Diseño de un sistema artificial para el control de la temperatura de las tapas plásticas antes de la conformación del Liner Eva

Abstract

La industria de productos plásticos ha experimentado un sostenido crecimiento en los últimos años, impulsada por la reactivación de la demanda interna, la mayor apertura comercial y el impacto positivo de la demanda global sobre las exportaciones, a pesar de que el sector en conjunto muestra un comportamiento positivo, el desempeño es mixto al observar los diferentes subsectores. Así, los rubros de mejor desempeño y perspectiva serían los plásticos fabricados en base de PET y polipropileno ambos constituyen la materia prima para la fabricación de materiales de empaque como botellas de PET y tapas roscas plásticas de polipropileno necesarios en la industria de bebidas gaseosas una de las más importantes en el Perú que en los últimos años ha mostrado un crecimiento significativo. Uno de los procesos para la transformación de plásticos es el moldeo por compresión, que constituye el proceso principal utilizado en la presente Tesis. El moldeo por compresión es un proceso de conformado de piezas en el que el material, generalmente un polímero, es introducido en un molde abierto, al que luego se le aplica presión, para que el material adopte la forma del molde y calor para que el material reticule y adopte definitivamente la forma deseada. Los materiales utilizados en el moldeo por compresión tienen que cumplir ciertas características de acuerdo con el diseño del extrusor y de la pieza a moldear. En nuestro caso, el moldeo por compresión se da con polipropileno tipo homopolímero, el cual tiene como característica principal un índice de fluidez de 2,5 g/1 O minuto, una alta resistencia al impacto y proporciona una alta estabilidad dimensional a la pieza moldeada; estas características del material nos da como resultado la carcasa de la tapa plástica, para colorearla se utiliza masterbatch que está constituido por pigmentos distribuidos en un polímero base que generalmente es polipropileno. Otro material utilizado en la fabricación de la tapa rosca plástica es copolímero de etilen vinil acetato (EVA) también conocido como liner, el cual tiene como característica principal un índice de fluidez de aproximadamente 25 g/10 minuto. Este material se encuentra ubicado en la parte interna de la carcasa de la tapa rosca plástica y cumple la función de lograr hermeticidad al entrar en contacto con el pico de una botella, también es capaz de retener el gas de una bebida carbonatada, evitando la pérdida del CO2 que contiene una gaseosa. La fabricación de tapas roscas plásticas se realiza a través de dos sub-procesos. En la primera etapa del proceso se utiliza un extrusor de una capacidad de 120 kg/hora llamado Molder, aquí se fabrica la carcasa de la tapa rosca plástica utilizando como materia prima el polipropileno y el masterbatch. Luego, a través de un transporte por vacío la carcasa de la tapa rosca plástica es llevada hacia la segunda etapa del proceso, en la cual se utiliza un extrusor de una capacidad de 30 kg/hora llamado Scoring liner, aquí el EVA es extruido y comprimido en la parte interna de la carcasa de la tapa rosca plástica formando la zona de sellado, como parte final del proceso se realiza la impresión de la tapa plástica con tintas de secado por luz ultravioleta. Actualmente el proceso de fabricación de tapas plásticas es un proceso inestable generando como consecuencia altos niveles de rechazos por volumen de producción y devoluciones de clientes debido a que no se cumplen con los estándares de calidad. En la presente tesis se identifica la etapa crítica del proceso de fabricación utilizando el análisis de lshikawa determinando la oportunidad de mejora en la etapa previa a la aplicación del EVA; la carcasa de la tapa rosca plástica que sale del proceso de molder tiene un tiempo de reposo antes de su ingreso al proceso de scoring liner, el periodo de reposo se realiza en un ambiente que no tiene condiciones de temperatura controlada dando como consecuencia altas variaciones de temperatura en la carcasa de la tapa rosca plástica siendo perjudicial para la aplicación del EVA. La mejora consiste en la implementación de un silo de almacenamiento previo al proceso de scoring liner que tiene la función de estabilizar la temperatura en la carcasa de la tapa rosca plástica antes de la aplicación de EVA, el diseño de los silos de almacenamiento está basado en el uso de los conceptos de la ventilación forzada y posee un sistema de calefacción y enfriamiento de aire que actúa dependiendo de la necesidad de temperatura en la carcasa de la tapa rosca plástica antes de la aplicación del EVA. Con la implementación se consigue optimizar la temperatura de la carcasa de la tapa rosca plástica antes de su ingreso al proceso de scoring liner esto hace que la aplicación del EVA sea estable consiguiendo que los niveles de rechazo por volumen de producción y devoluciones de clientes por tapas de mala calidad disminuyan.