IMPORTANCIA DEL ENVASE, EMPAQUE Y EMBALAJE.

Para iniciar se debe definir el término envase, que actualmente se emplea para referirse a los diferentes tipos de contenedores, cualquiera que sea el material con el que se han elaborado o el material que se coloque dentro de ellos.

Para que los contenedores se puedan considerar como envases deben cumplir con importantes funciones como son: protectores del contenido, dosificadores, conservadores, transportadores y comercializadores.

Así pues las principales funciones del envase son:

Contener Es decir que tiene la capacidad para confinar la cantidad en peso, volumen determinado o número de unidades que se determinan para cada producto

Proteger El envase aísla al producto de factores que lo pueden alterar, cambiar su estado original o modificar su composición. También protege al consumidor ya que le garantiza que el producto envasado cumple con lo indicado en el envase. Al aislarlo del medio ambiente permite evitar que productos o sustancias tóxicas o peligrosas lo puedan contaminar. Así mismo debe proporcionar una protección efectiva contra efectos físicos químicos o biológicos durante su almacenaje, transporte, distribución y exhibición

Conservar Se refiere básicamente a que permite que el producto pueda ser almacenado o exhibido durante determinado tiempo sin sufrir alteraciones. (fechas de caducidad).

Transportar El envase permite facilitar las operaciones del movimiento y transporte sin importar su estado físico.

En español, el verbo empacar remite a la acción de hacer pacas o fardos, por lo que el término empaque no puede emplearse en las actividades del embalaje, sólo en las de envasado. El vocablo empaque apareció y se generalizo como equivalente de envase a partir de una mala traducción de la palabra inglesa package. Se debe por tanto utilizar el término envase.

Fuera de los materiales que se surten “a granel” el resto se entrega al consumidor industrial o domestico en un envase “original” es decir que forma parte del producto cuando se adquiere.

El embalaje es el que facilita las operaciones de transporte y manejo de los productos envasados. (de forma colectiva)

Con toda seguridad se puede decir que las tiendas de autoservicio existen gracias al desarrollo y perfeccionamiento del envase y embalaje. Es casi imposible imaginar una tienda de autoservicio donde todas las mercancías se vendieran a granel, que se requiriera de llevar un recipiente para comprar un litro de aceite o un litro de leche. No existiría la pluralidad de proveedores para un mismo tipo de producto y por lo tanto se tendería a crear monopolios.

Es precisamente en las tiendas de autoservicio donde se puede encontrar de una manera más palpable los tres diferentes tipos de valores que tienen los productos:

Valor de uso Que es muy importante pues básicamente, es la función que ofrece el producto por sí mismo y depende de las cualidades y bondades que se obtienen por su diseño y tecnología. Influye en su facilidad de venta.

Valor de cambio Que se resume en el precio justo que se puede obtener por el producto (dinero, utilidad)

Valor de signo Que es lo que lleva al consumidor a comprar el producto, por su imagen y su mensaje, cambiando las necesidades o creando otras que llevan a nuevas modas o estatus de vida. Es común que el valor de signo influya directamente en el valor de cambio. (productos de marca)

Como se puede apreciar el envase forma parte integral de muchos productos y tiene gran influencia en los tres tipos de valores antes expuestos. La industria del envase y embalaje por su naturaleza es una de las más importantes, pero al mismo tiempo es una de las que más basura produce; ya que al adquirir un producto con envase no retornable, el fin inmediato del envase o embalaje es desecharlo.

Desde la Segunda guerra mundial se ha dado un desarrollo vertiginoso del envase, es sin lugar a dudas una de las industrias con mayor dinamismo en mejoras de materiales y equipos, tecnologías, investigación, desarrollos de nuevos productos y procesos; durante los últimos años, debido al continuo y creciente movimiento económico y comercial impulsado por la globalización la velocidad se ha incrementado.

La globalización de los mercados y el aumento creciente de los establecimientos comerciales de autoservicio, hace que el volumen y variedad de productos envasados no tengan comparación con ninguna época anterior. El resultado ha sido el aumento en el consumo y en la producción de envases y por lo mismo a una cadena interminable de innovaciones que no siempre son perceptibles por los consumidores y que pueden suceder en los procesos de fabricación, de envasado, equipos, etc.; para el cliente, quizá los cambios que si nota son los relativos a formas, sabores, colores, texturas y contenidos ya que se pueden apreciar a simple vista.

El consumidor, al adquirir un producto envasado, lo acepta sin estar en contacto con él; el cliente confía en lo que el envase indica o comunica, en realidad las características reales del producto las conocerá después de abrir el envase.

Se puede decir que el producto envasado se vende por sí solo, ya que se apoya en el factor publicitario, la bondad, calidad, novedad y cualidades del producto se muestran mediante el diseño estructural del envase y su diseño gráfico. Lo que se encuentra en contacto directo con los clientes son los envases por lo que a nadie se le hace raro en la actualidad que las mercancías se vendan envasadas, es más, les da sentimiento de seguridad, pues el envase lo considera como el medio para asegurar la calidad, generar confianza, evitar el contacto con otras personas, comunicar instrucciones, conservar el producto en óptimas condiciones, etc.

I.3 EXPLICACIÓN DEL PLAN GENERAL

I.4 CRONOLOGÍA DEL ENVASE.

ORÍGENES

Los envases en sus orígenes fueron ideados de acuerdo a las necesidades que se tenían que cubrir, de modo que posiblemente el primer camino fue lo funcional es decir lo que les daba resultado para poder conservar o transportar mejor sus alimentos u objetos varios. Probablemente su sistema fue prueba y error, cuando se tenia una solución, se pasaba a la tradición es decir los conocimientos adquiridos los pasaban de unos a otros.

Con seguridad los primitivos envases tenían como base los materiales naturales propios de cada región, influenciados por la presencia de elementos y objetos relacionados con sus ritos o cultos a sus múltiples dioses. Tomando en cuenta lo anterior se encuentran canastas y cestos elaborados con varas, tallos huecos, huesos de animales, conchas, cortezas. Envoltorios fabricados con hojas y tallos, pieles y partes de animales.

Es posible que la forma más simple y antigua de envase fuera una humilde hoja de planta para evitar que el alimento entrara en contacto con la tierra o para poder transportar un alimento en cantidad suficiente para uno o varios alimentos completos.

En seguida se presenta una cronología del envase que presenta Marcela Robles M. En su libro Diseño Gráfico de envases. (1996)

1550 aC

Hojas de palma

La fabricación de botellas es importante en Egipto

200 aC

Hojas de morera China

..750 dC

Botas y barriles de madera, la fabricación de papel llega al Medio Oriente

Botellas para perfumes, tarros, urnas, botellas de barro cocido (cerámica)

868

Primeros rastros de la imprenta en China

1 200

La fabricación de papel llega a España

Se desarrolla el hierro estañado en Bohemia

1 310

La fabricación de papel llega a Francia y Gran Bretaña

1 500

Se crea el arte del etiquetaje; se expenden sacos de yute

1 550

El envoltorio impreso más antiguo que se conserva (Alemania)

1 700

La fabricación de papel llega a Estados Unidos

El champán se envasa en fuertes botellas y apretados corchos

1 800

Se inicia la primera envasadora de agua mineral. Se vende la primera mermelada de naranja en tarro de boca ancha

Cartuchos de hojalata soldada a mano se utilizan para envasar alimentos secos

1810

Los drogueros en Gran Bretaña adoptan normas para el etiquetaje de los venenos

Se obtiene Aluminio de su mineral

1 841

Cajas de cartón cortadas y dobladas a mano,

Se empiezan a usar los tubos deformables para pinturas al oleo para artistas

1 856

Se patenta el tapón roscado

1 890

Cajas de cartón impresas

Primera botella de leche,

Se exporta whisky, aparece la Coca Cola en botella y le sigue la Pepsi Cola

Se inventa la pasta de dientes en tubos deformables

1 892

Se patenta el tapón corona

1 900

El paquete de galletas deja la caja de hojalata. Se lanza el paquete de cereales (Kellogg)

Se hacen tapas de aluminio para los tarros

1 905

Aparecen las latas de cartón compuesto, algunas en espiral, se diseña el tambor de fibra para quesos

1 906

Se emboterra la mayonesa en 1 907

Se diseñan los barriles de acero para transportar petróleo, sustituyen a los barriles de madera

1 909

Aparecen cajas atadas con alambre para el embalaje a granel

Los frascos de perfumes se hacen más creativos

1 910

Se desarrolla el acetato de celulosa

1 911

La primera máquina para envoltorios se desarrolla en Suiza

1 924

Se emplean en Inglaterra las botellas en las entregas de leche

1 927

El PVC aparece en el mercado. Los caros tapones de plástico se utilizan. Se desarrolla el PET

1 928

En Usa se emplean los tarros de vidrio en los alimentos para bebes

1 933

ICI desarrolla el polietileno, los alemanes el poliestireno

1 939

Du Pont lanza el Nylon

1 940

Se utiliza el aerosol como pulverizador de DDT

Un tipo de polietileno se usa para envolver medicinas

1 947

Se diseña la botella apretable para desodorante

1 950

Primeros envases en hoja de aluminio

Se desarrolla el PE de alta densidad y los policarbonatos

1 959

Se diseña la lata de aluminio

Se desarrolla el polipropileno en Italia

1 960

Se usa el LDPE en sacos de gran resistencia para fertilizantes

1 973

Se lanza en suecia la envoltura estirable

1 977

El vidrio empieza a usarse sólo para productos de valor elevado

Se empieza a extender el PET como material en botellas para bebidas carbonatadas

1 980

Continúa la reducción del espesor de los envases de hojalata; pasa diseño las latas de una sola pieza

Se adopta el PET en alimentos que se llenan en caliente, como las mermeladas. Se popularizan los envases multicapa de protección. Se usa el PET en perfumes

1 990

Uso creciente, ya que los diseñadores buscan sacar partido de la revolución verde

El vidrio vuelve a conquistar la atención como medio de envase reciclable

Los productos biodegradables se van incorporando a más diseños.

2.- Proteger adecuadamente a las mercancías durante el manejo, transporte, almacenaje y distribución entre el productor y los destinatarios mayoristas.

3.- Dar la mayor protección posible contra el robo de mercancías.

4.- Facilitar la documentación para el transporte y la recepción por parte del destinatario.

No se deben perder de vista algunos puntos que son importantes para el diseño y valoración del embalaje como son:

1.- Cumplir con las normas nacionales e internacionales

2.- Tener las dimensiones que permitan aprovechar al máximo los espacios de transporte y almacenaje.

3.- El material de fabricación debe proporcionar la protección deseada al menor costo.

4.- Debe tener una relación adecuada entre el costo del embalaje y los beneficios que proporciona, tomando en cuenta los aspectos de precio – utilidad.

5.- Debe ser de fácil manejo y almacenamiento.

6.- Debe ser lo menos contaminante y cumplir las normas establecidas al respecto.

Cada producto tiene características propias y específicas que

el embalaje debe proteger, así que se deben conocer los cuidados especiales que tiene que proporcionar.

La unidad de venta al consumidor (unidad primaria), generalmente no es el embalaje (de transportación).

Por lo general, cuando se tiene un prototipo de embalaje, se debe someter antes de su empleo a nivel comercial a pruebas para valorar su comportamiento durante el transporte; así se conocerá su desempeño frente a los factores que más comúnmente lo puedan afectar, como: Humedad, golpes, vibraciones, compresión, deformaciones, rodamientos, lluvia, rozamiento, luz rasgaduras, temperatura, Humos y vapores, fauna nociva, ganchos, cadenas, tracción inadecuada, contaminaciones y robos.

Dentro del embalaje es conveniente, si el producto lo requiere, colocar material amortiguador con el fin de evitar daños por impacto. Los materiales más empleados son la espuma de poliuretano, la espuma de poliestireno expandido y las almohadillas de polietileno infladas. Se debe tomar en cuenta que algunos polímeros causan problemas de electricidad estática.

En la actualidad se tiende a tomar en forma menos rígida la diferencia entre envase y embalaje. Ahora se trata de entenderlas como un concepto, como un sistema, como un elemento con características perfectamente interrelacionadas donde sus alcances son difíciles de delimitar, en algunas ocasiones no se puede entender fácilmente donde deja de ser envase y empieza a funcionar como embalaje.

Este moderno concepto de sistema “envase y embalaje”, se desarrollo como respuesta a las necesidades que ha planteado el gran aumento en el volumen de la producción de bienes y las nuevas formas de comercialización, los nuevos transportes, los nuevos materiales para envases y embalajes y los actuales sistemas de almacenes en todo el mundo.

2.2 VENTAJAS DEL EMBALAJE.

El cumplimiento de cada una de las preguntas que se hacen para el correcto diseño y empleo del embalaje es una ventaja que tiene el producto que es contenido por él.

Š ¿Se conocen las condiciones climáticas que existen a través del ciclo completo de transporte?

Š ¿Se ha construido el embalaje para proteger su contenido contra riesgos ambientales como el clima, la humedad, los cambios de temperatura, los cambios de altura, etc.?

Š ¿Se conocen los métodos de manejo, la cantidad de cargas y descargas, los equipos y herramientas que se utilizan, a través del ciclo completo de transporte

Š ¿Se han estudiado todos los medios de transporte (mar. Aire, carretera, ferrocarril), así como los efectos técnicos y económicos que tienen sobre la construcción embalaje?

Š ¿Se han estudiado los efectos que la paletización (uso de estibas) y la contenerización pueden tener sobre el diseño construcción y costos del embalaje?

Š ¿Se han tenido en cuenta las normas, leyes y reglamentos sobre embalajes en los objetivos de mercado?

Š ¿Se ha diseñado el producto de manera que pueda ser empacado fácilmente para su transporte?

Š ¿Es posible cambiar el diseño del producto para adaptarlo a un embalaje más efectivo y económico?

Š ¿Es necesario el embalaje para mantener las propiedades físico químicas del producto?

Š ¿Requiere el producto protección contra agentes corrosivos?

Š ¿Requiere protección contra contaminaciones del producto?

Š ¿Es necesario material de amortiguamiento?

Š ¿Se requiere protección contra fauna nociva?

Š ¿Qué tipo de embalaje usa la competencia?

Š Se observa alguna tendencia que pudiera significar cambios en un futuro cercano?

Š ¿Se conocen los requerimientos de los importadores, mayoristas, detallistas o consumidores sobre:

Š Especificaciones?

Š Normas de calidad?

Š Tamaños de los embalajes?

Š Peso de los embalajes?

Š Marcas?

Š Codificaciones?

Š Leyendas?

Š Métodos de cierre y sellado?

¿Se ha estudiado la posibilidad de cambios y mejorías en la calidad y/o el diseño estructural de los embalajes actualmente usados?

Š ¿Se han considerado alternativas a los siguientes tipos de embalaje?

Š Contenedores a granel, hechos de diferentes materiales

Š Cajas y huacales de madera

Š Cajas de triplay o aglomerado de madera

Š Cajas de madera alambradas

Š Cajas de cartón compacto

Š Cajas de cartón corrugado

Š Tambores de plástico

Š Tambores de metal

Š Cuñetes de fibra o cartón

Š Cajas de plástico

Š Cajas de poliestireno expandido

Š Sacos o bolsas de papel

Š Sacos o bolsas de plástico

Š Sacos o bolsas textiles

Š Cajas con amortiguamiento

Š Cierres

Š Flejes

Š Película encogible para paletización

Š Película extensible para paletización

Š Película termoencogible

Š ¿Se han estudiado a fondo los tipos de embalaje y de materiales anteriores en cuanto a:

Š Costos de las especificaciones?

Š Desperdicio mínimo de materias primas?

Š Disponibilidad nacional?

Š Posibles sustitutos y su adaptabilidad a las exigencias de exportación?

Š Necesidad de importar materiales o envases terminados de alta calidad?

Š Posibles ahorros en fletes por reducción de volumen y peso en el embalaje?

Š ¿Se han usado los diagramas ISO internacionales para la correcta manipulación de los productos?

Š ¿Se han expresado correctamente en otro idioma las instrucciones escritas de manejos adicionales que se requieran?

Š ¿Se han marcado los embalajes y contenedores de carga de acuerdo con los requerimientos de las autoridades portuarias y aduaneras de los respectivos países importadores?

Š ¿Se ha marcado claramente el puerto de destino?

Š ¿Son claras y completas las instrucciones de tránsito?

Š ¿El nombre y dirección del consignatario son claros y correctos?

Š ¿Las dimensiones del embalaje son las correctas?

Š ¿Todas las cajas se encuentran identificadas con un número progresivo?

Š ¿Se marca el número de la licencia o permiso de importación en todos los documentos y embalajes?

III ENVASE, EMPAQUE Y EMBALAJE

3.1 ENVASE PRIMARIO, SECUNDARIO Y TERCIARIO.

El envase cada vez tiene mayor importancia, son muchas las compañías que han constatado el éxito del producto que tiene un buen envase para crear una identificación inmediata del consumidor.

El envase ha dejado de ser un simple contenedor y protector de los productos, llegando a tener connotaciones que lo materialmente lo integran al producto, pudiendo reforzar o deteriorar su imagen.

El envase tiene gran importancia en la oferta de los productos, ya que es lo primero que ve el consumidor antes de tomar su decisión final. Debido a la influencia que puede tener en el

posible consumidor, se le ha denominado “el vendedor silencioso”, ya que comunica las cualidades y beneficios, información básica y complementaria, posibles aplicaciones extras, etc. Que se pueden obtener al consumir el producto.

Contgn:justify'> Facilita su manejo

Facilita su comercialización

Primario

Envase Secundario

Terciario

Envase primario

Es el envase con el que tiene contacto directo el producto a envasar, se puede decir que es el contenedor inmediato del producto

Envase Secundario

Es el envase unitario de uno o varios envases primarios. Su función es contenerlos, protegerlos, identificarlos y comunicar e informar sobre las cualidades del producto. Lo más frecuente es que este envase sea desechado cuando el producto se va a usar o consumir.

Envase terciario

Es el contenedor que sirve para unificar varios envases secundarios, proteger y distribuir el producto a lo largo de la cadena comercial.

Es probable que la manera más fácil para entender un envase que se comporte como un sistema es el analizar una caja de cereal “para el desayuno” en donde el producto es colocado en la cantidad exacta en peso dentro de una bolsa que puede ser de laminado plástico o metalizado o de papel encerado (envase primario). El sistema de envasado actúa con la bolsa que contiene al producto, protegiéndolo directa y efectivamente del medio ambiente (humedad, contaminación por gases, mohos y bacterias, insectos, etc.), de la pérdida de olor y sabor, etc.

El cereal con la bolsa protectora se coloca dentro de una caja de cartulina (envase secundario), hay que considerar que la protección que le da la bolsa, no la puede dar la caja sola; pero que la caja pude proporcionar lo que la bolsa no hace y que es proteger al cereal contra golpes y aplastamientos, permitir su colocación en anaqueles y funcionar como fachada publicitaria e informativa para el consumidor

Estas cajas de cartulina con el cereal se acomodan en cajas de cartón corrugado más grandes (envase terciario) en las que se pueden acomodar para su transporte y distribución unas 24 cajas de cartulina, en forma unitaria, que es más fácil para almacenar y despachar a los mayoristas.

El embalaje es aquello que se utiliza para reunir los envases individuales, presentándolo en forma colectiva con el objeto de facilitar su manejo, almacenamiento, carga, descarga y distribución. Como la caja de cartón corrugado que actúa como contenedor múltiple, unificador y con información que sólo es de interés para el distribuidor o mayorista. Varias de estas cajas de cartón corrugado, cuyas dimensiones deberán ser modulares con las dimensiones de tarimas, permitirán manejar un embalaje mejor para su almacenamiento y transporte.

3.2 DIFERENCIAS ENTRE ENVASE Y EMBALAJE.

Por lo general las dimensiones del embalaje llegan a sobrepasar las capacidades físicas del ser humano, por lo que es necesario usar aditamentos mecánicos para moverlos, acomodarlos o distribuirlos por medio de transportes de un lugar a otro.

Las funciones principales que debe cumplir el embalaje son:

Contenedor unificador

Protector

Estibador

Embalaje Identificación

Presentación

Transportación

Exhibición.

Son muy pocos los materiales que usan la forma de envase “en pacas” y generalmente son los forrajes para ganado los que se expenden en esta forma comercial, por su bajo costo se ha usado con éxito en el transporte o acopio de materiales para ser reciclados (papel, metal, plástico, etc) o como en el caso de la fibra de algodón que se comprime a grandes presiones en pacas con el objeto de ahorrar espacio durante su transporte.

Una parte muy importante en el envase y embalaje es la “etiqueta”

Se puede decir que la etiqueta es el papel, madera, metal tela, plástico, pintura o tinta adherida al envase o embalaje de cualquier producto. La etiqueta debe hacer más atractivo el envase y en determinado tipo de productos de alto precio, lo debe hacer elegante y discreto al mismo tiempo, en gran parte la calidad que se quiere obtener se debe a la calidad del soporte y de la impresión.

Las etiquetas deben cumplir con varias funciones:

Identificar a la marca

Identificar el producto

Clasificar el producto

Compañía fabricante

Lugar de origen

Etiqueta

Fecha de fabricación

Fecha de caducidad

Contenido

Forma de uso

Normas de seguridad

Promover el producto

La lucha por atraer al posible consumidor ya no radica sólo en la calidad y el precio de los productos, intervienen de forma importante los elementos de la comercialización, tales como la publicidad, el envase, las promociones, etc. Por lo que, el envase se considera como una importante herramienta de la comunicación y por lo mismo de la venta de los productos.

Dentro del sistema de ventas en los autoservicios, los productos deben venderse a sí mismos, sin la intervención de promotores. Con lo anterior se comprueba que el envase no puede quedar limitado a sus funciones Búnker (primordiales).

3.3 CONCEPTO DE DISTRIBUCIÓN.

La mercadotecnia es el proceso por el que las empresas logran colocar sus productos gracias a la oferta de las mercancías adecuadas, en los segmentos de mercado idóneos, a los precios correctos y con las políticas financieras apropiadas

Los aspectos más importantes del proceso de mercadotecnia son:

La investigación de mercado

Necesidades, deseos y expectativas del consumidor.

Situación del mercado y de la competencia

Diseño de los productos

Estudio tecnológico de los productos

Características del producto

Fijación de precios

DISTRIBUCIÓN

La publicidad

La promoción

Como se anotó anteriormente, el envase es importante dentro de las estrategias del producto pues es el vehículo que lo lleva al consumidor a través de los canales de distribución.

Consumidor:

Se llama consumidor al individuo o grupo de personas a los que se enfoca la venta de los bienes y servicios.

Consumidores de subsides que reflejan bajo o limitado poder de compra. Sus compras son casi siempre, artículos de primer necesidad. El punto más importante es el precio, no la calidad. El envase debe exhibir el bajo precio.

Evalúan la calidad por encima de cualquier otro atributo del producto, la organización o canal de distribución que vende los artículos es tan importante como los propios productos. Siente preocupación por los aspectos ecológicos del envase.

Sibaritas

Estos consumidores gastan y compran lo que desean en el momento, compran por comprar. Debido a ello es muy difícil predecir su respuesta frente a la publicidad o el envase.

Cada envase y cada embalaje tienen características específicas de acuerdo al producto y al material del envase. Se deben conocer los cuidados especiales que requiere cada producto para tener el envase y embalaje correcto y apropiado.

Todos los factores que puedan ser factor de daño al producto deben ser cuidadosamente estudiados, evaluados y neutralizados con el correcto diseño del sistema de envase y embalaje. Durante todo el proceso de distribución del producto, el sistema de envase y embalaje debe proporcionar la protección necesaria para lograr la protección total.

La unidad primaria (de venta a detallista) raramente es el envase de transportación; y lo que podríamos definir como tal, en las diferentes etapas del ciclo de distribución.

Como no es posible conocer exactamente todos los peligros que enfrentará el producto durante su ciclo de distribución. Se debe tratar de asegurar la mayor protección posible.

3.4 PASOS DE LA DISTRIBUCIÓN.

DISTRIBUCIÓN DE PRODUCTO

INVESTIGACIÓN DE MERCADO

DISEÑO

FABRICACIÓN

ALMACENAJE

TRANSPORTE

DISTRIBUIDOR MAYORISTA

ALMACENAJE

TRANSPORTE

DISTRIBUIDOR MINORISTA

ALMACENAJE

EXHIBICIÓN

COMERCIALIZACIÓN

CONSUMIDOR

3.5 CONCEPTO DE EXPORTACIÓN

Los sistemas de comercialización, los estilos de vida y los patrones de consumo tanto a nivel nacional como internacional, son cada vez más selectivos y exigentes, requieren mejores y más amplios conocimientos sobre todos los aspectos de interés referentes al producto que se les propone, esperan encontrar la información en el sistema envase y embalaje en forma sencilla, veraz y oportuna. Dicho sistema es el vínculo entre el productor y el consumidor, en el intermedio se encuentran una gran cantidad de eventos que son desarrollados por personas que de una u otra forma son responsables de ellos como pueden ser los directivos de la compañía productora, los diseñadores del producto, los ingenieros y trabajadores de planta, los vendedores, almacenistas, transportistas, comerciantes, etc. Los puntos de vistas de estos expertos en sus respectivas áreas deben estar de acuerdo para lograr un sistema envase y embalaje adecuado, funcional y económico.

Si para el mercado nacional, cumplir adecuadamente el proceso de comercialización desde el punto de vista del sistema envase y embalaje es todo un reto, el hacerlo en el mercado internacional es mucho más complicado.

Para poder atacar los mercados de exportación, se debe tener muy presente que las maneras de pensar de los habitantes de otros países pueden ser muy diferentes, al igual que sus gustos y costumbres. Existen legislaciones particulares en todos los países que se deben cumplir para poder cubrir ese mercado. Con anterioridad se ha dicho que el envase es un vendedor silencioso, pero ¿podrá cumplir con esas personas de otras latitudes? Cuando las personas que intervienen en el diseño del sistema tienen la información completa para poder hacer que ese vendedor silencioso cumpla su parte en la venta y los distribuidores en los lugares destino de los productos están completamente de acuerdo con el diseño, los textos, etc. antes de imprimir envases o etiquetas, la respuesta es SI.

3.6 DIFERENTES TIPOS DE DISEÑO RELACIONADOS CON EL SISTEMA ENVASE Y EMBALAJE.

El proyecto para la elaboración de un envase se debe generalmente a tres factores:

Por el lanzamiento al mercado de un nuevo producto

Por el rediseño del envase actual

Por ofertas o estrategias comerciales

Como en cualquier proyecto comercial o industrial existen dos áreas perfectamente definidas que en muchas ocasiones chocan o se contraponen por las diferentes perspectivas de cada una de ellas, al final se deben limar las diferencias entre ellas para poder realizar con éxito el proyecto. Las dos áreas a las que se hace referencia son la técnica y la financiera.

El área técnica se centra en obtener un sistema de envase y embalaje que cumpla lo mejor posible con todos los requerimientos necesarios para el fin que se diseña.

El área financiera se aplica al aspecto económico como pueden ser las inversiones necesarias, los costos y gastos indirectos, la rentabilidad y la recuperación de la inversión y lo más importante para ellos, las utilidades.

En el área técnica se pueden distinguir tres tipos de diseño muy diferentes pero que es indispensable que se conjunten y trabajen de la mano para poder llevar a buen término el proyecto de un nuevo sistema envase y embalaje.

Los tres tipos de diseño indispensables son:

El diseño de ingeniería

El diseño industrial

El diseño gráfico

Ingeniería del envase

Algunos de los puntos importantes que se tienen que determinar en la parte técnica que le corresponde a ingeniería del envase son:

Encontrar la forma más adecuada de contener el producto.

Determinar todos los factores que pueden alterar el estado original del producto. Es decir, encontrar todas las cualidades que debe tener el envase para proporcionar la protección optima con el menor costo.

