicaciones son muy variadas y van de acuerdo a lo que se pretenda fabricar, de

tal forma que con el afán de ayudar a seleccionar el material adecuado, se

muestran tablas que presentan condiciones a las cuales debe estar sometido el

material. No obstante esta información será de gran ayuda a los usuarios que

consulten este manual, ya que tendrán un panorama más amplio en cuanto a la

aplicación de plásticos comerciales.

Para este caso son recomendables todos los materiales termoplásticos excepto el

teflón, son los adecuados para elaborar una botella de plástico, sin embargo, es

aun mas recomendable el termoplástico comercial que se usa hoy en día, este

material es la resina PET, la cual adquiere una buena resistencia mecánica,

respecto a la velocidad de enfriamiento del material, además de ser económico,

entre otras características. Como mencionamos anteriormente cualquier

termoplástico es bueno, pero aquí dependerá de lo que se desee fabricar el

usuario, de tal forma que solo nos enfocamos dar una breve información de

plásticos, sin entrar a detalle; en la actualidad es aconsejable contactar

proveedores de esta materia prima por medio de internet, esta forma de contacto

le mostrara al usuario diversos lugares, de los cuales hará la elección que más le

convenga.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

74

2. IDENTIFICACIÓN Y SELECCIÓN DE LA MAQUINA DE INYECCIÓN

En el punto anterior se vieron los distintos plásticos con los que se puede trabajar.

Finalmente, la recomendación que se da es con el propósito de que los usuarios

tomen la elección que crean más adecuada. En este segundo punto se hace una

muestra de diversas maquinas, las cuales fueron recopiladas de distintos

proveedores. De todo esto se dice que existen infinidad de proveedores de

maquinas, sin embargo la selección se hará de acuerdo a las especificaciones de

la maquina, con estos datos se pueden dar dimensiones al molde y en un

momento dado, físicamente se puede construir. La selección será acorde a las

necesidades del usuario, como por ejemplo las dimensiones del molde que puede

contener la maquina, las velocidades del husillo, entre otras. En este segundo

punto se mencionara la recomendación que ayudara al usuario a realizar la mejor

elección. La finalidad es llevar un orden en cuanto a como desarrollar un

producto; no obstante esta muestra no es para que tomen una elección rápida.

Cabe mencionar que las distintas maquinas que se muestran son pertenecientes

a proveedores tales como:

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

75

2.1 HISTORIA DE LA MAQUINA DE INYECCIÓN

Las máquinas de inyección de plástico, se derivan de la máquina de fundición a

presión para materiales.

Según algunas referencias, la primera máquina de moldeo fue patentada en 1872

para la inyección de nitrato de celulosa, pero debida a su flamabilidad y

peligrosidad, el proceso no floreció.

En 1920 se construyo en Alemania, una maquina para la producción de piezas de

materiales termoplásticos, mediante el proceso de inyección, dicha máquina era

totalmente manual.

Posteriormente en 1927 y en el mismo país, se desarrollo una máquina para

inyección de plásticos accionada por cilindros neumáticos, pero no tuvo mucho

éxito debido a que se requería de máquinas con presiones superiores.

A las máquinas manuales siguieron máquinas accionadas hidráulicamente, cuya

construcción alcanzó su verdadero desarrollo hasta el término de la segunda

guerra mundial. Eran equipos que no requerían complicados y costosos sistemas

hidráulicos para operar, por su propia simplicidad se podían instalar en pequeños

locales.

A partir de ese momento, el desarrollo y la evolución técnica fue sorprendente.

Actualmente, se cuenta con máquinas totalmente automáticas que no requieren

de la intervención del operador.

Con el desarrollo de las máquinas, los moldes han tenido un sorprendente

progreso, que ha contribuido en buena parte a alcanzar la automatización de las

máquinas.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

76

Hoy en día, se encuentran en el mercado máquinas con capacidad de inyección

de pocos gramos, hasta 30 Kg, con fuerza de cierre del molde de 2 a 10,000

toneladas, para una gran variedad de piezas en diferentes tamaños.

2.2 CLASIFICACIÓN Todas las máquinas de inyección posen las mismas partes, sin embargo, existen

algunos arreglos especiales, entre ellas se distinguen cuatro tipos.

El primero es el más difundido, la unidad de inyección esta en posición horizontal

y perpendicular al plano que divide a las dos partes del molde. La construcción de

este tipo es la más sencilla y ocupa un mayor espacio superficial.

El segundo tipo es una modificación del primero, donde la unidad de inyección es

vertical, mientras que la disposición del molde y la unidad de cierre permanecen

igual.

El tercer tipo de construcción se conoce como máquina de inyección vertical, se

emplea cuando la pieza inyectada lleva insertos metálicos como tornillos, tuercas,

bujes, pernos etc.

En el cuarto es diferente a todos los anteriores, ya que la inyección se realiza en

el mismo plano que divide las cavidades de los moldes.

2.3 ANÁLISIS DE LA MÁQUINA DE INYECCIÓN DE TERMOPLÁSTICOS Una máquina para este proceso consiste básicamente de dos partes:

• Unidad de inyección • Unidad de Cierre

Es el encargado de abrir y cerrar el molde además de mantener la presión

necesaria para impedir que se abra durante la inyección.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

77

2.3.1 UNIDAD DE INYECCIÓN Es aquella que impulsa el plástico derretido hacia el molde.

En las máquinas modernas de inyección se utilizan sistemas donde la

plastificación de la materia prima y la inyección propiamente dicha pueden

hacerse en forma separada o conjunta. Estos mecanismos pueden ser de pistón o

émbolo y las más comunes, las de husillo fijo o retráctil, aunque encontramos

caos donde se aplican ambos simultáneamente.

2.3.1.1 TORNILLO PLASTIFICADOR A la combinación de husillo – émbolo se le denomina hoy día como “tornillo

plastificador” y consiste en una forma sencilla en una unidad de plastificación de

husillo fijo que alimenta a una cámara donde el émbolo hace su recorrido para

realizar la inyección.

Este sistema se aplica en productos que requieren de una alta presión al

momento del disparo, a la vez que una gran velocidad de inyección ambas las

satisface el uso de émbolo aunque también presenta inconvenientes como un

más delicado manejo de temperaturas del material en las partes del sistema

puesto que el plástico primero calentado es el último en entrar al molde.

Los diseños de máquinas con “tornillo preplastificador” son considerados por la

industria como instalaciones que pronto serán sustituidas por inyectoras de

husillo. Esto obedece a varias causas, siendo las principales; el difícil control de

las temperaturas del material y la lenta recuperación de máquina para volver a

inyectar.

2.3.1.2 INYECCIÓN POR HUSILLO Las máquinas de inyección por husillo presentan dos variantes en su sistema de

plastificación e inyección, una la de “tornillo o tornillos fijos” que basan su potencia

de disparo en la fuerza generada por el tornillo mismo. Y otra la de mayor

utilización en la industria por su alta eficiencia que son las de “tornillo retráctil”.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

78

2.3.1.2.1 HUSILLO RETRÁCTIL Las inyectoras de husillo retráctil acoplan en el diseño del husillo una cabeza o

émbolo, lo que permite combinar la gran capacidad de plastificación de una

extrusora de husillo con la elevada presión de inyección de émbolo.

