El diseño de cajas de cartón ondulado es el proceso de combinar los factores de diseño de las cajas de cartón ondulado con los requisitos funcionales físicos, de procesamiento y de uso final. Los ingenieros de empaque trabajan para cumplir con los requisitos de desempeño de una caja mientras controlan los costos totales en todo el sistema.
Además del diseño estructural que se analiza en este artículo, los códigos de barras impresos , las etiquetas y el diseño gráfico también son vitales.
Funciones
Las cajas de cartón ondulado se utilizan con frecuencia como contenedores de envío . Las cajas deben contener el producto desde la fabricación hasta la distribución hasta la venta y, a veces, el uso final. Las cajas brindan alguna medida de protección al producto por sí mismas, pero a menudo requieren componentes internos como almohadillas , refuerzos y bloqueos para ayudar a proteger el contenido frágil. Los peligros del envío dependen en gran medida del sistema logístico particular que se utilice. Por ejemplo, las cajas unificadas en una unidad de carga en un palé no se manejan individualmente, mientras que las cajas clasificadas y enviadas a través de parte de su ciclo de distribución como cargas mixtas o transportistas exprés pueden recibir fuertes golpes , patadas, etc. [1] [2] [3]
Los contenedores de envío ordinarios requieren impresión y etiquetas para identificar el contenido, proporcionar información legal y reglamentaria y códigos de barras para el enrutamiento. Las cajas que se utilizan para marketing, merchandising y puntos de venta suelen tener gráficos altos para ayudar a comunicar el contenido. Algunas cajas están diseñadas para mostrar el contenido en el estante conocido como "Embalaje listo para la venta al por menor". Otros están diseñados para ayudar a distribuir el contenido. Popular por su resistencia, durabilidad, ligereza, reciclabilidad y rentabilidad, las cajas de cartón ondulado se utilizan para el envío de una variedad de artículos. Debido a la calidad y seguridad de los artículos de embalaje en cajas de cartón ondulado, se utilizan ampliamente en la industria alimentaria. Las cajas soportan la presión que conlleva el apilamiento, lo que las hace ideales para un fácil transporte. [4]
Además, han surgido diseños de cajas más elaborados e innovadores debido a varias razones. El desempaquetado es una tendencia emergente que ha desafiado a los diseñadores a crear nuevas formas geniales de abrir cajas y exhibiciones de productos animadas dentro de esas cajas. Otra tendencia es el uso de cartón ondulado para exhibiciones de productos. Con la rigidez del cartón corrugado combinada con la capacidad de imprimir hermosos diseños, el cartón corrugado se puede diseñar como una exhibición de Punto de Compra o exhibición "POP" para exhibir productos en una exhibición de marca completa en lugar de un estante minorista estándar.
Más del 95% de todos los productos en los Estados Unidos se envían en cajas de cartón corrugado. [5] El cartón corrugado representa más de la mitad de todo el papel reciclado en los EE. UU. [4]
Fuerza de apilamiento
Una de las funciones importantes de una caja de cartón ondulado es proporcionar resistencia al aplastamiento (protección del producto) y la resistencia adecuada para apilar en almacenes.
Se puede diseñar una caja optimizando el grado del cartón corrugado, el diseño de la caja, la dirección de la ranura y los soportes internos. El soporte del producto también proporciona "carga compartida" y puede ser un factor importante. [6] Los cierres de cajas a veces pueden afectar la resistencia de apilamiento de las cajas. [7]
Si se espera un almacenamiento a largo plazo de cajas de cartón ondulado en condiciones de alta humedad, se requiere una fuerza adicional y resistencia a la humedad.
El método de carga de cajas en palés afecta fuertemente al apilado. Las columnas verticales proporcionan el mejor rendimiento de la caja, mientras que los patrones entrelazados de las cajas reducen significativamente el rendimiento. La interacción de las cajas y palets también es importante.
La prueba de compresión de cajas es un medio para evaluar cajas, pilas de cajas y cargas unitarias en condiciones controladas. Las condiciones de campo de apilamiento y compresión dinámica no tienen el mismo grado de control. La resistencia a la compresión se puede estimar en función de la construcción, el tamaño y los parámetros de uso del contenedor: a menudo se realizan pruebas reales del paquete para verificar estas estimaciones.
A muchos ingenieros de embalaje les resulta beneficioso auditar periódicamente los almacenes y visitar las operaciones de recepción de paquetes del cliente. Cuando se observa o documenta que el desempeño en el campo tiene problemas, se puede justificar un nuevo ciclo de diseño y pruebas. para que una caja corrugada resista la deformación durante el apilado o el almacenamiento (carga de la pila = 1/3 de resistencia a la compresión). donde carga de la pila = peso bruto de la caja * altura de la pila.