Encontrar el sistema envase y embalaje adecuado para que el producto pueda ser almacenado y exhibido con el mínimo de alteraciones permisibles.

Proponer el sistema envase y embalaje que permita el movimiento y el transporte del producto, para los diferentes tipos de mercado en que se expenderá el producto.

Seleccionar los materiales del sistema de envase y embalaje para proporcionar la resistencia adecuada que permita soportar todos los factores que puedan dañar al producto.

Corroborar que los materiales propuestos no se encuentren en contra de las normas ambientales nacionales o internacionales según sea el caso.

Comprobar la factibilidad de producción del envase, tanto física como económicamente.

Asegurar la disponibilidad del equipo necesario para el envasado.

Calcular costos del proyecto y conciliar posiciones con la parte financiera.

Determinar tiempos de puesta en marcha del proyecto a nivel comercial y conciliar con ventas.

Realizar encuestas con distribuidores y consumidores sobre el posible sistema de envase y embalaje.

Realizar pruebas de laboratorio, viaje y distribución con envases prototipo antes de dar luz verde a la fabricación industrial del sistema de envase.

Diseño industrial

La parte técnica del envase desde la perspectiva del diseño industrial tiene que ver con el conjunto de los materiales de fabricación, forma, sistema de armado de las cajas, tamaño, texturas, ergonomía del sistema, diseño estructural y la armonía de todo el sistema de envase y embalaje que puede en un momento dado ser un solo envase como en el caso de un refrigerador o cuatro envases diferentes como en el caso del cereal para el desayuno.

Diseño gráfico

La imagen proyectada por los envases y etiquetas.

Presencia de imagen y marca en el mercado.

Dar una solución visual competitiva al envase.

Facilitar por parte del consumidor la identificación inmediata del producto

Informar al consumidor en forma clara y veraz del contenido del envase (producto) y los beneficios o características propias.

Hacer realidad que el envase sea un vendedor silencioso.

Aumentar la posibilidad de venta del producto.

Diferenciar al producto de sus competidores, dándole carácter y valor propio.

Atraer al consumidor después de haber hecho la compra, para repetirla nuevamente.

IV MATERIALES, APLICACIÓN Y FUNCIÓN

La historia de los materiales de empaque se remonta ocho mil años atrás cuando el hombre comenzó a guardar sus alimentos y objetos en vasijas de barro, que aunque no tenían ningún proceso térmico ya podían utilizarse para contener, proteger y almacenar.

Pasaron cerca de siete mil años hasta la invención de la imprenta y el papel y con ello las primeras bases de la ingeniería de envases.

Transcurrieron otros 400 años para que se iniciara toda la tecnología, que hoy, en los inicios del siglo XXI, congrega todas las áreas del conocimiento y las artes en el diseño adecuado de los envases. Es uno de los más interesantes campos de trabajo y uno de los sectores productivos más estables y con mayor desarrollo.

Nuevos materiales y técnicas se desarrollan cada día, lo que origina una sana competencia tecnológica en busca del material perfecto, en beneficio de un mejor nivel de vida y una optimización de los procesos de producción y mercadeo en la industria mundial.

4.1 ENVASES DE VIDRIO

Hace aproximadamente ocho mil años, el hombre inicia el desarrollo del vidrio como material de envase, probablemente como una aplicación novedosa de la cerámica cocida a alta temperatura. Posteriormente después de seis mil años se inicia una industria floreciente de envases de vidrio para bebidas y perfumes en Egipto, desde donde se exportaban estos productos a todos los países de la cuenca del mediterráneo.

Cuando se inicia el etiquetado, principia un mejoramiento en la utilización de los envases de vidrio como elementos protectores y de venta.

En el año mil setecientos se inicia la industria del champagne envasado en botellas de vidrio con tapón de corcho, capaces de soportar altas presiones. Un siglo después el sector de las conservas envasa mermeladas en recipientes de boca ancha, y se expende la primera agua mineral embotellada.

Para el año mil ochocientos noventa se introducen las primeras botellas para envasar leche (gracias a Luis Pasteur), también se introducen las primeras marcas de whisky envasado en vidrio y la Coca Cola también en envases de vidrio.

Durante el siglo XX se inicia el envasado de la mayonesa, los perfumes usan envases muy creativos, los alimentos para bebés se expenden en vidrio, se mejora mucho la maquinaría para la producción de envases de vidrio soplado y para los finales del siglo se logran avances en la disminución de peso en los envases de vidrio con mejores resistencias a la presión, choque térmico y a la rotura.

Puede afirmarse que el vidrio abrió el camino para el actual desarrollo de la industria del envase. El vidrio se reconoce hoy en día como un material amigo del medio ambiente, económico y con excelente aceptación por parte de los consumidores.

Proceso de fabricación

Las etapas por las que se obtienen los envases de vidrio son:

Acopio de materias primas

Selección y limpieza de material de reciclado

Molienda del material de reciclado

Mezcla de los materiales

Fusión del vidrio

Formación de la preforma

Formación del envase por soplado

Tratamiento térmico

Envasado

Almacenado

Distribución.

Acopio de materiales

En esta etapa se procede a la organización, control de calidad, selección y limpieza de las materias primas.

Selección y limpieza del material de reciclado.

Las compañías productoras de vidrio dependen de las comunidades locales y de los centros de reciclaje, usualmente ubicados cerca de las fábricas, para suministrarles vidrio usado de calidad, conocido como cullet.

Luego de haber sido separado por colores, el cullet se coloca en una tolva alimentadora de una banda transportadora, la banda hace pasar el vidrio por la acción de un poderoso electroimán para remover todos los metales que son atraídos por el campo magnético. Sobre la misma banda se separa en forma manual la cerámica y otros elementos que no pueden ser removidos mecánicamente.

Molienda del material de reciclado.

El paso final de esta etapa es triturar el vidrio hasta convertirlo en partículas finas que serán agregadas a las otras materias primas.

Mezclado de los materiales

Las materias primas aprobadas son llevadas a la zona de mezclado donde son pesadas y mezcladas, para luego ser vertidos en tanques que, a su vez, alimentan a los hornos.

Fusión del vidrio.

La fundición de las materias primas para la producción de vidrio requiere de monitoreo y supervisión constante, de sofisticados sistemas de control computarizados. Dependiendo de su tamaño, los hornos tienen capacidad de producir de 50 a 600 toneladas por día. La mayoría de los hornos utilizan gas natural en sus quemadores. La temperatura de trabajo en el interior del horno es de 1 300 a 1 500 ºC.

La mezcla que va llegando flota sobre el vidrio fundido, de esta forma se mantiene estable el nivel del vidrio en el interior del horno; durante esta etapa el vidrio logra su homogenización y la liberación de los gases desprendidos durante la fusión.

El vidrio fundido pasa al canal alimentador de las máquinas formadoras de envases.

Químicamente, la mayor parte de los vidrios son silicatos: El sílice (SiO2) en sí es un vidrio de buena calidad (sílice fundido), pero su elevado punto de fusión (1723 ºC) y su alta viscosidad en estado líquido lo hacen muy difícil de trabajar.

Para abatir la temperatura de fusión del sílice a un punto más conveniente se le añade sodio en forma de sosa, carbonato de sodio o nitrato de sodio. Esto tiene el efecto deseado, aunque por desgracia el vidrio resultante no tiene resistencia química y es soluble incluso en agua. Para superar este problema se le añade cal (CaO) para formar la composición básica que se emplea en la mayor parte de los productos comunes de vidrio, como botellas o vidrio plano.

Los vidrios comerciales tienen otros ingredientes como los óxidos de aluminio y magnesio, los vidrios especiales tienen otros óxidos. Por ejemplo el óxido de boro se usa para obtener el vidrio de borosilicato que presenta baja dilatación térmica, se utiliza para equipo de laboratorio, debe soportar cambios bruscos de temperatura (vidrio Pyrex).

El producto que se obtiene no llega a cristalizar, permanece en estado amorfo. Es un líquido que su viscosidad con el enfriamiento aumenta tanto que para fines de orden práctico, se le considera como sólido.

El vidrio es un material muy resistente, puede soportar presiones de hasta unos 100 K/cm2, tiene poca resistencia al impacto, puede resistir altas temperaturas y los de borosilicato pueden soportar cambios bruscos en ellas. Se puede emplear en el horno de microondas y no se calienta.

La formulación del vidrio puede ser modificada según el uso específico al que se destine el envase. Se puede colorear, hacerlo opaco, templarlo, etc.

Una propiedad muy importante es que se puede reciclar en una proporción alta. Razón por la que se ha aumentado su preferencia en los países ambientalistas.

No se oxida, es impermeable, resiste el calor dentro de ciertos límites, es limpio e higiénico, se pueden apilar los envases sin que se aplasten o deformen, su transparencia permite que el consumidor pueda ver el contenido para verificar su apariencia o la cantidad que contiene, los envases de vidrio se pueden considerar casi herméticos dependiendo de la tapa empleada, pueden cerrarse y volverse a abrir las veces que sea necesario mientras se consume su contenido, es mal conductor de la temperatura.

Los envases de vidrio permiten gran variedad de diseños, formas, tamaños, colores, espesor en sus paredes, tipos de tapa, texturas, etc. Los envases de vidrio, no obstante ser tan versátiles, se utilizan principalmente en las industrias alimentaria y farmacéutica por sus múltiples ventajas. La principal, y por la que se prefiere, es que se trata de un material inerte, que es muy resistente al ataque de substancias orgánicas e inorgánicas (excepto al ácido fluorhídrico y

a los álcalis concentrados), que puede esterilizarse y que es barrera para líquidos, grasas, solventes y gases por no tener poros o burbujas.

En su proceso de fabricación de envases, el vidrio al calentarse se ablanda paulatinamente, entre 1150 y 1250ºC la viscosidad del vidrio es tal que se le puede dar casi cualquier forma por conformado en molde.

La industria de los perfumes es quizá la que mejor partido ha sacado de las grandes posibilidades del conformado para obtener envases muy singulares.

Formación de la preforma.

Los envases de vidrio se pueden fabricar por elaboración directa, que es cuando se pueden conformar directamente del horno al molde, y por elaboración indirecta que es cuando envases pequeños (ampolletas) se fabrican a partir de un tubo (generalmente de borosilicato) elaborado por estiramiento.

Botellas

Garrafas

Envases de elaboración directa Botellones

Frascos

Tarros

Ampolletas

Envases de elaboración indirecta Tubos (Viales)

Carpules

Dentro de los envases de elaboración directa se puede agregar la producción de vaso, ya que algunos fabricantes han aprovechado como un medio publicitario el uso posterior que se le puede dar al envase. Para tapar el vaso se emplea una tapa sin rosca que sin embargo hace un sello efectivo.

Fabricación

El vidrio ya formado y completamente fundido se mantiene caliente en el horno de fusión, el vidrio sale del canal alimentador con la forma de una gran gota que se corta a un peso determinado (de acuerdo al molde) llamadas velas o gotas, son enviadas a las máquinas que tienen los moldes en donde se forman los envases.

Industrialmente, los envases se fabrican utilizando uno o dos de los procesos aplicables al vidrio y que son prensado y soplado. Cada uno de los procesos requiere de moldes especiales, cuando se combinan dos de los procesos se requiere de un molde para cada una de las operaciones realizadas.

Siempre en los envases se requiere de una corona (boca), que se puede hacer mediante soplado o mediante prensado, pero en los dos casos se obtiene lo que se llama una preforma que pasa a otro molde donde por soplado se hace el envase.

Los envases de elaboración directa se pueden producir por dos sistemas:

Proceso Soplo – Soplo Para frascos de boca angosta

Proceso Prensa – Soplo Para envases de boca ancha

Proceso Soplo – Soplo.

En este proceso y como se anotó renglones arriba, se usa para fabricar botellas de boca angosta. Se requiere de un molde para formar por soplado el cuello de la botella y la boca (en esta operación no se forma la rosca) y un cuerpo hueco de menor tamaño que el que tendrá el envase terminado, recibe el nombre de preforma y tiene el volumen necesario de vidrio para obtener el envase final.

La preforma es recalentada en caso de que sea necesario y pasada a otro molde donde por soplado se hace crecer el envase hasta quedar limitado por las paredes del mismo, dado el caso, se forma la cuerda de la boca en el mismo molde, se enfría y se abre el molde para retirar el envase y colocarlo en una banda de enfriamiento controlado donde se termina de enfriar mientras es transportado para su envase.

Proceso prensa – soplo

Es el proceso usado en la fabricación de envases de boca ancha y se hace en dos pasos:

En el primer paso se efectúan cuatro operaciones que son necesarias para obtener la preforma correspondiente.

4.- se abre el molde y la preforma de boca ancha es extraída para ser colocada en el molde de soplo.

En el siguiente paso, en el segundo molde (soplo) se coloca la preforma de boca ancha (recalentada si es necesario), se inyecta aire por la base de la corona inflando la preforma y dando forma al cuerpo y rosca del envase.

Se enfría y es extraído del molde para ser colocado a una banda metálica con enfriamiento controlado para evitar un choque térmico que puede originar fracturas en los envases

Tratamiento térmico.

En esta etapa, el envase llega a un horno donde se le somete a un tratamiento térmico que alivia las tensiones generadas por la transición de temperaturas desde el horno de fusión hasta el envase formado que se realiza muy rápido. De este horno el envase ya sale listo para su distribución y utilización.

Identificación del productor

En la base de los moldes de soplado, tanto para envases de boca angosta como para los de boca ancha, se acostumbra grabar datos que sirven para las estadísp>

Tapa

Se debe considerar el tipo de boca (corona) para definir el tipo de tapa y de rosca más adecuado para el envase. El mecanismo de cerrado forma parte del diseño. Las tapas traen por el interior un sello, que cuando se aprieta la tapa se comprime con el borde de la boca evitando que el producto se derrame o que puedan entrar contaminantes o aire al interior del envase. El material de los sellos varía de acuerdo al contenido y los mercados a los que va dirigido.

Color

La coloración del vidrio de los envases se puede aplicar con diferentes propósitos, que van desde puramente decorativos hasta medio de protección del contenido. En algunos casos la protección del contenido se ha convertido en una importante necesidad, permite filtrar determinadas longitudes de onda de la luz, que pueden deteriorar el contenido.

Para colorear el vidrio, los colorantes se agregan en el horno de fundido. Los productos utilizados para dar color son:

Colorante Color obtenido

Óxido férrico amarillo

Óxido de antimonio amarillo

Azufre ámbar

Carbón ámbar

Óxido de cobalto azul

Óxido férrico naranja

Óxido de fierro negro

Óxido cúprico rojo

Sulfito de cadmio rojo

Óxido de cromo verde

Óxido de manganeso violeta

Fluoruro de calcio ópalo

Se presenta una fórmula tipo, empleada para la fabricación de vidrio para envase.

Materia prima Aporte químico Función %

Arena sílica SiO2 Formador de red 55

Vítrea

Carbonato de sodio Na2O Fundente 20

Piedra Caliza CaO Modificador de 16

Viscosidad

Feldespato Al2O3 8

Afinantes SO3 Acelerador de 0.8

Fusión

Colorantes Ver tabla anterior 0.2

4.2 ENVASES, EMBALAJES Y CONTENEDORES METÁLICOS

El envase metálico se puede definir como un recipiente rígido para contener, proteger y conservar productos, que puede cerrarse herméticamente.

Los envases metálicos constituyen el 80% de los envases empleados para la elaboración de alimentos procesados. Las cualidades del envasado metálico son: resistencia mecánica, ligereza, estanqueidad, barrera a la luz y radiaciones, buena conductividad térmica, versatilidad, estética, reciclabilidad, capacidad de innovación y evolución tecnológica. El consumo mundial de envases metálicos se estima en unos 17 millones de toneladas de las que el 9% es aluminio y el 91% es acero.

El proceso del enlatado se define como la conservación de los alimentos en recipientes cerrados, donde se usa generalmente un tratamiento térmico como factor primordial para prevenir alteraciones.

El recipiente más utilizado para este proceso es la lata o envase de hojalata, aunque en la actualidad se usan otros materiales para el mismo propósito.

Fue el francés, Nicolás Appert, quien entre los años 1795 y 1810 realizó una completa investigación sobre la conservación de alimentos mediante el enlatado. En 1809 recibió, del gobierno francés, un premio de 12 000 francos por su trabajo publicado acerca de la conservación de alimentos para las Fuerzas Armadas. En esos tiempos no se sabía de las relaciones entre microorganismos y las alteraciones de los alimentos, pero Appert daba instrucciones muy precisas en su trabajo para la conservación de alimentos contenidos en envases de vidrio de boca ancha tapada con corcho que calentaba por varias horas en agua hirviendo.

Los adelantos conseguidos en el enlatado se deben principalmente a los métodos del tratamiento térmico, a la construcción de envases y al cálculo del tratamiento requerido. Desde los tiempos de Appert hasta 1850, los conserveros trataban los alimentos envasados,

con calor, de manera similar a la empleada por él; fue en ese año cuando en Europa se empiezan a usar baños de aceite y salmueras para conseguir temperaturas superiores a los 100 ºC.

El envase de hojalata lo patentó Durand en Inglaterra en 1810 y se ha venido perfeccionando desde entonces no sólo en tamaños, construcción y especificaciones, sino también en los equipos para su fabricación. En cuanto al tratamiento térmico de las conservas, sólo hasta 1874 fue posible el perfeccionamiento de un recipiente cerrado, con vapor a presión y que trabaja en forma segura, cuando un conservero de Filadelfia, Estados Unidos patentó el autoclave. En los últimos años se ha dedicado especial atención al diseño de procesos y equipos que garanticen un tratamiento seguro para obtener buena calidad del producto enlatado.

¿Qué es la hojalata?

La hojalata es un material metálico, heterogéneo de estructura estratificada, constituida por una delgada lámina de acero dulce de bajo carbón(de espesor igual o inferior a 0.35 mm), recubierta por ambas caras con una delgada capa de estaño mediante un proceso electrolítico. Como el estaño se adhiere firmemente al metal base, la hojalata puede ser prensada, estampada, troquelada y doblada hasta darle formas complejas, sin que se desprenda la capa de estaño.

Norma ASTM – A - 624

¿Para qué se utiliza?

Se utiliza en la fabricación de envases y partes para envases que deben reunir ciertas propiedades según el producto que contengan, el proceso de producción y el destino final del producto terminado.

¿Qué propiedades presenta el envase de hojalata?

Resistencia mecánica.

La resistencia del acero base permite envasar productos a presión o vacío, facilita la manipulación y el transporte evitando filtraciones o roturas y permitiendo su apilamiento con el consecuente ahorro de espacio.

Conductividad térmica

Permite buena transferencia de calor para acortar tiempos en el tratamiento con calor.

Estabilidad térmica

El material no cambia propiedades al calentarlo

Hermeticidad

Forma una barrera entre los productos y el medio ambiente, es la principal propiedad exigida, para evitar la entrada de microorganismos o de aire que producen la descomposición del contenido.

Barrera a la luz

Por su propia naturaleza, el metal no permite el paso de la luz, por lo que los productos que se ven afectados por la acción de la luz pueden ser candidatos al envase de hojalata.

Durabilidad

Los envases de hojalata permiten mantener los productos contenidos an condiciones óptimas de largos períodos de tiempo.

Propiedad magnética

Para efectos del reciclado permite separar fácilmente los envases desechados de hojalata de otros desperdicios mediante el uso de electroimanes.

Propiedad Química

Su mínima reacción química entre el envase y el alimento permite conservar características como el color, el aroma y el sabor

Versatilidad

Infinidad de formas y tamaños para envases que pueden ser decorados con atractivos dibujos y litografías.

Reciclabilidad

En las últimas décadas, la humanidad se ha ido concientizando en forma creciente sobre los problemas referentes al medio ambiente. El progreso del hombre fue de la mano con el aumento de la producción y del consumo, con su consecuente mejora del nivel de vida pero trayendo aparejado el aumento de los residuos.

Ante tal situación, el uso de materiales reciclables es la solución para parte de éste problema ya que reduce los espacios destinados a la deposición de residuos y además proporciona ahorro de materias primas y energía.

Dentro de éste marco, la hojalata es un material ecológico por excelencia. La hojalata es biodegradable, por lo que una vez depositada en los tiraderos, se descompone rápidamente para convertirse en óxido de fierro y óxido de estaño.

Los envases de hojalata son recuperables del resto de los residuos mediante la utilización de electroimanes que de forma sencilla, económica y eficaz los separan debido a su naturaleza magnética. La hojalata recuperada, puede ser reutilizada en la producción de acero con el consecuente ahorro de energía y materias primas.

Sistemas de fabricación de hojalata.

Antes de la Segunda Guerra Mundial, el proceso de obtención de hojalata consistía en la inmersión de la lámina de acero en un baño de estaño fundido, con lo que se conseguía hojalata con un alto recubrimiento de estaño. Hoy en día, casi la totalidad de los sistemas de fabricación utilizan procesos electrolíticos para depositar el estaño sobre el acero. Esto se hace a partir de soluciones acuosas de alguna sal de estaño, el sistema permite mejor control del espesor del recubrimiento, al tiempo que posibilitan la obtención de hojalata con diferente recubrimiento en cada cara (hojalata diferencial). Los sistemas electrolíticos más comunes son los procesos alcalinos y los ácidos (Halógeno y Ferrostán)

Proceso Halógeno

Desarrollado por E.I.Dupont de Nemours & Co. De los Estados Unidos, utiliza cubas electrolíticas horizontales, de facil alimentación continua y con ánodos de estaño. Las soluciones empleadas son a base de fluoroestanito de sodio. Se destacan las etapas de:

Enjuague

Estañado electrolítico

Recuperación

Lavado en caliente

Reflujo

Pasivación

Lavado final

Aceitado.

Proceso

-La etapa siguiente es la reducción en frio hasta el espesor nominal, que en el caso de la lámina sometida a reducción única se aproxima al espesor final. La reducción típica en frío puede reducir diez veces el espesor.

-Se recoce la lámina manteniendo los rollos de acero a temperaturas entre 580 – 600 ºC en una atmósfera inerte durante 60 horas con un tiempo de 8 a 10 horas en la temperatura máxima

-El producto recocido puede ser laminado nuevamente para obtener las especificaciones finales.

-En este paso la lámina se encuentra lista para el acabado final:

Aceitado en el caso de lámina negra

Aplicación electrolítica de estaño en el caso de la hojalata.

Aplicación electrolítica de cromo / óxido de cromo en el caso de acero cubierto de cromo, llamado comúnmente acero desprovisto de estaño (TSF)

Limpieza alcalina

Con el fin de retirar el aceite orgánico con el que viene la lámina y que la protege de la humedad del aire durante el transporte y almacenamiento, ésta se somete a limpieza con una solución alcalina caliente. En la misma solución se hace pasar la lámina dos veces usando polaridad diferente en cada una de las pasadas, generándose un sistema de limpieza hecho por el hidrógeno y el oxígeno desprendido en cada pasada

Enjuague

Con el objeto de que dure más la solución del paso siguiente se hace necesario eliminar la solución alcalina que acompaña a la lámina después del desengrasado

Decapado

La lámina se hace pasar por una solución de ácido sulfúrico caliente, con el fin de eliminar cualquier cantidad de óxido de hierro formada y que impediría el estañado posterior. El proceso también permite la activación de la superficie para la recepción del estaño

Enjuague

Para evitar contaminaciones en la tina de estañado, la operación del decapado se complementa con el enjuagado, el objeto es no transportar materiales de la tina de decapado a la de estañado.

Estañado electrolítico.

Esta operación permite al proceso la posibilidad de recubrir la lámina con dos capas de estaño iguales o diferentes (estañado diferencial). El electrolito lo constituye una solución de fluoroestanito de sodio, agentes inhibidores de la oxidación y abrillantadores.

Recuperación

Con una solución de fluoruro de sodio se eliminan las sales de estaño que se hayan cristalizado sobre la superficie de la hojalata.

Lavado en caliente

La lámina se pasa por una solución diluida y caliente de HCl, con el propósito de servir de fúndente del estaño en la formación de la capa o aleación estaño – hierro en la etapa siguiente (reflujo)

Reflujo

El reflujo es un sistema especial de calentamiento de la lámina por corriente eléctrica, lo que permite a una parte del estaño alearse con el hierro y el resto (libre) adquiere un aspecto brillante. La cantidad de estaño aleado depende de la potencia eléctrica aplicada. Con lo que la

aleación Sn – Fe permite obtener propiedades especiales a la hojalata, relativas a la resistencia a la corrosión.

Pasivación

La pasivación es un tratamiento electroquímico que tiene como objetivo depositar una película de óxido de cromo (Cr2O3) y cromo metálico sobre la lámina, a fin de reducir al mínimo las películas de óxido de estaño que se hubiesen formado en el reflujo y para mejorar la resistencia de la hojalata a la sulfuración y a la oxidación (herrumbre). El electrólito lo constituye una solución de dicromato de sodio.

Lavado final.

Se efectúa con agua desmineralizada caliente y a presión, se lava fuertemente la lámina para dejarla exenta de cualquier residuo depositado sobre la superficie.

Aceitado

Se hace para proteger a la hojalata de la humedad del aire y facilitar su manejo, se hace pasar el material por un aceitador electrostático que permite colocarle pequeñas cantidades de aceite.

Características de la hojalata.

Las características de la hojalata son muy definidas y se pueden medir. Entre los factores más importantes se tienen:

Tipo de acero:

Se debe recordar que el acero constituye el elemento central de la hojalata, es el elemento soporte y el que proporciona las características mecánicas. El acero dulce utilizado puede ser producido por colada continua o por lingoteras, de acuerdo con la composición química, los tipos de acero más usados son:

Acero tipo D, es un acero apagado con aluminio (desoxidado) utilizado para embutidos profundos (envases de dos piezas, cuellos de aerosoles, etc)

El acero tipo L de ASTM A – 623. Este acero es de bajo contenido de metaloides y elementos residuales (Ni, Cr, Mo) por lo que es recomendado en envases de alta resistencia a la corrosión.

Acero tipo MC, refosforizado, usado donde se requiere de una rigidez alta.

Acero tipo MR, muy parecido al tipo L, excepto por su contenido de residuales, tiene buena resistencia a la corrosión. Se usa para envases en general.

Especificaciones químicas para aceros base

Porcentajes permitidos

Elemento Tipo L Tipo MS Tipo MR Tipo MC

Manganeso 0.25 a 0.60 0.25 a 0.60 0.25 a 0.60 0.25 a 0.60

Carbón 0.12 máx. 0.12 máx. 0.12 máx. 0.12 máx

Fósforo 0.015 máx. 0.015 máx. 0.02 máx. 0.07 a 0.11

Azufre 0.05 máx. 0.05 máx. 0.05 máx. 0.05 máx.

Silicio 0.01 máx. 0.01 máx. 0.01 máx. 0.01 máx.

Cobre 0.06 máx. 0.10 a 0.20 0.20 máx. 0.20 máx

Níquel 0.04 máx. 0.04 máx. NE NE

Cromo 0.06 máx 0.06 máx NE NE

Molibdeno 0.05 máx. 0.05 máx. NE NE

Arsénico 0.02 Máx. 0.02 máx NE NE

Espesor

El espesor de la hojalata está definido en los estándares convencionales como el que cae en el rango de 0.15 mm a 0.50 mm en simple reducción y de 0.14 mm a 0.29 mm para lámina de acero doblemente reducida.

En algunas partes del mundo se sigue utilizando el sistema inglés, el que tiene como unidad la “caja base y que es el área de 112 láminas de 20 x 14 pulgadas por lado.

Área de la caja base = 112 x 20 x 14 = 31 369 pulgadas2

Cuando la hojalata se vende en términos de caja base (c.b.), el espesor es conocido como sustancia de peso base, el que se define como “las libras que tiene una caja base”

La equivalencia entre sustancia peso base y mm, está dada por la expresión:

Lb/c.b. = 0.15902 x 2.205 x espesor en mm

Espesor en mm = [Lb / c.b.] / (0.15902 x 2.205)

Temple

El acero base para hojalata se clasifica según su temple, que es un dato característico de propiedades mecánicas del material.

