El acolchado del paquete se utiliza para proteger los artículos durante el envío. La vibración y el impacto durante el envío y la carga / descarga se controlan mediante amortiguación para reducir la posibilidad de daños en el producto.
El acolchado suele estar dentro de un contenedor de envío , como una caja de cartón ondulado . Está diseñado para absorber el impacto aplastando y deformando, y para amortiguar la vibración, en lugar de transmitir el impacto y la vibración al elemento protegido. Dependiendo de la situación específica, el acolchado del paquete suele tener un grosor de entre 50 y 75 milímetros (dos a tres pulgadas).
Los materiales de embalaje internos también se utilizan para funciones distintas de la amortiguación, como inmovilizar los productos en la caja y bloquearlos en su lugar, o para llenar un vacío.
Factores de diseño
Al diseñar el empaque, la elección del acolchado depende de muchos factores, que incluyen, entre otros:
- protección eficaz del producto contra golpes y vibraciones
- resiliencia (si funciona para múltiples impactos)
- resistencia a la fluencia - deformación del cojín bajo carga estática
- los costos de materiales
- costos laborales y productividad
- efectos de la temperatura, [1] humedad y presión del aire sobre la amortiguación
- limpieza del acolchado (polvo, insectos, etc.)
- efecto sobre el tamaño del contenedor de envío externo
- cuestiones medioambientales y de reciclaje
- sensibilidad del producto a la electricidad estática
Tipos comunes de acolchado
Relleno suelto: algunos productos de cojín son fluidos y se empaquetan holgadamente alrededor de los elementos de la caja. La caja está cerrada para apretar el paquete. Esto incluye piezas de espuma de poliestireno expandido ( cacahuetes de espuma ), piezas similares hechas de espumas a base de almidón y palomitas de maíz comunes . La cantidad de material de relleno suelto requerido y los niveles de impacto transmitido varían con el tipo específico de material. [2]
Papel : el papel se puede enrollar manual o mecánicamente y utilizar como material de relleno. Los tipos de papel más pesados proporcionan una mayor capacidad de carga que los periódicos viejos. También está disponible la guata de celulosa crepada. Las empresas de mudanzas a menudo envuelven los objetos con varias capas de papel Kraft o pulpa en relieve antes de colocarlos en cajas.
Almohadillas de cartón ondulado : las formas de cartón ondulado de varias capas o cortadas y dobladas se pueden utilizar como cojines. [3] Estas estructuras están diseñadas para aplastarse y deformarse bajo estrés por impacto y proporcionar cierto grado de amortiguación. Las estructuras de nido de abeja compuestas de cartón también se utilizan para amortiguar. [4]
Espuma estructuras - Varios tipos de espumas poliméricas se utilizan para la amortiguación, el más común siendo expandido poliestireno , polipropileno , polietileno , y poliuretano . Estos pueden ser formas o láminas de ingeniería moldeadas que se cortan y pegan en estructuras de cojines. A veces se utilizan espumasenrolladas (o de dedos ). [5] También se encuentran disponibles algunas espumas degradables. [6]
La espuma en el lugar es otro método para usar espumas de poliuretano . Estos llenan la caja encapsulando completamente el producto para inmovilizarlo. También se utiliza para formar estructuras de ingeniería.
Pulpa moldeada: la pulpa se puede moldear en formas adecuadas para amortiguar e inmovilizar productos en un paquete. La pulpa moldeada está hecha de papel de periódico reciclado y es reciclable.
Productos inflados: el plástico de burbujas consiste en láminas de película plástica con "burbujas" de aire encerradas. Estas hojas se pueden colocar en capas o envolver alrededor de los artículos que se van a enviar. También hay disponible una variedad de cojines de aire inflables diseñados . Tenga en cuenta que las almohadas de aire infladas que se utilizan para rellenar huecos no son adecuadas para amortiguar.
Otros: se encuentran disponibles varios otros tipos de amortiguación, incluidos cojines de suspensión, tapas de extremo termoformadas, [7] [8] y varios tipos de amortiguadores .
