PRINCIPALES TECNOLOGIAS PARA LA PRODUCCION DE ENVASES PLASTICOS

Introducción al Tema

Los plásticos son los materiales de uso más común para producir piezas y productos de uso final. Se utilizan para todo, desde productos de consumo hasta dispositivos médicos. Los plásticos son una categoría versátil de materiales, con miles de opciones de polímeros, que tienen sus propias propiedades mecánicas específicas cada uno. Pero ¿cómo se fabrican las piezas de plástico?

Se han desarrollado una serie de procesos de fabricación para cubrir un amplio espectro de aplicaciones, geometrías de piezas y tipos de plásticos. Para cualquier diseñador o ingeniero que trabaje en el desarrollo de productos, es esencial estar familiarizado con las opciones de fabricación que están disponibles hoy en día y con los nuevos avances que señalan cómo se fabricarán las piezas en el futuro.

Tipos de plásticos 

Los plásticos tienen miles de variedades con diferentes estructuras básicas, derivados y se le agregan aditivos, se formulan para abarcar una amplia gama de propiedades funcionales y estéticas. Para simplificar diremos que existen dos tipos de plásticos
principales, los termoplásticos y los termo endurecibles. Los termoplásticos son el tipo de plástico que más se usa.
La principal característica que los distingue de los plásticos termo endurecibles es su capacidad de soportar numerosos ciclos de fusión y solidificación sin sufrir una degradación considerable. Los termoplásticos se suelen vender en forma de pequeños gránulos o láminas, que se calientan y a los que se les da la forma deseada mediante diversos procesos de fabricación. El proceso es completamente reversible, ya que no se producen enlaces químicos, por lo que es factible reciclar o fundir y reutilizar los termoplásticos. Al contrario que los termoplásticos, los plásticos termo endurecibles permanecen en un estado sólido permanente
después de su curado. Los polímeros en los materiales termo endurecibles se entrecruzan durante un proceso de curado inducido por luz, calor o una radiación adecuada. Este proceso de curado forma un enlace químico irreversible. Cuando se calientan, los plásticos termo endurecibles se descomponen en vez de fundirse y no vuelven a formarse al enfriarlos. No es posible reciclar los
plásticos termo endurecibles o revertir el material a sus ingredientes.

Para la producción de envases plásticos solo se utilizan los materiales termoplásticos, en específicos los mas usados son: Polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS),
polietileno tereftalato (PET) y policloruro de vinilo (PVC).
Los 5 son termoplásticos (se pueden moldear repetidas veces), se pueden reciclar, se les puede moldear por soplado, extrusión o termoformado. 

Polietileno. Se utiliza principalmente en la producción de envases de alimentos como botellas de agua, refrescos,
jugos, aceites, etc. El PE es un material que a través de su reciclado se puede obtener principalmente fibras para relleno de bolsas de dormir, alfombras, cuerdas y almohadas. 

Poliestireno. Es un plástico a base de petróleo y es el que utilizan para elaborar los envases de tecnopak de comida rápida o para llevar de restaurantes, cubiertos desechables, estuches de CD y DVD y cartones de huevos.

Polipropileno. Su uso es muy frecuente en cañitas, envases de yogures y mantequilla. Es fuerte, tiene una alta resistencia al calor y sirve de barrera contra la humedad, la grasa y productos químicos. Es seguro reutilizarlo y también es reciclable. Además, es muy demandado en utensilios de cocina, envases y tapas de plástico aptos para microondas.

Policloruro de vinilo. El PVC puede ser rígido o flexible, es utilizado en botellas de shampoo y acondicionadores, interiores de automóviles, juguetes para niños, envoltorios de alimentos, tuberías o mangueras. Es un plástico que no debe reutilizarse y tampoco es posible reciclarlo debido a que posee algunas sustancias tóxicas y dañinas para el ser humano.

Polietilentereftalato. Por su composición química, el tereftalato de polietileno o PET es un tipo de poliéster. Se obtiene mediante la policondensación entre el ácido tereftálico y el etilenglicol. Una vez obtenido el material, puede procesarse de diferentes maneras para obtener productos derivados: mediante inyección, extrusión, termo conformado, inyección y soplado, soplado de preforma,
etc. Si se busca la transparencia del material, este debe ser enfriado rápidamente después de ser tratado.
Ahora pasamos a explicar las tres tecnologías más difundidas para la producción de artículos (piezas) de plástico entre ellas los envases y en específico para los alimentos.

Moldeo por inyección 

El moldeo por inyección consiste en inyectar en un molde un termoplástico fundido. Es el proceso más utilizado para la fabricación en masa de piezas de plástico.

Proceso de fabricación
Preparación del molde: Si la pieza tiene insertos se añaden a mano o con un robot. Una prensa hidráulica cierra el molde.

Extrusión del plástico: Se funden pequeños gránulos de plástico y un husillo de extrusión los extruye a través de una cámara calentada.

Moldeo: El plástico fundido se inyecta en el molde.
Enfriamiento y desmoldeo: La pieza se enfría en el molde hasta que esté lo suficientemente sólida para sacarla, sea de forma mecánica o mediante aire comprimido.
Rectificación: Se retiran de la pieza los bebederos, los canales de salida y la rebaba (de haberla). A menudo, esta eliminación de elementos sobrantes ocurre de forma automática al abrirse el molde. Los moldes para moldeo por inyección son muy complejos
y deben fabricarse con escasa tolerancia para producir piezas de alta calidad. Debido a las altas temperaturas y presiones que intervienen en el proceso, estos moldes se mecanizan (elaboran) a partir de metales como el acero cementado. Los moldes de aluminio, más blandos, son menos caros, pero también se deshacen con mayor rapidez, por lo que se suelen usar para series de
producción más moderadas.