Dureza Rockwell 30T

Temple Mín. Máx. Características usos

T –1 46 52 Embutidos muy profundos Botes para troque-

o severos lado muy profund

Boquillas aerosol

Fondos aerosol,

Tapas, botes de

Dos piezas

T – 2 50 56 Embutido moderado Tapones de rosca

Tapas y fondos

T – 3 54 60 Embutidos poco pro- Botes en general

fundos para aplica- cuerpos y tapas

ciones comunes corcholatas

T – 4 58 64 Aplicaciones comunes Cuerpos de botes

con más rigidez tapas y corcholata

resistir los engargo- de productos

lados severos moderadamente o

nada corrosivos.

T – 6

acero refosforado)

Recubrimiento de estaño

Hasta hace poco tiempo, existían fuertes limitaciones para los diferentes tipos de recubrimiento con estaño, pero a raíz de investigaciones tanto de productores de hojalata como de los usuarios tendientes a bajar costos, se pasó de espesores de estaño de 5.6 g / m2 a 1.1 g / m2 (por cara). Lo anterior lógicamente produce innovaciones en los procesos de fabricación de hojalata y de los envases.

Gracias a la bondad de la película de estaño – hierro, ha sido posible pensar en la fabricación de hojalata de bajo estañado. Se les denomina L.T.S. o Lightly Tincoated Steel.

Son materiales con bajísima película de estaño y con pasivación. La película de estaño puede ser aleada o no, siendo la primera la que mejores resultados ha dado.

Contenido de estaño

Designación PESO NOMINAL PESO PROMEDIO

recubrimiento recubrimiento

por cara por cara

Nº g / m2 g / m2

10 1.1 0.9

15 1.7 1.3

25 2.8 2.5

50 5.6 5.2

75 8.4 7.8

100 11.2 10.1

Hojalata diferencial

D 25 / 50 2.8 / 5.6 2.5 / 5.2

D 50 / 25 5.6 / 2.8 5.2 / 2.5

D 75 / 25 8.4 / 2.8 7.8 / 2.5

D 100 / 25 11.2 / 2.8 10.1 / 2.5

D capa superior / capa inferior Datos AHMSA

Acabados superficiales en hojalata

Designación Descripción Rugosidad en

Micropulgada

7C TC-A smooth finish 12 – 22

Standard finish

5C SC-A shot–blast finish 40 – 60

5B Standard matte finish with 30 – 50

die casting

Norma ASTM 62490

Pasivación

La pasivación tiene como objetivo disminuir la formación de óxido de estaño sobre la superficie durante su almacenamiento, disminuir su posible decoloración a causa del calentamiento en los procesos de barnizado y litografiado, aumentar su resistencia al ennegrecimiento que suele producirse cuando la hojalata entra en contacto con alimentos.

De acuerdo con la norma ASTM A624 el proceso de pasivación se puede hacer por el método 300 o el 311

Pasivación de la hojalata

Propiedades 300 Inmersión 311 electroquímico

Óxido de cromo De 1 a 2 mg / m2 6 g / m2 (mínimo)

Laqueado Buena adherencia Buena adherencia de

De lacas laca seca y húmeda

Decoloración Pobre Mayor resistencia

Aplicación Para contenidos Uso universal, para

Secos (leche en enlacar, pintar y

Polvo) esterilizar

Recomendaciones generales:

Las especificaciones de temple, espesor de la hojalata, estaño por cara, aleación Sn-Fe, rango de pasivación y contenidos de aceite; deben ser verificadas por los fabricantes de envases y por el enlatador, pues envases fabricados por debajo de las normas son causantes de problemas con el producto.

El fabricante de envases debe realizar ensayos previos con el enlatador antes de envasar un producto nuevo para ajustarse a las exigencias del mismo, del proceso y del mercado

Recomendaciones para el manejo de la hojalata.

Para evitar oxidación, la hojalata debe almacenarse en un ambiente seco. Si el medio ambiente es húmedo, la oxidación ocurrirá rápidamente, a menos que se tomen algunas precauciones que la minimicen.

La oxidación es el resultado de la reacción química que ocurre entre el fierro del núcleo de la hojalata que a través de las imperfecciones del recubrimiento de estaño, queda en contacto con la humedad y el oxígeno del aire, produciendo la disolución del fierro, transformándolo en óxido, la cantidad de éste, depende del tamaño y de la cantidad de las imperfecciones en el recubrimiento de estaño; mientras más bajo es el recubrimiento, mayor es la porosidad y por lo tanto es más factible la oxidación durante el transporte o almacenamiento en condiciones no adecuados.

Una vez que el fenómeno de oxidación empieza, el proceso es rápido, debido a la formación de zonas de óxido que amplían el área donde puede actuar el agua y el oxígeno levantando y desprendiendo la película de estaño.

Se presenta otro punto de ataque además de las imperfecciones en la película de estaño, que es más crítico por la carencia total de recubrimiento; como son las aristas donde se han realizado cortes, bien sea por el fabricante o por el usuario de la hojalata.

Cuando el transporte de la hojalata debe hacerse a grandes distancias, es factible tener cambios apreciables en el clima o cuando se viaja día y noche, la temperatura de la hojalata puede llegar a estar por debajo del punto de rocío del aire que la rodea, dando por resultado la condensación de agua sobre el material. Es más perjudicial cuando sucede lo anterior sobre láminas cortadas ya que presentan sus aristas (libres de estaño) al medio ambiente.

Es conveniente observar las siguientes precauciones cuando se va a transportar, almacenar y manejar hojalata:

Nunca dejar la hojalata a la intemperie.

Exigir transportes que brinden buena protección contra la humedad del medio ambiente.

Almacenar la hojalata en bodegas cerradas y con baja humedad relativa.

No almacenar hojalata sin la adecuada protección.

Si se tienen que inspeccionar pacas de hojalata cortada, deben cubrirse nuevamente para almacenarlas. Si durante la inspección se observa humedad, se debe usar dicho material de inmediato para evitar el progreso de la oxidación.

Cuando durante el proceso de transformación de la hojalata se hagan cortes, las partes resultantes se deben usar lo antes posible, debido a que las aristas resultantes de los cortes no tienen estaño y se oxidan rápidamente.

Nunca manejar la hojalata sin guantes y que se encuentren secos. La humedad y las sales contenidas en el sudor atacan rápidamente a la hojalata. La hojalata corta como si fuera navaja siendo más peligrosa por los nuevos calibres delgados.

Usar la hojalata inmediatamente después de destaparla

No almacenar hojalata durante períodos largos, ya que el aceite aplicado para protección se va perdiendo.

No frotar la hojalata con materiales abrasivos.

También estas recomendaciones son aplicables a los envases.

Aluminio.

El aluminio es un elemento químico metálico, de símbolo Al, número atómico 26.98154, que pertenece al grupo IIIA del sistema periódico. El aluminio puro es blando y tiene poca resistencia mecánica, pero forma aleaciones con otros elementos para aumentar su resistencia y adquirir propiedades útiles. Las aleaciones de aluminio son ligeras, fuertes y de fácil formación, son fáciles de ensamblar, fundir o maquinar y aceptan gran variedad de acabados. Por sus propiedades físicas, químicas y metalúrgicas, el aluminio se ha convertido en el metal no ferroso de mayor uso.

El aluminio es el elemento metálico más abundante en la tierra, pero nunca se encuentra en forma libre en la naturaleza. Se halla ampliamente distribuido en las plantas y en casi todas las

rocas, sobre todo en las ígneas, que contienen aluminio en forma de minerales de alúmino silicato.

Las bauxitas son mezclas y no una especie mineral, los depósitos comerciales de bauxita constan pimordialmente de gibsita Al(OH)3 o boehmita AlO(OH), o mezclas de estos minerales. Las bauxitas sirven de materia prima fundamental en la producción del aluminio.

El aluminio es un metal plateado con densidad de 2.70 (a 20ºC), se conoce por su alta conductividad eléctrica y térmica. Funde a 660 ºC y hierve a 2057 ºC. El aluminio es estable al aire y resistente a la corrosión por el agua de mar, a muchas soluciones acuosas y a otros agentes químicos, esto se debe a la protección del metal por una capa de óxido. A una pureza superior al 99.5%, resiste el ataque de la mayor parte de los ácidos, pero se disuelve en agua regia. Su capa protectora de óxido se disuelve en soluciones alcalinas y la corrosión es rápida.

La tecnología que se utiliza más a menudo en la producción del aluminio comprende dos etapas:

La extracción y purificación de la alúmina de las menas y la electrólisis del óxido después de haberse disuelto en criolita fundida. La bauxita constituye con mucho la materia prima más empleada.

En el proceso de extracción de la alúmina, la bauxita se tritura y se muele, posteriormente se disuelve con temperatura y a presión en una solución concentrada de sosa cáustica. El residuo formado por los minerales que acompañan a la bauxita se conoce como lodo rojo que contiene las impuresas insolubles. El lodo rojo se separa de la solución. En el enfriamiento de la solución se sobresatura con respecto a la alúmina. Para producir el metal, el producto (alúmina cristalizada como gibbsita) se calcina hasta temperaturas de 1300 ºC para producir alúmina con contenidos de sosa de 0.3% a 0.8%, menos de 0.1% de óxido de fierro y trazas de otros óxidos.

En la fundición, la alúmina se disuelve en celdas o cubas que son contenedores rectangulares de acero revestido con carbón, que contienen un electrólito fundido (baño) compuesto principalmente por criolita Na3AlF6, el baño contiene normalmente del 2 al 8% de alúmina. En las celdas, cuelgan de la parte superior ánodos de carbón que penetran en el baño fundido unos 4 cm. El calor que se requiere para mantener el baño fundido lo suministra la resistencia eléctrica que presenta el baño cuando pasa la corriente eléctrica por él.

El paso de la corriente eléctrica directa a través del electrólito descompone la alúmina disuelta. El metal se deposita sobre el cátodo y el oxígeno sobre el ánodo de carbón que se consume gradualmente. El proceso de fusión es continuo. Se adiciona la alúmina, se reemplazan los ánodos y el aluminio fundido se extrae periódicamente sin interrumpir la corriente de las celdas.

El aluminio fundido se de las celdas de fusión se pasa a grandes crisoles. De éstos el metal puede vaciarse directamente para producir lingotes de fundición, o bien puede transferirse a hornos de contención para un refinamiento posterior o para alearse con otros metales y formar lingotes. El aluminio primario, tal como viene de la celda, tiene aproximadamente un 99.8% de pureza.

El aluminio es anfótero y puede reaccionar con ácidos minerales para formar sales solubles con desprendimiento de hidrógeno. A temperaturas altas, reduce a muchos compuestos que contienen oxígeno, sobre todo a los óxidos metálicos.

Las aleaciones del aluminio son sustancias formadas por la adición de uno o más elementos, metales por lo general, al aluminio.

Los principales elementos de aleación para el aluminio son el magnesio, silicio, cobre, zinc y manganeso. Las aleaciones selist 106.5pt'>1 Al

2 Cu

3 Mn

4 Si

5 bsp; Zn

8 Otros

Se adicionan cantidades menores de otros elementos, como Cr, Zr, V, Pb y Bi, para fines especiales. Las adiciones de Ti se emplean para producir estructura de grano fino.

Las aleaciones de fundición son fabricadas con cantidades considerables de metal de recuperación, así, las aleaciones de fundición contienen normalmente cantidades menores de varios elementos; éstos no causan problemas si se mantienen dentro de ciertos límites. El uso de material recuperado es de creciente importancia, ya que se reduce la energía requerida para fabricar productos de aluminio.

El aluminio es un elemento tan conocido y de uso tan difundido que es difícil creer que en el siglo XIX un rey de Dinamarca usaba una corona de aluminio, (en 1825 se separa el aluminio de su mineral) se requirió de muchos años para que el proceso de obtención fuera eficiente y se pudiera obtener en forma industrial.

En 1900 se fabrican tapas de aluminio para tarros, luego, en el inicio de la Primera Guerra Mundial, en Europa se usaron los primeros envases (primarios) para goma de mascar y algunas otras golosinas fabricados con hoja de aluminio.

En 1950 se fabrican los primeros envases fabricados con hoja de aluminio, y es en 1959 cuando se diseña la primera lata de aluminio. Fue usado por primera vez en forma de lata en Escandinavia, para envasar pescado, leche, carne y vegetales.

Algunas de las características que hacen que sea muy apreciado como material de envase son:

Poco peso

Difícil de romper

Fácil de rasgar

Hermético

Higiénico

Sin soldaduras

Inoxidable

No produce chispa

Con 99.5% de reciclaje

Barrera a la luz

Fácil de embutir

Insaboro

No tiene olor

Buen transmisor del calor

Barrera a los gases

En el mercado se encuentran tipos comercialmente puros de aluminio, otros de aleaciones que son más resistentes a la corrosión, en todos los casos, son químicamente tratados para mejorar la adhesión de tintas y lacas.

El aluminio presenta algunas desventajas como que no resiste envasar en él productos de baja acidez o que contengan cloruros, no resiste impactos, ya que debido a su maleabilidad es muy fácil que cualquier golpe deje marca visible.

Hoja (foil) de aluminio.

El foil de aluminio se produce a base de lingotes de aluminio, su proceso consiste en pasar los lingotes por máquinas laminadoras que poco a poco lo van reduciendo de espesor hasta volverlo una hoja delgada continua (en rollos) de espesores que van de 9 hasta 140 micrones.

El foil (hoja) de aluminio sigue siendo después de muchos años, la mejor barrera disponible al vapor de agua y a la transmisión de gases. Su aspecto metálico es aprovechado para mucha diversidad de empaques; sin embargo, debido a su alto costo, se usa principalmente en espesores muy delgados.

El aluminio en espesores de 9 a 25 micrones debe ser protegido por materiales plásticos o papel, pues de lo contrario sus propiedades barrera se reducen notoriamente por fracturas o perforaciones (pinholes), es decir que se debe laminar con polietileno, papel delgado (35 gramos por m2), poliéster o polipropileno. En general se puede decir que a mayor flexibilidad del laminado, mayor protección se va a obtener.

Siempre ha existido la duda entre los usuarios de laminados a base de foil de aluminio, en cuanto al número máximo de perforaciones (pinholes) que puede tener cada especie. Si el aluminio va laminado con adhesivo a un papel y tiene además un alto número de pinholes, la permeabilidad al vapor de agua y oxígeno, a través de esas perforaciones es muy grande; pero

si en lugar de papel se utiliza película plástica de alta barrera en el laminado, la permeabilidad disminuye notablemente.

En Estados Unidos, la especificación del número de perforaciones por pie cuadrado es:

Aluminio Perforaciones

9 micrones 20

12 micrones 10

25 micrones 0

Existen dos tipos de aluminio:

Aluminio blando.

Se usa para fabricar laminados flexibles

Aluminio duro.

Se usa principalmente para el empaque de drogas tipo “blister” debido a la facilidad de perforación que presenta este tipo de aluminio.

El aluminio se desgarra con facilidad en espesores pequeños ya que tiene poca resistencia a la tracción, por eso, la impresión en esos calibres es muy difícil sin estar laminado en un soporte adecuado.

Formas más comunes de los envases metálicos.

Las formas de los envases fabricados con materiales metálicos (acero dulce de bajo carbón tipos L y MR, acero inoxidable, hojalata y hoja de aluminio) se pueden clasificar por la forma de su sección transversal y los más comunes son:

Envase redondo

Su sección transversal es circular y se pueden dividir en

Envase cilíndrico

Recipiente metálico con base circular, de pared rectilínea, acuellado, acordonado.

Envase cónico truncado

Recipiente metálico en forma de vaso, con base circular más pequeña que la boca superior y pared rectilínea.

Envase rectangular

Su sección transversal es rectangular o cuadrada con las esquinas redondeadas

Envase oblongo

En donde su sección transversal se forma con dos semicírculos en sus extremos, unidos por dos paralelas.

Envase ovalado

Es el envase en que su sección transversal tiene la forma de una elipse.

Envase trapezoidal

Como su nombre lo indica su sección es trapezoidal, con sus cuatro esquinas redondeadas.

Bote sanitario

El bote sanitario es un recipiente de hojalata o de acero libre de estaño (TFS) que se usa para contener productos alimenticios, generalmente para obtener más seguridad y calidad se recubren en su interior con barniz sanitario.

Dentro de las principales características de los botes o latas sanitarias se tienen:

Debe ser fabricado con un material que no altere ninguna de las características de los alimentos que se envasen en él.

El material del bote debe ser buen conductor del calor.

Tiene que ser ligero y resistente.

El envase debe ser de fácil llenado y cerrado

Tiene que ser posible producirlo en varios tamaños con la misma forma (imagen de marca).

Debe ser adaptable a varios productos (versátil).

Pueden clasificarse por la forma de su sección transversal como se trató un poco antes (circulares o redondas, rectangulares, ovaladas, oblongas y trapezoidales). También se pueden clasificar por la construcción de su cuerpo (pared lateral y fondo) en de una sola pieza sin soldadura lateral, de dos piezas, de tres piezas

Algunas de las características especiales de construcción son :

Acuellado

Consiste en hacer reducciones en uno o en los dos extremos de la pared lateral.

Expandido

Consiste en aumentar la sección transversal de la pared, ya sea para facilitar el llenado, para obtener mayor facilidad en el acomodo interior del producto o por razones de diseño (imagen).

Acordonado

El nombre de acordonado se le da al cuerpo que tiene anillos en el cuerpo, que se conocen como cordones, pueden tener diferentes diseños y son para darle mayor resistencia a la pared lateral.

Sistema de cierre

El sistema de cierre es el que permite obtener y mantener la hermeticidad en el envase. El sistema de cierre utilizado debe ser efectivo por si mismo, ya que después de distribuido, el fabricante no tiene control sobre los productos.

En el que la tapa se puede remover por presión, por deslizamiento de la tapa o haciendo palanca para zafar la tapa del anillo que la sostiene. Se puede usar para abrir y cerrar repetidas veces. Puede ser de fricción simple, de fricción múltiple o de fricción total.

El tipo roscado

Es indispensable que la boca del envase tenga rosca, se puede abrir y cerrar repetidas veces. La hermeticidad antes de abrirlo por primera vez, depende del material flexible que hace el sello por la presión que lo deforma entre el envase y la tapa, por lo que la dureza y selección del material empleado en el empaque es primordial.

El tipo engargolado

Es el tipo más común de cierre. Puede ser permanente, que se conoce como de doble cierre, que se requiere cortar con un abrelatas para extraer el contenido de la lata, no se puede cerrar nuevamente. Existe otro, en el que una hoja de aluminio es engafont-size:14.0pt;mso-bidi-font-size:10.0pt'> Válvula para aerosoles

Se puede considerar como un cierre hermético que permite abrir y cerrar repetidas veces el envase al extraer el material que se encuentra a presión dentro del envase. Cuando el cierre o sus elementos son de mala calidad se pierde el propelente y deja de servir el producto por la falta de hermeticidad.

Métodos de apertura.

Son tantas formas de abrir los envases metálicos como formas de cerrarlos se han desarrollado. La mayoría se abren con abrelatas, otros es haciendo palanca para destrabar la tapa de doble fricción (pinturas), otras se abren mediante una llave que se incluye en el envase (adherida), se tienen las que cierran con tapón de rosca (aceites y solventes), y las de fricción total que se emplean para las grasas lubricantes.

En los años 1950 – 1960, se empezaron a introducir las latas de cerveza, pero fue hasta 1963, cuando con el desarrollo de los cierres rápidos (de tirador de anillo) se produjo un incremento muy marcado en la introducción al gusto de los consumidores por un nuevo envase que se puede enfriar en menos tiempo y que no se rompe.

Más recientemente han sido desarrollados los cierres conocidos como abre fácil o de apertura para vertido, donde al tirar de un anillo, se desprende una porción de la tapa que facilita el

vertido del líquido. Con el mismo principio se desarrollaron otras tapas que se pueden separar totalmente, éstas se conocen como de apertura total y se usan para productos sólidos.

Fabricación de las latas

Al principio, las latas se produjeron de forma artesanal, una a una, cortando la lámina con tijeras, se rolaba la lámina para dar la curvatura, se moldeaba el cuerpo en un molde cilíndrico y se soldaban las juntas del cuero y los extremos (tapas). En la parte superior se dejaba un orificio para introducir el alimento, que posteriormente se sellaba con soldadura.

Las latas que se fabrican en la actualidad son las latas de tres piezas con soldadura electrógena y las latas de dos piezas construidas mediante dos sistemas principales:

Formado y planchado (DWI) que tiene el fondo más grueso que la pared, tres veces más, es particularmente útil para envasar cerveza o bebidas carbonatadas, pues el producto presurizado da a las paredes resistencia. El otro tipo es el denominado DRD (doble formado), que permite latas que tienen el grosor de la pared muy similar al del fondo.

Lata de tres piezas.

Constan esencialmente de un cuerpo cilíndrico, elaborado mediante soldadura, y dos tapas o extremos.

Las etapas esenciales de la fabricación de latas de tres piezas son las siguientes:

- Corte del rollo de hojalata en láminas rectangulares

- Si es necesario aplicar laca protectora

- Decoración externa en caso de ser necesario

- Corte longitudinal de las láminas en porciones rectangulares

- Formación de la pared de un cilindro con una junta lateral (soldadura)

- Formación de rebordes en cada extremo de la pared del cilindro

- Acoplamiento de uno o dos de los extremos (según el sistema de cerrado)

- Comprobación

- Envío a las líneas de llenado

Corte del rollo en láminas rectangulares

La lámina de metal que se surte en rollo, por razón natural tiene una curvatura, de manera que se corta en tramos rectangulares de acuerdo al tamaño de los envases a fabricar (para lograr su mejor aprovechamiento con el mínimo desperdicio), si se requiere, pasa a un planchado que tiene por objeto tener tramos perfectamente planos, con los que se puede seguir adelante el proceso de fabricación del envase.

Si es necesario aplicar laca.

Como el proceso que se describe es el mismo para cualquier tipo de envase metálico de tres piezas, puede ser que se use lámina de acero que no se encuentre recubierta por estaño o por cromo o simplemente que el consumidor quiera tener protección extra para su producto y lo solicite con laca protectora por el interior. Así que se requiere aplicar una capa de recubrimiento sintético (barniz) para lograr la protección del producto envasado.

La aplicación de barniz en los envases metálicos se remonta al año de 1903, en Inglaterra. Tiempo después se usaron en los Estados Unidos. El éxito obtenido abrió la puerta a nuevas investigaciones para formulaciones de barnices protectores para envases; en la actualidad se comercializan mas de 35 tipos de productos diferentes.

La aplicación del barniz protector se hace a las secciones de lámina planchada mediante el uso de rodillos de acero, se recubre y se hace pasar por un horno con el objeto de obtener las mejores cualidades del recubrimiento.

Decoración externa.

Si el producto no se diseña con etiqueta de papel, debe ser litografiado, operación que se hace inmediatamente después de aplicar el barniz interior. Al igual que con el otro recubrimiento, se debe hornear para dar la dureza requerida y velocidad al proceso.

La impresión externa tiene otro motivo extra y que es diferente al de la etiqueta de papel y es brindar protección a los envases contra la corrosión y el óxido. Las láminas protegidas interior y exteriormente después del horneo pasan a la siguiente operación de su manufactura y que permite manejar ya cada envase en forma individual.

Corte de las láminas rectangulares en tramos más pequeños para el cuerpo unitario del envase.

Las láminas para los cuerpos se cortan por medio de cizallas automáticas que seccionan la lámina recubierta en su sección transversal y por cuchillas circulares de acero endurecido, por su sección longitudinal, por razones obvias las láminas pequeñas de los cuerpos que se obtengan, deben ser perfectamente escuadradas.

Las (pequeñas) láminas pasan por unos rodillos que suprimen las irregularidades que se pudieron haber desarrollado durante las operaciones anteriores.

Formación de la pared de un cilindro con una junta lateral.

Enseguida se cortan las esquinas de cada cuerpo para que cuando se forme el engargolado, éste sólo tenga en los extremos dos espesores de metal.

Cuando no se suelde con láser, se doblan por los extremos de los lados más cortos para formar dos pestañas o ganchos en cada uno de los cantos. Se debe plegar uno hacia arriba y el otro hacia abajo para que se embonen y se pueda formar el cuerpo al engargolarlos y soldarlos (pegarlos).

En la actualidad, la junta lateral es soldada normalmente por resistencia y significa un progreso con respecto a la soldadura tradicional, permitiendo así eliminar el plomo del contenido de la

lata y del medio ambiente de la fábrica. La soldadura electrógena utiliza menos metal en la junta lateral ya que las soldadoras modernas sólo necesitan una superposición de 0.5 mm y el diámetro mínimo del cilindro a formar con soldadura por resistencia es de 52 mm. Las latas soldadas por resistencia se fabrican en su mayoría de hojalata.

Aunque el acero sin estaño no puede ser soldado en forma correcta por resistencia, si puede ser soldado fácilmente mediante fusión por láser, siempre que los bordes a unir se junten a tope, sin superposición, y se dirija el rayo láser para fundir las superficies del metal en contacto de forma que queden soldadas.

Las ventajas de la soldadura por láser son:

Se puede soldar acero sin estaño y sin limpieza de bordes.

Se puede soldar hojalata y aluminio

La soldadura a tope emplea menos material.

No se requiere alambre de cobre para soldar.

Las soldaduras son más lisas y más fáciles de proteger.

Las soldaduras son más estéticas

Pueden soldarse paredes para cilindros de menor diámetro que con la soldadura por resistencia.

La soldadura lateral por láser actualmente tiene una velocidad de 35 m / min., mientras que la soldadura por resistencia es de 70 m / min.

Formación de rebordes en cada extremo de la pared del cilindro.

Una vez que el cuerpo ha quedado soldado, se pasa a la maquina rebordeadora donde son centrados entre dos cabezales que se adaptan a los fondos del bote y se mueven uno hacia el otro haciendo que los bordes del cuerpo se acampanen hacia afuera preparando así los extremos del cuerpo para recibir el fondo y después la tapa.

Fabricación de tapas

Las hojas de lámina se cortan en tiras onduladas, de estas tiras se estampan las tapas con prensas automáticas; los anillos concéntricos que graba la prensa en las tapas, están destinados a permitir abombamiento durante el tratamiento térmico y reducir así los esfuerzos sobre las uniones de los cuerpos del bote.

Formación del envase.

Para hacer el engargolado del fondo y posteriormente la tapa en el caso del bote sanitario, se emplea una máquina insertadora o cerradora. Las operaciones simplificadas consisten en poner un cuerpo en un soporte giratorio que embona con el perímetro del cuerpo, en la parte superior se coloca el fondo estampado y que tiene una ceja para hacer la unión, un soporte superior baja y mantiene el fondo presionado contra el cuerpo para que el acampanado que se

hizo al cuerpo y la ceja que se dejo durante el estampado del fondo se mantengan unidos mientras un par de moletas o rodillos con un rebaje especial actúan sucesivamente sobre el borde de las dos piezas para hacer dobleces apropiados para obtener el engargolado hermético entre la pared y el fondo.

El engargolado terminado, que debe ajustarse a ciertas dimensiones normalizadas, consta de cinco espesores de la lámina empleada. Si en la fabricación del cuerpo se usa el sistema de engatillado, donde coinciden las uniones se tendrá un espesor equivalente a siete veces el espesor de la lámina usada. Para colocar la tapa del bote se usa el mismo sistema que para colocar el fondo. Cuando las operaciones descritas anteriormente se han hecho bien, se tendrá como resultado un envase hermético y que resiste el tratamiento térmico necesario para la conservación de los alimentos.

