2. Manufactura de Preforma 9.02

PET BOTTLE QUALITY TOOL

PQT: PET Preform Manufacturing FINAL: SEPTEMBER 2002

Manufactura depreforma


Herramienta Calidad de Empaque

Aseguramiento de Calidad

Principio Conocer la

importancia de las

materias primas

Proceso Aprobación

del

proveedor

Controles/Problemas

potenciales

Manufactura de

preforma/envase PET

Materias

primas

Producir preformas y envases

PET que cumplan las

especificaciones de PI

Mantener la calidad del

empaque después de la

recepción en Planta

Aseguramiento

de Calidad

Planta

Embotelladora

Usar únicamente envases

PET que cumplan las

especificaciones PI

Envase PET PI

1) Paraxileno y etileno como

inicio en la producción del PET

2) El etilenglicol y ácido tereftálico

reaccionan para formar el

monómero

3) El monómero se policondensa

en un polímero más largo

llamado polietilentereftalato

4) La policondensación del

meta-xileno forma un capa de

nylon. Sales de Co se agregan

5) SiO2, carbono, cloruro de po-

livinileno y alcóhol vinil etileno

son recubrimientos comunes.

1) Morfología de la resina

- Grado de cristalización

2) Degradación hidrolítica:

- Secado del PET

- Contenido de humedad

3) Viscosidad intrínseca (IV):

- Caída de IV

4) Delaminación de las capas

5) Tonalidad del PET:

- Los recubrimientos con

carbono son de tono

amarillo

1) Almacenamiento de resina

2) Secado de resina PET

3) Moldeo de preformas a través de

inyección / coinyección

4) Tratamiento térmico (hot fill)

5) Pruebas a preforma en Planta

6) Almacenamiento y distribución

7) Recepción e inspección de

preforma / envase PET

8) Almacenamiento de preforma

9) Acondicionamiento de preformas

10) Soplado de envase PET

11) Almacenamiento de envase PET

1) El secado de resina < 50 ppm para

CSDs/Aquafina, < 30ppm para Hot Fill.

2) Degradación térmica (abuso de tem-

peratura) favorecerá: a) Caída en IV &

b) Generación de acetaldehído (AA)

3) Máxima caída IV permitida 0.02 dL/g

4) Mala distribución de la capa de nylon

ocasionará problemas de barrera.

5) Las preformas deben comprarse de

proveedores calificados por PI

6) Las preformas deben acondicionarse

durante la noche previo al soplado

7) El almacén debe ser un lugar seco

1) Recepción, inspección y alma-

cenamiento de envases PET

2) Enjuague/lavado de envase

PET

3) Esterilización del empaque

aséptico.

4) Llenado del envase:

a) CSD/Agua

b) Llenado en caliente (hot fill)

c) Aséptico

5) Almacenamiento de producto

terminado

1) Recepción e inspección

COC/ COA; pruebas mínimas

de recepción/inspección

2) Presión interna (CSDs)

3) Encogimiento (Hot fill)

4) Degradación térmica de

producto (Hot fill)

5) Micro contaminación de

producto (Hot fill y aséptico)

Especificaciones de envase

PET:

a) CSDs y Agua

b) Llenado en caliente (Hot Fill)

c) Aséptico

1) Especificaciones / desempeño

del envase PET en el mercado

2) “Stress cracking”

3) Pérdida de CO2

Parámetro:

- Apariencia del envase

- Dimensiones

- Altura total

- Diámetros

- Peso del envase

- Capacidad al punto de

llenado

- Perpendicularidad

- Espesor de pared

- Distribución de material

- Presión interna

- Deformación Hot Fill

(llenado en caliente)


(2) Entender la capacidad del proveedor

para suministrar preformas o envases PET

que cumplan las especificaciones de

Pepsico.

Principio

Manufactura de preformas



Agenda

Manufactura de preforma

– Generalidades

– Operaciones unitarias

– Acetaldehído (AA)

– Frecuencia de muestreo de preforma en Planta


Descripción típica de una preforma

Anillo de

soporte

Punto de inyección

Cuerpo

Acabado /

Finish

Anillo seguridad• El acabado mantiene sus

dimensiones después del

proceso de inyección

• El cuerpo de la preforma se

estira en el proceso de soplado

• El punto de inyección se

mantiene sin cambio después del

proceso de inyección



Nombre de las diferentes secciones del acabado

Los diseños más comunes son:

- BPF: British Plastic Federation

- PCO: Plastic Closure Only

www.threadspecs.com


Band


Cómo se produce una preforma y sus parámetros críticos

Resina PET Inyección de

preformasPreforma

Manejo de

Preforma

& almacena-

miento

Recepción

de resina

y almace-

namiento

Humedad < 50 ppm

Secado de

resina PET

Caída de I.V. de resina

a preforma

(< 0.03 dL/g máximo)

Promedio AA < 10 ppm,

Ninguna lectura indiv.

