NUMERO DE PROYECTO: 212277 EMPRESA BENEFICIADA: GOPLAS S.A. DE C.V. TÍTULO DEL PROYECTO: Desarrollo de Envases Innovadores de Plástico con Barrera como Sustituto de Latas Mecánicas
OBJETIVO DEL PROYECTO: Diseñar y desarrollar la maquinaria necesaria para después producir envases de plástico con barrera al oxígeno y a la humedad, para utilizarlos como sustituto de las latas metálicas. Lograr extruir una lámina multicapa con control en el espesor de cada capa, así como con el control del porcentaje de cada uno de los materiales que componen a cada capa. Aún cuando serán termoformados, controlar el espesor del labio de los envases para poder engargolar la tapa de lata a los mismos. Reutilizar al 100% el esqueleto, aún cuando éste está constituido de varios materiales. Controlar toda la máquina de forma automática, interactuando con ella a través de pantallas digitales Touch Screen. Desarrollar algoritmos confiables, que cuiden tanto la seguridad del personal y del equipo como la calidad del producto. Con apoyo del CIATEQ desarrollar un Molde de Inyección para plástico con colada caliente de 16 cavidades. Treinta piezas de muestra como resultado de las pruebas de validación de molde. Desarrollar personal altamente capacitado que adquiera experiencia con este proyecto y de esta forma pueda desarrollar proyectos más complejos en el futuro. PRINCIPALES ACTIVIDADES REALIZADAS: Diseño de todos los equipos. Desarrollo de cabezal y Módulo Multiplicador. Desarrollo de Troquel de 50 toneladas de cierre. Desarrollo de 6 extrusores. Desarrollo de Sistema de alimentación y de dosificación Gravimétrica para 6 extrusores. Desarrollo de tablero eléctrico para 6 extrusores. Instalación de tablero eléctrico en extrusores. Desarrollo de Bridas para 6 coextrusores. Fabricación de Molde piloto. Fabricación de molde de 28 cavidades. Desarrollo del Sistema de Control para el Pisado del Labio y Planchado del Diámetro Interior del Envase. Desarrollo de Calandria. Desarrollo de Horno. Desarrollo de Molino Instalación y montaje de los 6 extrusores. Instalación de sistema de dosificación Gravimétrica para todos los extrusores. Interconexión eléctrica de todos los extrusores y del sistema de dosificación. Sistema de control de la estructura de todas las capas de la lámina. Probar en seco Extrusores y Dosificadores. Montaje del cabezal en el extrusor principal con módulo multiplicador y bloques de coextrusión. Acoplamiento del Módulo Multiplicador. Probar sistema completo de extrusión (Muestras de lámina con barrera). Montaje del Troquel de 50 Toneladas de cierre. Prueba de troquel de 50 Toneladas de cierre. Montar Molde en Máquina (Adaptaciones). Prueba de todo el sistema.
BREVE DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO: El proyecto consistió en diseñar y desarrollar toda una línea de extrusión-termoformado para producir los envases innovadores de plástico con barrera como sustituto de latas metálicas a base de una resina plástica EVOH. Los envases de PET funcionan en la industria refresquera pero no para otras aplicaciones como lo es el envasado de otros productos que se descomponen muy rápidamente con la mínima presencia de oxígeno, como lo son todos los productos que actualmente se envasan en latas metálicas; el atún, los embutidos, las frutas en almíbar, etc. El Etilen-Vinil-Alcohol, comúnmente abreviado como EVOH, es un polímero termoplástico utilizado ampliamente en la industria de empaques para alimentos. Se clasifica según su fracción molar de etileno: bajo contenido de etileno provee mejores propiedades de barrera y altos contenidos de etileno disminuyen su temperatura de procesamiento. Se puede utilizar una pared mucho más delgada de este material y seguiría dando la barrera suficiente para evitar que el alimento envasado se descomponga, pero mecánicamente dicha pared sería insuficiente para soportar todos los esfuerzos a los que actualmente se someten las latas, empezando desde el propio peso de las latas al momento de apilarlas. El engrosar estas paredes con el mismo EVOH o EVAL encarecería mucho el envase, por el precio tan elevado que tiene este material, pero esta pared la engrosamos en el proyecto con resinas más económicas, a fin de dar la resistencia mecánica requerida, ya que la condición de barrera, con una capa delgada de EVOH es suficiente para proteger el alimento envasado. El problema es que estos dos materiales (EVOH y Polipropileno) son incompatibles entre sí, es decir no se adhieren uno a otro aún cuando se hayan fundido por separado y posteriormente se hayan unido simultáneamente en caliente para formar una sola hoja. Para resolver este problema se utilizó un adhesivo que une a ambos materiales logrando una tercera capa del envase. Adicionalmente se integraron otras capas protectoras para proteger el frágil EVOH encapsulándolo en medio de dos capas de PP mas los adhesivos. Las láminas se elaboraron por medio de la extrusión y el 50% de la lámina se quedaba en el esqueleto (lámina con agujeros) se reutilizó formando una sexta capa. Se estableció una vinculación en materia tecnológica con el CIATEQ, Centro de Tecnología Avanzada de Querétaro en su sede división de plástico, para el desarrollo tecnológico de un molde que se utilizó para fabricar las tapas para los envases producto del proyecto. La ventaja de utilizar envases de plástico en vez de latas metálicas es que el producto envasado en estos envases de plástico con barrera se puede guardar en el mismo envase una vez abierto y se puede meter en microondas.