El accionar de la máquina consiste en uno o dos husillos girando para plastificar el

material por medio de la temperatura de un cilindro y la fricción con las paredes

del mismo. Al mismo tiempo el tornillo se retrae para dejar dentro del cilindro al

frente el material listo para ser inyectado, a una señal o impulso el tornillo

presiona hacia delante el material para depositarlo en el molde.

2.3.2 UNIDAD DE CIERRE

Tiene la responsabilidad de efectuar los movimientos de cierre y apertura del

molde dentro del ciclo de trabajo de la máquina. Los moldes por lo común constan

de dos mitades que se unen y se separan en un punto definido como “Plano de

partición”.

La “Unidad de Cierre” resulta de gran importancia para el correcto trabajo de la

máquina y la obtención de piezas moldeadas de la calidad deseada, ya que debe

absorber las altas presiones que se dan durante la inyección y evitar que las

partes del molde se abran lo que conduciría a producir piezas defectuosas o con

grandes rebabas conocidas como “flash”.

Se distinguen dos principales mecanismos de cierre para maquinas de inyección:

2.3.2.1 SISTEMAS DE ARRASTRE POR FUERZA

La apertura y fuerza de cierre del molde se logra mediante el uso de uno o varios

cilindros hidráulicos de gran poder. Este sistema es el de menor popularidad

puesto que las grandes presiones que se manejan exigen instalaciones costosas

y complejos sistemas en los que son raras las averías.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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2.3.2.2 SISTEMAS DE ARRASTRE POR FORMA

Este sistema es accionado por elementos hidráulicos o electromecánicos de

menor capacidad que los necesarios para el arrastre de fuerza y consiste en el

cierre del molde mediante elementos mecánicos, diseñados para autobloquearse

en cierta posición.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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2.4 CATALOGO DE MAQUINAS 2.4.1 SERIE BLH

CARACTERÍSTICAS Inyectoras de plástico fabricadas con tecnología y diseño alemán con componentes de alta calidad fabricados en Japón, USA, Italia, Alemania, Taiwán y China. Superando los estándares y especificaciones internacionales.

Dispositivos Estándar:

Mecanismo de doble rodillera de 5 puntos. Inyección de presión y velocidad multi-etapa. Sistema de inyección de doble cilindro balanceado. Protección para molde en baja presión. Control hidráulico proporcional. Dispositivo de ajuste de contrapresión. Aditamento hidráulico para corazones. Botador hidráulico múltiple. Dispositivos de seguridad eléctricos y mecánicos. Sistema de lubricación central.

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ESPECIFICACIONES PARA UNA FUERZA DE CIERRE = 58 Ton.

FUERZA DE CIERRE ton 58

DIÁMETRO DEL HUSILLO mm 22 25 28

RANGO DEL HUSILLO L/D L/D 24 21 19

PORCIÓN DEL DISPARO cm² 42 55 69 PESO DE DISPARO g 38 48 63 PRESIÓN DE INYECCIÓN mpa 272 210 167 VELOCIDAD DEL HUSILLO rpm 170

CARRERA DE LA RODILLERA mm 300

DISTANCIA ENTRE BARRAS mm 320x250

ANCHO MÁXIMO DEL MOLDE mm 400

ANCHO MÍNIMO DEL MOLDE mm 80 CARRERA DEL BOTADOR mm 130 PRESIÓN DEL BOTADOR ton 2 BOTADORES pzas 5 PRESIÓN DEL SISTEMA mpa 16 MOTOR DE LA BOMBA hp 7.3

CAPACIDAD DE CALENTAMIENTO kw 3.85

DIMENSIONES DE LA MÁQUINA m 3.18x1.8x1.57

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ESPECIFICACIONES PARA UNA FUERZA DE CIERRE = 180 Ton.

FUERZA DE CIERRE ton 180

DIÁMETRO DEL HUSILLO mm 55 60

RANGO DEL HUSILLO L/D L/D 28 26 PORCIÓN DEL DISPARO cm² 518 616 PESO DE DISPARO g 570 677 PRESIÓN DE INYECCIÓN mpa 167 128 VELOCIDAD DEL HUSILLO rpm 170 CARRERA DE LA RODILLERA mm 440 DISTANCIA ENTRE BARRAS mm 480x460 ANCHO MÁXIMO DEL MOLDE mm 500

DIMENSIONES DE LA MÁQUINA m 3.18x1.8x1.57

VOLUMEN DE LA TOLVA DE MATERIAL l 30

VOLUMEN DE ACEITE HIDRÁULICO l 130

PESO DE LA MÁQUINA ton 2

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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ANCHO MÍNIMO DEL MOLDE mm 200 CARRERA DEL BOTADOR mm 130 PRESIÓN DEL BOTADOR ton 5 BOTADORES pzas 5 PRESIÓN DEL SISTEMA mpa 16 MOTOR DE LA BOMBA hp 24

CAPACIDAD DE CALENTAMIENTO kw 23.2

DIMENSIONES DE LA MÁQUINA m 5.6x1.4x2

VOLUMEN DE LA TOLVA DE MATERIAL l 38

VOLUMEN DE ACEITE HIDRÁULICO l 320

PESO DE LA MÁQUINA ton 5.2

ESTE MODELO VARIA EN CUANTO A LAS DIMENSIONES DE LA MAQUINA, VOLUMEN DE TOLVA, FUERZA DE CIERRE EN Ton (58, 180, 100, 130, 178, 200, 280, 380), DIMENSIONES DEL MOLDE, ETC.

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2.4.2 PET PREFORM INJECTION MOLDING MACHINE (95 tons - 485 tons) DE ESTE MODELO SE TIENEN DOS MODELOS QUE DE IGUAL FORMA VARIAN SUS CARACATERISTICAS EN CUANTO AL DIAMETRO DEL HUSILLO.

Models JW-1200SP-B JW-1450SP-B Injection Unit

Screw diameter mm 110 120 130 120 130 140 Injeciton capacity Cm³ 4941 5881 6902 7464 8760 10159 Shot size (PS)

Gr 5138 6116 7178 7762 9110 10565 Oz 181 215.4 252.7 273.3 320.8 372

Plasticizing capacity kg/hr 473 561 660 463 557 652 Injection rate cm³/sec 765 911 1069 1055 1237 1435 Injection rate * cm³/sec 886 1056 1238 1212 1421 1648 Injection pressure (Max) kg/cm² 1861 1564 1332 1788 1524 1314 Injection pressure *(Max) kg/cm² 1607 1350 1150 1554 1325 1142 Screw speed range rpm 0 ~ 135 0 ~ 115 Screw torque kg~m 1002 1559 Nozzle stroke mm 770 820

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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Clamping Unit Clamping force Ton 1200 1450 Opening force Ton 120 145 Clamping stroke (Max) Mm 1300 1500 Mold height

Mm 500 ~ 1300 500 ~ 1400 (Min-Max) Open daylight Mm 2600 2900 Platen size (H x V) Mm 1720 x 1620 1910 x 1760 Distance between

Mm 1200 x 1100 1350 x 1200 tie-rods Tie-rods diameter Mm Ø200 Ø230 Hydraulic ejector force Ton 18.5 28 Hydraulic ejector stroke Mm 300 300

Hydraulics Pump capacity 1/min 614 810 System pressure kg/cm² 140 140 Oil reservoir capacity US gal 434 620

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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Electrics Power supply (standard) volt 220 220

Motor rated HP 150 180 No of heat control zones set 7 7 Heating wattage kw 75.1 8.29

General Water requiremnet (Max) gpm 64.9 70

Machine dimensions (L x W x H) M 11.3 x 2.2 x 2.2 15.4 x 3.2 x 2.7 Machine weight kg 49000 72000 Hopper capapcity kg 200 200

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2.4.3 HIGH-SPEED / MULTI-SEQUENCE / Close Loop Injection Molding Machine (100 tons - 180 tons A LO IGUAL QUE LA MAQUINA ANTERIOR EXISTEN DISTINTOS TAMAÑOS PARA ESTE MODELO, LOS CUALES VARIAN ACORDE AL DIAMETRO DEL HUSILLO.