Existen otros envases de metal como las latas, cubetas y los tambores que se fabrican siguiendo los mismos principios que para las latas sanitarias pero con la salvedad de que no son herméticos ya que las tapas son piezas adicionales que por medio de mecanismos apropiados producen sellados efectivos pero que no se pueden considerar herméticos. También se deben tener presentes los tubos de metal colapsibles y los envases para aerosol.

Tubos colapsibles o depresibles

Como medio de envasado los tubos colapsibles han encontrado aplicación desde hace un poco más de siglo y medio (1841) como envase para pinturas al óleo y un poco más de un siglo de que se empezaron a usar en las pastas para limpieza bucal.

En la actualidad existe una gran variedad de envases colapsibles, el envase depresible ha sufrido infinidad de modificaciones. Han perdurado por la facilidad que tienen como despachadores y la idea de los consumidores de que se trata de un envase limpio e higiénico.

Originalmente los tubos colapsibles se usaron en productos farmacéuticos y cosméticos. Los metales más empleados son el estaño y el aluminio, aunque se siguen usando los fabricados con plomo para materiales especiales y que no representan riesgo para la salud.

Si los productos a envasar en tubos depresibles pudieran sufrir algún deterioro por su contacto, se puede resolver el problema recubriendo internamente el envase con alguna resina flexible y compatible con el contenido.

En algunas ocasiones es recomendable poner algún sellador en el sello del tubo para evitar que algo del contenido pudiera salir del envase.

Botes para aerosol.

Se fabrican de la misma manera que las latas en lo que se refiere al cuerpo cilíndrico y el fondo. Lo que varía es la tapa superior y la presencia de un sistema dosificador para el control en la aplicación del contenido. La presentación en aerosol tiene un poco más de medio siglo (1940) de ser usada, es indudable que la principal característica es la comodidad que representa para la aplicación del contenido.

La principal mejora que han sufrido los aerosoles fue el cambio de propelentes ya que los fluorocarbonos que se usaban originalmente perjudican la capa de ozono. En la actualidad los propelentes más usados son el bióxido de carbono y el propano.

Dada la gran variedad tanto de productos (densidades y viscosidades) como de usos (comestibles, insecticidas, medicinas, pinturas, etc.) es necesaria una gran cantidad de mecanismos de aplicación. En la actualidad se puede considerar que existen más de dos mil diferentes sistemas de activación de las válvulas de control, del sistema de expulsión y del tipo de proyección del contenido, existen envases que tienen balines en su interior para facilitar el mezclado (pinturas) antes de aplicar el producto.

Este tipo de envase requiere de una tapa para proteger el sistema de la boquilla. Generalmente forman parte de la presentación estética del envase.

4.3 Envases y embalajes de papel y cartón.

Historia

En el año 105 de nuestra era, Ts´ai Lun descubrió que la pulpa obtenida de las fibras de la morera, cáñamo y algunas hierbas, al ser comprimidas sobre un cedazo y luego secarse, producía una lámina muy absorbente sobre la que se podía escribir mucho mejor que sobre el papiro o el pergamino. En el año 751 los árabes tomaron prisioneros algunos chinos que combatían por la posesión de Samarkanda y entre ellos algunos conocían la fabricación del papel. Desde entonces empieza a difundirse por el mundo entero los secretos de la fabricación del papel. Los árabes llevan la fabricación de papel a España en el año 950. Con la publicación de periódicos en 1609 se inicia en Europa esa importante industria.

El primer producción de papel en América data de 1690.-bidi-font-size:10.0pt'>

Se considera la invención de la imprenta de tipos móviles como el acontecimiento más grande en la historia de la cultura universal por sus profundas y permanentes repercusiones en las ciencias, las artes, y las humanidades, además de sus implicaciones en el mundo de la comunicación social en todos sus niveles, ya que permitió la masificación del conocimiento y la información.

Sin la invención del papel la imprenta no hubiera tenido razón de ser. Ninguno de los medios utilizados antes por el hombre para dejar testimonio de su pensamiento tenía las características necesarias para poder imprimir fácilmente. Sólo el papel proporcionó las condiciones necesarias de economía, facilidad de producción y aptitud para la impresión rápida, clara, firme y segura.

El uso del papel continuó y se aceleró con el desarrollo de la mecánica aplicada y la revolución industrial. Su uso se extiende a otros campos como el de las envolturas o paquetes, los cuales utiliza la industria para la comercialización y distribución de bienes. Sin el papel no se puede explicar un mundo contemporáneo de la venta al detalle y las grandes cadenas de autoservicio.

El material fabricado por las papeleras, de forma general se puede clasificar de acuerdo a su grosor, se denomina papel si tiene 30 milésimas de centímetro o menos y cartón cuando tiene más de las 30 milésimas de centímetro.

Fabricación de papel y cartón

La materia prima para la fabricación del papel y el cartón es la pasta o pulpa de celulosa. La pulpa es obtenida por la separación de las fibras de celulosa; existen tres métodos para su obtención: mecánico, químico y semiquímico.

Proceso mecánico.

En este método los troncos y ramas (sin hojas) se devastan con piedra de molino para obtener fibras de celulosa. El proceso mecánico se utiliza únicamente con maderas suaves. La pulpa obtenida por este método conserva todos los componentes presentes en la madera, por lo que es más alto su rendimiento. Se usa como materia prima en la obtención de papel periódico y papel manila.

La pasta mecánica se obtiene al forzar los troncos contra la cara de una piedra cilíndrica que gira a elevada velocidad. La posición de los troncos es tal que sus ejes son paralelos al eje de la piedra giratoria. Debe alimentarse suficiente cantidad de agua a la piedra para que sirva a la vez de refrigerante y de vehículo para arrastrar la pasta.

La muela o piedra abrasiva en un principio se fabricaba con arenisca natural, pero ahora se fabrican piedras artificiales que pueden tener diferentes características que permiten elaborar pastas a “la medida” de acuerdo con el fin a la que son destinadas. Por regla general, con piedras de superficie gruesa, alta presión y velocidad (genera más temperatura en el contacto), se obtienen pastas más porosas.

Se debe tener en cuenta el tipo y el estado de la madera, usualmente se obtienen a partir de especies de conifera de fibra larga, mientras que las especies perecederas o de fibra corta originan pastas más débiles. No obstante algunas maderas de baja densidad, tales como el álamo y el chopo, se usan también en la fabricación de pastas. La resistencia del papel obtenido con pasta mecánica es menor que el obtenido de pasta química. Por esto las pastas mecánicas sólo se usan en los papeles de conservación breve, tales como periódicos, catálogos, etc. Los papeles obtenidos de pasta mecánica poseen excelentes cualidades de impresión debido a su baja densidad, lisura y buena absorción de la tinta, pero pierden resistencia con el tiempo y se amarillean.

Proceso químico

Consiste en tratar astillas de madera con productos químicos para eliminar ciertos componentes que vienen junto con la celulosa para purificarla.

Este proceso tiene dos variantes diferentes.

Procesos alcalinos

Proceso a la sosa

Proceso al sulfato o proceso Kraft

Procesos ácidos

Proceso al sulfito normal

De un paso Bisulfito

NSSC

Sirvola

De dos pasos Storafite

Weyerhauser

De los procesos anotados el más interesante para la fabricación de envases es el proceso Kraft, que además es el proceso más utilizado.

Este proceso se divide en dos partes: La fabricación de la pulpa propiamente dicha y la recuperación de los reactivos.

FABRICACIÓN DE LA PULPA

Una vez que se tiene la madera en la planta, se procede a almacenarla. Esto se lleva a cabo empleando diferentes métodos, uno de ellos es apilarlos en secciones de tal forma que exista una rotación en el uso por secciones para usar siempre la madera más antigua para que no se vaya rezagando. Otro sistema consiste en convertir la madera en astillas en cuanto llega a la planta, la madera se almacena a la intemperie teniendo cuidado de efectuar la debida rotación.

Astillas

El astillado de la madera se efectúa al hacer pasar los troncos por una astilladora de cuchillas circulares, obteniendo astillas de diferentes tamaños, así como serrin, siendo seleccionados por medio de cribas vibratorias desechando el serrin y astillas grandes, el primero es separado por medio de un ciclón, mientras la astilla rechazada es enviada a un molino de martillos para disminuir su tamaño, a la salida de este molino se reúne con la aceptada, en una banda transportadora en la que es enviada a los silos de almacenamiento.

Digestores

Las astillas obtenidas se alimentan en unos reactores (digestores) que son unos recipientes de acero, que llevan recubrimiento interior de acero inoxidable, diseñado para resistir altas presiones y temperaturas.

Las astillas son alimentadas por la boca del digestor que tiene una malla para que cuando se efectúen las desgasificaciones no se tenga arrastre de licor ni de fibra de celulosa.

El reactivo que se utiliza en este proceso para eliminar los aglutinantes de la madera, principalmente lignina y resinas, recibe el nombre de licor o legía blanca y consiste de una solución de sosa cáustica y sulfuro de sodio.

Al mismo tiempo que se carga el digestor con astillas, se alimenta el licor blanco y licor negro necesario para completar el volumen , se cierra el digestor y se inyecta vapor al interior para subir la presión y la temperatura de la carga, según la curva de proceso previamente determinada.

Durante el proceso de digestión, el licor blanco reacciona con componentes de la madera como lignina, resinas, grasas, etc. Sin embargo, los reactivos no son completamente selectivos, así que atacan a la celulosa hidrolizandola y por lo tanto degradándola; Dicho ataque a la celulosa es relativamente débil mientras exista material aglutinante, por lo anterior no se puede llegar a la eliminación completa de la lignina, la cantidad que no se elimine dependerá del grado de cocimiento que se le dé a la madera.

El control de la degradación de la celulosa y de la eliminación de la lignina se determina por medio del número de permanganato, indica el grado de deslignificación que sufre la madera durante el cocimiento.

Los principales parámetros que intervienen en la digestión son:

Clase de madera a usar.

Composición de los licores.

Cantidad de licores sobre la madera alimentada

Ciclo de digestión

Del tipo de madera depende el volumen del licor por alimentar, la relación de baño se fija de acuerdo con el volumen total que se debe mantener en el digestor, se llama ciclo de digestión a las condiciones de operación de: presión 7 K/cm2, temperatura 150 – 180ºC y tiempo de 120 – 190 minutos a las que se somete la masa de astilla y licor dentro del digestor.

En el ciclo de digestión se distinguen dos etapas:

1.- La etapa de penetración del licor en los capilares de las astillas y ocurre desde que se cargan los licores hasta que se llega a la temperatura de cocción, este tiempo varia de 90 a 120 minutos.

2.- La etapa de digestión propiamente dicha, y es en ella cuando se efectúan las reacciones del licor sobre los ligantes de la madera y que también su tiempo es de 90 a 120 minutos.

A mayor temperatura es menor el tiempo de digestión aún cuando a temperaturas superiores a los 170 ºC se degrada la celulosa.

El producto obtenido se descarga a la presión de trabajo en unos recipientes de lámina que se denominan tanques de descarga que tienen un ciclón separador que sirve para eliminar el arrastre de pulpa y de licor negro. Permite la salida de parte del vapor que sirvió para efectuar

la digestión, este vapor generalmente se pasa por un condensador y posteriormente será utilizado en el lavado de pulpa. El licor residual y la pulpa caen al fondo del tanque donde se tiene un sistema de agitación para mantener la suspención homogénea.

La pulpa así obtenida no está en condiciones de usarse, ya que contiene licor residual y otras impurezas, tales como nudos, astillas a medio cocer, etc., que es necesario eliminar en un proceso de lavado y selección o depuración fina.

La eliminación de nudos y astillas grandes a medio cocer, se efectúa en unos aparatos separadores de nudos, que no son más que cribas con malla perforada de 5 mm de diámetro, que tienen regaderas que en su caso inyectan licor residual para lavar los nudos y las astillas e impedir que se pierdan con ellos fibras de celulosa. Esto quiere decir que por las cribas pasarán todas las fibras y astillas menores al diámetro de las perforaciones, quedándose en la malla y rechazándose las que no logran pasar, enviándose a una pila de almacenamiento, de donde son enviadas al sistema de digestión, mientras que el licor residual es recuperado y usado nuevamente por medio de bombas al sistema de lavado en las cribas separadoras.

La pulpa que logró pasar por las perforaciones de las cribas, está ya en condiciones de ser lavada, es decir, de eliminar el licor residual.

El proceso de lavado se lleva a cabo en tambores (filtros) rotatorios que tienen una malla de acero inoxidable, la que permite sólo el paso del líquido, reteniendo la fibra en su interior. Estos filtros o tambores, tienen un diseño que les permite trabajar a la succión, la que se logra con vacío, el que se logra con bombas de vacío de anillo húmedo o por medio de una pierna barométrica, que es un tubo de descarga que se permite que se llene y una vez que se encuentra lleno se abre de golpe la salida produciendo vacío en la parte superior.

El sistema de lavado es de tres pasos a contracorriente de manera que la pulpa más limpia se encuentra en el último filtro lavador. El licor residual desplazado de las fibras, va siendo más concentrado a medida que se va acercando al primer filtro lavador. El licor desalojado del primer filtro lavador, es enviado a los evaporadores, en el área de recuperación de reactivos, se le llama licor débil

La pulpa obtenida hasta este punto está lavada, sin de astillas grandes ni nudos pero aún tiene astillas que aunque son pequeñas, tienen un tamaño muy superior al de las fibras de celulosa; se tienen que separar para tener la pulpa para papel de buena calidad. Dicha separación se hace en unos aparatos llamados depuradores.

Antes de pasar la pulpa por los depuradores, es enviada a una torre de alta consistencia de donde se cargan las torres de dilución, donde se prepara la pulpa para ser enviada a la pila de distribución de donde se alimentan los depuradores.

Como no existen depuradores tan selectivos para que se obtengan astillas sin fibras y fibras sin astillas, se requiere de repetir el proceso, por lo que la depuración se hace en dos pasos.

La pulpa obtenida de los depuradores se encuentra en forma de una suspensión muy diluida (al 0.5%) que dificulta su almacenamiento y los tratamientos posteriores necesarios su preparación para fabricar el papel. Se requiere aumentar su concentración de fibras, por lo que se pasa a los espesadores, donde sube a un 3%.

Los espesadores son cilindros son forrados de tela metálica del 50 – 60, que impide el paso de las fibras, pero que permite el paso del agua. Se alimenta de un baño con la pulpa diluida que proviene de los depuradores y su sentido de giro es en el sentido de la descarga de la pulpa espesada, su eficiencia está relacionada con la velocidad de rotación y la altura del baño de alimentación.

La pulpa espesada se pasa a un depósito de concreto con azulejo (holandesa), se denomina pasta negra, la que inmediatamente será sometida a blanqueo.

La pasta negra es enviada a un tanque clorador que está provisto de agitador y tiene recubrimiento de hule especial para evitar la corrosión en los metales por la acción del cloro. El halógeno es aplicado en forma de gas, en una proporción de 4.5 a 7.0 % respecto a la pulpa seca.

La adición del cloro es controlada por medio de un registrador de conductividad; que manda señal a una válvula automática de envío de pasta, logrando un mejor control en la inyección de cloro, evitando que se suministre en exceso y así evitando la degradación innecesaria en las fibras de la pulpa.

Después del blanqueo la pulpa es bombeada desde la parte inferior de la torre, pasando por un filtro lavador rotatorio donde por medio del vacío y regaderas con agua fría en una zona y caliente en otra, el objeto es eliminar las cloroligninas formadas durante el blanqueo; a la salida del filtro la pulpa es transportada por un gusano al tiempo que se le agreda sosa cáustica en una proporción del 2 al 3% en base a la pulpa seca, En el gusano se uniformiza y llega a una torre en donde se le da un tiempo de reposo de 60 a 90 minutos a un pH de 12 y a una temperatura de 60 ºC. Y una concentración del 8 %. Este paso recibe el nombre de extracción alcalina, a su salida es enviada a una torre en la cual por la parte inferior es puesta en contacto con dióxido de cloro en proporción de 1.5 a 2.0 % base seca, en donde tiene un tiempo de retención de 160 a 180 minutos a una temperatura de 70 ºC y pH de 6, en este paso se oxidan las materias colorantes y se hacen solubles en el bióxido de cloro, después es enviada a otro filtro rotatorio lavador y a su salida se agrega sosa cáustica en una proporción de 0.5 a 1 % base pasta seca, enviándose a otra torre (segunda extracción alcalina) pero pasando antes a través de otro uniformador de pasta de tipo guano, manteniendo las mismas características de tiempo, temperatura y pH que en la primera extracción alcalina, en este paso son extraídas las cloroligninas y materias colorantes que aún lleve la pulpa.

Por último, la pasta una vez que ha sido lavada, nuevamente se le adiciona dióxido de cloro, en este paso alcanza su máximo grado de blancura, a continuación se lava con agua fresca y se almacena en torres especiales en donde la pulpa se mantiene en agitación constante.

Completándose en esta forma el ciclo de blanqueo, quedando lista la pulpa blanqueada para ser enviada a la elaboración de papel.

Impartir propiedades que permitan formar una hoja de papel o cartón que tenga las características deseadas.

En la línea divisoria que existe entre la fabricación de la pulpa y el batido, está el proceso de pulpeo, también conocido como proceso de rompimiento, desintegración o simplemente de suspensión. El proceso consiste en pasar el material seco a forma de pulpa, agregando la cantidad de agua suficiente para adaptarse al proceso, al mismo tiempo que se libera del exceso de haces de fibras u otros materiales no desmenuzados. De este modo la fibra se pone en suspensión y puede ser convenientemente transportada por bombeo. El tipo de pulpeador más utilizado en la industria, consiste de un tanque o cuba (de hierro fundido, acero, cerámica reforzada o concreto) que en el fondo tiene un rotor de acero provisto de aspas pulpeadoras. Alrededor del rotor está la cámara de extracción cubierta por una placa con perforaciones del tamaño apropiado para el tipo de desfibración deseado.

El batido es el más antiguo de los procesos de preparación de la pasta y consiste en mezclar al mismo tiempo, en suspensión acuosa, los diferentes materiales e impartirles, mediante acción mecánica, las propiedades que determinan las características del producto final.

Desde el punto de vista de fabricación de papel, las propiedades importantes de la pulpa son:

La morfología de la fibra

La cantidad y distribución de los constituyentes químicos de las fibras

La forma, tamaño, distribución y características físicas de las fibras de la pulpa.

Las dos primeras características dependen de la materia prima utilizada para obtener la pulpa, así como del proceso de digestión. La tercera propiedad además de depender de estos factores depende de la preparación de la fibra.

Las fibras celulósicas deben sujetarse a tratamiento mecánico antes de que puedan convertirse en papel. El tratamiento incluye una acción de machacamiento, frote y aplastamiento de las fibras. Batido y refinación son términos utilizados en la industria del papel para describir la operación del tratamiento mecánico a las fibras de pulpa. La refinación, se refiere al tratamiento posterior al tratamiento mecánico de una pila de batido.

El batido es probablemente la parte del proceso más importante en la fabricación del papel, si se hace el papel a partir de pasta sin batir es bajo en resistencia, con pelusa, poroso e inapropiado para la mayoría de los usos.

Los principales efectos del batido son físicos y entre los mas importantes están los siguientes:

Fractura y separación parcial de la pared primaria de la fibra.

Disminución de la longitud de la fibra.

Aumento en flexibilidad

Formación de fibrilas.

Aumento en la superficie específica externa de la fibra.

Las pilas de batido más utilizadas en la industria papelera son cubas alargadas, con extremos redondeados para facilitar la circulación de la pasta. Tienen un muro central que las divide en dos canales. Dispuesto a través de la cuba se encuentra el rodillo agitador de la pila.

Las barras redondeadas en el rodillo de la pila, la alta consistencia de la pasta y la baja temperatura, favorecen la acción de frote o de “peinado”. La baja consistencia y barras afiladas, con el rodillo de la pila bastante asentado sobre la platina, favorecen el corte de las fibras. Las pilas con cuchillas romas producen papeles con resistencias a la tensión y al rasgado, más altas que las pilas con cuchillas afiladas.

El tiempo óptimo de batido difiere, dependiendo del tipo de fibra y de la clase de papel que se va a fabricar.

La refinación es cortar la fibra y fibrilarla de acuerdo con el tipo de papel que se requiera. Se puede hacer algunas veces después del batido o a veces independientemente de él. El desarrollo de refinadores de distintos diseños, comenzó desde hace más de 100 años. Los refinadores efectúan el trabajo sobre las fibras de celulosa de manera rápida y eficiente. Los refinadores se pueden agrupar en dos categorías:

Refinadores de alta velocidad o cónicos

Refinadores de disco.

Los refinadores cónicos más utilizados son los del tipo Jordan, que consisten de un rotor cónico con barras a todo lo largo y que gira en el interior de una carcasa provista también de barras alrededor de toda su superficie interior. La pasta se hace circular entre la carcasa y el rotor. La suspensión fibrosa entra por el extremo pequeño y sale por el extremo grande. De esta manera, las fibras fluyen paralelas a las barras del cono y de la carcasa, lo que es diferente al flujo en la pila, en donde la corriente de la pasta es perpendicular a la disposición de las barras en el rodillo.

Los refinadores de alta velocidad difieren generalmente de los tipo Jordan en que trabajan a velocidades de rotación mayores; en que con frecuencia tienen una conicidad más abrupta; por lo común, están provistos de barras más anchas, tanto en el cono como en la carcasa. Estos refinadores tienden a cortar menos e hidratar más que un Jordan

En los refinadores de disco, la refinación se verifica al hacer pasar la pasta entre placas ranuradas localizadas en dos discos paralelos verticales. Las fábricas de cartón han mostrado creciente interés en el refinador de discos para la preparación de la pasta. Los refinadores de discos han resultado ser superiores a las pilas y a los “Jordans”, tanto en la calidad de la pulpa producida como en el consumo de energía para refinar pulpas de maderas duras a la sosa.

Factores que afectan el batido

Uno de los más importantes es el tipo de equipo de batido y de refinación y la manera de operarlo. Por ejemplo, en el caso de la pila, la pulpa batida lentamente, por lo general tiene mayor resistencia que la pulpa que se ha batido rápidamente. Otros factores de importancia

son la condición de las barras del rodillo y de la platina, la consistencia de la pasta, la presión ejercida por el rodillo, los tiempos, etc.

Las cualidades del batido, o la cantidad de batido que una pulpa requiere o puede soportar para el desarrollo de sus propiedades, difiere considerablemente para los diferentes tipos de pulpas comerciales.

La diferencia en cualidades de batido generalmente se advierte cuando se usan mezclas de diferentes tipos de pulpas, tales como, sulfito y trapo, sulfito y sosa o sulfito y kraft; pero también existen diferencias en las cualidades de batido de las pulpas del mismo tipo si son blanqueadas y sin blanquear, ya que el blanqueo afecta grandemente en los resultados.

El método más recomendable para el manejo de mezclas de fibras, es batir cada tipo de pulpa por separado y mezclar en un tanque las pulpas completamente batidas.

El tiempo óptimo de batido difiere, dependiendo del tipo de fibra y de la clase de papel por fabricar. Las pulpas de maderas duras deben batirse a valores más bajos de “freeness” (facilidad para que el agua drene de la fibra a través de una tela metálica) que las pulpas de maderas suaves, para obtener valores semejantes de resistencia.

Tanques para el proceso

Los tanques pueden dividirse en tres clases:

Tanques de pasta

Tanques de mezclado

Tanques ciclizadores

Tanques de pasta.

Siempre se han requerido tanques con agitadores en las fabricas tanto de pulpa como de papel y cartón. Los agitadores si se instalan en el interior del tanque pueden ser verticales u horizontales ( también se puede agitar con un sistema adecuado de bombeo que toma la pasta del fondo del tanque y la regresa nuevamente por la parte superior).

Tanques de mezclado.

El fabricante de cartón y papel, frecuentemente necesita mezclar los distintos componentes de la suspensión fibrosa con aditivos químicos y colores. Un tipo de tanque de mezclado consiste de un cilindro vertical provisto de un agitador vertical. El movimiento de la suspensión es desde el fondo hacia la superficie con movimiento radial en todas direcciones. Se ha encontrado que localizando la flecha del agitador vertical un poco descentrada, se mejora la agitación y el mezclado.

Tanques ciclizadores

Un tipo de tanque ciclizador consiste de un tanque cilíndrico vertical, con una pared central también vertical. En el fondo de cada una de las dos mitades se encuentra una valvula que

regula la entrada a una bomba de pasta. Una de las dos mitades de tanque tiene un agitador vertical para mezclado. La operación consiste en llenar uno de los dos lados con pulpa en suspensión, se abre la válvula de descarga y por medio de la bomba se manda hacia la maquina refinadora, de la que se regresa a la otra mitad del tanque: cuando el primer lado del tanque ya se encuentre vacío, se reposicionan las válvulas de manera que la pasta circule del segundo lado del tanque por la bomba y el refinador y regrese al primer lado.

Sistemas de preparación de pasta.

Pilas y jordans

Sistema intermitente Pulpeador, tanques ciclizadores, refinadores y jordans

Sistema intermitente- Pulpeador, refinadores y jordans

-continuo

Sistema continuo Pasta en suspensión,refinadores y jordans

Sistema intermitente. Pilas y jordans

En el sistema intermitente ortodoxo se emplean tres pilas intermitentes, en ellas se colocan los diferentes componentes de la mezcla fibrosa para sujetarse a la cantidad necesaria de desfibración y batido que produzca los resultados deseados. Frecuentemente los diversos aditivos que el fabricante de papel desea incluir en su mezcla fibrosa se agregan en el momento oportuno del ciclo de batido. Las pilas se cargan en forma alterna y por lo mismo se descargan en forma alterna también.

En forma usual, la descarga de las pilas se hace por gravedad al tanque de vaciado, el que es un tanque horizontal, con muro central y provisto de agitador de hélice. Por medio de una bomba para pasta, la suspensión se extrae del tanque de vaciado y se manda al compartimento de entrada de una caja distribuidora de compartimentos múltiples.

La caja distribuidora está habilitada con deflectores ajustables que sirven para controlar la cantidad que se envía al siguiente paso del proceso, retornando el exceso al tanque de vaciado. Del lado de la descarga de la caja de distribución, la pasta pasa por gravedad a los tres jordans que se encuentran instalados en paralelo. La pasta se divide en tres partes, pasando cada tercera parte por cada jordan en una operación de un solo paso y descargando luego en el tanque de la maquina. El tanque de la maquina puede ser un tanque semejante al tanque de vaciado. Del tanque de la máquina se manda la pasta por medio de una bomba a la máquina de papel.

El sistema descrito se prefiere para fábricas de papeles especiales, en las que se tienen cambios frecuentes de fabricación y de color, o en las que las corridas son de corta duración.

Sistema intermitente. Pulpeador, tanques ciclizadores, refinadores y jordans.

La pila se utilizó originalmente como una máquina de múltiples usos en la que se efectuaban el batido, la refinación y el mezclado de productos químicos. Se da por hecho que, contando con el tiempo y un operador experimentado, se puede hacer que con una pila se produjera cualquier característica deseada en la pasta. Esto queda plenamente demostrado por el hecho de que por muchos años la pila fue el único medio mecánico que el fabricante de papel tenía a su disposición para preparar su pasta.

La tradicional pila holandesa no era el equipo más eficiente, ya que estaba destinada esencialmente a efectuar tres operaciones diferentes. Después del desarrollo de los pulpeadores y de los refinadores, con mejores sistemas de agitación, resulto obvio que podían separarse las tres funciones básicas de una pila y que cada operación podía ser realizada de manera mucho más eficiente con el equipo diseñado para ese fin.