Estimación de la compresión
Fiber Box Association tiene un método para estimar la resistencia a la compresión que incluye los siguientes factores:
- Hora
- Humedad
- Tipo de paletización
- Patrones de paletas
- Tipo de palet
- Manejo
Proceso
Los ingenieros de embalaje diseñan cajas de cartón ondulado para satisfacer las necesidades particulares del producto que se envía, los peligros del entorno de envío (golpes, vibraciones, compresión, humedad, etc.) y las necesidades de los minoristas y consumidores.
Los ingenieros y diseñadores comienzan con las necesidades del proyecto en particular: restricciones de costos, capacidades de la maquinaria, características del producto, necesidades logísticas, regulaciones aplicables, necesidades del consumidor, etc. A menudo, los diseños se realizan con programas de diseño asistido por computadora conectados a tablas de toma de muestras automatizadas. Se pueden considerar varias opciones de diseño y construcción.
Las muestras pueden ser sometidos a pruebas de rendimiento basado en la norma ASTM u otros estándares protocolos de prueba, tales como la Asociación Internacional de Tránsito Seguro. El diseño estructural se combina con el diseño gráfico . Para los diseños basados en el consumidor, el personal de marketing a veces utiliza grupos focales o medios más cuantitativos para evaluar la aceptación. Los mercados de prueba se emplean para programas importantes.
El proceso comienza con la fabricación de cartón ondulado en una línea ondulada, una larga serie de máquinas enlazadas que pueden tener el tamaño de un campo de fútbol . Una pieza acabada de cartón ondulado de una sola pared es una sola capa ondulada intercalada entre dos revestimientos. [4]
Los trabajadores calificados preparan fichas de trabajo para cada pila de espacios en blanco de caja y dirigen los espacios en blanco a las máquinas de fabricación. Las matrices de impresión y los patrones se preparan en láminas grandes, flexibles, de caucho o estaño. Se cargan en rodillos y los espacios en blanco de la caja se alimentan a través de ellos, donde cada uno se recorta, se imprime, se corta, se marca, se dobla y se pega para formar una caja. Las cajas terminadas luego se apilan y envían a una máquina de bandas para ser envueltas y enviadas. [4]
Diseño
El estilo de caja más común es el contenedor ranurado regular (RSC). Todas las solapas tienen la misma longitud desde el borde hasta el borde. Normalmente, las solapas mayores se encuentran en el medio y las aletas menores no, a menos que el ancho sea igual a la longitud. Los estilos de caja en Europa se especifican típicamente mediante un código de 4 dígitos proporcionado por la Federación Europea de Fabricantes de Cartón Corrugado (FEFCO): un contenedor regular con ranuras se codifica como 0201. [8]
La junta del fabricante generalmente se une con adhesivo, pero también se puede pegar o coser. La caja se envía plana (derribada) al empaquetador que la prepara, la llena y la cierra para su envío. El cierre de la caja puede ser con cinta, adhesivo, grapas, flejes , etc.
Hay muchos otros estilos de cajas y estructuras de cartón ondulado disponibles:
- FOL (Superposición completa): una caja de superposición completa es similar a una RSC, excepto que las solapas principales se superponen completamente. Las solapas superpuestas proporcionan una resistencia de apilamiento adicional y protección de los bordes.
- HSC (contenedor de media ranura): los contenedores de media ranura (HSC) son similares a un RSC, pero con un solo juego de solapas. Son útiles cuando se desea un recipiente con la parte superior abierta. Los HSC se pueden utilizar para crear una caja de telescopio.
- Una caja de telescopio completo tiene dos secciones completamente telescópicas. Las secciones pueden estar formadas por grapas, cerraduras troqueladas, adhesivo, etc.
- Una caja de telescopio parcial tiene dos secciones. La parte superior se proyecta parcialmente sobre la parte inferior. Se utiliza comúnmente para sujetar papel de impresión.
- Una bandeja corrugada se usa a menudo para exhibir o se usa con una envoltura retráctil
- Se pueden usar almohadillas de esquina corrugadas para soporte y amortiguación del producto
- Las formas especiales troqueladas tienen diseños y usos casi infinitos.
- etc.
El tamaño de una caja se puede medir para las dimensiones internas (para el ajuste del producto) o externas (para la manipulación de maquinaria o paletización). Las cajas generalmente se especifican y ordenan según las dimensiones internas.
Bag-In-Box que contiene líquidos para dispensar
Cajas de libros. Tenga en cuenta la cinta de seguridad utilizada como cierre.