Models JW-95PET JW-165PET JW-220PET Unit

Shot size (PET)

Gr 140 176 331 380 695 Oz 4.9 6.2 11.6 13.4 24.4

Injection capacity Cm³ 127 160

290 333 608

Screw diameter mm 32 36

42 45 50

Plasticizing capacity kg/hr 40 50

60 68 70

Injection rate cm³/sec 82 103

134 153 155

Injection pressure (max) kg/cm² 2057 1624

1905 1659 2150 Screw speed range rpm 0 ~ 240 0 ~ 190 0-178 Screw L/D ratio :1 27 24

25.7 24 26.4

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Clampling Unit Clamping force Ton 95 165 220 Clamp stroke (max) Mm 310 410 460 Mold height (min-max) Mm 100 ~ 350 150 ~ 600 150 ~ 580 Open daylight Mm 410 ~ 660 560 ~ 860 610 ~ 1010 Platen size (H x V) Mm 560 x 560 710 x 710 770 x 770 Distance between tie-rods Mm 360 x 360 460 x 460 510 x 510 Hydraulic ejector force Ton 3.9 6.1 6.8 Hydraulic ejector stroke Mm 120 150 170

Hydraulics System Pressure kg/cm² 140 140 140

General Machine dimensions M 4.4 x 1.28 x 1.72 5.37 x 1.43 x 1.88 6.18 x 1.53 x 1.98 Machine weight Kg 4230 6500 8100

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2.4.4 MACHINE CPSB EN DISTINTOS MODELOS SPECIFICATION OF STRETCH BLOW MOULDING MACHINE UNIT CPSB-1000 CPSB-2000S

MOLD

Clamping froce kg 16000 30000 Clamping stroke mm 170 170 Gtretching stroke mm 350 320

Bottom stroke mm 80 80 Cavity pitch mm 152.4 114.3

Number of cavities No 1 2

CONTAINER

Max. container volume Itr 3 1.5 Neck diamter range mm 18-43 18-43

Max. container diameter mm 130 90 Max. container height mm 350 320

THEORETICAL OUTPUT bph 900 1800

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UTILITIES

ELECTRICAL SYSTEM Total power kw 35 35

Heating power kw 32 32 AIR SYSTEM

Operation pressure kg/cm2 7 7 Air consuming ltr/min 1400 1400

Blowing pressure kg/cm2 35 35 Air consuming ltr/min 1200 2200

CHILLED WATEROperation pressure kg/cm2 5-6 5-6

Temperature o 10-12 10-12 Consuming kcal/hr 2700 5400 Flow rate ltr/min 20 30

COOLING WATER Operation pressure kg/cm2 5-6 5-6

Temperature oC 25 25 Consuming kcal/hr 15000 15000 Flow rate ltr/min 80 80

MACHINE Dimension (LxWxH) mm 2200x2000x2200 2350x2000x2200

Weight kg 2500 2500 DE ESTE MODELO SE TIENEN OTROS LOS CUALES POSEEN OTRAS CARACTERISTICAS, EN REALIDAD NO SON MUCHAS PERO SE CONSIDERAN ASPECTOS DE GRAN RELEVANCIA.

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2.4.5 MAQUINA INYECTORA MODELO SZ-160/1000SY

Modelo Unidad Sz-160/1000sy Tornillo Diámetro milímetro 42 Máximo, Capacidad de Disparo g 168

Tornillo Longitud-a-Diámetro Cociente L/D 18.3

Tornillo Velocidad r/min. 10-180 Máximo Inyección Presión Mpa 160

Capacidad Plasticidad Kg/h 55 Afianzar La Fuerza Con abrazadera KN 1000

Espacio Entre barras milímetro 355×380 Movimiento de mover Piaten milímetro 350

Máximo, Grueso Del Molde milímetro 350

Mínimo, Grueso Del Molde milímetro 170

Fuerza de expulsión KN 27 Movimiento Del Eyector De la Hidráulica

milímetro 90

Calentamiento Kilovatio 7,4 Motor De la Bomba Kilovatio 11 Capacidad Del Tanque De la Gasolina L 228

Tamaño (L×W×H) m 3.9×1×1.5

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2.4.6 MAQUINA INYECTORA MODELO SZ-600SY

Modelo Unidad Sz-600sy Tornillo Diámetro milímetro 35 Máximo, Capacidad de Disparo g 125

Tornillo Longitud-a-Diámetro Cociente L/D 19,6

Tornillo Velocidad r/min 10-200 Máximo Inyección Presión Mpa 178

Capacidad Plasticidad Kg/h 46 Afianzar La Fuerza Con abrazadera KN 600

Espacio Entre barras milímetro 300×300 Movimiento de mover Piaten milímetro 280

Máximo, Grueso Del Molde milímetro 300

Mínimo, Grueso Del Molde milímetro 120

Fuerza de expulsión KN 27 Movimiento Del Eyector De la Hidráulica

milímetro 65

Calentamiento Kilovatio 4 Motor De la Bomba Kilovatio 7,5 Capacidad Del Tanque De la Gasolina

L 174

Tamaño (L×W×H) m 3.7×0.9×1.35

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2.4 RECOMENDACIÓN DE LA MAQUINA Dentro de esta segunda fase de selección entran las maquinas de inyección. Este

tema mostró conceptos básicos de las maquinas de inyección, como es, su

unidad de cierre y de inyección. No se pretendió profundizar a detalle en lo que es

la constitución de la maquina, ya que este trabajo tendera a ser usado por

personas que talvez no deseen abarcar tanto aspecto teórico de la maquina.

Dentro de este segundo punto se hace una muestra de maquinas, seleccionadas

de diferentes catálogos de proveedores. Cada maquina tiene sus características,

de tal modo que estas variantes son mostradas junto con la maquina. Con esta

pequeña muestra se hace ver al usuario que hoy en día existen infinidad de

maquinas, a precios que varían acorde al tamaño del molde que se desee instalar

dentro de esta. De igual forma el tamaño de la botella y el numero de botellas

que se pretenda obtener serán aspectos que determinaran la selección de la

maquina, esta deberá contar con las dimensiones adecuadas para dicho molde.