La operación en este sistema intermitente se puede describir de la siguiente manera:

La pulpa seca, junto con la cantidad requerida de agua para obtener la consistencia de pasta deseada, se carga en en un pulpeador intermitente. El pulpeo se efectúa hasta desfibrar el material por completo o lo más eficientemente que se pueda, la carga se pasa entonces por medio de una bomba de vaciado a uno de dos tanques ciclizadores. Cuando éste tanque se llena, por medio de una bomba la pasta es extraída del tanque, enviada a los refinadores y regresada al mismo tanque. Este ciclo se continúa hasta que la fase de refinación ha sido se está llevando a cabo, se trata otra carga en el pulpeador y se envía al segundo tanque ciclizador.

Después de que la refinación de la pasta en el primer tanque se ha completado, se pueden agregar los productos químicos, el color y los diversos aditivos. En seguida del último paso de refinación, la pasta puede descargarse al tanque de vaciado. La pasta del segundo tanque ciclizador pasa a los refinadores y regresa al segundo tanque repitiendo las mismas operaciones que se hicieron con el primer tanque. Mientras el pulpeador va disponiendo otra carga para el primer tanque. De esta manera, los tanques ciclizadores se alternan con los refinadores, los cuales prácticamente trabajan todo el tiempo.

La pasta refinada se extrae del tanque de vaciado por medio de una bomba, se envía a la caja distribuidora de compartimentos múltiples y de ahí se descarga hacia los jordans y luego al tanque de la máquina.

El sistema descrito es recomendable para fabricas de papeles especiales, en las que se tienen cambios frecuentes de fabricación y de color, o con corridas de corta duración.

Sistema intermitente – continuo Pulpeador, refinadores y jordans

En este sistema, se emplea un pulpeador intermitente dentro del cual se carga la pulpa seca y el agua, al desfibrarse la pulpa forma una suspensión fibrosa que mediante una bomba es descargada a un tanque de vaciado provisto de agitación apropiada. Una bomba de pasta extrae la suspensión del tanque de vaciado y la manda a la entrada de los refinadores a través de un sistema de circuito cerrado de control de presión; este tipo de alimentación de los refinadores proporciona una presión constante de pasta a la entrada y favorece un mejor control de la operación. Los refinadores se encuentran dispuestos en paralelo. La pasta

refinada se descarga al tanque de los refinadores, del cual es extraída por una bomba de pasta y enviada a una caja distribuidora de compartimentos múltiples para alimentar los jordans y el exceso lo regresa al tanque de los refinadores.

Los jordans están dispuestos en paralelo, de ellos la pasta se descarga hacia el tanque de la máquina y de ahí pasa a la máquina de papel.

Este sistema es recomendable para fábricas de papel en donde las corridas del mismo tipo de papel son largas, con pocos cambios de fabricación

Sistema continuo Pasta en suspensión, refinadores yjordans.

Se utiliza en fábricas de papel que tienen corridas largas y cambios de fabricación poco frecuentes, como en el caso de las fábricas de papel y cartoncillo kraft, o que han sido diseñadas y construidas para la fabricación de únicamente uno o dos tipos de papel o cartón. En tales fábricas, el peso base del papel se puede cambiar de vez en cuando para ajustarse a los requerimientos tema, se emplean refinadores de disco, que se encuentran dispuestos en paralelo y son de uso bastante común en sistemas de este tipo, especialmente en las ya citadas fábricas de papel kraft.

De los refinadores de disco, la pasta se manda al tanque de vaciado de los refinadores, de este tanque, la pasta se extrae por medio de bomba y se envía a la entrada de los jordans, también a través de un sistema cerrado, abastecedor a presión constante. Los jordans pueden estar dispuestos en paralelo, en serie o en una combinación de ambos, de acuerdo con las necesidades del fabricante de papel.

En este sistema, se elimina el tanque de la máquina, ya que los jordans envían directamente la pasta a la caja distribuidora reguladora que está antes de la máquina de papel. En esta caja reguladora, existe un compartimento de derrame para el exceso de pasta, de manera que se regresa al lado de succión de la bomba del tanque de vaciado de los refinadores.

La pasta que la caja reguladora dosifica hacia la máquina de papel es controlada por medio de una válvula de control con abertura en ”V” colocada en la línea de pasta, se encuentra colocada entre la caja reguladora y la línea de succión, por la que pasa agua de circulación de la máquina hacia la bomba de abanico de la máquina de papel. El operario puede abrirla o cerrarla con objeto de mantenerla constante o cambiar a voluntad, el peso base del papel que se está fabricando. En un sistema continuo de preparación de pasta, la adición de color, productos químicos y otros aditivos se efectúa automáticamente mediante el uso de varios tipos de dispositivos medidores que el fabricante de papel tiene a su disposición para este efecto.

ENCOLADO

El papel se encola para resistir la penetración de líquidos o, más específicamente, para resistir la penetración del agua o soluciones acuosas.

Se tiene encolado interno cuando los materiales encolantes se mezclan con las suspensiones de las pulpas celulósicas en agua, en su proceso de conversión a papel; este encolado también

se conoce con el nombre de encolado en pila. Casi en toda la industria papelera se emplea una relación de dos partes de encolante de brea por 3 partes de alumbre para 100 kilos de pulpa neutra, base seca, por lo general se obtendrá una hoja bien encolada. En condiciones normales de recirculación de agua de proceso, esta cantidad de alumbre producirá una concentración de iones hidrógeno con un rango de pH de 4.5 a 5.0, dentro del cual, la mayoría de los papeles logran un encolado efectivo.

Se tiene encolado externo cuando los materiales encolantes se aplican a la hoja de papel ya formada y parcialmente seca. Este encolado también se conoce con el nombre de encolado superficial o en cuba.

Dependiendo de la cantidad de abrasión mecánica que las fibras de la pulpa hayan recibido, el papel es poroso; y el encolado interno no disminuye la porosidad y se encuentra sujeto a la penetración de vapor de agua. Cuando se rfequiere evitas esto, se encola superficialmente.

Aplicaciones de los papeles encolados

Más del 70% de todo el papel y cartoncillo que se hace tiene un cierto grado de encolado. Los principales tipos de papel que no se encolan son los papeles con carga de carbonato de calcio, para impresión, el papel para periódico, los papeles para toallas, los papeles sanitarios y algunos otros tipos de papeles absorbentes.

Los ocho principales tipos de papel con encolado interno son los siguientes:

1.- Papel para envoltura

2.- Papel para bolsas

3.- Papeles para escritura (bond y “ledger”)

4.- papeles para offset

5.- Papeles para la construcción

6.- Papeles para cartón (corrugado y sólido)

7.- Papeles para envases de alimentos

8.- Papeles para impresión

Papel para envoltura

El encolado interno retarda la penetración del agua a través de la envoltura, del exterior al interior y retarda la salida del interior hacia fuera. Para ofrecer una mejor barrera a la humedad se encera.

Papel para bolsas

Las bolsas pueden ser de una capa o multicapas, el tratamiento tiene la misma función que el papel para envoltura. En los multicapa se pueden tener capas intermedias de papel

impregnado de asfalto, emulsión de parafina o productos similares, también pueden tener una película plástica o con hoja de aluminio.

Papel bond, de escritura y “ledger”

Se encolan primero internamente y después externamente. El propósito es retardar la absorción de la tinta de escritura, consolidar las fibras de la superficie para que no sean levantadas por la pluma de escribir ni por las gomas de borrar. Mejora su resistencia, hojeo y sonido.

Papeles offset

El fin del encolado es disminuir al mínimo el arrugado y la expansión y contracción laterales inducidas por la humedad del rodillo de agua, que es parte del proceso offset de impresión.

Papeles para construcción

Se incluyen cartones de varias capas o sólidos. Tienen el color natural de la pasta, es pesado, se puede laminar con asfalto caliente para proporcionar protección adicional contra la penetración de la humedad. Se les agregan productos químicos que repelen insectos y plagas, fungicidas para evitar o retardar el enmohecimiento y otros para hacerlos repelentes al fuego. Debe mantener su resistencia a la humedad y su resistencia estructural.

Cartones para envases

En las cajas de cartón corrugado se recomienda un encolado controlado de modo que la velocidad de penetración del adhesivo a base de almidón o silicato sea uniforme y no muy rápida. En los envases de c<artón de fibra sólida se recomienda que la pulta primero ylos formadores después, estén bien encolados y que ambos lados de la hoja estén uniformemente encolados.

Papeles para envases de alimentos

Reciben un tratamiento similar a los primeros pero además reciben encerado.

Papeles para impresión

Su objetivo principal no es retardar la penetración de la humedad, sino aumentar la retención de carga, mejorar la formación, para estabilizar la concentración de iones hidrógeno y lograr así un teñido firme y uniforme.

Materiales para el encolado interno

Encolantes Precipitantes

Brea y encolante de brea Alumbre (sulfato de aluminio)

Emulsión de parafina Aluminato de sodio

Encolantes fortificados Coloide ácido de melamina

Emulsiones bituminosas Otras sales de metales trivalentes

Látex, silicones y otras

Brea y encolante de brea

Para formar el jabón de brea (encolante de brea) se utiliza la brea de color “G” o más claros. El método consiste en saponificar la brea haciendo reaccionar cien kilos de brea con doce kilos de hidróxido de sodio o su equivalente de carbonato de sodio que son dieciséis kilos, el álcali se agrega diluido en agua para formar una solución de jabón de brea al 60 – 70% de sólidos.

Emulsión de parafina

Se agrega para obtener papel con mejor resistencia a la penetración del agua, aumenta la resistencia del papel, se obtiene menor fricción en la superficie, produce mejores cualidades de flexión y en ciertos tipos de papel se mejora la impresión.

Encolantes fortificados

La fortificación consiste en formar aductos de la brea con anhídrido maleico o ácido fumárico para aumentar el número de grupos ácidos en la molécula de brea, por lo anterior se requiere agregar menor cantidad de encolante fortificado que del jabón de brea para obtener iguales resultados. Los encolantes fortificados se presentan en forma de solución al 70% de sólidos o en emulsiones al 50% de sólidos. En la actualidad se encuentra un nuevo tipo de encolante con grupos ácidos neutralizados con aminas en lugar de formar el jabón de sodio.

Emulsiones bituminosas

El material base es el asfalto obtenido de la destilación del petróleo, es de color negro pero tiñe al papel de color café en tonos que van desde los pálidos hasta los oscuros, dependiendo de la cantidad que se agregue.

Látex

Reciben el nombre de látex a las emulsiones o dispersiones acuosas de resinas y hules. Origina mejor resistencia y elasticidad.

Silicones

Se utilizan en pequeñas cantidades para ayudar en el encolado de los papeles.

Almidón

El almidón se emplea en la pila para mejorar la resistencia y la superficie del papel.

Silicato de sodio

El silicato de sodio aumenta la efectividad del encolado, contribuye al hojeo, aumenta la rigidez del papel y mejora su superficie

Alumbre (Sulfato de aluminio)

Es el precipitante más usado para los encolantes a base de brea, también se usa en la clarificación del agua.

Aluminato de sodio

Se utiliza cuando se desea una máxima permanencia junto con un encolado interno máximo.

Casi cualquier sal de un metal trivalente precipita al encolante de brea sobre las fibras de la pulpa. Pero son sales caras.

Requerimientos de encolado para diferentes pulpas.

La pulpa kraft sin blanquear será la más duramente encolada; en seguida, la kraft semiblanqueada y la sulfito sin blanquear; luego, la sulfito blanqueada, después la pulpa con alto contenido de alfa celulosa y las pulpas de trapo. A medida que avanza la purificación de la pulpa, la dificultad de encolado aumenta.

Orden de adición en el encolado interno.

Los encolantes de brea en solución son jabones y son por lo general el primer producto químico encolante que se agrega a las pilas o al sistema de preparación de la pasta, esto se hace con el fin de ayudar a la hidratación a través de la acción humectante del jabón, también ayuda a lograr su máxima dispersión en partículas pequeñas y de inhibir la corrosión ácida.

El alumbre (sulfato de aluminio) usualmente se agrega al último, es decir, después de que el encolante de brea y algunos otros aditivos se han dispersado o mezclado completamente. La razón por la que el alumbre se debe agregar después de la refinación, es que una vez que la precipitación de encolante ha tenido lugar, no se debe exponer a que se rompa por la acción mecánica severa en las pilas o refinadores.

Factores que generalmente perjudican el encolado interno.

a.- Agua excesivamente dura, causa precipitación prematura e inefectiva del encolante.

b.- Pulpa con alto contenido de alfa celulosa o trapo, que son difíciles de encolar.

c.- Mezclado insuficiente de los productos químicos y la pulpa.

d.- Tiempo insuficiente para que la operación de encolado se lleve a cabo.

e.- pH de la pila superior a 5.5, excepto cuando se usa alúmina como precipitante.

f.- Emplear cargas que reaccionan con el alumbre

g.- Alta temperatura en la pasta durante la formación de la hoja, lo que baja la viscosidad e interfiere con la precipitación del encolante.

h.- Alta concentración de ácidos u otros materiales en sistemas de agua blanca muy cerrados.

i.- Exceso de calor en los primeros rodillos secadores o insuficiencia en los siguientes. El calor funde y adhiere las partículas del encolante a las fibras.

j.- Calandreo excesivo.

Cargas y rellenos.

La incorporación de materiales inorgánicos de más alto peso específico a la hoja fibrosa tanto para mejorar la calidad como para aumentar su densidad, es el origen de llamarles “cargas”.

Mejoría en la calidad de impresión

Los papeles o cartones para impresión requieren de una superficie lisa, para que la tinta tenga contacto perfecto en la máquina de impresión. La receptividad de tinta y la velocidad de fijación inicial de la tinta, son especificaciones del papel. Sin cargas y rellenos la tinta penetra por los huecos hacia la parte posterior del papel, manchando la otra cara de la hoja.

Opacidad

Para evitar la visión de los textos impresos o escritos en un lado del papel por el reverso de la hoja, los papeles requieren de cargas opacificantes sobre la impregnación de emulsión de parafina.

Blancura

Las cargas se agregan también para mejorar la blancura o para elevar o uniformar su reflectancia.

Propiedades especiales

En el papel filtro se usan para ajustar el tamaño del poro y así fijar la medida de retención. En el papel para cigarrillo, se usan para el control de la porosidad y para obtener la velocidad de incineración, etc.

Las cargas que se utilizan son caolines, silicatos, sales de calcio, sulfato de bario, sales de zinc y bióxido de titanio. Se emplean emulsiones de polímeros para aglutinar las cargas y formar una “pintura” para recubrir el papel.

Teñido del papel.

Una de las características de las hojas de papel que más llama la atención es su color. La atracción por el color hace que otras de sus propiedades pasen a segundo término para las personas que no dominan todas las cualidades que debe tener el papel como material de protección o para etiquetas.

Casi todo el teñido del papel se lleva a cabo con colorantes (solubles), aunque pueden usarse pigmentos (insolubles). Al dar color al papel, el colorante tiñe las fibras individuales de las pulpas que constituyen la hoja acabada de papel. El método más usado es el de dar color a la pasta, o teñido en la pila. Existen otros métodos como es el teñido superficial con colorantes

en la prensa de encolado, o el teñido del papel por recubrimiento, o por procesos de conversión como el teñido por inmersión, o el pintado con anilinas por impresión.

Colorantes básicos

Aunque los colorantes básicos relativamente no tienen afinidad por la celulosa pura, tal como se encuentra en las pulpas blanqueadas, son fácilmente retenidos por las pulpas sin blanquear y por la pasta mecánica.

Algunos de los colorantes básicos más usados son:

Auramina Violeta de metilo

Café básico o bismarck Violeta cristal

Crisoidina Azul victoria

Safranina Azul de metileno

Rodamina Verde victoria

Colorantes ácidos

Como los colorantes ácidos no tienen afinidad por las fibras de celulosa del papel, para retener el color sobre la hoja se requiere del auxilio de encolantes y alumbre. Este grupo de colorantes se caracteriza por su alta solubilidad en agua. Son importantes para el teñido en la pasta, especialmente para algunos de los colores del papel bond.

Algunos de los colorantes ácidos más usados en el teñido en pasta son:

Amarillos de quinolina Escarlata de croceína

Anaranjado II Azules de antraquinona o

Anaranjado RO Azules bond

Croceína FL Nigrosina

Colorantes directos

Estos colorantes son sales de sodio de los colorantes ácidos, algunos de los colorantes directos más usados en la industria papelera son:

Amarillo tipo SX Purpurina

Amarillo brillante para papel Azul cielo

Crisofenina Verde directo

Anaranjado WS Negro directo

Escarlata 4BS Café directo

Rojo 8BLX Blancos para papel

Para asegurar uniformidad en el color, el orden de adición debe seguir siempre el mismo orden. Los colorantes, de preferencia , se agregan a la pulpa, seguidos por el encolante y después el alumbre; algunas fábricas prefieren añadir el colorante después del encolante, pero lo importante es agregar el colorante antes del alumbre, asegurar una mezcla uniforme y de ser posible, el colorante se debe homogeneizar completamente antes de agregar el alumbre.

Aditivos especiales.

Muchos papeles, cartoncillos y cartones contienen aditivos no celulósicos que mejoran las propiedades del producto final para cumplir con las necesidades requeridas para su uso

Entre los aditivos se encuentran los almidones, gomas vegetales, los polímeros sintéticos, las resinas especiales para resistencia a la humedad, los productos para controlar la espuma, etc.

Los aditivos pueden ponerse en la pasta para papel, ya sea antes de que se forme la hoja o posteriormente en la prensa de encolado, en la calandria, o en una operación subsecuente de conversión.

Almidones

Se emplean para mejorar la resistencia del papel

En encolado superficial

Como recubrimiento

Para laminado

Para cartón corrugado

Gomas naturales

Para mejorar resistencia

Como ayuda a la retención

Resinas melamina formaldehído

Resinas urea formaldehído

Resistencia a la humedad

Antiespumantes

Para eliminar espuma

Las fibras refinadas y mezcladas, junto con cualquier carga o aditivo de pila, tales como colorantes, encolantes de brea y alumbre, se almacenan antes de llegar a la máquina formadora de papel en el llamado tanque de máquina. En este tanque la pasta se agita para evitar asentamiento y la separación de los sólidos.

La consistencia de la pasta en el tanque de máquina es del orden de 2.5 a 4%, una bomba envía la pasta desde este tanque a un regulador de consistencia y una caja de cabezal constante, de donde pasan a través de una compuerta reguladora de flujo, al jordan de la máquina que se encarga de suministrar el flujo de pasta consistente, regulado, medido, controlado y constante a la máquina de papel.

El operador de la máquina puede ajustar el jordan para suministrar la longitud de fibra y propiedades de drenado de la pasta que le permitan obtener la formación deseada en la hoja con las condiciones optimas de drenado. El jordan la pasta pasa hacia la bomba de abanico de la máquina, en esta bomba la pasta se diluye hasta un rango de 0.1 a 1.0% de consistencia, empleando agua que se recircula de la fosa o tanque colector de agua blanca.

Máquinas para elaborar papel por proceso húmedo.

No obstante que durante los últimos 150 años de han ideado un gran número de diversas máquinas para la producción de papel.

Hay dos tipos principales de máquinas para elaborar papel por el proceso húmedo: La máquina Fourdrinier y la máquina de cilindro. Ambas forman el papel drenando agua de una suspensión diluida de fibras a través de una malla fina y ambas secan el papel obtenido eliminando el agua con rodillos calientes y alisando el papel con calandrias.

Maquinas Fourdrinier para papel

Fue inventada por L. Pobert en 1799, aunque dicho sistema requirió del desarrollo anterior de L. Didot, B Donkin y J. Gamble, antes de que llegara a tener éxito comercial. Actualmente este método se conoce como máquina Fourdrinier, nombre que recibió después de que los hermanos Henry y Sealy Fourdrinier compraron los derechos de la patente y luego promovieron su aplicación y desarrollo. Desde entonces, muchas nuevas e importantes modificaciones se han hecho a los desarrollos originales, los que han dado como resultado aumentos significativos en el tamaño y velocidad de las máquinas para producir con éxito un amplio rango de papeles y cartones ligeros

El segundo método fue desarrollado en 1809 por J. Dickinson y se conoce como el proceso de la máquina de cilindro o de cubas. Este sistema también ha sufrido modificaciones y desarrollos para la fabricación de cartones multicapas y papeles.

Proceso con máquina Fourdrinier

La pasta diluida de las operaciones anteriores y con aproximadamente 0.5 a 1% de fibra, se hace pasar por mallas a la caja de la cabeza de la máquina, de donde fluye por una ranura calibrada a todo lo ancho de la formadora a una malla de alambre sinfín que se encuentra en movimiento alrededor y entre dos grandes rodillos, el cilindro de pecho que es sólido y que se

encuentra en el extremo de entrada y el cilindro de retorno de la tela en el otro extremo. Las fibras de la pulpa se retienen en la malla y gran parte de agua se drena por esta. Al avanzar la malla, tiene un movimiento de sacudimiento lateral que sirve para orientar algunas de las fibras y darle mejor acción de afelpado, así como mayor resistencia a la hoja. Encontrándose aún sobre la malla, el papel pasa por cajas de succión donde pierde agua. Algunas máquinas tienen cilindros huecos y perforados, con una cámara interior de vacío, conocidos comúnmente como cilindros de succión, también pasa por debajo de rodillos que alisan la parte superior de la hoja. Hay guías de hule a los lados den la malla que sirven formar las orillas del papel.

De la malla formadora, el papel se transfiere al primer soporte de fieltro que lo conduce a través de una serie de rodillos prensa, donde se elimina más agua, el límite al que se puede reducir el contenido de humedad depende depende de que tanto se pueda comprimir la hoja. En condiciones reales se pueden alcanzar contenidos de humedad entre un 60 y un 70%. En esta sección se da la marca de agua al papel si se desea. Al salir del primer fieltro, el papel pasa por rodillos alisadores de acero y se transfiere al segundo fieltro que lo hace pasar por una serie de rodillos secadores de 1.2 a 1.5 metros de diámetro, calentados internamente con vapor. El papel entra a los rodillos con un contenido de humedad del 60 al 70% y sale con el 6 – 10%.

El número de secadores se determina por la cantidad de agua que se requiere evaporar, varia de acuerdo con la presión de vapor dentro de los cilindros, el tipo de papel y el contenido final de la humedad en el papel. El papel pasa entre los cilindros secadores soportado por unos fieltros de algodón que lo mantiene firmemente contra los cilindros y que se denominan fieltros de secador.

Posteriormente el papel pasa a la calandria que tiene como función básica reorientar las fibras superficiales de la hoja de papel o del recubrimiento aplicado sobre la superficie, ya sea por compresión, por fricción o por ambas. Esta formada por una serie de rodillos lisos y pesados de acero que imparten las características finales a la superficie del papel. El producto final, el papel ya terminado, se embobina.

La operación de un Fourdrinier es un proceso sofisticado. Uno de los principales problemas es darle la tolerancia necesaria a la velocidad de los diferentes rodillos para compensar el encogimiento que sufre el papel mientras que se va secando. El control de las temperaturas, la velocidad y la consistencia de la pulpa en las diferentes partes de la máquina es muy complejo y siempre se había visto como un arte hasta que se instalaron los controles por computadora; ahora con estos controles por computadora es posible producir menos papel fuera de especificaciones y tener menos roturas en la tira continua de papel.

Una hoja de papel hecha en Fourdrinier tiene dos lados, uno, llamado el lado de la tela, es el que se forma primero en contacto con la tela metálica; el otro, llamado lado superior o del fieltro, es el lado opuesto, el cual se formo al último y es el que queda en contacto con un cilindro llamado dandy. Los dos lados tienen distinta estructura. El del lado de la tela generalmente retiene la impresión del diseño de la tela, está formado por fibras relativamente grandes, tiene bajo contenido de carga y tiene una buena formación y usualmente una fuerte orientación de las fibras en el sentido en el que se mueve la tela. El lado del fieltro puede

mostrar el diseño de latela del dandy, contiene un alto porcentaje de finos de fibras y tiene un alto contenido de la carga en la superficie.

Proceso de la maquina de cilindros.

Se emplean para la fabricación de papel grueso, cartón y papel no uniforme. La máquina de cilindros tiene de cuatro a siete cubas que se alimentan cada una con pastas para papel diluidas, cada cuba cuenta con un cilindro formador giratorio, recubierto con malla de alambre y parcialmente sumergido en la suspensión de celulosa, colocados de manera que permite unir en una sola hoja varias capas similares o distintas formadas en cada una de las cubas integrantes.

Conforme va girando el cilindro la pasta se deposita en la malla que esta dando vueltas, al mismo tiempo el agua que pasa por la tela de alambre se elimina del interior del cilindro; conforme va girando el cilindro, la pasta llega a la posición más alta, donde la hoja húmeda entra en contacto con un fieltro en movimiento y se adhiere a él por la parte de abajo, pasa por un rodillo donde se exprime parte del agua. El fieltro con el papel pasa a la parte superior del siguiente cilindro, donde toma otra capa continua de papel húmedo que viene de otro cilindro formador. Así se va formando una hoja compuesta o un cartón que pasa por los rodillos prensadores y luego a los rodillos secadores. El conjunto puede tener diferentes calidades de pasta en sus diferentes capas, pero siempre la mejor calidad se tiene en las exteriores (vista)

La fricción que se produce entre la cara del cilindro y la pasta en la cuba moverá las fibras y las depositará en forma de haces y nudos de fibras, produciendo una hoja muy irregular. Para resolver el problema se debe mover la pasta en el exterior del cilindro a la misma velocidad y en la misma dirección con la que se mueve la tela metálica del cilindro, de modo que no haya movimientos entre ellas.

En resumen y sin importar el tipo de equipo empleado en la formación del papel se puede concluir que el papel se hace depositando las fibras de una suspensión acuosa de celulosa a una consistencia muy baja, sobre una tela metálica relativamente fina.

A través de esta tela se separa más del 90% del agua de la suspensión.

A medida que las fibras se depositan sobre la tela, se entrelazan generalmente al azar, y de esta manera ellas mismas forman un medio filtrante.

Conforme la red de fibras comienza a formarse, la velocidad de retención aumenta progresivamente. La velocidad variable de retención conduce a una variación gradual de las características de un lado al otro del espesor de la hoja.

En la etapa del secado, las fibras comienzan a unirse químicamente entre si, hasta que este tipo de unión predomina en el secado completo.

Las funciones básicas que se efectúan en la sección húmeda o sección formadora de la hoja en una máquina para papel son:

Diluir

Se debe diluir la suspensión fibrosa que entra al sistema hasta una consistencia lo suficientemente baja para permitir el fácil movimiento relativo entre las fibras y por consiguiente, obtener alto grado de uniformidad en la dispersión de las fibras.

Distribuir

La suspensión diluida de las fiento de la estructura porosa de la hoja.

Separar

Se debe eliminar por goteo y por succión la mayor cantidad posible del agua atrapada en la hoja, antes de que pase a la sección de prensa húmeda.

PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS DEL PAPEL PARA ENVASE.

Ya se ha visto durante la descripción del proceso para la fabricación de papel, que existen muchas variables que se tienen que controlar durante la fabricación. El ingeniero dedicado a diseñar envases y embalajes debe tener muy presente que con tantas variables durante la producción del papel, dentro de ciertos límites puede solicitar a las compañías productoras que confirmen si se pueden hacer corridas especiales para conseguir diferentes cualidades que se requieran para hacer el diseño.

Existen ciertas propiedades que se deben tener muy presentes en el uso del papel como envase y embalaje:

Resistencia a la tracción Color

Resistencia al alargamiento Grado de satinado

Resistencia al doblez Opacidad

Resistencia al reventamiento Brillo

Resistencia a la fricción facilidad a la impresión

Resistencia al agua Barrera a líquidos

Resistencia a la luz Barrera a gases y vapores

Resistencia a las grasas Intemperismo

Resistencia al impacto Resistencia al desgarre

Las distintas propiedades del papel se encuentran relacionadas unas con otras, de manera, que no se pueden modificar unas sin afectar el comportamiento de las demás.