Caja telescópica utilizada para plátanos. Tenga en cuenta los orificios para las manos y los orificios de ventilación
Carpeta troquelada para grifo
Cartón cortado en esquina para latas de bebidas [9]
Caja corrugada, soporte corrugado interior y amortiguación para disco duro
Pizza para llevar en una carpeta troquelada
Cajas expositoras para botellas de zumo
Exhibición al por menor
Los minoristas a menudo solicitan que se les entregue la mercancía en contenedores de envío que permiten almacenar fácilmente una carga completa de casos. El objetivo es colocar la caja directamente en los estantes y ubicaciones de almacenamiento sin manipular individualmente los paquetes unitarios o los paquetes primarios. Los minoristas a menudo requieren que los productos vengan en empaques listos para almacenar para reducir los costos de almacenamiento y ahorrar gastos de mano de obra. Se encuentran disponibles varios diseños de cajas especializadas. [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16]
Envíos mixtos individuales
Muchos artículos se envían individualmente (en parte o en su totalidad) por transportista urgente, correo u otros sistemas de logística mixtos . Las demandas de múltiples manipulaciones manuales, clasificación automatizada y apilamiento incontrolado en camiones o contenedores aéreos ejercen una gran presión sobre las cajas, los cierres de cajas y el contenido. Es posible que las cajas diseñadas para el manejo y almacenamiento de cargas unitarias no sean adecuadas para sistemas de logística mixtos.
El envío de carga inferior a un camión ejerce más presión sobre los contenedores de envío corrugados que el envío mediante cargas uniformes de paletas en camiones o contenedores intermodales. A veces, las cajas deben ser de construcción más pesada para satisfacer las necesidades del sistema de distribución.
Gobierno, ejército y exportación
Muchos de los artículos que se suministran a los gobiernos se manejan muy bien: las cajas se unifican, se envían en camiones cubiertos o contenedores intermodales y el almacenamiento se realiza en almacenes . Son aceptables las "cajas domésticas" normales y los embalajes comerciales. [17]
El material militar , los suministros de campo y la ayuda humanitaria a menudo se encuentran con un manejo severo y un almacenamiento incontrolado. A menudo se aplican especificaciones de cajas especiales para envíos gubernamentales. Se necesitan tableros de fibra resistentes a la intemperie, construcción de caja, cierre de caja y unificación.
RSC de MRE descargados desde un helicóptero. Cajas resistentes al agua cerradas con fleje .
El correo y los suministros militares se clasifican en un portaaviones
Ayuda humanitaria (agua embotellada) a cargo de personal militar: Contenedores de media ranura con orificios para las manos
Ayuda humanitaria en cajas o contenedores a granel
Exportar
Muchos envíos internacionales se manejan muy bien: las cajas se unifican, se envían en camiones cubiertos o contenedores intermodales y el almacenamiento se realiza en almacenes . Las "cajas domésticas" normales se utilizan comúnmente.
La carga a granel debe ser resistente al agua y resistente. Incluso los envíos enviados inicialmente a través del transporte de carga intermodal pueden tener operaciones logísticas posteriores que son extremas y descontroladas. Las condiciones específicas en el puerto de destino y el país de uso deben tenerse en cuenta para el diseño de cajas de exportación.
Mercancías peligrosas y peligrosas
El envío de mercancías peligrosas o materiales peligrosos está muy regulado. Con base en las Recomendaciones de la ONU sobre el modelo de reglamentación del transporte de mercancías peligrosas , cada país ha coordinado requisitos de diseño y rendimiento para el envío. Por ejemplo, en los EE. UU., El Departamento de Transporte tiene jurisdicción y requisitos publicados en el Título 49 del Código de Regulaciones Federales . Las cajas de cartón ondulado se describen en los requisitos de 4G. El rendimiento (prueba de caída severa, etc.) debe estar certificado para la caja y su contenido.
Algunos operadores tienen requisitos adicionales.
Cierre de caja
Los medios para cerrar una caja son un aspecto importante del diseño. Afecta los tipos de equipos disponibles para las líneas de producción, el rendimiento medido del laboratorio, el rendimiento en el campo y la capacidad de los usuarios finales para abrir la caja de manera fácil y segura.
Los cierres de caja incluyen:
- Adhesivo , a base de agua o adhesivo termofusible -Los adhesivos se aplican manualmente o con máquina. Los adhesivos a base de almidón son la elección de una onduladora ya que es económica. El almidón funciona como un medio para mohos, líquenes y hongos, por lo que para prevenirlo, se le agregan antifúngicos antes de usarlo.
- Grapas : se utilizan grapas para unir las solapas de la caja. Se pueden aplicar grapas pequeñas (nominalmente corona de ½ pulgada) a una caja con una grapadora de poste. Se pueden aplicar grapas de corona más ancha (nominalmente 1¼ de pulgada) con una cubierta ciega
- La cinta de sellado de cajas , los machos de roscar sensibles a la presión están disponibles en varios anchos, es decir, anchos de 36, 48 y 72 mm y varios espesores. BOPP y PET se utilizan como respaldo. El encintado se realiza manualmente o mediante sellador de cajas semiautomático .