El tema 1 muestra diferentes plásticos junto con sus condiciones de trabajo, estas

condiciones son cuando el material esta dentro de la maquina; estos aspectos

que le serán de mucha utilidad al usuario ya que dependiendo, a lo que pretenda

fabricar, él mismo tendrá la oportunidad de seleccionar su equipo. La adquisición

de la maquina la hará el usuario pero con ayuda de las tablas que se presentan

en este trabajo. No se pretende convencer al usuario o al fabricante para adquirir

una de las maquinas que se mostraron anteriormente; simplemente se pretende

guiar de la mejor forma posible al fabricante, obviamente con la ayuda de esta

información de tal modo que seleccione una acorde a sus necesidades, esto es

debido a factores tales como: el tamaño de la producción (en este caso botellas),

el valor económico con que se cuenta, el material plástico seleccionado, etc. Son

diferentes variantes las que hacen posible una selección.

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Para ejemplificar un poco, se dice que cualquier termoplástico puede ser usado

para elaborar una botella, y si se toman en cuenta características de la maquina

como: presiones de inyección, temperatura de alimentación, dimensiones del

molde que puede contener, entre otras características, en comparación con las

tablas de plásticos, se dice que la maquina serie BLH, puede ser adecuada, sin

embargo se tiene que ver que tan económica es y que tan eficiente puede

resultar, además del tamaño de la botella. Esto fue un ejemplo muy sencillo, pero

es recomendable que el usuario o el fabricante, considere esta elección de

manera más tranquila, haciendo caso a las características que le presenta el

proveedor. Esta recomendación esta en base a las tablas mostradas

anteriormente, pero si el fabricante considera que es necesario tener más

información técnica, entonces deberá recurrir a libros más especializados en

maquinas de inyección.

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3. MATERIALES PARA MOLDES

Este tercer punto contiene los diferentes materiales con los cuales son

construidos los moldes, en este caso se habla de aceros comerciales, estos

poseen determinadas características. También trata otros aspectos en cuanto a

moldes, como es la clasificación, partes del molde, etc. De igual forma que con las

maquinas, los aceros también son trabajados por diferentes proveedores, de tal

modo que algunas de sus especificaciones son mostradas dentro de este punto.

Cabe mencionar que la información que se ha recopilado es de gran ayuda ya

que de esta forma se puede elegir el acero o material más conveniente para la

elaboración del molde, el cual posteriormente ayudará a conseguir el producto

deseado. Al final de este punto, se hace muestra de la recomendación en cuanto

al material y al molde.

Estos son los proveedores de aceros mas reconocidos en nuestro país. Sin

embargo existen otras empresas dedicadas a este ramo, tal vez no se escucha

mucho de ellas, pero si uno consulta páginas vía Internet podrá encontrar a más

distribuidores de aceros.

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3.1 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES Los procesos de trabajo en caliente requieren de moldes de gran calidad,

usualmente de alta precisión en manufactura y a tener un costo de vida útil

aceptable. Todo esto lleva a la reflexión que seleccionar los materiales para un

molde no es labor para tomarse a la ligera.

Para la fabricación de moldes se exigen materiales para herramientas como:

• Que puedan ser trabajados y acabados con razonable facilidad • Que ofrezcan buenos comportamientos al templado, puesto que una pieza

que falla en ésta parte de la elaboración resulta sumamente cara ya que de hecho el costoso trabajo de maquinado se encuentre terminado

• Que se de un abasto regular del material en el mercado Por otra parte la industria plástica requiere de los materiales lo siguiente:

• Razonable duración, considerando la cantidad de productos que de ellos se esperan

• Que garanticen la producción de formas dentro de las tolerancias del diseño original, no obstante amplias variaciones en las temperaturas del proceso.

• Buena respuesta a la oxidación ya sea por ataques del ambiente o de materiales plásticos agresivos (como el PVC)

Los materiales que en mayor o menor medida cumplen con las exigencias que

arriba hemos mencionado y que son usuales en la industria se agrupan así;

aceros, materiales para el colado y materiales galvánicos.

3.1.1 ACEROS Son variados los tipos de acero empleados en la fabricación de moldes para

trabajo en caliente.

3.1.1.1. ACEROS DE CEMENTACIÓN Son aceros que mediante un tratamiento térmico originan una superficie muy dura

al mismo tiempo que una pieza resistente y tenaz. Así los moldes fabricados con

aceros de cementación son muy resistentes a la abrasión a la vez que esfuerzos

mecánicos considerables.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

97

El proceso de cementación consiste en fabricar los moldes fabricados con acero d

bajo carbono, menos del 0.2%, en un medio que aporte carbono, sosteniendo una

temperatura entre 850 – 1,000 °C, y enfriando a continuación con aceite y agua.

Al efectuar el calentamiento en un medio que desprende carbono, las capas

externas del molde se enriquecen de este elemento.

El contenido de carbono en las zonas externas puede alcanzar por este proceso

hasta un 0.8 % y la profundidad de esta capa un espesor entre 0.6 a 2mm. El

medio de carbono puede ser gaseoso, líquido o sólido, según las necesidades

Debido a este proceso, favorecen el maquinado especial por arranque de viruta y

por su costo accesible son los de mayor aplicación en la industria.

3.1.1.2. ACEROS DE TEMPLADO (Aceros Martensiticos)

A ellos se les genera un aumento de dureza debido a la formación de martensita,

por un rápido enfriamiento que sigue a una elevación de la temperatura de la

pieza.

El proceso de temple comprende: calentamiento, estabilización de la temperatura,

enfriamiento con formación de la estructura de temple y revenida para mejorar la

tenacidad.

Con el proceso de revenido se puede regular propiedades como dureza,

resistencia y tenacidad, individualmente de forma óptima, las temperaturas de

revenido se sitúan en 160 y 200 °C.

Los moldes manufacturados con aceros templados, tienen una resistencia a la

abrasión y alta dureza superficial, por tal razón se utilizan en el moldeo de

plásticos con efectos abrasivos como los plásticos reforzados con fibra de vidrio,

sin embargo, son sensibles a la formación de grietas y a la deformación.

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Su uso se utiliza para moldes pequeños o partes planas de los mismos.

3.1.1.3. ACEROS BONIFICADOS

Estos aceros evitan los problemas propios de las contracciones que sufren los

materiales utilizados para la fabricación del molde. Esto permite al fabricante de

moldes ocuparse solo de su maquinado y de ser necesario, de tratar

térmicamente algunas partes de la herramienta.

Los aceros bonificados en la propia industria metalúrgica, el tratamiento térmico

consiste en el templado de la pieza y un posterior calentamiento a temperaturas

de 300 a 700 °C según los requerimientos, la martensita se descompone en

carburo y cristales mixtos como consecuencia va unida una reducción de la

dureza y de la resistencia, con aumento de la tenacidad de estos aceros. A

medida que aumenta la temperatura de revenido, crecen el alargamiento y la

tenacidad.

Debido a que el problema de la contracción es mayor en moldes grandes, es ahí

donde los aceros bonificados tienen su mayor aplicación. Las desventajas de

estos materiales son una baja calidad en la superficie de las cavidades lo que

obliga muchas veces a un trabajo de acabado posteriormente y una pobre

resistencia a la abrasión.

3.1.1.4. ACEROS RESISTENTES A LA CORROSIÓN Algunos plásticos en su transformación desprenden sustancias que por su

agresividad química desprenden provocan daños a la herramienta. Generalmente

ácido clorhídrico o ácido acético. Para el moldeo de estos materiales se utiliza

recubrimientos galvánicos en los moldes, tales como capas de cromo o níquel.