Diseño para protección contra golpes
El rendimiento adecuado de la amortiguación depende de su diseño y uso adecuados. A menudo, es mejor utilizar un ingeniero de embalaje capacitado , un proveedor de confianza, un consultor o un laboratorio independiente. Un ingeniero necesita conocer la gravedad del impacto (altura de caída, etc.) para protegerse. Esto puede basarse en una especificación existente , estándares y publicaciones de la industria publicados, estudios de campo, etc.
El conocimiento del producto que se va a envasar es fundamental. La experiencia de campo puede indicar los tipos de daños experimentados anteriormente. El análisis de laboratorio puede ayudar a cuantificar la fragilidad [9] del artículo, que a menudo se expresa en g . El juicio técnico también puede ser un excelente punto de partida. A veces, un producto puede hacerse más resistente o puede apoyarse para hacerlo menos susceptible a roturas.
La cantidad de impacto transmitido por un material de amortiguación particular depende en gran medida del grosor del cojín, la altura de caída y el área de carga del cojín (carga estática). Un cojín debe deformarse bajo un impacto para que funcione. Si un producto se encuentra en un área de carga grande, es posible que el cojín no se deforme y no amortigüe el impacto. Si el área de carga es demasiado pequeña, el producto puede "tocar fondo" durante un impacto; el choque no está amortiguado. Los ingenieros utilizan “curvas de amortiguación” para elegir el mejor grosor y área de carga para un material de amortiguación. A menudo, se necesitan de 50 a 75 mm (dos a tres pulgadas) de acolchado para proteger los artículos frágiles.
También se utilizan simulaciones por ordenador y análisis de elementos finitos . Algunas correlaciones con las pruebas de caída de laboratorio han tenido éxito. [10]
El diseño del cojín requiere cuidado para evitar la amplificación del impacto causada por la duración del pulso del impacto amortiguado que se acerca a la frecuencia natural del elemento acolchado. [11]
Diseño para protección contra vibraciones
El proceso de protección contra vibraciones (o aislamiento) implica consideraciones similares al de los golpes. Se puede pensar que los cojines funcionan como resortes. Dependiendo del grosor del cojín y del área de carga y de la frecuencia de vibración forzada, el cojín puede 1) no tener ninguna influencia en la vibración de entrada, 2) amplificar la vibración de entrada en la resonancia o 3) aislar el producto de la vibración. El diseño adecuado es fundamental para el rendimiento del cojín.
Evaluación del paquete terminado
Se requiere la verificación y validación de los diseños de prototipos. El diseño de un paquete y su amortiguación es a menudo un proceso iterativo que involucra varios diseños, evaluaciones, rediseños, etc. Hay varios protocolos de prueba de paquetes publicados (ASTM, ISTA y otros) disponibles para evaluar el desempeño de un paquete propuesto. Se debe monitorear el desempeño en el campo para obtener retroalimentación en el proceso de diseño.
Estándares ASTM
- D1596 Método de prueba estándar para las características de amortiguación dinámica de impactos del material de embalaje
- D2221 Método de prueba estándar para propiedades de fluencia de materiales de amortiguación de paquetes
- D3332 Métodos de prueba estándar para la fragilidad de productos por impacto mecánico, utilizando máquinas de impacto
- D3580 Métodos de prueba estándar para prueba de vibración (movimiento lineal vertical) de productos
- D4168 Métodos de prueba estándar para características de impacto transmitido de materiales de amortiguación de espuma en el lugar
- D4169 Práctica estándar para pruebas de rendimiento de sistemas y contenedores de envío
- Guía estándar D6198 para el diseño de envases de transporte
- D6537 Práctica estándar para pruebas de impacto de paquetes instrumentados para la determinación del rendimiento del paquete
- y otros
Ver también
- Fuerza de impacto
- Envasado y etiquetado
- Choque
- Amortiguador
- Espectro de respuesta al choque
- Vibración
- Aislamiento de vibraciones
- Buffer (desambiguación)
- Ola amortiguada
- Relación de amortiguación
- Amortiguador (desambiguación)
- Betagel , utiliza gel y silicona para absorber los golpes violentos.