Tipos de papel para envase:

Existen siete u ocho tipos de papel que se emplean en el diseño y fabricación de envases, pero los más comunes son:

Papel kraft

Es un papel muy resistente al desgarre por tener fibras largas, se utiliza para la elaboración de bolsas, sacos multicapas, papel para envolturas y es base para laminaciones con aluminio, plástico,asfalto y otros materiales.

Se fabrica con pulpa sin blanquear, semiblanqueada o blanqueada, también puede ser coloreado; es producido en diferentes pesos y espesores, logrando desde tissues hasta cartones pesados

Papel tipo pergamino para envase

Se caracteriza por su resistencia al paso de la humedad, a las grasas y a los aceites, por esta razón se emplea para envolver mantequilla, margarina, carnes y sus derivados, quesos, aves y pescados.

Papeles encerados

Son papeles con alto contenido de parafina y en algunos casos de ceras y parafinas especiales. Proporcionan buena protección contra los líquidos, vapores y gases. Se utilizan mucho para envases de alimentos, especialmente repostería y cereales procesados, en los alimentos congelados también encuentran buen segmento de mercado.

Papeles tissue

Son papeles muy delgados, pueden tener o no encolante, generalmente son fabricados a partir de pulpas mecánicas o químicas, pueden tener alto contenido de papel reciclado. Se utiliza como protección cosmética en aparatos eléctricos, envases de vidrio, herramientas, utensilios de cocina, zapatos, bolsas de mano, acetatos, etc.

Papel glassine

Papel resistente a las grasas

Son papeles muy densos (alto peso por unidad de superficie), presentan alta resistencia al paso de las grasas y los aceites. Algunos tipos presentan la característica de ser translúcidos, por calandrado se les mejora el acabado de sus caras y obtienen una calibración uniforme. Si en el proceso se agregan cargas se pueden hacer opacos. Se les pueden dar acabados especiales como puede ser el encerado, laqueado o laminado con aluminio o polímeros. Son usados para envolturas de alta calidad, como material barrera, y sellos de garantía.

Envases de papel.

Los envases de papel son de los más comunes, dado que tienen características que los hacen muy versátiles. Las bolsas de papel es un tipo de envase que ha mantenido su vigencia desde que existen. Presenta diversas opciones únicamente a base de dobleces y pegamentos. No podemos hacer a un lado el muy típico cucurucho de papel en México.

Las Bolsas en la actualidad son elementos indispensables en cualquier comercio, se ha convertido en un importante espacio publicitario y promocional. Se manejan en diferentes tamaños y presentaciones. Cumplen con su función de envase al contener y transportar los productos adquiridos.

Las bolsas se pueden definir como contenedores no rígidos, fabricados con papel o con su combinación con otros materiales flexibles y se emplean para el manejo de un límite que arbitrariamente se ha fijado en 11.5 kilos. Si el contenedor maneja más de los 11,5 kilos se le denomina saco y por su contenido se considera que es de uso industrial.

Los sacos pueden estar formados por varias capas, normalmente de 3 a 6 capas y se clasifica como saco multicapas, el papel usado es kraft por su mayor resistencia y se usan las densidades de 70, 80 o 100 gr/m2. Se consideran de uso rudo y el diseño particular así como el número de capas depende de la naturaleza del material que se va a envasar en él y del sistema de transporte y embalaje usado.

Existen cuatro estilos básicos de bolsas:

Con fondo cuadrado o de pinzas

De fondo de saco de mano

La bolsa plana

Con fondo automático (de autoapertura SOS)

Principales características de las bolsas:

1.- Son de bajo precio

2.- Protegen de forma efectiva contra el polvo cuando se

encuentra cerrada la boca de llenado

3.- Por su propia naturaleza, las bolsas toman la forma de su contenido, ocupando el mínimo espacio necesario

4.- Para ciertos usos su porosidad es una ventaja.

5.- No son adecuadas para materiales húmedos o con bordes cortantes.

6.- Presentan área lateral muy apropiada para publicidad.

Principales características del saco de papel.

1.- La principal de sus características es su gran versatilidad, tanto de forma como de posibilidades en las diferentes capas que lo forman.

2.- Puede proporcionar buena protección contra la variación de humedad del contenido.

3.- Proporciona buena protección contra los problemas producidos por los insectos.

4.- Protege adecuadamente al contenido contra contaminaciones químicas de otros materiales.

5.- Proporciona buena protección contra fugas del contenido y su acción sobre su entorno.

6.- Puede ser una efectiva barrera contra gases y vapores

7.- Protege al contenido contra contaminaciones microbianas.

8.- Facilita la extracción total o parcial del contenido

9.- Es fácil de entarimar y estibar

10.- Son reciclables

11.- Proporcionan excelente superficie para información y publicidad.

12.- Es un envase ligero y cuando se encuentra sin llenar ocupa muy poco espacio en el almacén.

Los sacos de papel que se encuentran en el mercado, se pueden clasificar en dos grandes grupos:

Sacos de boca abierta.

Son sacos de papel, formados por varias capas, pueden ser cosidos o pegados y tienen uno de sus extremos sin cerrar con el objeto de que después de ser llenado, dicho extremo se cosa o se pegue para contener adecuadamente al producto envasado, se emplean cuando la producción es baja o no se cuenta con equipo especializado.

Sacos con válvula

Son sacos de papel, son multicapas, sus dos extremos son cerrados por el fabricante, pero en uno de ellos deja una válvula de papel en la esquina. Pueden ser cosidos o pegados. Se requiere de equipo especial para su llenado, una vez que el peso del saco es el correcto, únicamente se tiene que meter el extremo de la válvula dentro del saco y el mismo producto lo colapsa evitando que tenga fugas.

Para la fabricación de los sacos de papel, la operación inicial es la formación de un tubo con el número y tipo de capas adecuado a su uso. Si el saco tiene impresión, se debe hacer antes de formar el saco en la capa más exterior; junto con las otras capas, que pueden ser del mismo material o diferente, se forma el tubo en una “tubera”. Las tuberas alcanzan producciones de 5 000 a 20 000 sacos por hora.

De acuerdo al diseño y capacidad del saco, el tubo se debe recortar a la longitud adecuada. El saco más sencillo de fabricar es el saco plano, cosido y de boca abierta. Se produce mediante el corte del tubo con cuchillas que generalmente son dentadas, el extremo es cosido sobreponiendo una tira doblada de papel a las capas, el objeto de esta tira es evitar que el hilo corte alguna (s) capas debilitando el extremo del saco.

Por sus cualidades se colocan los sacos de papel como una buena opción para el envasado de materiales de construcción (cemento, yeso, pega azulejo etc.), alimento para animales, alimentos humanos, productos químicos, cargas, pigmentos, insecticidas, fertilizantes, etc.

Los sacos multicapas pueden tener algunas de ellas de laminados con otros materiales como aluminio, polietileno, asfalto, etc. que brindan la oportunidad de hacer más versátil el envasado con este tipo de envase.

Diseño de los envases de papel

El diseño de las bolsas y los sacos de papel como en cualquier otro tipo de envase, se tienen que tomar en cuenta los requerimientos que debe cumplir de acuerdo con las necesidades comerciales y de protección. Dicho lo anterior se tiene que cumplir con requisitos de forma para cumplir con su parte comercial (visual) y de función (estructural) para lograr la mejor protección posible del contenido.

Por lo que el diseñador debe tomar muy en cuenta los aspectos de funcionalidad y los de presentación. La gran cantidad de acabados para la superficie de los envases de papel, invita a realizar diseños novedosos y ricos en colorido (hasta cuatro colores de impresión)

CARTÓN

En la actualidad, más del 80% de los productos se envasan o embalan en cajas de cartón de diferentes tipos, desde cartulinas hasta cartón corrugado y constituye el material de mayor uso en la industria y el comercio.

El cartón se puede considerar como una variante de papel, dependiendo del equipo de fabricación puede ser manufacturado en una sola capa (en fourdrinier) o de varias capas (en máquina de cilindros). Generalmente se considera que se puede dividir en tres categorías el material empleado como envase: papel, cartulina y cartón

Para efectos prácticos se puede considerar que el cartón se usa en la fabricación de cajas y cuñetes. Las cajas pequeñas generalmente se elaboran con cartulinas y las de mayor tamaño se hacen con cartón corrugado. Los cuñetes se pueden fabricar bobinando capas de papel kraft hasta obtener la resistencia requerida, el fondo puede ser de cartón prensado o metálico; las tapas generalmente corresponden con el material del fondo. La diferencia entre un cartoncillo y una cartulina es que la última se ha pasado por una calandria para calibrar y uniformar el espesor, con la misma operación se obtiene mejor brillo y consistencia.

Si la caja lleva impresión, se debe usar cartulina para poder tener un envase con buena calidad de impresión. Los tipos de cartulina más utilizados en la fabricación de envases son:

Gris

Normales Manila

Detergente

Couché reverso gris

Couché reverso blanco

Resistentes Couché reverso detergente

Couche reverso bikini

El calibre de la cartulina se determina en puntos, un punto equivale a 0.001 pulgada. De manera que dependiendo del volumen y del peso a envasar se debe determinar el calibre de la cartulina.

La orientación de la fibra (hilo) es importante ya que influye en la resistencia del material. La cartulina obtenida en máquina fourdrinier tiene la fibra mejor repartida ya que no existe una orientación dominante; en la máquina de cilindros, la tendencia de la orientación es en el sentido de la rotación de la tela.(longitudinal)

El peso de la cartulina también es importante ya que con el mismo calibre se pueden tener diferentes pesos en cada una de las variedades, las que presentan más peso pueden tener más carga, pero también pueden estar más compactadas haciendo un producto con más resistencia.

Resistencia a la humedad, si se requiere se debe especificar la resistencia a la humedad deseable ya que como se sabe el papel y sus derivados con la humedad tiende a cambiar sus propiedades mecánicas, principalmente la rigidez. Por ser el papel higroscópico, toma rápidamente la humedad del medio ambiente.

Las posibilidades de diseño para cajas plegadizas fabricadas con cartulinas o cartones hasta de 40 puntos son innumerables, casi se hace una caja especial para cada tipo de producto. En el diseño y desarrollo de una caja, la distribución de las paredes, el frente, el reverso, los laterales, el tipo de tapa y el tipo de fondo, serán diferentes de acuerdo al tipo de llenado, de cerrado, de pegado o de acomodo del producto. La manera de armarse, llenarse y cerrarse, manual o mecánicamente, también influirá en su desarrollo.

Las partes que componen una caja tienen nombres, los más usuales son:

1.- Cara

2.- Pestaña (para pegar)

3.- Tapa

4.- Aletas

5.- Fondo

6.- Aletas o solapas superiores

7.- Panel superior

8.- Aletas o solapas inferiores

9.- Panel inferior

10.- Candado

11.- Resaques

12.- Bisel

Las tapas y los fondos generalmente son de dos tipos, los pegados y los recerrables que tienen aletas o solapas y candados, Las pegadas generalmente cuentan en el frente de la tapa con una pestaña que al entrar entre las aletas y la cara del frente permite su recerrado; Los recerrables son las cajas que generalmente pueden volver a cerrarse una vez abiertas, ya que no se destruye el cartón al abrirse.

Fabricación de cajas plegadizas de cartulina.

Una vez que se han definido las dimensiones y calibre de la cartulina, se debe desarrollar el diseño de la impresión y el corte. De manera que primero se debe imprimir la cartulina y después pasa a ser suajada o recortada.

El proceso de suajado o corte se realiza por medio de unas cuchillas con la forma de todas las partes de la caja. Estas cuchillas se montan en un soporte de madera que posteriormente es colocada en una prensa suajadora, troquelando la figura que se encuentra en la tabla de cuchillas.

Existen básicamente tres tipos de cuchillas también llamadas plecas. Las que son para cortar el contorno y los resaques, las plecas para marcar los dobleces y así facilitar el doblez de las cajas y finalmente las plecas de punteado que facilitan el desprendimiento o recorte de ciertas partes de la caja.

Cuando las cartulinas ya han sido impresas, cortadas y separado el corte correspondiente a la caja, se procede a hacer los dobleces, engomar y pegar para quedar listas para el envase.

El diseño de la caja tiene como función crear el envase que cumpla con los requisitos comerciales necesarios para el cliente, así como las que vienen del producto a contener y que definirán el estilo de la caja, clase de cartulina, puntos, tipo de cierre, tipos de unión, etc.

No se debe olvidar que existe un orden en la denominación de las dimensiones de la caja y que invariablemente son: frente, fondo y altura, o bien, largo, ancho, y profundidad.

Existe una amplia gama de cartulinas (cartones) que se pueden emplear en la fabricación de las cajas pequeñas plegadizas, además de una gran variedad de recubrimientos que pueden mejorar las características como: la resistencia al agua, resistencia a la grasa, aspecto visual, etc. pero el cartón (cartulina) seleccionado debe cumplir con las necesidades básicas establecidas como pueden ser: buena adhesión de las tintas, superficie adecuada para tener impresión de calidad, buena recepción de los adhesivos y facilidad para el armado sin que se produzcan grietas, arrugas o roturas durante el doblado.

Los tipos de cartón (cartulina) más utilizados son:

Couche Para caja plegadiza, material promocional

Cromekote Para caja de alta calidad

Eurokote Para caja de alta calidad

Cartoncillo gris Caja colectiva tipo despachador y charola

Bikini Canastillas

Couche-madera Caja para perfume y alimento congelado

Cartulina vellum Folletería y cartera portamuestras

Cartulina Bandas y material promocional.

CARTÓN CORRUGADO

El cartón corrugado estructuralmente se forma con dos elementos básicos: el “liner”, cara o forro y el “medium” o material de flauta y que es el que forma el corrugado.

El liner (cara o forro) es de papel kraft o semi kraft y forma un perfil plano que ocupa toda la superficie de la hoja de cartón corrugado, sobre este perfil plano se pega el papel corrugado (medium). De la forma como se combinen liner y medium se tienen las diferentes variedades del cartón corrugado.

El medium, es un papel fabricado normalmente con bagazo de caña o de paja, tiene una consistencia más esponjosa que el liner y presenta una construcción ondulada a la que se le acostumbra denominar “flauta”. Al estar pegado al liner se forma una estructura continua de arcos que le proporciona gran resistencia ya que las cargas que recibe se reparten sobre todos los arcos que forman el corrugado.

Dentro de la fabricación del medium, se utilizan varios tipos y medidas de los arcos (flautas) tanto en la altura como en la distancia entre crestas o valles de las ondas que forman el corrugado.

Se acostumbra enmarcar la flauta dentro de cuatro variantes comerciales

Tipo de flauta Altura en mm Nº de ondas por metro

A 4.76 ±118

B 3.17 ±167

C 3.97 ±138

E 1.58 ±315

Dependiendo del calibre del papel usado tanto en liner como en medium se pueden tener diferentes tipos de cartón corrugado en la siguiente tabla se muestran ejemplos:

Cartón corrugado liner corrugado liner

7 Kg 150 g/m2 135 g/m2 150 g/m2

9 Kg 240 g/m2 135 g/m2 180 g/m2

11 Kg 240 g/m2 135 g/m2 240 g/m2

14Kg 300 g/m2 135 g/m2 240 g/m2

16 Kg 300 g/m2 135 g/m2 300 g/m2

El consumo de cartón de 7Kg abarca más de la mitad del mercado. Se emplea cuando hay que empacar productos de peso medio y se quiere tener un margen de seguridad adecuado. La diferencia con respecto al cartón de 9 Kg es mínima en comparación con la diferencia en precio.

También se pueden tener diferentes acomodos de liner y medium, siendo las más usadas:

El corrugado de una sola cara se forma adhiriendo una capa plana (liner) con una de medium (corrugado).

Se acostumbra denominar:

FLAUTA (TIPO DE FLAUTA) UNA CARA

El cartón corrugado de doble cara se forma adhiriendo una capa plana (liner) a cada lado del medium (corrugado).

Se acostumbra denominar:

FLAUTA (TIPO DE FLAUTA) DOBLE CARA

El cartón corrugado de doble pared se forma mediante el acomodo de tres capas planas (liner), terciados con dos capas de medium (corrugado) de manera que la cara central es común a las dos capas de medium.

Se acostumbra denominar:

FLAUTAS (tipo de flauta) Y (tipo de flauta) DOBLE PARED

Existe igualmente un cartón corrugado de triple pared, el que se forma mediante cuatro capas planas (liner) y tres corrugadas (medium) terciadas, la nomenclatura es semejante a las anteriores.

De acuerdo al diseño y construcción de la caja puede ser de flauta horizontal o vertical, la resistencia de cada caja en lo particular y de la estiba en lo general dependerá no sólo de esta característica sino del tipo de flauta y de la especificación del papel. La dirección normal de las flautas es paralela a la altura o profundidad de la caja, o sea con flauta vertical, para soportar mejor el peso de las cajas que se acomodan sobre ellas en una estiba.

El diseño estructural de una caja determina que tan efectiva será ésta para poder competir en el mercado y además llevar el producto intacto al consumidor. En esta etapa el ingeniero debe conocer la fragilidad que tiene el producto, la clase de manejo que debe soportar, su forma de transportación y almacenamiento así como las condiciones climáticas, que pueden favorecer o perjudicar al producto. Todo modelo deberá pasar por pruebas de estiba y resistencia.

Cuando el diseño estructural de la caja queda establecido, se procede a considerar los aspectos de ventas, que afectan el tipo de cartón a usar y sus acabados, pero, no se pueden hacer a un lado las consideraciones estructurales originales así como los costos y tiempos de realización.

Cada producto que requiera ser envasado o embalado con alguno de los diferentes tipos de cartón corrugado, lo hará de manera que garantice su protección, traslado y almacenamiento de forma fácil y segura.

El cartón corrugado es uno de los materiales más usados para el diseño de envase y embalaje debido a que cumple satisfactoriamente con cuatro funciones básicas:

Protege al producto de lo posibles daños ocasionados durante su transporte, manejo y almacenaje.

Conserva de manera satisfactoria el producto hasta que sea vendido.

Anuncia, promueve e identifica al producto desde su origen hasta que llega al consumidor

Es económico

Es reciclable

Al momento de diseñar el aspecto visual de la caja debe tomarse en cuenta:

La información puede mostrarse en los cuatro lados de la caja, en letra “bold” de preferencia y en letra grande en proporción a la altura de la caja. Esta información puede encontrarse en la tapa superior.

Se deben anotar las precauciones que deben tomarse en cuenta para el manejo y almacenamiento.

La cantidad y descripción del contenido debe aparecer.

La marca y nombre del producto debe ser en letras mayores.

En la tapa inferior debe anotarse los datos propios de la caja (fabricante, Número o código de la caja, fecha de fabricación, medidas, contenido de fibra brecicloada)

Sello de resistencia que garantiza el fabricante y sello de reciclabilidad.

Es importante en el diseño de cajas corrugadas obtener el mejor ajuste dimensional, para que duren más las cajas. Si se entregan al fabricante esquemas, se deben anotar las tolerancias debidas según el tipo de flauta y corrugado empleado. Si no se toman en cuenta las tolerancias no se tendrán cajas con paneles a escuadra, con los consiguientes problemas que al acumular centímetros de error se tienen en los sistemas de almacenamiento y transporte.

Todas las medidas son a partir de los centros de los suajes de doblez. Todas las dimensiones son medidas interiores. Los aumentos en tolerancias indicados en cada panel de la caja varían dependiendo del tipo de flauta que se utilice.

4.4 ENVASES DE PLÁSTICO

Los materiales plásticos han tenido una influencia revolucionaria desde su aparición, debido a una serie de propiedades físicas y químicas que los hacen únicos para que se apliquen en una gran variedad de envases y embalajes que extiende su uso a un mercado cada día más amplio.

Para poder entender el correcto uso de los materiales plásticos en el mundo del envase y embalaje se deben tener conocimientos básicos.

CLASIFICACIÓN DE LAS MACROMOLÉCULAS POR SU ORIGEN

Desde hace mucho tiempo comenzaron los químicos, físicos y biólogos a hacer investigaciones en muchas sustancias que se encuentran en la naturaleza y que se compe:10.0pt;font-family:Arial;mso-bidi-font-family:"Times New Roman"'>Conforme se perfeccionaban los instrumentos y técnicas de estudio se confirmaba la idea de que los productos naturales en cuestión tenían que presentar elevado peso molecular. Con los estudios posteriores se lograron tener más conocimientos sobre el tamaño y la estructura de las macromoléculas.

Muchas de las macromoléculas del mundo animal son proteínas y se pueden clasificar en fibrosas y globulares.

Las fibrosas son insolubles en agua y sirven como estructura para los animales, así como la celulosa para las plantas, son ejemplos:

Colágeno del sistema conjuntivo

Queratina del tejido epitelial y cabello

Elastina del tejido conjuntivo elástico

Las globulares comprenden un amplio grupo que se caracterizan por su solubilidad en agua o en soluciones de ácidos, bases y sales, son ejemplos:

La albúmina de huevo, la caseína y las proteínas del plasma.

Otras macromoléculas que tienen gran importancia son los ácidos nucleicos que forman parte del material biológico de las células (ADN y ARN)

La celulosa es el principal componente de las fibras vegetales y el algodón es prácticamente celulosa pura. En la naturaleza se dan dos tipos de almidón, la amilosa que es una macromolécula de cadena lineal, con peso molecular entre 10 000 y 40 000, y la amilopectina que tiene cadena ramificada.

Los materiales naturales fueron los modelos que la imaginación humana trató de copiar o mejorar de manera artificial para que pudieran competir con los existentes.

Los llamados plásticos modernos datan de la invención de la baquelita, que se introdujo en el mercado en 1909. Su inventor L.H. Baekeland, había estando buscando un sustituto para la

goma laca, cuyo alto precio se debía a la siempre creciente demanda para la fabricación de discos fonográficos.

Durante y después de la segunda guerra mundial se han desarrollado gran cantidad de polímeros que se siguen estudiando, modificando y mejorando para cumplir con los cada día más estrictos controles ambientalistas y las nuevas demandas de satisfactores.

El estudio de cualquier materia tan basta y compleja, como es la de los polímeros, se simplifica clasificando en categorías a los varios miles de ejemplos que se conocen y sobre los cuales se pueden hacer generalidades.

Las grandes moléculas se forman a partir de substancias de poco peso molecular que se unen por enlaces químicos de manera que están formadas por la repetición de ciertas “unidades” de bajo peso que reciben el nombre de MONÓMEROS (del griego mono = uno y mero = parte), de ahí el denominarlos POLÍMEROS (del griego poli = muchos).

El entender que el polímero se forma por la unión de moléculas más simples, nos encamina al estudio de las reacciones que se efectúan para obtener las uniones necesarias para su crecimiento.

Después de muchos estudios, el investigador W.H. CAROTHERS fijó dos reglas muy simples y que marcaron el principio de los estudios modernos de los “polímeros”

I.- TODAS LAS MOLÉCULAS CAPACES DE FORMAR POLÍMEROS DEBEN SER BI O POLIFUNCIONALES.

II.- SÓLO EXISTEN DOS TIPOS DE REACCIÓNES QUE CONDUCEN A LA FORMACIÓN DE POLÍMEROS.

La primera de las reglas se refiere a la funcionalidad de los monómeros. Se llama bifuncional cuando tiene dos grupos reactivos; estos grupos pueden existir previamente o aparecer en el curso de la reacción y se denomina polifuncional a la que tiene más de dos grupos reactivos.

Las moléculas monofuncionales producen productos de bajo peso molecular.

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Las bifuncionales dan como resultado polímeros lineales

n ¾™¾ Þ (¾†¾†¾†¾)n/3

Las polifuncionales dan origen a moléculas que crecen en varias direcciones produciendo estructuras rígidas por su reticulación.

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También la funcionalidad de las substancias que tienen dobles o triples enlaces es importante, el bi o polirradical se forma al activar los enlaces covalentes

COMPORTAMIENTO FRENTE AL CALOR

A bajas temperaturas los polímeros de cadena larga que no se encuentran reticulados se comportan como “vidrios”, son sólidos e inelásticos, un fuerte impacto provoca su fractura. Cuando se eleva su temperatura, el polímero pasa por una temperatura de “transición vítrea” (Tg) por arriba de la cual se vuelve flexible y moldeable, a medida que se aumente más la temperatura, el polímero alcanza la temperatura de fusión (Tm) en la que funde y las moléculas individuales se deslizan entre sí, es un líquido viscoso y se puede transformar.

Los polímeros con enlaces cruzados pueden permanecer sólidos y elásticos y no fundir hasta que la temperatura sea tan alta que comienza a descomponerse.

La segunda de las reglas se refiere a las REACCIONES por las que se pueden formar los polímeros.

Wallace Hume Carothers (1896 – 1937) sugirió la clasificación de los polímeros en dos grupos, los polímeros de condensación y los polímeros de adición.

Los polímeros de condensación son aquellos en los que la fórmula molecular de la unidad repetitiva de la cadena del polímero carece de algunos átomos presentes en los monómeros de que está formado (eliminación de un subproducto de bajo peso molecular). En los polímeros de adición no tiene lugar la pérdida de subproductos.

Los polímeros de adición resultan de ordinario por reacciones en cadena que comprenden algún tipo de centro activo; al que sólo se adiciona una molécula a la vez del monómero para formar una cadena creciente que tiende a poder lograr la macromolécula, por lo anterior la concentración de monómero disminuye de modo continuo durante el transcurso de la reacción, el peso molecular cambia poco durante el transcurso de la reacción, los tiempos de reacción largos conducen a elevados rendimientos pero afectan poco al peso molecular.

Los polímeros son macromoléculas amorfas, las que no presentan fases cristalinas bien determinadas, ni puntos de fusión bien definidos sino que se ablandan durante un intervalo de temperatura. Aunque se clasifican como materiales amorfos, tienen cierta proporción de ordenamiento denominada como cristalinidad. Las interacciones entre las macromoléculas pueden provenir de los enlaces químicos existentes entre las cadenas o de las fuerzas que actúan entre ellas.

Los polímeros termoplásticos son macromoléculas lineales, que son flexibles y que pueden asumir formas complejas que se pueden complicar al ramificarse con cadenas laterales que se extienden a partir de la cadena principal. Debido a las fuerzas intermoleculares entre cadenas adyacentes, pueden existir regiones en las que tomen un arreglo más o menos ordenado y otras regiones en las que permanezcan en desorden. El grado de ordenamiento depende de los grupos químicos presentes a lo largo de la cadena y de su longitud promedio.

Las macromoléculas termoestables tienen enlaces químicos que entrecruzan a las cadenas del polímero, cuanto mayor sea la densidad de los enlaces entrecruzados por unidad de volumen del material, más rígido será.

SÍNTESIS

Muchos de los retos que tiene que enfrentar el diseño industrial de los equipos para la polimerización son comunes a las reacciones orgánicas ordinarias. Dentro de las materias primas empleadas se encuentran monómeros que son tóxicos, inflamables o corrosivos. Muchos catalizadores e iniciadores son explosivos e inflamables y finalmente se pueden desprender olores que son muy desagradables.

En la mayoría de los casos los polímeros formados no presentan los problemas anteriores, pero como los polímeros invariablemente son más densos que sus monómeros, aún cuando ambos sean amorfos, lo que significa un menor volumen y por lo mismo en un proceso por lote el volumen existente sobre la superficie del polímero aumenta. Los sistemas de agitación pueden ser complicados o especiales para determinados tipos de polímeros. Los sistemas de calentamiento y de enfriamiento son determinantes en el diseño del equipo.

Técnicamente las reacciones de polimerización pueden efectuarse de diferentes maneras según la naturaleza del monómero y de la utilización que se vaya a hacer del polímero.