Sin embargo, estos revestimientos son de eficiencia duradera solo cuando se

consigue que el espesor de la capa sea uniforme al hacer la aplicación. El riesgo

que el revestimiento no sea uniforme en todas sus partes; es especialmente

grande en los moldes con contornos complicados.

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Ante estas características se recomienda el uso de aceros resistentes a la

corrosión que se preparan con bajos contenidos de carbón y combinados con

bajos porcentajes de cromo (12 – 17 %). Sin embargo, en su composición normal,

estos aceros solo pueden emplearse hasta una temperatura de 400 °C, ya que

por encima de dicha temperatura existe un peligro de una corrosión intercridtalina

debido a la separación del carburo.

3.1.1.5. ACEROS NITRURADOS O DE NITRURACIÓN Los aceros pueden nitrurarse, los cuales contengan en su aleación aditivos que

formen nitruros, estos aditivos de aleación son cromo, aluminio, molibdeno y

vanadio. Si los aceros contienen estos aditivos se someten a un recocido en baño

salino (con cianuro - cianato) en corriente de amoniaco, o en el seno de una

descarga de corriente eléctrica de elevada intensidad, a temperaturas situadas

entre 500 y 580 °C, o bien, entre 350 y 580 °C para la ionitruración, se produce

una difusión de nitrógeno en la superficie del molde y los aditivos de la aleación

forman nitruros, que confieren a la capa nitrurada una elevada dureza. Sin

embargo, la máxima dureza se encuentra algunas centésimas de milímetro

debajo de la superficie, por ello es necesario efectuar un trabajo posterior de

pulido. El espesor de la capa de nitruración depende de esta operación.

Los aceros de nitruración se suministran recocidos. Pueden maquinarse

fácilmente con torno, centro de maquinados, etc. Su ventaja principal es que con

el tratamiento térmico se obtienen moldes sin lesiones, con gran tenacidad.

Dureza superficial muy elevada y una mejoría a la corrosión. Normalmente no

sucede una deformación de los moldes durante la nitruración.

3.1.1.6. METALES NO FERROSOS Los principales metales no ferrosos empleados para la elaboración de moldes so:

• Cobre y sus aleaciones • Zinc y sus aleaciones • Aluminio y sus aleaciones

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a) Cobre y sus aleaciones La principal ventaja en la fabricación de moldes, se basa en la elevada

conductividad térmica del material, que permite equilibrar rápidamente y sin

peligros las tensiones debidas a un calentamiento no uniforme.

Las propiedades mecánicas del cobre no son muy buenas; aunque pueden

mejorarse por troquelado en frío. En general, no cumple con las exigencias de los

materiales para la fabricación de moldes. Las aleaciones más conocidas para la

construcción de moldes son:

• Cobre – berilio – cobalto

• Cobre - zinc (latón)

• Cobre – estaño (bronce)

Estas aleaciones se emplean principalmente en la fabricación de elementos

interiores y boquillas, siempre que existan exigencias particulares referentes a la

conductividad térmica.

b) Zinc y sus aleaciones

Esta aleación solamente se emplea para la fabricación de moldes destinados a

inyecciones de prueba o para la producción de series reducidas. Los moldes se

obtienen, generalmente por colada, resultando ventajosa su temperatura. Este

permite emplear, además de los modelos de acero, madera, yeso o plástico. Tras

la colada se maquilan los planos de participación del molde.

Los moldes también pueden fabricarse por troquelado en caliente y emplearse

hasta temperaturas de alrededor de los 100 °C.

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c) Aluminio y sus aleaciones

Las ventajas particulares son: ligereza, conductividad térmica y fácil maquinado.

Las resistencias máximas se consiguen con las aleaciones, aluminio-cobre-niquel,

aluminio-cobre-magnesio, cuya temperatura de trabajo se sitúa debajo de los 120

°C.

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Color de distinción: blanco – rojo - blanco

SERVICIO INDUSTRIAL, S.A. DE C.V.

Desde 1941

APLICACIONES TÍPICAS

Piezas para la construcción de Maquinaria y Útiles en General

Herramientas para Fundición a Presión de Zinc

Moldeo en Dos Fases

Porta Moldes y Piezas de Apoyo

Moldeo por Compresión Moldes para Inyección de Plástico

CARACTERISTICAS El acero SISA P20 pre-templado es de uso general para la fabricación de moldes. Utilizado para el maquinado y electro-erosionado de moldes de plástico y componentes para la fundición de zinc. Se surte pre -templado a una dureza estándar de aprox. BHN 293-321 (HRC 30-34). Además, manejamos la versión con dureza alta, pre-templado a aprox. BHN 231-352 (HRC 34-38). Normalmente no requiere un tratamiento térmico adicional, sin embargo el acero SISA P20 se puede templar a durezas mayores para incrementar su resistencia. Ya que enfriamiento al aceite es requerido, cuidado especial es necesario para reducir la distorsión o fractura. Provee excelente pulibilidad y buen texturizado.

3.1.2 TABLA DE CARACTERÍSTICAS DEL ACERO SISA P20

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NORMAS:

COMPOSICIÓN QUIMICA - % PROMEDIO

C Si Mn Cr Mo 0.30 0.50 0.75 1.70 0.40

Crucible AISI DIN JIS CSM 2 P20 1.2311 --- MAQUINABILIDAD Y RECTIFICABILIDAD La maquinabilidad y rectificabilidad en estado recocido es aproximadamente un 80% de un acero tipo W1 (1% C).

Nota: Las propiedades indicadas en esta hoja técnica son valores típicos. Variaciones normales en la química, tamaño y condiciones de tratamiento térmico pueden producir desviaciones de estos valores. Para datos adicionales o asistencia en ingeniería metalúrgica, favor de acudir al departamento técnico de SISA.

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PROPIEDADES FÍSICAS

Módulo de Elasticidad 30 psi x 106 (207 GPa) Densidad 7860 kg/m³ (0.284 lb/in³) Conductividad Térmica cal/cm-s-°C BTU/hr-ft-°F W/m-°K a 95°C (200°F) 0.990 24 42 Coeficiente de Dilatación Térmica

mm/mm/°C in/in/°F

20-260°C / 70-500°F 12.3 x10-6 6.84 x10-6 20-425°C / 70-800°F 12.8 x10-6 7.10 x10-6 20-540°C / 70-1000°F 13.7 x10-6 7.60 x10-6 TRATAMIENTOS SUPERFICIALES Cementado: El acero SISA P20 también es apto para el cementado, resultando en dureza de cementado de 53-57 HRC, como se muestra en la siguiente tabla: Dureza Obtenible: Cementado con Gas a 870°C (1600°F) y enfriado en horno a 800°C (1475°F), posterior enfriamiento al aceite y revenido 4+4 hrs.

Dureza de Cementado HRC Dureza al Núcleo 315°C (600°F) 57-58 47-48 345°C (650°F) 57-58 46-47 370°C (700°F) 55-56 45-46 400°C (750°F) 54-55 44-45 425°C (800°F) 53-55 43-44 485°C (900°F) 52-53 39-40 Durezas mostradas son típicas para una barra con diámetro de 4" (102 mm). Secciones mayores pueden mostrar durezas levemente más bajas. La dureza al núcleo también puede ser incrementada en el tratamiento térmico asociado con el cementado, resultando en una perdida de tenacidad al núcleo.