- Coeficiente de restitución
Notas
- ^ Hatton, Kayo Okubo (julio de 1998). Efecto de la temperatura sobre las propiedades amortiguadoras de algunos materiales plásticos espumados (Thesis) . Consultado el 18 de febrero de 2016 .
- ^ Singh, SP; Chonhenchob y Burges (1994). "Comparación de varios materiales de amortiguación de relleno suelto basados en el rendimiento de protección y medioambiental". Tecnología y ciencia del envasado . 7 (5): 229–241. doi : 10.1002 / pts.2770070504 .
- ^ Stern, RK; Jordan, CA (1973). "Amortiguación de impactos mediante almohadillas de cartón ondulado para carga aplicada centralmente" (PDF) . Documento de investigación del laboratorio de productos forestales, FPL-RP-184 . Consultado el 12 de diciembre de 2011 . Cite journal requiere
|journal=
( ayuda ) - ^ Wang, Dong-Mei; Wang, Zhi-Wei (octubre de 2008). "Investigación experimental sobre las propiedades amortiguadoras del cartón alveolar". Tecnología y ciencia del envasado . 21 (6): 309–373. doi : 10.1002 / pts.808 .
- ^ Burgess, G (1999). "Propiedades de amortiguación de la espuma enrollada". Tecnología y ciencia del envasado . 12 (3): 101-104. doi : 10.1002 / (SICI) 1099-1522 (199905/06) 12: 3 <101 :: AID-PTS457> 3.0.CO; 2-L .
- ^ Mojzes, Akos; Carpetas, Borocz (2012). "Definir curvas de amortiguación para espumas ecológicas" (PDF) . ANALES DE FACULTAD DE INGENIERÍA HUNEDOARA - Revista Internacional de Ingeniería : 113–118 . Consultado el 8 de marzo de 2012 .
- ^ Khangaldy, Pal; Scheumeman, Herb (2000), Design Parameters for Deformable Cushion Systems (PDF) , IoPP, Transpack 2000 , consultado el 8 de marzo de 2012
- ^ US5515976A , Moran, "Embalaje para artículos frágiles dentro del contenedor", publicado en 1996
- ^ Burgess, G (marzo de 2000). "Ampliación y evaluación del modelo de fatiga para la fragilidad del impacto del producto utilizado en el diseño de paquetes". J. Pruebas y evaluación . 28 (2).
- ^ Neumayer, Dan (2006), Prueba de caída de simulación de una cocina que incluye espuma, embalaje y envoltura de lámina de plástico pretensado (PDF) , 9a Conferencia internacional de usuarios de LS-DYNA, Tecnología de simulación (4) , consultado el 7 de abril de 2020
- ^ Morris, SA (2011), "Transporte, distribución y daños a los productos" , Ingeniería de envases y alimentos , Wiley-Blackwell, págs. 367–369, ISBN 978-0-8138-1479-7, consultado el 13 de febrero de 2015
Otras lecturas
- MIL-HDBK 304C, "Diseño de amortiguación de paquetes", 1997, [1]
- Russel, PG y Daum, MP, "Libro de prueba de protección de productos", Instituto de profesionales del embalaje
- Root, D, "Método de seis pasos para el desarrollo de paquetes acolchados", Lansmont, 1997, http://www.lansmont.com/
- Yam, KL, "Encyclopedia of Packaging Technology", John Wiley & Sons, 2009, ISBN 978-0-470-08704-6
- Singh, J., Ignatova, L., Olsen, E. y Singh, P., "Evaluación de la metodología de la energía de estrés para predecir el choque transmitido a través de cojines de espuma expandida", ASTM Journal of Testing and Evaluation, Volumen 38, Número 6 , Noviembre de 2010
enlaces externos
- Instituto de Profesionales del Embalaje
- Asociación Internacional de Tránsito Seguro
- Seminario web de Westpak sobre embalajes protectores [2]