> 14 ppm


• I.V.: 0.80 - 0.84 +/- 0.02

dL/g

• Acetaldehído:

< 1 ppm


Diagrama típico de un secador



Recepción y almacenamiento de resina PET

Cuidados:

• Los carro-tolva deben limpiarse previo a la carga y transportación de la resina.

• Llevar buenas prácticas de manufactura en la transferencia de resina a los silos. P.e. Evitar contaminación de tierra, piedras o materia extraña puedan transferirse al proceso.

• Usar tubería flexible de acero inoxidable en este proceso de transferencia. No utilizar mangueras de caucho pues sufren un desgaste rápido.


Secado a -40°C punto de rocío y 180°C

Resin PETInyección de

preformas

Preforma

Manejo de

preforma

& almacena-

miento

Resina PET

recepción

& almacén

Secado de

resina PET


Proceso:

• El secado consiste en colocar el polímero PET en un secador entre 0.5 y 4 toneladas métricas de capacidad y haciéndolo pasar aire caliente a través del material.

• Un proceso típico toma aproximadamente de 5 a 7 horas en el cuaI el polímero se mantiene en el secador hasta obtener el nivel de humedad correcto (< 50 ppm) para su inyección.

• Es necesario un control cuidadoso para eliminar la humedad de los gránulos de la resina.

• Un mal secado es irreversible durante la conversión de resina PET a preforma.

• El método más comúnmente usado en el secado es a través de aire caliente con agentes desecantes deshumidificadores.

¿Cómo se realiza el secado de la resina PET?



¿Cómo se realiza el secado de la resina PET?

Cuidados:

• Niveles altos de humedad en la resina ocasionarán:

- Caída en la viscosidad intrínseca (IV) del material PET

causando una distribución de material no uniforme en el

envase PET.

- Pérdida acelerada de CO2 de la bebida.

- Expansión volumétrica severa.

Dried at -40C dewpoint and 180C (356F)

Resina PET Inyección de

preformas

Preforma Manejo de

preforma &

almacenamiento

Resina PET

Recepción

& almacén

Secado de

Resina PET



Inyección de preforma

Proceso:

• La resina PET se funde y se comprime en un extrusor para luego inyectarse en cavidades, continuamente enfriadas con agua, que rápidamente la solidifican para formar la preforma.

• Las preformas se almacenan para posteriormente transportarse a la Planta de soplado para su conversión a envases PET.


Dried at -40C dewpoint and 180C (356F)

Resin PETInyección de

preforma

Preforma

Manejo de

Preforma y

almacenamiento

Resina PET

Recepción

& almacén

Secado de

Resina PET


Resina PET

Tornillo

Cámara (~ 290°C / 554°F a 320°C /

608°F)

Preforma

Punto de

inyección

Flujo de

resina

Inyección de preformas

ExtrusorCavidad

Corazón



Cuidados:

• Minimizar la degradación térmica de la resina que ocasionaráa) Caída de IV (0.03 dL/g como máximo permitido), y b) Valores altos de acetaldehído.

• Revisar la transparencia de preforma por un pobre enfriamiento.



Resina PET

Tornillo

Cámara (~ 290°C / 554°F a 320°C / 608°F)

Preforma

Punto de

inyección

Flujo de

resina

Cavidad

Corazón




Esquema de unidad de cierre Husky


Agenda


• Manufactura de preformas

– Generalidades



– Frecuencia de muestreo de preforma en Planta


¿Qué es el acetaldehído (CH3CHO)?

Acetaldehído (AA):

• Este compuesto en su estado puro posee un pronunciado olor frutal, como a manzana dulce.

• La cantidad de AA formada depende del tipo de resina y de la eficiencia del secado durante la inyección.

• El AA también se genera en cantidades significativas durante el proceso de inyección de preforma.

• Este compuesto a temperatura ambiente (20°C/68°F), es un vapor incoloro bastante soluble en agua.

• El AA es un producto de una degradación termoquímica generada por la altas temperaturas del proceso.




¿Qué es el acetaldehído (CH3CHO)?

Especificaciones de AA en preforma:

Promedio AA < 10 ppm; ninguna lectura individual > 14 ppm

• La presencia de altas concentraciones de AA indican: – Pobres condiciones de proceso que adicionalmente pueden

estar relacionadas con altas caídas de IV durante la conversión de resina a preforma.