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Nitrurado: El acero SISA P20 es apto para el nitrurado por medio de la mayoría de procedimientos comerciales, resultando en una dureza superficial de 55-65 HRC. La penetración de dureza típica después de nitrurado a 525°C (975°F) se muestra a continuación:

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Recocer: Calentamiento a 790-815°C (1450-1500°F), mantener 2 horas, enfriamiento lento no mayor de 30°C (50°F) por hora hasta alcanzar 650-675°C (12001250°F), mantener hasta normalizar, posterior enfriamiento al aire. Dureza en Estado Recocido: BHN 187/223 Relevado de Tensiones: Dureza estándar (BHN 293-321): Calentar a 480°C (900°F), mantener 2 horas después de calentamiento al núcleo. Dureza alta (BHN 321-352): Calentar a 455°C (850°F), mantener 2 horas después de calentamiento al núcleo. Recomendable para reducir las tensiones causadas por un extenso maquinado en caso de herramientas de configuración complicada. TEMPLE El acero SISA P20 se surte pre-templado a uno de dos niveles de dureza y un tratamiento térmico posterior generalmente no se requiere. Sin embargo, se puede templar a durezas más altas. Nota: El acero SISA P20, debe ser recocido antes de un temple posterior. Precalentar: 675-735°C (1250-1350°F), normalizar. Temple (Austenización): 815-845°C (1500-1550°F) - Mantener 30 a 45 minutos a temperatura. Enfriamiento: Al aceite a 65-95°C (150-200°F), revenir inmediatamente. Revenir: Doble revenido a 205- 650°C (400-1200°F), mantener 1 hr por pulgada de espesor (25 mm), 2 hrs. Mínimo por revenido.

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RESPUESTA AL TRATAMIENTO TÉRMICO Temple a 845°C (1550°F) Enfriamiento al Aceite

Dureza Obtenible HRC

Temperatura de Revenido

205°C - (400°F) 315°C - (600°F) 425°C - (800°F) 540°C - (1000°F) 650°C - (1200°F)

48.5 48.5 43.5 39.5 26.5

La dureza obtenible es típica de un bloque de 4" (100 mm) de espesor. Espesores mayores pueden mostrar una leve baja en dureza.

DIAGRAMA DE REVENIDO

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SOLDAR Los procedimientos de soldadura usados en 4140 o 4340 deben ser utilizados. Material de soldadura tipo P20, 4130 o 4140 es aceptable. Material pre-templado: Precalentar 425-480°C (800-900°F). Mantener arriba de 425°C (800°F) al soldar. Después de soldar, enfriar a tibio 65°C (150°F). Doble revenido a 480°C (900°C). Material templado a mayor dureza: Precalentar y doble revenido después de soldar a 30°C (50°F) por debajo de la última temperatura de revenido.

DF: Bulevar Toluca 12 - Col. San Francisco Cuautlalpan Naucalpan - cp 53569, Estado de México (55) 5576-4011 - Tel / (55) 5576-4997 - Fax [email protected] MTY: Guerrero Norte 4120 - Col. del Norte Monterrey - cp 64500, Nuevo León (81) 8351-7220 - Tel / (81) 8351-2981 - Fax [email protected] Fabricantes del acero CPM (Metalurgia en Polvo) Fabricantes de piezas industriales forjadas Representantes de: Servicio Industrial, S.A. de C.V. www.crucibleservice.com www.sisa1.com.mx www.steelindustriesinc.com The Tool Steel Pros® Cat. P20-004 01/05 ®Servicio Industrial, S.A. de C.V. Impreso en México

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109

3.2 MOLDES

3.2.1. MOLDES PARA PLASTICOS Si bien la responsabilidad del diseño y realización del herramental (se considera

moldes para inyección y extrusión) para dar forma a los materiales plásticos no

recae directamente en el diseñador industrial, la importancia que tiene para la

obtención de un producto exitoso es tal que sin una buena comunicación,

diseñador del producto – diseñador de molde, el resultado puede ser un desastre

en todos los sentidos.

Para facilitar el intercambio de ideas entre ambas áreas el diseñador industrial

encargado del producto ha de contar con los conocimientos elementales acerca

del elemental más común o bien del disponible para la fabricación del producto

que propondrá, ya que, las limitaciones de estos deberán considerarse

seriamente durante el proceso de diseño.

El diseño y la fabricación del herramental, para formar plásticos es un tema de

enormes proporciones que no analizaremos exhaustivamente aquí, ya que solo se

pretende informar la fabricación de botellas de plástico y sus moldes.

3.2.1.1.- CONCEPTOS FUNDAMENTALES

La mayoría del herramental para plásticos se utiliza en dar forma al material

caliente y en mantenerlo ahí hasta que se posibilite su remoción.

Muchas de estas herramientas se colocan en algún tipo de prensas que los abren

y cierran en cierta presión determinada para ser llenada por medios externos al

molde, como es el caso de la inyección donde estas prensas toman forma de

máquinas automatizadas que controlan todo el proceso.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

110

Las herramientas deben de proveer de ciertas condiciones necesarias para el

formado de los plásticos, esto es que puede estar calentado o refrigerado para lo

cual es normal que estén fabricados con sistemas para la condición de vapor,

agua fría o caliente, aceite y también resistencias eléctricas. El tipo de

calentamiento o refrigeración y la ubicación de ellos en la herramienta son de gran

importancia así como de igual manera lo es un adecuado control del sistema.

Los materiales para la fabricación de herramientas son varios, los más comunes son:

• Metales • Resinas reforzadas y flexibles • Maderas

3.2.1.2.- CLASIFICACIÓN DE MOLDES La variedad en técnicas de formado y de maquinaria ha traído un gran desarrollo

de herramientas para su aplicación en innumerables productos que son el

resultado de la optimización de ambos. Aunque no hay límites claramente

definidos y con el único propósito de ordenar la exposición, se ha clasificado las

herramientas usuales en la industria de la siguiente manera:

a) Moldes para trabajo en caliente b) Moldes para en trabajo en frío c) Dados para extrusión

3.2.1.3.- MOLDES PARA TRABAJO EN CALIENTE 3.2.1.3.1.- MOLDES PARA INYECCIÓN 3.2.1.3.1.1.- MOLDE DE INYECCIÓN Las propiedades de un molde son definidas par las características de la pieza a

inyectar, las cantidades a producir, el material a usar y las capacidades de la

máquina a emplear.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

111

El molde usual de inyección consta de dos mitades; el “macho y la hembra”,

ambos se fijan en los platos porta – molde de la máquina o bien pueden

encontrarse libres y cerrarse manualmente atornillándolos o prensándolas esto,

en el caso de que hablando de una máquina rudimentaria (muy populares en

nuestra industria nacional).

a) Partes del molde

Dada la enorme variedad de moldes, las características de sus partes también

resultan muy numerosas y cuya explicación particular rebasa a la intensión de

este texto. Sin embargo podemos atender a las partes comunes de la gran

mayoría de los moldes que podemos encontrar en la industria.