- Cinta de filamento , cinta reforzada sensible a la presión utilizada para cerrar cajas.
- Cinta de papel engomado: consiste en un papel pesado en el que el agua activa el adhesivo para pegarlo a la caja.
- Cinta de goma reforzada activada por agua. Dos capas de papel con filamentos de refuerzo incrustados entre
- Flejes : los flejes se utilizan generalmente para unificar, hechos de plástico (PP, PE, PET, PVC), metal (acero SS), etc. y están disponibles en varios anchos.
- Envoltura retráctil : es una película delgada de LLDPE, LDPE, etc. que se contrae con la aplicación de calor, lo que resulta en envolver una caja por todos los lados. Es más costoso porque necesita un túnel caliente y el consumo de material será mayor. Sin embargo, la caja empaquetada estará protegida del medio ambiente ya que funcionará como una barrera.
Referencias
- ^ Singh, SP; Burgess (noviembre de 2001). "Especificaciones de paquetes para cajas corrugadas con productos de gran fluidez en envíos de paquetes individuales". Revista de pruebas y evaluación . 29 (6): 570. doi : 10.1520 / JTE12403J .
- ^ Han, Jongkoo; Park, Jong Min (enero de 2007). "Análisis de elementos finitos de diseños de orificios de ventilación / mano para cajas de cartón ondulado". Tecnología y ciencia del envasado . 20 (1): 39–47. doi : 10.1002 / pts.741 .
- ^ Lee, Myung Hoon (septiembre de 2004). "Rigidez a la flexión de estructuras onduladas seleccionadas". Tecnología y ciencia del envasado . 17 (5): 235-294. doi : 10.1002 / pts.663 .
- ^ a b c d "Proceso de fabricación de cajas de cartón ondulado | Cómo se fabrican las cajas de cartón ondulado" . Appleltd.com. 2010-12-20 . Consultado el 9 de junio de 2014 .
- ^ Miji, Kuboc. "Diseño de Cajas Corrugadas" . theprintingdaddy.com . Consultado el 17 de abril de 2019 .
- ^ Koning, J (noviembre de 1966). "Almohadilla antideslizante, alineación vertical aumenta la fuerza de apilamiento en un 65%". Contenedores de cartón .
- ^ Sheehan, R (agosto de 1988). "Caja y cierre: socios en el desempeño". J. Tecnología de envasado . Publicaciones técnicas Inc. 2 (4).
- ^ Código internacional de cajas de cartón, FEFCO, 2007
- ^ "Kirin's Corner Cut Carton se exhibirá en el MoMA" . Kirin Holdings (Comunicado de prensa). 7 de octubre de 2005. Archivado desde el original el 1 de agosto de 2014 . Consultado el 12 de octubre de 2018 .
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- ^ US6523692B2 , Gregory, "Caja de presentación / envío plegable a la mitad", publicado en 2003
- ^ US5372299A , Edgerton, "Caja de presentación y envío de productos combinados", publicado en 1994
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- ^ Norma ASTM D3951 - Práctica estándar para envases comerciales
Libros, referencias generales
- "Manual de Fiber Box", Fiber Box Association, Chicago IL
- Koning, John W. (1995). Encrucijada de cartón ondulado: una guía de referencia para la industria de envases de cartón ondulado . ISBN 9780898522990.
- Industria europea del cartón ondulado
- Buenas prácticas de fabricación para embalajes de cartón ondulado y macizo
- Soroka, W, "Fundamentos de la tecnología de envasado", IoPP, 2002, ISBN 1-930268-25-4
- "Guía de embalaje para envíos de paquetes pequeños", 2005, IoPP
- Yam, KL, "Encyclopedia of Packaging Technology", John Wiley & Sons, 2009, ISBN 978-0-470-08704-6
Normas ASTM
- D642 Método de prueba para determinar la resistencia a la compresión de contenedores de envío, componentes y cargas unitarias.
- D1974 Práctica estándar para métodos de cierre, sellado y refuerzo de cajas de cartón
- Método de prueba D4577 para la resistencia a la compresión de un contenedor bajo carga constante
- D5118 Práctica estándar para la fabricación de cajas de envío de tableros de fibra
- D5168 Práctica estándar para la fabricación y cierre de contenedores de cartón corrugado de triple pared
- D5639 Práctica estándar para la selección de materiales de cartón corrugado y construcción de cajas según los requisitos de rendimiento
- Guía estándar D6804 para el diseño de orificios manuales en cajas corrugadas
enlaces externos
- Caja de cartón ondulado, cómo se fabrica, GP, [1]