RESULTADOS DEL PROYECTO: Extruir lámina de 6 capas con un control total en los porcentajes de contenido de cada material en cada capa y en el espesor de cada capa. Extruir lámina de 18 capas con un control total en los porcentajes de contenido de cada material en cada capa y en el espesor de cada capa. Que la lámina de 6 capas cumpla con las especificaciones de barrera requeridas por los clientes. Que la lámina de 18 capas nos permita reducir la cantidad de EVOH que requiere la lámina de 6 capas para dar la barrera al oxígeno que los clientes requieren y con ello reduzcamos los costos de la materia prima. Con apoyo del CIATEQ, el desarrollo de un molde por parte del Centro referido. Que con el desarrollo de este proyecto nuestro personal adquiera más experiencia para desarrollar más proyectos en el futuro. Dar más empleos una vez que el proyecto entre en operación. Una vez terminado el desarrollo previsto, producir diariamente 200,000 envases con barrera para envasar atún y conservas. La generación de propiedad intelectual relacionada a los diseños de maquinaria del proyecto. Incorporación de maestros y doctores a través de la vinculación con el centro de investigación.
IMPACTOS DEL PROYECTO: Impacto tecnológico.- El prototipo del producto obtenido usa una resina EVOH que es hasta la fecha la que ofrece la mejor barrera al oxígeno. Todos los materiales y componentes durante el proceso de desarrollo fueron de alta tecnología: celdas de carga en las tolvas dosificadoras de material, software desarrollado por nosotros, husillos y cañones bimetálicos en los extrusores, bomba de engranes en el extrusor del material reciclado que evite que la lámina se reduzca en su ancho o en su espesor durante el proceso de producción de los envases, cabezal de coextrusión multicapa con sistema multiplicador de la capa de barrera, columpio de lámina para regular el abasto continuo de la lámina, por parte de todo el equipo de extrusión, con la alimentación intermitente de la misma que requiere el proceso de termoformado, utilizando fotoceldas y un programa desarrollado por nosotros para incrementar o reducir los golpes por minuto de la termoformadora. Troquel de la termoformadora operado con servomotor, con rodilleras de acero y rodamientos sobredimensionados para evitar la pérdida del paralelismo de las platinas en caso de que el troquel se someta a esfuerzos excesivos. Placa hembra y machos de corte del molde templados, rectificados y con un tratamiento superficial especial que alarga el tiempo de vida de los filos de ambos. Pistón hidráulico para el movimiento de los plugs controlado por servo válvula y con software innovador propio con el cual podemos regular tanto el recorrido de los plugs, como la velocidad de los mismos, sin necesidad de parar el equipo. Impacto Social.- Al sustituir importaciones, estaremos dando empleo a trabajadores mexicanos. Tomando en cuenta el potencial tan grande que tienen estos envases, en el futuro muy próximo si serán muchas las fuentes de empleo. Impacto Geográfico.- Este proyecto posicionará el Cluster de Plástico del Estado de México que se ha puesto como prioridad estatal, con un componente de alto impacto e innovador. Beneficios tecnológicos.- Sustituir las latas metálicas por las de plástico. La alta tecnología de los materiales y los componentes utilizados para el desarrollo del proyecto tendrá como beneficios el que el equipo sea muy confiable (pare poco y requiera de poco mantenimiento), el proceso se pueda arrancar fácilmente y requiera de poco tiempo, se puedan controlar todos los parámetros de operación y se obtengan productos de muy alta calidad. Impacto ambiental.- Aún cuando en el esqueleto se queda el 50% del material que no se utilizó de la lámina, no se desperdiciará nada de material, ya que éste se reutilizará al 100%. El proceso sólo requiere energía eléctrica. No hay combustión de materiales, ni reacciones químicas que contaminen el ambiente. Beneficio económico.- La sustitución de importaciones. Beneficio social.- Se da trabajo a más mexicanos.