Los métodos de síntesis más empleados son:

Polimerización en masa o en bloque

Polimerización en solución

Polimerización en suspensión o en perlas

Polimerización en emulsión

Cada uno de ellos tiene sus propias ventajas y desventajas que los hace más o menos apropiados para obtener determinado tipo de polímero.

POLIMERIZACIÓN EN MASA

También llamada polimerización en bloque, en ella el monómero se polimeriza por la acción del calor en presencia de un iniciador conveniente, pero en ausencia de disolvente. El medio reaccionante se hace cada vez más viscoso y puede llegar a solidificarse. Si a partir de cierto grado de polimerización el polímero es insoluble en el monómero, se precipitan las macromoléculas obtenidas.

Este procedimiento de fabricación permite la obtención de polímeros muy puros, pero bastante polidispersos, ya que la masa en el interior del reactor, al hacerse más viscosa dificulta la agitación, el calentamiento y el enfriamiento uniformes. (auto aceleración)

POLIMERIZACIÓN EN SOLUCIÓN

En la polimerización en solución se puede realizar la reacción de forma más regular. Se tienen presentes el monómero, el solvente, el iniciador y el polímero. El polímero puede ser soluble en el disolvente o precipitar a partir de cierto grado de polimerzación, en este último caso, la polimerización en solución da productos con buena homogeneidad. La ventaja principal se presenta al disminuir la viscosidad por la presencia del disolvente, con lo que se mejora la agitación y facilita la transmisión de calor para el control de la temperatura de reacción o el enfriamiento final.

Las polimerizaciones en solución pueden ser de dos tipos: homogénea y heterogénea

La homogénea es el proceso en que el monómero y el polímero formado son solubles en el solvente y la heterogénea es en la que el monómero es soluble pero el polímero formado es insoluble en el solvente, llevando a tener el polímero precipitado.

POLIMERIZACIÓN EN SUSPENSIÓN O EN PERLAS

Si el monómero es insoluble en el agua, se puede llevar a cabo la polimerización en perlas o gotas suspendidas. La fase acuosa se vuelve el medio de transferencia de calor puesto que es la fase continua, la viscosidad cambia muy poco con la conversión, de manera que la transferencia de calor es eficiente. El comportamiento dentro de las perlas es muy semejante a la polimerización en masa.

Para evitar que se presente coalescencia a medida que cambia del estado liquido al sólido pasando por un estado adhesivo, se utiliza un coloide protector (agente de suspensión) así como una agitación cuidadosa. El tamaño de partícula y la distribución de tamaños se afectan por el coloide protector y por la rapidez de la agitación. El iniciador debe ser soluble en las gotas de monómero, se emplean generalmente peróxidos orgánicos.

POLIMERIZACIÓN EN EMULSIÓN

Los componentes esenciales para un sistema de polimerización en emulsión son: el agua, los coloides protectores, en algunos casos agentes modificadores de viscosidad, tensoactivos, el monómero, el iniciador.

Se presenta la gran ventaja de sustituir por agua los disolventes como medio de dispersión, los monomeros al ser generalmente insolubles o muy poco solubles en el agua, se emulsionan con el empleo de los agentes surfactantes y la agitación. Los coloides protectores tienen como objeto el evitar que las macromoléculas ya producidas se aglomeren aumentando de tamaño las partículas del polímero.

La iniciación de la polimerización está localizada en el medio acuoso y no en el interior o en la superficie de las gotitas de monómero. El crecimiento de las cadenas tiene lugar en el interior de las gotitas monómero – polímero.

El resultado de la polimerización es una suspensión o dispersión de partículas de polímero sólidas, extremadamente pequeña (menos de una micra), en un medio acuoso y no una emulsión propiamente dicha, a pesar de que así se le llama.

RESUMEN

Una molécula al reaccionar para dar un polímero, puede comportarse como bi o poli funcional. La molécula se llama bifuncional cuando tiene dos grupos reactivos reales y se denomina polifuncional cuando tiene más de dos grupos reactivos reales. Los grupos reactivos pueden existir previamente o aparecer en el curso de la reacción.

Las moléculas bifuncionales dan origen a polímeros lineales y las polifuncionales producen moléculas que crecen en varias direcciones dando estructuras más rígidas por su reticulación.

Sólo dos tipos de reacciones pueden conducir a la formación de polímeros:

1.- Polimerización por condensación o reacción por etapas

2.- Polimerización por adición o reacción en cadena

Algunas policondensaciones van precedidas de reacciones de adición que crean los grupos reactivos en las moléculas para poder trabajar como monómeros, después estos grupos reaccionan por condensación dando como resultado el polímero y un subproducto. Algunos ejemplos de substancias que forman sus grupos reactivos son: fenol, cresoles, urea, y melamina con formaldehído o furfural.

Dentro de las substancias que cuentan con grupos bi o polifuncionales para obtener polímeros por policondensación se tienen a los ácidos, anhídridos, alcoholes, aminas, aminoácidos y compuestos halogenados.

El mecanismo de la reacción de policondensación es fundamentalmente análogo al de la reacción de moléculas monofuncionales para dar compuestos de bajo peso molecular.

El mecanismo de la policondensación presenta todas las caracteristicas de una reacción gradual en equilibrio, es decir, las cadenas crecen proporcionalmente al tiempo de reacción; las cadenas formadas son estables cualquiera que sea el grado de reacción alcanzado.

Son reacciones ESTEQUIOMETRICAS y tienden al equilibrio, por lo que, para que la reacción se desplace continuamente en la dirección de la formación del polímero, es preciso eliminar continuamente las moléculas del subproducto de bajo peso molecular formado, cuya presencia frena la reacción.

La viscosidad de los polímeros es resultado del peso molecular y de la reticulación obtenida (ramificaciones)

La solubilidad de los polímeros es muy sensible a la presencia de los puentes de unión entre cadenas, incluso cuando el número de puentes es tan pequeño que resulta insuficiente para que el material sea infusible, puede ser ya un polímero insoluble.

En las policondensaciones las moléculas se unen entre sí con eliminación repetida de un subproducto de bajo peso molecular como H2O, NH3, NaCl, CH3OH

Para obtener polímeros por adición se tienen substancias que cuentan en su estructura con dobles o triples enlaces reactivos como pueden ser: etileno, propileno, butadieno, estireno, acrilonitrilo, cloruro de vinilo, acetato de vinilo, ácido acrílico y sus ésteres, ácido metacrilico y sus ésteres, etc.

POLIMERIZACIÓN POR ADICIÓN

La polimerización por adición tiene fases o estados intermedios, que se suceden rápidamente. Los productos intermedios que se van formando son inestables y sólo tienen por objeto servir de base a la etapa que le sigue, pero una vez que se han iniciado, tienden a producir la molécula final, con la longitud que le corresponde según las condiciones de trabajo.

Las etapas por las que transcurre la polimerización por adición son:

INICIACIÓN O ACTIVACIÓN

CRECIMIENTO O PROPAGACIÓN

FINAL, CESE O TERMINACIÓN

INTERCAMBIO DE ACTIVACIÓN

Cada una de estas etapas tiene su cinética y mecanismos de reacción propios.

Si tenemos el monómero M en el almacenamiento, prácticamente se encuentra inactivo, así que por medios físicos (temperatura) y químicos (catalizador) lo debemos activar cumpliendo la primera etapa(iniciación o activación)

Lo podemos representar por:

M + Energía ----------> M*

Donde M* representa el monómero activado.

El activar un monómero requiere en primer lugar de suministrar la energía necesaria para abrir uno de los dos enlaces y depende de la naturaleza de los átomos que soportan el doble enlace, se puede ver en los siguientes ejemplos:

C = C Alifatico 100 000

C = N 94 000

C = O Aldehido 149 000

C = O Cetona 152 000

C = S 103 000

C = C 123 000

C = N 150 000

(en cal/mol)

Esta energía se ve modificada por la naturaleza de los sustituyentes que puedan existir a los lados del enlace múltiple y por la presencia de otros enlaces múltiples acumulados o conjugados con respecto al enlace de referencia.

El proceso que tiene lugar para la formación de radícales, son aceleradas por substancias que en las condiciones de la reacción forman también radicales. Las substancias de este tipo más utilizadas son peróxidos orgánicos e inorgánicos y sales de per ácidos.

El peróxido de acetilo y el peróxido de benzoílo son solubles en hidrocarburos, el peróxido de hidrógeno, el perborato potásico, el persulfato de potasio o de amonio, son solubles en agua.

CRECIMIENTO O PROPAGACIÓN

En la segunda etapa, este monómero activado choca con otro (sin activar) haciendo crecer la cadena, se genera energía, por lo que es un proceso exotérmico, este calor que se produce, activa más monómero de manera que la reacción de polimerización por adición prospera muy rápido

M* + M ----------> MM* + calor

M + calor ------------> M*

MM* + M ----------> MMM*

En determinadas condiciones puede ocurrir que una cadena en crecimiento MMM* entra en colisión con una cadena muerta MMM, transfiere el carácter activo de la cadena en desarrollo a la muerta que se convierte en activa

MMM* + Mn ----------> MMM + Mn*

REACCIÓN DE TERMINACIÓN O CIERRE.

Los mecanismos más comunes de terminación son:

La colisión entre dos cadenas en crecimiento

MMM* + MM* ----------> MMMMM

La colisión de una cadena en crecimiento con un radical de catalizador

MMM* + C* ----------> MMMC

Por la colisión de una cadena en crecimiento con impurezas o con las paredes del reactor.

Cuando chocan dos cadenas en crecimiento pueden dar lugar a una unión por enlace sencillo

M-M-M* + M-M-M ----------> M-M-M-M-M-M

O tener un desequilibrio estructural en las dos cadenas originando un enlace doble en una de ellas y simple en la otra.

M-M-M* + M-M-M* ---------> M-M-M + M-M=M

La primera posibilidad tiende a aumentar el peso molecular promedio del polímero ya que el resultado es una cadena más larga y por ende con peso molecular más alto. Por el contrario, el

fenómeno de desequilibrio estructural conduce a productos finales de menor peso molecular promedio.

La probabilidad de que existan choques entre los extremos de cadenas activadas y partículas de catalizador, aumenta proporcionalmente a la concentración de catalizador en el sistema; elevadas concentraciones de catalizador aceleran la polimerización ya que producen un mayor número de centros activos pero por otra parte, pueden bloquear cadenas en crecimiento impidiendo formar cadenas largas de más peso molecular.

En la práctica, cuando se pretende obtener materiales de elevado peso molecular, se sacrifica en cierto modo la velocidad de polimerización, manteniendo la concentración de catalizador dentro de los límites bajos.

INTERCAMBIO DE ACTIVACIÓN

En determinadas condiciones, puede ocurrir la última etapa en la que una cadena en crecimiento entra en colisión con una cadena muerta y le transfiere el carácter activo de la cadena en desarrollo a la muerta que se convierte en activa.

Mx* + Mn ---------->Mx + Mn*

RELACIÓN ENTRE EL TAMAÑO Y FORMA DE LA MOLÉCULA DE UN POLÍMERO Y SUS PROPIEDADES FÍSICAS.

Las resinas termoplásticas se ablandan por la acción del calor y vuelven a ser sólidas al enfriarlas; estas resinas pueden trabajarse por colada, inyección, extrusión, termoformado e hilar el producto fundido.

Los productos termoendurecibles, sólo pueden someterse una vez a la acción del calor, este los endurece sin que un calentamiento posterior tenga otro efecto que destruirlos si es muy intenso.

Se ve, que el comportamiento de un material frente a la temperatura es función directa de su estructura molecular. Si se crean en un polímero lineal uniones (puentes) entre sus moléculas, se da origen a una disposición tridimensional de sus moléculas y el material que inicialmente era termoplástico se hace ahora termo endurecible. El ejemplo más común lo tenemos en la vulcanización del hule. Por el contrario, algunos termoendurecibles pueden cambiar a termoplásticos separando los puentes de unión de las moléculas lineales.

Probablemente en la actualidad el envase más común en el mercado sea el de plástico, se tienen botellas, tarros, frascos, charolas, cubetas, tambores, tanques, cisternas plegables para camiones, etc. Quizá para muchos no sea fácil distinguir entre un tipo de plástico y otro, ya que la apariencia de algunos es muy semejante.

Hoy en día, si se observa el fondo de los envases, se encuentra marcado con los códigos mundiales aceptados para diferenciarlos y poder clasificarlos para el reciclado. Esta codificación asigna un número para siete grandes categorías de polímeros:

1.- PET Polietilen tereftalato

2.- HDPE Polietileno de alta densidad

3.- PVC Policloruro de vinilo

4.- LDPE Polietileno de baja densidad

5.- PP Polipropileno

6.- PS Poliestireno

7.- Otros

Este número, se encuentra enmarcado por una figura triangular formada por tres flechas, que dan la idea del reciclado.

Se usa el término CUERPOS HUECOS PARA ENVASE para englobar a todos los recipientes con capacidades entre 1 cm3 y 800 dm3 tanto en forma de ampollas, tubos, botellas, frascos, pomos, cubetas, bidones, barriles y tambores, incluyendo los de conicidad inversa.

Gran parte de la preferencia de los industriales por los envases de plástico se debe a la gran libertad de diseños y su bajo costo en parte debido a su alta productividad, así como al hecho de que estructuralmente tiene buenas propiedades y por su propio sistema de producción permite incorporar elementos de refuerzo como costillas, relieves o estriados en las paredes del envase, ya sea para adelgazarlas o para incrementar su resistencia estructural.

A continuación se muestra un resumen de los polímeros más interesantes

PLÁSTICOS MÁS USADOS EN LOS ENVASES

MATERIAL PROPIEDADES APLICACIONES

Acetato de celulosa Puede pegarse y soldarse Botes y cajas pegados

Buena impresión sin tratamiento Recipientes termoformados

previo

Puede plegarse y moldearse con

Calor

Buena transparencia y brillo

Clorhidruro de Transparencia Película para envase de

caucho Elasticidad fruta, verdura, carne, queso

inarrugable embutidos y ventanillas para

cajas.

Polietileno de .Transparencia Envase para alimento

alta densidad Hermético al vapor de agua Bolsas

Resistente al frío Películas

Buena rigidez Botella

Buena resistencia al impacto

Polietileno de Resistencia al impacto Envase para alimento

baja densidad Hermético al vapor de agua Película

Permeable al oxígeno Cintas para sacos tejidos

Poliamidas 6,11 y 12 Buena estabilidad térmica Embalajes especiales

Resistencia a la abrasión Fabricación de embutidos

Hermético a grasas y aceites

Puede maquinarse

Puede soldarse

Muy mala resistencia a ácidos

Poliéster Transparente Películas

Resistente a temperatura Envasados a vacío

Resistente al desgarre Envases para carne fresca

Hermético a los aromas Alimentos preparados para

Hermético al vapor de agua freír y estofar con su película

Poliestireno Transparente Utilizado en bandejas y

Rígido envases con ventanas

Envases para pasteles

Polipropileno Transparente Hilos para sacos

Resistente al desgarre Envases para esterilizar

Moderada resistencia al impacto Envases para pan

Hermético al agua Charolas y soportes por

Estable hasta 140 ºC termoformado

Cloruro de polivinilo Transparente Envases para alimentos

Rígido Buena resistencia mecánica Envases para congelados

Hermético a los aromas, gas Vasos moldeados por calor

y vapor de agua Botellas para detergentes

Resistente a grasas y aceites

Soldable y metalizable

Cloruro de polivinilo Transparente Tubos colapsibles para cos-

Flexible Extensible méticos

Soldable Película sanitaria para

envase de alimentos

Cloruro de Muy transparente Envases para alimentos

Polivinilideno Excelente barrera al oxígeno Capas para sellado en

Resistente a la ebullición aluminio

Polietilen tereftalato Transparente Botellas para bebidas

Resistencia al impacto Botellas para licores

Resistencia al agrietamiento Envases para alimentos

Rigidez Envases para productos

Barrera al vapor de agua medicinales

Barrera al oxígeno

Ejemplos de selección de polímeros en los envases:

En el envasado de productos detergentes o para la limpieza se puede emplear el polietileno, posee todas las propiedades necesarias, pero se opaca, por lo que es mejor usar PVC o PET.

Si el producto es “nacarado”, se desea más transparencia por lo que el PVC puede ser una buena solución

Si los productos para limpieza tienen en su formulación aceite de pino o aceites esenciales para dar olores característicos a los limpiadores, no es conveniente el uso del polietileno ya que es permeable a los aceites y permitiría su pérdida al no poder contenerlos, así que el PVC es una buena solución.

Como es natural, si el polietileno de baja densidad no es barrera para los aceites, no se deberán envasar los aceites comestibles en dicho material. El polietileno de baja densidad se

hincha con los aceites y adquiere porosidad de manera que al poco tiempo el envase queda “pegajoso” por su parte externa. El material recomendado es PVC que también presenta buena barrera al paso del oxígeno, de manera que es útil para evitar la rancidez.

Como se desprende de lo anterior, es necesario hacer una buena selección de los materiales para cada caso en particular y una vez que se tenga el material apropiado, se deben correr pruebas de estabilidad para poder tener la tranquilidad de que el producto envasado no presentará problemas en su vida de anaquel.

Procesos para la fabricación de envases de plástico

Proceso por extrusión y soplo

Proceso por inyección y soplo

Extrusión y soplo en dos etapas

Inyección y soplo en dos etapas

Termoformado

Rotomoldeo

Inyección

Proceso por extrusión y soplo.

Es el procedimiento más antiguo y más importante en la fabricación de cuerpos huecos de plástico soplado. En este proceso, es posible dar el efecto de acanalado longitudinal.

En este proceso se funde el material termoplástico en la extrusora, de donde sale en forma continua de manguera, la manguera formada, aun caliente, sale generalmente en forma vertical, el trozo de manguera que cuelga de la boquilla formadora se coloca entre las dos mitades de un molde de soplado y se corta por debajo de la boquilla. Al cerrar el molde queda aprisionada la parte inferior de la manguera, de manera que cierra herméticamente, por la parte superior se introduce un cabezal de soplo para inyectar aire a presión ( 3 a 10 BAR) en el interior de la manguera que se encuentra aún caliente y por lo tanto plástica.

La manguera se expande hasta que su superficie exterior hace contacto con la pared interior de la cavidad del molde, para enfriarse y solidificar en contacto con el metal refrigerado del molde; se elimina la presión interior y tra abrir el molde, se expulsa el envase obtenido.

La velocidad del proceso, es decir, la cantidad de envases obtenidos por unidad de tiempo, depende del número de moldes de soplado que intervienen en la operación, de la velocidad de enfriamiento para la solidificación del plástico caliente, y de la velocidad de extrusión de la manguera.

Proceso de inyección y soplo.

El proceso es muy semejante al de extrusión, sólo que la formación de la manguera no es continua, es intermitente para dar tiempo al ciclo de formación del envase, generalmente se usa para equipos con un solo molde de soplado.

Procedimiento de extrusión en dos etapas

Se extruye un tubo que se enfría y corta, en fragmenta en segmentos más largos que la pieza a fabricar, los cuales pueden almacenarse por tiempo ilimitado. En la segunda etapa de fabricación se colocan estas piezas en espárragos fijados a una cadena sin fin, que los conduce a un horno de precalentamiento de donde se extraen una vez que han alcanzado el estado termoelástico para introducirlos en los moldes de soplado y realizar dicha operación.También es posible precalentar los extremos del tubo y aplicar por recalcado un reborde y un fondo cerrado con forma semiesférica; o también dejar en las piezas las en las bandas de transporte y utilizarlas como boquillas de soplado.

Procedimiento de inyección y soplado en dos etapas.

Se fabrican por inyección preformas, que son piezas que tienen ya formada la boca que tendrá el envase terminado, el resto de la preforma tiene el aspecto de un grueso tubo de ensayo. Esta operación de fabricación de prformas por inyección es la primera de las dos etapas.

La segunda etapa puede transcurrir en dos formas, la primera es que en cuanto se inyecta la preforma se pasa a un segundo molde donde se hará el soplo del envase, la otra forma de cumplir la segunda etapa es enfriando totalmente la preforma, se expulsan y se almacenan. Posteriormente se precalientan, se colocan en los moldes de soplado y se fabrica el envase.

Procedimiento de termoformado

Con este procedimiento se obtienen recipientes de conicidad inversa o cuerpos huecos en forma de botella por medio de moldes partidos.

El procedimiento Renopac es una variante del termoformado. Una lámina del polímero, doblada en forma de “U” se calienta por ambas caras mediante fuentes de calor (calefactores infrarrojos) y se coloca entonces entre las dos mitades del molde de soplado. Durante el soplado se hace una unión por soldadura por alta frecuencia en todo el contorno del envase, el envase se troquela para eliminar todo el material sobrante. En el envase sobresale la soldadura en forma de cordón y constituye una característica típica de todos los envases Renopac.

En el proceso Cubitainer, una extrusora de cabezal con doble tobera para elaborar dos bandas de lámina de polímero paralelas, que pasan de inmediato a un molde de soplado en el que con presión de aire se transforma cada banda en la mitad de un cubo partido en diagonal. Al mismo tiempo se unen por soldadura los cantos exteriores de las dos mitades. Cuando el envase está vacío, puede plegarse para ahorrar volumen de transporte y una vez que ha sido llenado el dado recupera su forma.

Procedimiento por rotomoldeo

Consiste en fabricar el envase en moldes que giran sobre sus ejes medios tanto vertical como horizontalmente. Se requiere calentar el material termoplástico hasta alcanzar casi la temperatura de fusión, se introduce al molde hueco que puede ser de varias secciones (dependiendo de la complejidad y tamaño del envase) la cantidad necesaria del polímero para dar el grosor de pared deseado, al mismo tiempo que se calienta el molde para obtener la fusión, se hace girar en todos sentidos con el objeto de que el polvo se reparta en toda la superficie de manera uniforme al mismo tiempo que por el calor va fundiendo la resina y engrosando la pared del envase. Este sistema se emplea para envases de gran tamaño. Una vez formada la pieza, el molde se enfría por el exterior, se abre el molde y se extrae la pieza.

Envases especiales formados por inyección

Se puede definir el moldeo por inyección como el método en el que un material termoplástico se funde, y en estado de líquido viscoso se inyecta con presión a un molde que tiene una o varias cavidades para la formación de la pieza de manera que éstas se llenen completamente. El polímero se enfría dentro del molde y se solidifica; finalmente se abre el molde y se extrae la pieza.

Algunos de los envases que se obtienen por inyección son:

Bandejas, cajas, botes, vasos, cubetas, cajones, tubos, cartuchos, preformas, etc.

Envases termoformados

La técnica del termoformado o embutición profunda, consiste en un proceso de moldeo basado en la extensibilidad de películas de polímeros termoplásticos.

Los polímeros más usados son: el poliestireno alto impacto, en mayor medida y le sigue el PVC y en menor grado el polietileno y el polipropileno. Para casos muy especiales se usan otros plásticos para formar recipientes.

Las películas se calientan por resistencias o por lámparas infrarrojas al intervalo de temperaturas en el que se presentan las mejores características de elasticidad para cada tipo de resina. El moldeo se realiza por vacío, por vacío por un lado de la película y aire a presión por el otro lado, por pura presión de aire mediante dispositivos flexibles, o por medios mecánicos.

Tipos de envases fabricados por termoformado:

Piezas profundas como los vasos para yogurth, las piezas pueden ser de sección redonda, cuadrada o rectangular.

Piezas planas como los embalajes tipo ampolla y cápsula, charolas como las bases para pasteles o galletas.

Embalajes con múltiples cavidades para frutas y verduras

Insertos para mercancías de la industria de los productos de belleza, farmacéutica, juguetes y dulces.

Envases y embalajes de presión para la industria farmacéutica.

Tapas de plástico para recipientes (de plástico, cartón y vidrio)

Bandejas, cubetas, vasos y embalajes para comidas preparadas.

Técnicas de termoformado más usuales

Piezas profundas

Los equipos modernos trabajan en general por el procedimiento de moldeo en negativo, con elementos auxiliares de estirado.

El molde cuenta con la pares lateral con forma cónica truncada, un fondo en el que se encuentra incorporado un pistón expulsor, con las entradas adecuadas para poder hacer vacío uniforme en el interior para lograr mejor estiramiento y que se forme el cuerpo del recipiente y en la parte superior una tapa que al mismo tiempo que fija la película por la parte superior cuenta con el mecanismo auxiliar de estiramiento que hace que el fondo del recipiente se forme, al tiempo que por la parte superior se inyecta aire a presión para hacer llegar la película a todo el contorno del molde.

Cuando el pistón auxiliar de estiramiento hace llegar la película hasta el fondo del molde, se inyecta el aire a presión por la parte superior para ocupar todo el volumen del molde. El pistón retrocede a su posición de partida, al mismo tiempo que la tapa llega a un segundo punto de embone, donde se hace el corte de la boca del recipiente, ahora, sube la tapa y el pistón que se encuentra en el fondo separa la pieza del molde y lo lleva al exterior de la cavidad, donde es separado por un golpe de aire comprimido. Se repite el ciclo.

Las paredes de los vasos termoformados tienen una inclinación de la pared lateral entre seis y diez grados, con lo que se logra mayor facilidad para expulsar el envase del molde, pero también para apilar los envases para su acomodo para la presentación de venta. Se recomienda poner cordones en los extremos de la pared lateral para disminuir el área de contacto entre las paredes y así facilitar el desprendimiento de un envase del resto aún apilado.

En la práctica, la resistencia de los envases delgados frente a presiones ejercidas desde arriba no es muy elevada e igualmente se pueden producir abolladuras en la pared lateral por la presión de la mano al sostenerlo, por lo que se acostumbra reforzar el contorno con nervaduras verticales y anulares para solucionar estos dos problemas.

Todo perfilado en las paredes laterales del envase actúa como refuerzo, de manera que los gravados que se diseñan en los envases, no sólo han sido realizados con fines estéticos sino también para obtener mejor resistencia.

Es pertinente aclarar que también se pueden termoformar envases de cuello ancho y vasos cónicos, lo único que varía en este proceso es que el molde debe estar formado por dos o más piezas para permitir el desmoldeo, el material más empleado por este proceso es el poliestireno de alto impacto.

Tapas para envases.

Las formas de las tapas de plástico de embutición profunda son tan variadas como las aberturas de los recipientes a cerrar, se obtienen las tapas por moldeo al vacío con el método de formado del positivo.

Envases de múltiples inserciones.

Los envases múltiples se fabrican por termoformado a partir de películas. Se pueden distinguir las de formas autoportantes y las no autoportantes. Las primeras constan de dos películas de plástico unidas por un borde longitudinal y poseen cavidades opuestas que al cerrar entre las dos forman el embalaje de una pieza, protegiendo a los productos, las dos partes se mantienen cerradas mediante un cierre apropiado. Las cavidades se adaptan a la forma de la mercancía, pero las dos mitades pueden ser diferentes para ajustar mejor a la forma del producto. Generalmente el diseño de los envases de múltiples inserciones contemplan que se puedan estibar sin perjudicar la protección al producto.

Cuando no se requiere que el producto se vea con el envase cerrado, se puede emplear poliestireno expandido. Los envases múltiples para frutas, tienen cavidades diseñadas para la forma de la fruta a envasar y por lo general permiten el embalaje de dos o más capas. Las paredes laterales de las cavidades están perfiladas para que el contacto con la fruta sea el mínimo necesario y se eviten los aplastamientos, el material más empleado es el poliestireno antichoque coloreado.

Los envases múltiples que no son autoportantes son del tipo de bandejas o los insertos para cajas de cartón o de otros materiales como los empleados para chocolates, galletas, dulces, etc.

Bandejas

Una bandeja de plástico es parte de un sistema de embalaje de forma fija que se emplea generalmente para contener productos sólidos de tamaño reducido, pueden ser de diversas formas como cuadradas, redondas, ovales, rectangulares, triangulares, etc. pero es condición para ser charola, el que tenga poca altura pero gran superficie. Se completa el embalaje al cerrarla con otra película y soldarla por sellado con calor o bien por contracción.