• Durante el proceso de inyección ciertas cavidades producirán consistentemente valores más altos de AA en las preformas.

• Estas cavidades se conocen como críticas.

• Una de estas cavidades críticas debe evaluarse en AA, al menos una vez a la semana, para determinar el desempeño del proceso de inyección.


Cristalinidad Tipo de defecto: Preforma cristalina o nevada

Descripción : Se manifiesta como zonas cristalinas en el cuerpo de la preforma

Causa: El secado de la resina no fue adecuado previo a la inyección de la preforma.

Problema: Stress cracking en el envase con producto

Cuidados durante la producción de preformas



Cuidados durante la producción de preformas

Tipo de defecto: Preformas incompletas o coladas cortas

Descripción: La cuerda o la superficie de sellado del acabado (finish) no está completamente formada.

Causa: Falta de compuesto durante la inyección de la preforma. El tiempo de inyección fue insuficiente.

Problema: Mal sellado entre el envase y la tapa lo cual generará una alta pérdida de CO2.

Incompletas



Agenda


• Manufactura de preformas

– Generalidades



– Muestreo de preforma


Resina PETInyección de

preformas

Preforma Manejo de

preforma &

almacenamiento

Resina PET

Recepción

& almacén

Secado de

Resina PET

Frecuencia típica de muestreo por parte del proveedor de preforma

Prueba: Frecuencia: Equipo:

Peso de preforma Por colada / día / molde Balanza

Espesor de pared de preforma 5 Preformas / día / molde Magna Mike, Micrómetro

Dimensiones del acabado Cada cambio de molde Comparador óptico, Calibre

Inspección visual Por colada / turno / molde Magnificador, buena fuente de luz

Viscosidad intrínseca (I.V.) Cavidad crítica / semana / molde como mínimo De acuerdo a ASTM D-4603

Acetaldehído (AA) Cavidad crítica / semana / molde como mínimo Cromatógrafo de gases




Manejo de preforma y almacenamiento

• La preforma se empaca normalmente en bolsas selladas de polietileno para protegerlas del medio ambiente.

• Esta funda de polietileno se utiliza para proteger la preforma del polvo y contaminaciones externas.

• Las preformas deben estar protegidas de la luz solar.

• El almacenamiento debe ser en una área cerrada o cubierta en un rango de temperatura entre 5°C / 41°F a 35°C / 95°F con humedad relativa < 60%.

• El período máximo recomendado de almacenamiento para una preforma es de 6 meses (desde su fecha de manufactura).



Manejo de preforma y almacenamiento

• Información requerida en cada embarque:a) Nombre del proveedor / Planta / País

b) Identificación del lote:

c) Certificado de análisis (CDA)

• Código del lote • Tipo de acabado • Turno • Fecha de producción • Color

• Tipo de resina – I.V. • Cantidad por caja • Peso de preforma • Fecha de envío • Máquina inyectora / línea



Formato de certificado de calidad NOMBRE DE LA EMPRESA

CERTIFICADO DE CALIDAD DE PREFORMA

CLIENTE: __________________________________ FECHA: ____________________

PESO Y TIPO DE PREFORMA: ________________ MOLDE DE INYECCION: _____

IDENTIFICACION DE CAJAS: ________________ TIPO DE RESINA / PAIS: _____

(lista de embarque)

IV Y LOTE DE RESINA: ______

RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS

Parámetro Especificación Máx. Mín. Prom. Desv. std.

Diámetro T Según tipo de finish

Diámetro E Según tipo de finish

Peso Según plano de preforma

Espesor de pared Según plano de preforma

Acetaldehído (ppm) 10.0 promedio máximo

14.0 lectura indiv. máxima

IV / Viscosidad

intrínseca (dL/g)

Máxima caída permitida

del lote de resina a

preforma 0.02

Reportar valor puntual del lote

Observaciones: ___________________________________________________________

________________________________________________________________________

_________________________

Firma y puesto del responsable



Sumario

• Bajo condiciones óptimas de proceso (secado e inyección), la caída de I.V. en la conversión de resina a preforma no deberá exceder a 0.03 dL/g.

• Las preformas pueden mantenerse por un período máximo de 6 meses en un almacén cerrado/protegido en un rango de temperatura entre 5°C / 41°F a 35°C /

95°F y con una humedad relativa < 60%.

• La formación de AA dependerá del tipo de resina (fórmula). Este compuesto se genera en cantidades significativas durante el proceso de inyección de preforma.

• Especificaciones de acetaldehído en preforma:Promedio AA < 10 ppm, ninguna cavidad individual > 14 ppm

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