El moldeo por inyección se puede utilizar para producir piezas muy complejas, pero ciertas geometrías incrementan notablemente el coste. Crear moldes nuevos para el moldeo por inyección es un proceso que puede tardar meses en completarse y sus costes pueden alcanzar las cinco o las seis cifras.
A pesar de los elevados costes iniciales, el moldeo por inyección no tiene rival en lo que respecta a las aplicaciones de alto volumen. Una vez que el equipamiento está preparado y en funcionamiento, los tiempos de ciclo duran solo unos segundos y se pueden producir millones de piezas de alta calidad con un coste inferior al de todos los demás procesos de fabricación.
 

Materiales
El moldeo por inyección se puede realizar con casi cualquier tipo de termoplástico. Existe un método similar llamado moldeo por inyección y reacción que se utiliza para fabricar piezas a partir de plásticos termo endurecibles.
Estos son algunos de los plásticos de uso común en el moldeo por inyección:
 Acrílico
 Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS)
 Poliamida (PA)
 Tereftalato de polietileno glicolizado (PETG)

 Poliestireno
 Policarbonato (PC)
 Polipropileno (PP)
 Polietileno (PE)
 Cloruro de polivinilo (PVC)

Extrusión

El moldeo por extrusión consiste en empujar plástico a través de un troquel. La forma del troquel es una sección transversal de la pieza final.

Proceso de fabricación 
Extrusión del plástico: El plástico se calienta y un husillo de extrusión lo empuja a través de una cámara calentada.
Moldeo: El plástico pasa por un troquel que crea la forma final de la pieza.
Enfriamiento: El plástico extruido se enfría.
Corte o enrollado: La forma continua se enrolla o se corta en segmentos.
La maquinaria de extrusión es relativamente barata en comparación con otras máquinas industriales como las de moldeo por inyección, ya que el proceso es menos complejo no requiere un nivel tan alto de precisión por parte de la máquina. Dado que las formas que se usan son sencillas, los troqueles también son más económicos, con costes de equipamiento inferiores a los de los moldes para moldeo por inyección.
De modo similar al moldeo por inyección, el moldeo por extrusión es un proceso casi continuo, por lo que el precio de las piezas extruidas es muy bajo, o de los metros de películas producidas.
Las formas que se pueden fabricar mediante extrusión se limitan a productos que tienen perfiles continuos, como secciones con forma de T, I, L o U y las secciones cuadradas o circulares. Las aplicaciones típicas incluyen tuberías, mangueras, pajitas y molduras para marcos de ventanas y para envasado alimentario las películas para bolsas.

Materiales
Casi cualquier tipo de termoplástico extruido, entre los que se cuentan los siguientes:
 Acrílico
 Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS)
 Poliamida (PA)
 Tereftalato de polietileno glicolizado (PETG)
 Poliestireno
 Policarbonato (PC)
 Polipropileno (PP)
 Polietileno (PE)
 Cloruro de polivinilo (PVC)

Moldeo por soplado

El moldeo por soplado es una técnica de fabricación que se usa para crear piezas de plástico huecas, inflando un tubo de plástico previamente fabricado con rigurosas especificaciones, los cuales vienen calentados dentro de un molde hasta que adquiera la forma deseada.

Proceso de fabricación
Preparación del molde: Se funden pequeños gránulos de plástico y se les da la forma de un tubo hueco, llamado preforma, fabricado según el tipo de moldeo por soplado, con especificaciones exactas del cuello y del peso, para el volumen y resistencia que se le quiere dar a las botellas.
Moldeo: Las preformas se asegura dentro de un molde, se estiran y se sopla (infla) introduciendo aire a presión hasta que adquiere la forma del interior del molde.
Enfriamiento y desmoldeo: La pieza huecas, por ejemplo las botellas, se enfría en el molde hasta que estés lo suficientemente sólida para sacarlas.
El moldeo por soplado se realiza a presiones mucho más bajas que las del moldeo por inyección, lo que contribuye a que tenga un menor coste de equipamiento. De forma similar al moldeo por inyección y la extrusión, el moldeo por soplado es un proceso continuo que se puede automatizar por completo, con lo que se obtienen altas tasas de producción y bajos costes por unidad.
El moldeo por soplado es el proceso más común para crear productos de plástico huecos a escala. Sus aplicaciones típicas, entre otras, son botellas, juguetes, componentes automovilísticos, piezas industriales y envases o embalajes.
Materiales
El moldeo por soplado se puede llevar a cabo con diversos materiales termoplásticos. 

Estos son los ejemplos más comunes:
 Tereftalato de polietileno (PET)
 Polipropileno (PP)
 Cloruro de polivinilo (PVC)
 Poliestireno
 Policarbonato (PC)
 Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS)

NOTA COMPLEMENTARIA: Los procesos de fabricación con plásticos no dejan de evolucionar; la impresión 3D es un conjunto de tecnologías recientes, pero de desarrollo rápido, que está dando acceso a una mayor variedad de aplicaciones de volumen bajo a medio, a medida que el hardware y los materiales mejoran y el coste por pieza sigue bajando.