Las partes más importantes de un molde de inyección común y sus funciones

primordiales son:

1.- Cavidad (es) Reciben al material plastificado, le dan forma y lo enfrían. 2.- Botadores Expulsan las piezas de la cavidad cuando han endurecido. 3.- Placa de botadores Esta placa se acciona simultáneamente los botadores de las cavidades y de la colada o mazorota. 4.- Plato pota-molde móvil Este se desliza atornillando a la platina móvil de la máquina y abrir el molde para extracción de la pieza. 5.- Eyector Es el encargado de accionar la palanca de botadores.

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Manual de proceso para la fabricación de una botella de plástico

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6.- Plato porta-molde fijo Sujeta la parte fija del molde situándola en contacto con el manguito y está

atornillada al conjunto de la parte fija de la máquina.

7.- Manguito de bebedero

En esta pieza se apoya directamente la nariz del inyector y recibe al material

plastificado lo que significa que el manguito soporta altas presiones por lo cual su

desgaste es mayor que el resto del molde lo que origina a hacer de él una pieza

intercambiable.

8.- Platos de moldeo

Contiene a las cavidades, sistema de llenado y ductos para el enfriamiento o

calentamiento del molde.

9.- Pernos de guía

Asegura la justa presentación de la parte fija del molde contra la parte móvil y así

evitar cualquier movimiento debido a las fuerzas de inyección.

10.- Conductos

Permiten la circulación de líquidos de enfriamiento o calentamiento del molde o

alojan dado el caso, resistencias eléctricas en cartuchos.

11.- Placa intermedia Soporta las fuerzas de la inyección y guía el deslizamiento de los botadores.

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Los molde para inyección (y en general así se clasifican para otros procesos) se

dividen según la cantidad de cavidades que presentan, estos pueden ser moldes

sencillos o de una cavidad y moldes múltiples o de varias cavidades.

3.2.1.3.1.2 MOLDES PARA EXTRUSIÓN – SOPLO El proceso de extrusión – soplo es uno de los más importante para la fabricación

de cuerpos huecos, como, desde botellas hasta juguetes. Dado el impresionante

crecimiento de la industria del embalaje en el mundo cada día lo es más.

Como en capitulo anterior vimos el moldeo por extrusión – soplo en términos muy

generales consiste en la extrusión de una especie de manguera de plástico, que

se coloca entre las mitades del molde, que al cerrarse atrapa a la manguera.

Después introduce aire a presión obligando al material a tomar el perfil de la

herramienta.

El diseño y construcción de un molde de extrusión – soplo, para un producto

específico esta determinado por las características del objeto, la calidad, los

costos implicados y la máquina donde se instalará para la fabricación.

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3

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Figura de partes del molde

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Usualmente estos moldes están fabricados con una sola cavidad ya que es

preferible aumentar el número de moldes en servicio en vez de manejar moldes

de cavidades múltiples con sus complicaciones habituales.

Cabezal

2) Molde cerrado

Extrusora

Parison 1) Molde abierto. Extrusión del parison

Figura del molde en el proceso

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3) Soplo

Mandril de soplado

4) Apertura del molde

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3.2.1.3.12.1 MATERIALES PARA MOLDES DE EXTRUSIÓN – SOPLO Dos factores resultan de mucha importancia en la selección de materiales para la

fabricación de moldes para este proceso.

• Su capacidad para transmitir y mantener constante una temperatura

determinada por las necesidades del plástico al formar.

• Su resistencia al uso considerando la vida útil planeada para la producción.

• Su facilidad de ser colado y maquinado.

• Si disposición para ser reparado de así necesitarse.

Muchos materiales han sido usados en este proceso con éxito aunque la gran

mayoría de los moldes son fabricados con una pequeña cantidad de metales y

aleaciones debido a las relativas bajas presiones y temperaturas que se manejan

en su operación. Estos son: aluminio y aleaciones de aluminio, aleaciones de

cobre, zinc y aleaciones de zinc y por último el popular hierro colado.

3.2.1.3.1.2.2 CONSTITUCIÓN Y DISEÑO DEL MOLDE La generalidad de moldes para extrusión – soplo están formado por dos partes

aunque pueden fabricarse en tres o cuatro elementos cuando la pieza requiere de

partes huecas o presenta formas irregulares.

Figura. Esquema del funcionamiento del molde extrusión -soplo

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En estas herramientas las cavidades del molde son réplicas de las formas

exteriores del producto y en ellas las consideramos sobre contracciones al

enfriamiento del plástico son de vital importancia. Además, la correcta ubicación

de la línea de partición y lograr espesores uniformes en todo el cuerpo hueco, son

dos responsabilidades del diseñador del molde. La primera cooperará a obtener la

mejor estética del producto y lo segundo hará una pieza más confiable en su uso.

3.2.1.3.1.2.3 FABRICACIÓN Las técnicas comunes para la elaboración de estas herramientas son coladas y

maquinado. En la mayoría de los casos se aplican ambos procedimientos. La

construcción de la herramienta generalmente comienza con la realización de un

modelo hecho con diferentes materiales; madera, unicel, plastilina, etc. Desde

este se obtiene una aproximación al molde que consiste en un colado burdo que

se maquina hasta obtener el acabado y la precisión requerida del objeto soplado.

Molde Producto final

Figura. Construcción típica de un molde de extrusión-soplo donde se muestra la botella formada

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Las piezas huecas formadas por este proceso, casi siempre requieren de un

proceso de remoción de rebaba ya sea por medios manuales o automáticos y

durante el diseño del molde es importante considerar este hecho a manera de

facilitar esta operación y de ser posible incorporar a la herramienta “perfiladores”

cuya función es la de producir marcas en el perfil del producto para que sean

fácilmente desprendibles.

b) Maquinado c) Terminado

Inserto de boca

Inserto de base a) Colada burda

Estaciones de la fabricación de un molde de extrusión-soplado a).- Colada burda, b).- Maquinado y c).-Acabado

Perfilador en la boca del molde

Colación de parison

Corte de rebaba

Formación del perfil Soplo

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3.2.1.3.1.3 MOLDES PARA DE INYECCIÓN – SOPLO El formado por inyección – soplo debido a las altísimas inversiones que en equipo

requiere y su relativa novedad en el medio es aún de limitada participación en la

Industria Nacional. No obstante de él se espera un rápido crecimiento dado la

importancia del ramo del envase, su principal consumidor.

El producto más común de este proceso son “botellas” de gran calidad de acuerdo

a formas y espesores de material perfectamente controlados que superan

aquellos resultantes de la extrusión –soplo.

La inyección – soplo se inicia con la inyección de una “preforma” y cuya virtud

principal es la generación del cuello de la botella perfectamente acabado y un

tubo para soplo de espesor uniforme. Para la producción de la preforma es

necesaria la participación de un molde de inyección sobre el cual los conceptos

manejados en el punto anteriores , son perfectamente aplicables y sólo cambian

en lo que respecta a la ubicación del “manguito” que aquí se desplaza con la

estación de soplado y no permanece fijo en el molde.

Figura. Pasos esenciales para del proceso de inyección – soplo: a) Inyección de la preforma y b) Soplado

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Después de que la preforma ha sido inyectada, el molde se abre para que la pieza

aún caliente se coloque en un segundo molde, dentro del cual se produce el soplo

conformando la pieza. Esta segunda herramienta requiere de diseño y fabricación

de mejor calidad que la acostumbrada para los moldes de extrusión – soplo, esto

se debe principalmente a que los materiales transformados por este proceso,

requieren para ofrecer las propiedades esperadas de ellos (como gran claridad en

el PET), de un uniforme control de temperatura en toda la pieza, lo que se logra

mediante adecuados diseños de fabricación de la herramienta. Con estas

consideraciones no es difícil concluir que estos moldes son de altos costos.

3.3 RECOMENDACIÓN DEL MATERIAL

Figura. Corazón o mandril del molde de una maquina de inyección - soplo

Figura. Maquina rotatoria de tres estaciones para inyección-soplo

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3.3 RECOMENDACIONES La información de este ultimo tema se complementa con los dos anteriores, esto

en cuanto a que material debe elegirse y que técnica de moldeo es la más

adecuada. Según la información que se presenta los moldes de inyección – soplo

son mas costosos en comparación con los de extrusión – soplo, esto debido a que

en el primero se necesita un pequeño molde para la preforma el cual

posteriormente pasa al molde de la botella donde se obtiene el producto; en el

segundo, hablando en términos coloquiales, se extruye una especie de manguera

que dentro de un molde se inyecta aire y se obtiene la botella. Igual que en el

caso de las maquinas, no se pretende decir al fabricante cual va a ser la técnica

de moldeo con la que va a trabajar, sino que, se mencionan las formas de

moldear, de esta forma según sea su alcance económico es como elegirán el que

más les convenga; no obstante no se recomienda la inyección – soplo, tratándose

de costos; por otra parte con la inyección – soplo se consigue un buen producto,

que en comparación con la extrusión – soplo, no hay la necesidad de rebabear o

retrabajar el producto final, eso es algo que hay que considerar ya que el “tiempo

es oro”. En cuanto al material se hizo muestra de todos los aceros que se pueden

usar, del mismo modo se mostró un acero SISA recomendable para moldes

plástico, dicha información fue recopilada de la página de internet de esta

empresa, de igual manera el usuario puede pedir información de otras empresas

con respecto a, algún acero en especial para moldes o bien de los aceros que se

presentan en este trabajo.

Si bien es cierto la elección será decisión del fabricante que consulte este manual,

sin embargo, cabe mencionar un material que esta siendo usado hoy en día,

debido a que es fácil de maquinar, es ligero, tiene buena conductividad térmica,

con sus aleaciones se consiguen temperatura de trabajo debajo de los 120 °C.

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Dicho material es el aluminio y sus aleaciones, si bien es cierto es un material con

un costos no muy elevado, pero que sin duda conviene más debido a las

características anteriores. No obstante el aluminio comercial de nombre “dura-

aluminio” es el más solicitado por otros fabricantes, del mismo modo es utilizado

para reemplazar piezas, en donde es esencial tener una buena conductividad

térmica.

Este ha sido el ultimo tema del capitulo de selección de insumos, con todo lo

anterior se espera que el usuario haga una buena elección, de tal forma que

pueda desarrollar su producto de buena calidad.

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CONCLUSIONES

De todo esto se concluye que la información que se maneja respecto a este tema es

muy amplia, pero también muy tediosa, de tal forma que la idea de haber realizado este

trabajo, fue con el objeto de informar de manera breve.

Este manual es una guía práctica para la elaboración de una botella de plástico, es

decir, ¿Qué hay hacer para elaborar este producto?, todo lo que conlleva realizar este

tan apreciado producto; incluye una breve selección de insumos, explicación de la

diversas formas de moldeo, entre otras cosas.

No se pretendió profundizar en los temas, porque este trabajo esta dirigido a

fabricantes de plásticos, de tal manera que se supone que tienen un conocimiento

respecto al tema. Dichas personas tienen el conocimiento pero tal vez de cierta forma

necesiten algo que los oriente un poco; la orientación que se presenta no trata de

aburrirlos.

Si se desea tener más información por parte del usuario, se sugiere consultar los libros

que se muestran en la bibliografía. Este manual de consulta técnica basó su

información de libros, revistas y paginas de internet.

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Entre otras cosas, las consideraciones que se tienen que realizar para trabajar con

plásticos son de mucha importancia, de igual forma para la selección de maquinas y

moldes, gracias a estas puede conseguirse un buen producto final. Las

consideraciones que aquí se mencionan tal vez no sean suficientes para el usuario, así

que podemos decir que, el mismo usuario puede proponer otras, que en criterio

personal de éste le ayudarán a elegir, ya sea insumos o el proceso de fabricación de la

botella.

Por ultimo se concluye, que el mercado del plástico no precisamente un lugar nuevo, ya

que hoy en día surgen nuevos fabricantes que tratan de entrar en un mercado el cual

tiene competencia demasiado amplia; aunque no podemos descartar que la razón de

esto es el hecho de que esta materia prima es muy demandada en distintas formas, lo

cual provoca que más empresarios traten de incursionar en este terreno.

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BIBLIOGRAFIA Mink W., INYECCION DE PLASTICOS, Gustavo Gill, S.A., 2a Edición Barcelona España, 1997 Menges G. /Mohren P., MOLDES PARA INYECCION DE PLASTICO, Gustavo Pili, S.A, 1 a Edición, Barcelona 1980 Bodini G./ Carchi F., MOLDES Y MAQUINAS DE INYECCIÓN PARA LA TRANSFORMACIÓN DE PLÁSTICOS, Tomo I, Mc Graw Hill, México 1992 Bodini G./ Carchi F., MOLDES Y MAQUINAS DE INYECCIÓN PARA LA TRANSFORMACIÓN DE PLÁSTICOS, Tomo II, Mc Graw Hill, México 1992 Clifford I. Weir, Traducido por Luis E. Mendoza L., INTRODUCCIÓN AL MOLDEO POR INYECCIÓN, L.M. Internaational Polymer Services Inc., California 1975 Revistas “Conservación franca sobre la compra de equipo auxiliar” TECNOLOGIA DE PLASTICOS No. 46 Diciembre 92/Enero 93, pag. 20-32 Editorial “Decisión cirteria for machina selection”, KUNSTSTOFFE PLAST EUROPE, Vol. 84, Marzo 1994, pag 8 Internet www.industriasfimar.com.mx www.i-p-r.co.uk.com www.tombaco.org.com

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QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO MECÁNICO POR LA OPCIÓN DE TITULACIÓN: SEMINARIO DENOMINADO: ADMINISTRACIÓN DE PROYECTOS VIGENCIA: FNS 5062005/09/2006 DEBERAN DESARROLLAR: CONTRERAS MARTÍNEZ

MAURICIO JUAN IVÁN LÓPEZ CERVANTES EDUARDO ROSARIO CARBAJAL JONATHAN TOVAR FARFAN RODOLFO ODIN

“MANUAL DE PROCESO PARA LA FABRICACIÓN DE UNA BOTELLA DE PLÁSTICO”

CAPITULO I MARCO TEORICO CAPITULO II DESCRIPCIÓN DEL MERCADO CAPITULO III SELECCIÓN DE INSUMOS CAPITULO IV ELABORACIÓN DEL PRODUCTO CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA

ASESORES:

ING. CARLOS GUILLERMO GARCÍA SPINOLA M. EN A. CARLOS SÁNCHEZ GÓMEZ

M. EN C. CESAR PLACIDO MORA COVARRUVIAS

IPN ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD CULHUACAN

TESINA

MÉXICO D.F. FEBRERO DE 2007