Las bandejas se moldean al vacío por el procedimiento de formado con molde en negativo. Para fruta y pescado se prefieren las bandejas con fondo liso, mientras que para carne que desprende jugo se prefieren las bandejas con fondo nervado. Las bandejas pueden presentar subdivisiones para alimentos distintos; como las destinadas a contener tanto alimentos que han de ser descongelados y cocidos como aquellos listos para servir en la mesa. Pueden tener subdivisiones o no.

Botes confeccionados con láminas plásticas

El bote es una forma de envase o embalaje que es estable, puede tener formas variadas y con un volumen hasta de 10 litros.

Los botes fabricados con láminas plásticas, generalmente son de tres piezas. Se forman con un cuerpo de sección geométrica variada, rebordeado por los dos lados abiertos, como fondo y tapa se pueden colocar unos discos fabricado con cartón o con plástico. Los discos de plástico se pueden soldar con el cuerpo quedando unidos en forma permanente. El rebordeado se puede ejecutar con cabezales calientes regulados por termostatos de acuerdo al material empleado.

Botes a partir de perfiles huecos

Perfiles huecos extruidos con polímeros rígidos que pueden ser opacos o transparentes, incoloros o coloreados, se completan con fondos y tapas obtenidos por embutición profunda del mismo material, para formar botes de embalaje. La unión de las piezas entre sí puede efectuarse por pegado o soldadura por calentamiento

Cajas a partir de láminas plásticas

Las cajas plásticas, rebordeadas y plegadas se fabrican a partir de láminas transparentes de acetato o PVC rígido, se hacen por troquelado de película plástica en la misma forma en que se hace con el cartón.

En las grandes producciones de película para una medida de caja, se hacen estrías en la zona correspondiente a la parte interna de la línea de flexión, así como un resalte en la parte correspondiente de la parte exterior.

Los dobleces producidos por medios mecánicos no tienen estrías, ya que se obtienen mediante una herramienta caliente que presiona las láminas contra bordes destinados a darles la forma y tamaño deseado. Las láminas dobladas se unen en las zonas con solapas ya sea por pegado o por soldadura con alta frecuencia.

En la fabricación de cajas de dos partes como en el caso de las cajas corredizas empleadas en los cerillos, se tienen dos fases de trabajo, en cada una de ellas se produce una de las partes de la caja corrediza. La parte interna que es la parte contenedora propiamente dicha se emplea lámina de PVC rígido, es plastificado por calor y transformada en un molde de embutición. Posteriormente se rebabea para dejar terminados los bordes.

La parte exterior, la que forma la cubierta de la caja corrediza se fabrica como un perfil hueco por extrusión que se corta al tamaño adecuado para cubrir la parte que corre del envase, también se rebabea para dejar terminada la pieza.

Estructuras corrugadas de plástico.

La presentación de esta forma es muy semejante a la del cartón corrugado. Está formada por dos hojas de láminas continuas y paralelas unidas por un centro con forma de ondas, también paralelas, separadas por unos 3 a 5 mm. entre sí. El espesor puede variar de 2.5 a 5 mm., El ancho puede ser hasta de 2.00 m

Las láminas se fabrican por extrusión con polietileno de alta densidad. Una vez formada la estructura, el proceso subsecuente para formar las cajas es parecido al empleado para el cartón corrugado.

Principales características de la lámina plástica corrugada

Las principales características de la lamina corrugada fabricada con polietileno de alta densidad son:

Buena rigidez

Buena resistencia a la compresión

Buena resistencia al impacto

Buena resistencia a variaciones extremas de temperatura

Buen aislante térmico

Fácil de colorear

Diferentes calidades de transparencia

Buena resistencia a la humedad

Resistente a muchos productos químicos

Fácil limpieza

No forma moho ni hongos

Superficie lisa

Resistente a las vibraciones

Poco deformable

Reciclable

Películas flexibles.

Es conveniente aclarar que cuando se habla de películas, se refiere a perfiles fabricados con materiales plásticos con grosores que no exceden de 0.25 mm ya que los grosores mayores se denominan hojas o láminas.

Las películas flexibles se caracterizan por ser poco permeables a los gases y vapores, tienen baja absorción de humedad y la mayoría no guardan ni liberan olores o sabores. Se les pueden agregar productos que hacen que protejan al contenido de los rayos ultravioleta y la luz.

Deben tener buen deslizamiento en las maquinas de envasado, el sellado debe ser rápido y eficiente, igualmente se deben caracterizar por tener buena resistencia al rasgado durante su manejo o a la punción accidental.

Por su propiedad de macromoléculas presentan buena resistencia química a muchos materiales y tienen bajo coeficiente de transmisión de calor por lo que se pueden considerar como buenos aislantes térmicos.

Para poder hacer una buena selección del material plástico en una película flexible destinada para alimentos, se deben tomar en cuenta sus datos de las propiedades características como pueden ser la permeabilidad a los gases y vapores, posible desprendimiento de materiales de su formulación, etc.

La luz es una radiación o fuente de energía que, además de degradar el color de los productos, facilita su descomposición, así que hay que someter al producto a pruebas para saber si la cantidad de luz que deja pasar el material afecta al producto.

Fabricación

Existen diferentes procesos para la fabricación de películas flexibles, se explican algunas de ellas:

Colada

El proceso de producción por colada es posible usarlo cuando se tienen plásticos solubles en algún disolvente o que pueden dispersarse, Las soluciones de derivados celulósicos se pueden procesar por el sistema de colada para obtener las respectivas películas. El procedimiento es formar una delgada cascada del producto líquido al hacerlo pasar por una rendija estrecha y con el largo suficiente para abarcar la longitud necesaria de un cilindro que se encuentra directamente debajo de ella y que se encuentra en rotación, donde se forma una película uniforme por evaporación del disolvente, en cilindros calefactores posteriores se termina de eliminar todo el disolvente contenido en la película.

Las películas obtenidas por colada tienen muy buen brillo y transparencia, la superficie es lisa. El problema del proceso de colada es la evaporación del solvente que se lleva a cabo y que se requiere recuperar para evitar contaminación atmosférica.

Extrusión

El proceso de extrusión lo podemos resumir de la siguiente manera: El método de extrusión, es un proceso empleado para la fabricación de perfiles continuos, la película plástica es un perfil ancho y de muy poca altura.

En la máquina transformadora, se coloca en la tolva de alimentación el polímero que se va a emplear, se encuentra en forma de pellets que han sido previamente secados para eliminar humedad, por la parte inferior de la tolva se va alimentando un cilindro que tiene por su parte exterior resistencias para calentar y ventiladores para enfriar con el fin de poder mantener la temperatura adecuada al material empleado y que en el interior se encuentra un tornillo sin fin denominado husillo. Conforme gira el husillo el material va avanzando y tomando calor de las paredes del cilindro llegando a la temperatura de fusión de manera que los pellets se presentan ahora como un material viscoso.

En el extremo opuesto al de alimentación el cilindro tiene los aditamentos necesarios para permitir la salida adecuada del material viscoso al dado o boquilla, que tiene la forma determinada que es adecuada para la fabricación del perfil. Para la fabricación de película , la

boquilla presenta una ranura circular, el diámetro varia con el calibre y la velocidad de producción deseadas.

El perfil obtenido del equipo puede seguir dos caminos para terminar la formación de la película. Uno es por rodillos y el otro es formando por soplo una gran burbuja en forma alargada (que es el más usado)

Proceso por rodillos (casting)

Del dado de extrusión sale el polímero fundido pero con alta viscosidad, de ahí es llevado a calandrias que permiten estirarlo, alisarlo y calibrarlo mientras se enfría para terminar embobinando la película obtenida. El grosor de la película se determina por la rendija de salida del dado, y la velocidad con que sale, combinado con las características de velocidad y abertura en los cilindros de la calandria.

Para la fabricación de películas tubulares por soplo, se pueden usar acomodos horizontales o verticales, siendo el último el más usado por las ventajas que representa.

El proceso se puede resumir de la siguiente manera:

Del dado sale un perfil en forma de tubo, su calibre varía según el ancho final de la película; por el mismo dado que forma el perfil se introduce aire a presión que hace que el tubo se “infle” pero al mismo tiempo y permitiendo que se forme la burbuja se encuentran unos cilindros que jalan la película estirándola de manera que sufre esriramiento en dos direcciones, axial al estirarla los cilindros y radial al inflar el tubo. El mecanismo de estirado al mismo tiempo sella la salida del aire de manera que permite la formación de la burbuja. Al salir de esta zona se tiene la oportunidad de embobinar el tubo colapsado para formar bolsas o bien abrirlo para obtener película plana en las medidas necesarias.

Por lo general las películas son sometidas a tratamientos posteriores con el fin de mejorar sus propiedades o cualidades para operaciones posteriores.

Coextrusiones o películas plásticas multicapas.

Consisten en dos o más películas plásticas diferentes que son producidas al mismo tiempo y que estando fundidas se unen para formar una sola película compuesta por delgadas capas unidas que le proporcionan propiedades y cualidades muy especiales.

Al igual que como se explicó antes para las películas plásticas de un solo material, en las coextrusiones existen los mismos dos sistemas de producción. Las variantes son en el equipo necesario para hacerlas, en el método por soplado, los plásticos fundidos en diferentes extruders forman tubos concéntricos de diferente material, que al ser soplados con aire en el tubo interior se juntan los diferentes tubos y se siguen ensanchando con la particularidad que la pared se encuentra formada por las diferentes capas adheridas unas con otras al estar en contacto cuando aún no se enfrían.

Cuando se hace por moldeo y calandria se requieren igualmente tantos extruders como polímeros diferentes se usen en las capas del laminado, la unión de las diferentes capas se

hace en rodillos calientes que permiten la unión por prensado entre ellos y le sigue el enfriamiento, calibrado y bobinado.

Generalmente las películas obtenidas por soplado se emplean para la agricultura, basura, envíos postales, etc. mientras que los obtenidos en calandrias son usados en el envasado de alimentos congelados, bebidas, etc.

Al planear los materiales que deben formar la película plástica multicapa se deben tomar mucho cuidado para lograr larga vida de anaquel y la permeabilidad adecuada a los gases como nitrógeno y oxigéno.

Se han fabricado laminados con dos, tres, cinco y hasta siete capas con la tecnología de coextrusión multicapas, proporcionan ventajas sobre las unicapa o las laminaciones.

Resumen de las propiedades y usos principales de algunas películas para envase.

Polietileno

Las películas de polietileno representan más de un tercio de los envases plásticos a nivel mundial, se puede escoger entre las diferentes variedades existenter para adaptarse a las diversas aplicaciones, el método de obtención afecta ciertas cualidades importantes como pueden ser la rigidez, resistencia la temperatura baja, resistencia a la rotura y transparencia.

La película de polietileno es un envase flexible y transparente que tiene como funciones: proteger al producto del oxígeno y humedad, conservar el aroma y el sabor del producto, protegerlo de los ataques atmosféricos y de químicos. Debe tener resistencia a la tracción, estiramiento y desgarramiento, facilidad para abrirse y cerrarse, otras propiedades importantes son su facilidad de reciclado, su bajo costo y en algunos casos transparencia muy buena.

Cloruro de polivinilo

Es ampliamente usado, este amplio uso se debe a su buena resistencia química y una amplia facilidad para formular compuestos con aditivos que permiten tener propiedades diferentes tanto físicas, químicas y biológicas que ningún otro polímero tiene.

El PVC se está usando como celofán para envolver bandejas de alimentos frescos

Polietilén tereftalato

La película de PET se caracteriza por tener alta resistencia a la tracción, resiste al doblez, buena barrera al vapor de agua y al oxígeno, buen brillo y alta transparencia El material tiene aprobación de la FDA para estar en contacto con alimentos.

Se usa en envases para chocolates, dulces, botanas, galletas, pan, pasteles y juguetes, herramientas, para bolsas dentro de cajas para calentar alimentos que se deben exponer a microondas, etc.

Polipropileno orientado

La baja densidad del material hace que sea interesante por su bajo precio, es un sustituto muy satisfactorio de los derivados de la celulosa para envase, es impermeable al aire cuando se tiene cerrado hermético. Tiene facilidad para recibir impresión y su terminado es brillante.

La apariencia de la película de polipropileno es de color blanco, se emplea para galletas, alimentos y confitería.

Polipropileno biorientado

Tiene la menor densidad de todas las películas comerciales por lo que puede competir ventajosamente contra el celofan, el papel y todos los otros polímeros. Tiene gran calidad como barrera a la humedad evitando la pérdida de consistencia de los cereales, reblandecimiento de las galletas o el revenimiento de caramelos.

Otras propiedades singulares son:

Es buena barrera contra grasas, sus cualidades se mantienen aún en climas extremos, tiene estabilidad dimensional, tiene excelente resistencia a la tensión e impacto, deslizamiento adecuado, su transparencia es adecuada para uso en ventanas o envoltura de cajas. Su comportamiento para apertura con autotira es muy bueno ya que tiene rasgado uniforme.

Copolímeros de etileno – acetato de vinilo (EVA)

Muchas moléculas de monómeros se pueden copolimerizar con el etileno para producir copolímeros, cuando se polímeriza el etileno con el acetato de vinilo se produce el EVA, copolímero que conserva sus propiedades a bajas temperaturas o cuando se requiere buena protección contra la grasa, el agua o los gases

Celofanes

Uno de los primeros materiales con éxito en la fabricación de envases fue un derivado de la celulosa denominado celofán, el nombre viene del ingles celulose (por la materia prima celulosa) y diaphane (por su transparencia y claridad), dando celophane ( celofán)

El celofán tiene excelente claridad y brillantez, es fácil de maquinar, es resistente a la tracción, permite impresiones, se puede recubrir para mejorar sus cualidades, se puede sellar por temperatura y dependiendo de los recubrimientos se puede regular su permeabilidad al oxígeno y al vapor de agua. Se cuenta con tipos opacos y coloreados.

Tiene el inconveniente de sufrir cambios dimensionales con la humedad. Este cambio de dimensiones debe evitarse cuando se preparan laminados de celofán con otros materiales para evitar que se separen. Se reduce mucho el problema tratando el celofán con glicerina. La característica del celofán de mantenep>

C Con color pero transparente

DM Recubierta por una cara

M Con recubrimiento de nitrato de celulosa por ambas caras, lo hace impermeable.

MSSST-A Recubierto por ambas caras con emulsión de cloruro de poli – vinilideno

MXXT –A Recubierto por ambas caras con una solución en solvente de cloruro de polivinilideno.

P Sin recubrir

S Sellable con calor

T Transparente e incolora

W Blanca opaca

Antes de la letra se acostumbra poner un número de tres dígitos que identifica el calibre de la película. Se pueden agrupar varias letras para indicar el tipo específico del producto.

Películas termoajustables

Algunas películas se pueden retraer cuando se calientan, propiedad que se aprovecha para ajustar la película al producto; con lo que se logra mejorar la apariencia del producto inmovilizándolo y asegurando más seguridad para su manejo y transporte. En realidad se trata de polímeros con memoria, biorientados y que se han estirado más de lo normal

Películas estirables.

Estas películas pueden auto adherirse para formar envoltorios bien sellados y que brindan buena protección a las estibas de productos, paquetes grandes, llantas, mangueras, etc. Los materiales más usados son el polietileno lineal de baja densidad, EVA y PVC.

Algunos envases fabricados con películas flexibles se describen a continuación:

Bolsas

La bolsa de plástico son muy parecidas y al mismo tiempo muy diferentes a las de papel, la principal diferencia radica en su fabricación. El perfil de papel es plano mientras que el de plástico es tubular, de manera que con sólo soldar y cortar a intervalos adecuados se tiene la bolsa.

La bolsa fabricada con polietileno tiende a incrementarse por las características que presenta y que se pueden resumir en:

Tienen buena resistencia a la tensión, por lo que pueden soportar más peso que el papel sin ninguna dificultad.

Su resistencia a la humedad es excelente, mientras que el papel es deficiente.

Se puede reusar varias veces, para guardarla se puede doblar y ocupa muy poco espacio, el papel se deteriora muy rápido y ocupa mucho espacio para guardarlo.

Al igual que el papel se puede reciclar.

La publicidad plasmada en la bolsa, es mucho más atractiva en el plástico que en el papel por el brillo y color que se obtienen.

Algunos de los envases que se pueden obtener de películas son:

Bolsas planas

Bolsas con fondo

Bolsas de asa

Sacos

Mangueras

Tubos

Redes

Blisters

Skin Pack

Bubble

Laminaciones

Se entiende por laminación la combinación de dos o más películas de polímeros, papel o metal, procedentes de diferentes bobinas y que se unen con adhesivos para formar una nueva película; de esta manera ahora se tiene una sola lámina con varios estratos.

Básicamente se forman los laminados por dos sistemas:

Por extrusión y por adhesión.

Los plásticos se pueden aplicar por extrusión sobre lámina de papel, obteniendo así un papel recubierto.

La laminación por extrusión se obtiene al unir dos o más estratos de material por medio de una capa de polímero fundido que se coloca entre las capas por unir, usando para hacerlo un dado de extrusión.

La laminación por adhesivo, como su nombre lo indica, se efectúa por medio de adhesivos. Tiene la ventaja de ser más ligero el material obtenido que el producido por extrusión. Los adhesivos más usados son poliuretanos de uno y de dos componentes.

Cuando se hacen laminaciones con celofán, la impresión se hace por el reverso de la película de celofán y se recubre con una capa de barniz de poliuretano de un componente, el objeto es dar una protección especial a la impresión con el objeto de que no se “mueva” al unir las siguientes capas de los diferentes estratos.

Entre Las laminaciones más empleadas se tienen las que se hacen con celofán, aluminio y cartulina. Entre las combinaciones más usadas con celofán se encuentran el Polifán que es un celofán con termosello, se emplea como material de barrera medio al vapor de agua y a los gases, tiene buena transparencia, es flexible, por lo que se utiliza en productos que tienen mucho manejo y que es necesario que no presenten arrugas o fracturas como en el envasado de café tostado, alimentos deshidratados, medicamentos, botanas, etc.

En el mercado nacional se encuentra una laminación de aluminio con celofán, brinda más protección y permite hacer envasado al vacío o en procesos que se esterilicen con gases. Al no permitir el paso del vapor de agua se emplea para envasar productos que tienden a tomar humedad del medio ambiente. También se encuentran laminaciones de aluminio con poliéster, polipropileno, polipropileno biorientado, poliamida, alcohol polivinilo, y polietilenos especiales.

Envases fabricados con materiales colaminados.

Historia

Ruben Rausing junto con Erik Akerlund fundaron en Suecia su primera fabrica especializada en embalajes, con el tiempo se convirtió en una de las empresas más importante en el ramo de los envases fabricados con materiales colaminados. Gracias al desarrollo de un envase revolucionario.

Tetra Pak, deriva de la forma geométrica del envase, un tetraedro ( que corresponde a un cuerpo con cuatro caras triangulares). El primer envase con dicha forma apareció en el mercado en 1952, llamo mucho la atención debido a su forma tan singular y al principio en el que se basó su diseño.

El sistema desarrollado por Tetra Pak permite conservar los productos envasados en él por periodos relativamente largos sin necesidad de mantener en refrigeración. El método empleado es el denominado UHT ( Ultra high temperature) que consiste en un choque térmico muy rápido (4-5 segundos a 140-150º C) seguido por un enfriamiento muy rápido. Al obtener condiciones estériles por el choque térmico, el producto mantiene su sabor y valor nutritivo sin necesidad de refrigerar hasta abrir el envase para extraer el producto.

Se puede apreciar que el concepto de material colaminado data de poco tiempo y se aplica al material compuesto de polímeros, papeles, aluminio pegamentos y tintas que son apropiados para lograr materiales con las propiedades necesarias para proporcionar la protección adecuada a los productos que se contienen en los envases así diseñados. Teniendo en cuenta que las capas de diferentes materiales en un solo colaminado puede ser de siete o más capas, es fácil entender que el numero de posibles combinaciones en el acomodo de las mismas es muy grande.

El papel le da el soporte, el plástico le da hermeticidad con respecto a los líquidos, el aluminio impide el paso de la luz y del oxígeno. En el interior del envase el único material que se encuentra en contacto con el contenido es el polietileno.

Existe un importante problema en este tipo de materiales y es que no es fácil su reciclado, pues se requiere de complejas operaciones para separar cada una de las capas que lo conforman. Se debe tener presente que no es barato hacerlo, pero que sí es posible.

La patente sueca, ampara tanto al equipo como el diseño del envase y la producción del colaminado papel–polietileno, el sellado por calor y adhesivos especiales.

Los envases con la forma original del tetraedro se han retirado del mercado en sus presentaciones grandes, debido a que la forma presenta problemas de manejo y almacenamiento al comerciante al detalle.

La idea del envase colaminado representa que el peso total del envase y embalaje representa sólo un 7% del peso total del producto envasado.

Al envase original le han seguido otros envases de manera que en la actualidad podemos distinguir :

Tetra Pak Classic, que es el diseño original y que gracias a su forma es el que requiere menos material para formar el envase.

Tetra Rex, tiene base con sección cuadrada, la tapa puede ser inclinada o paralela a la base.

Tetra Brik Aseptic, tiene forma de paralilepipedo que nos recuerda la forma de un ladrillo, su forma permite el acomodo y almacenaje muy eficaz. Se ha convertido en el envase más usado para productos tratados con larga duración de vida en anaquel.

Tetra Top, es un tipo de envase relativamente nuevo, la parte superior es de polímero formado por inyección e insertado sobre un cartonaje colaminado, La base es cuadrada y la tapa puede ser cuadrada o redonda. Este envase se ha hecho muy popular al integrar en la tapa cierres de tipo vertedero (jugos).

Se puede afirmar que cuando estos tipos de envase de cartón colaminado, se pudo llenar y formar en un proceso continuo, todos los conceptos tradicionales de envasado quedaron obsoletos, entre ellos el uso de botellas para líquidos no carbonatados.

Antes se esterilizaba dentro del envase de vidrio, tardaba en calentarse y enfriarse lo que retardaba el proceso de envasado. En cambio, el sistema Tetra Brix esteriliza de antemano el producto y luego la llena en un ambiente estéril. Cuando se fabrica el material colaminado para el envase, se recubre con material termoplástico a más de 100º C surtiéndose después en forma de bobinas protegidas con película retráctil con lo que se mantiene un índice bacteriológico muy bajo, además el material del rollo se hace pasar por un baño con agua oxigenada concentrada para que el material con el que se forma el tubo para el llenado quede completamente estéril.

Las capas del material para envase, se encuentran en el caso de Tetra Brik acomodadas de la siguiente forma:

1.- Polietileno exterior

2.- Capa de tintas

3.- Cartulina

4.- Polietileno laminado

5.- Aluminio en hoja

6.- Polietileno interior

7.- Polietileno interior (contacto con el producto)

Función de cada una de las capas.

1.- La capa exterior de polietileno protege la capa de tintas y facilita el proceso de sellado de las alas.laterales.

2.- La capa de tintas forma el gráfico del envase.

3.- La capa de cartulina sirve como sustrato de las tintas del gráfico y proporciona al envase el soporte con la rigidez que requiere.

4.- La laminación de polietileno pega la siguiente capa (aluminio) con la cartulina.

5.- La hoja de aluminio trabaja como una barrera de gas y humedad, junto con la cartulina es responsable de evitar la entrada de la luz.

6.- y 7.- Son dos capas protectoras de polietileno que forman una barrera para líquidos.

Proceso de llenado.

En las bobinas del material se marca automáticamente la fecha de caducidad del producto, después pasa al proceso de esterilización con agua oxigenada y que se ha descrito antes. El sistema de esterilizar el material del envase antes de la formación definitiva, proporciona la máxima seguridad ya que toda la superficie del material queda esterilizada.

Más adelante se marca el tubo con unas muescas por donde el envase se ha de formar, se dobla el material por la mitad y cuando pasa por el punto mas alto de la maquina ya está doblado y se conduce verticalmente hacia abajo, pasando por unas mordazas que inicia el proceso de enrollado para formar el tubo, el tubo se sigue formando pero dejando el espacio necesario para que pueda librar el tubo por donde se alimenta el producto a envasar. Un poco más abajo del tubo de entrada se termina de formar el tubo y principia el proceso de sellado longitudinal del material.

Al cerrar el tubo en su unión longitudinal, el tubo de llenado queda dentro de dicho tubo, la boquilla de salida es por donde se llena el tubo sellado en su parte inferior, dicha salida queda muy próxima al fondo para evitar que se forme espuma, se surte la cantidad necesaria para cumplir con el volumen establecido para el envase y se produce un doble sello, ya que una parte corresponde a la parte superior del envase recién llenado y la otra parte corresponde a la parte inferior del envase por llenar. Se corta por la parte media del doble sello y se separan los envases.

Es muy importante que en la zona de sellado, la pared del tubo no se encuentre con una película del producto a envasar, ya que no se produce el sello hermético que es necesario.

Los envases compactos (tetra) ahorran espacio en el almacén, en los estantes, refrigeradores, camiones repartidores, etc. Por otra parte, la recolección y lavado de las botellas de uso resulta más caro que el precio del envase desechable.

Envases y embalajes de madera

En Grecia y Roma, desde 200 a 150 años a.C., se fabricaban barriles y toneles de madera reforzados con partes metálicas. Estos envases se utilizaban tanto para almacenamiento como para el transporte y comercialización de productos como aceites o vino.

&íciles de conseguir con otros materiales. Razón por la que se usa para envasar productos suntuarios como los puros o el tabaco, aunque existe la tendencia para utilizarla para dar valor agregado a ciertos artículos de consumo pero con alto precio como en perfumes, bebidas alcohólicas, joyas, relojes, plumas, etc. También se usa en promociones y donde se busque posicionar una marca o dar la imagen de un producto de mucha tradición.

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Embalajes de transporte

La madera como material de embalaje ha sido utilizada en la industria del embalaje sobre todo en el campo de las exportaciones.

La madera como material para embalaje.

En principio no existe una norma que exija la utilización de determinadas especies, sólo que existen algunas que son mejores que otras. Como ejemplo, se debe evitar el uso de la caoba ya que es muy cristalina. Desde el punto de vista técnico, la elección de una especie maderable para aplicaciones en el embalaje depende de la facilidad con que se pueda trabajar, de su resistencia al choque, de la facilidad de extracción de los clavos o grapas, de su olor, de su densidad, de su resistencia a la putrefacción y de su precio.

Las especies usadas en embalajes deben ser fáciles de aserrar, sin precauciones especiales. Se seleccionan de acuerdo con el uso que se les vaya a dar, como cuando se va a utilizar en la confección de cajas, jaulas, estibas o paletas, etc. Para los embalajes para productos ligeros se pueden usar los contrachapados e incluso se pueden usar calidades de segunda.

Como punto de partida se pueden manejar las siguientes especificaciones para maderas para embalajes:

Densidad 0.400 a 0.700

Resistencia a la flexión (ruptura) 600 a 400 Kg/cm2

Humedad 10 a 25%

Densidad

De 0.400 a 0.600 Se utiliza para piezas con poco esfuerzo,como largueros, montantes intermedios, revestimientos, paneles, costados y listones de embalajes ligeros

De 0.650 a 0.750. Se utiliza para componentes con gran resistencia, travesaños, espaciadores de estibas, tablas de refuerzo de fondo, montantes y largueros de jaulas y barrotes de refuerzo.

Humedad

La madera recién cortada guarda grandes cantidades de humedad, por lo que necesariamente se debe proceder al secado de la madera antes de usarla para embalajes. El proceso de secado termina cuando la madera tiene una humedad relativa entre el 10 y el 25%. Cuando la madera se encuentra seca, las resistencias estáticas y a la extracción de los clavos aumenta hasta en un 30%.

Nudos

Los nudos son secciones transversales de ramas cortadas, que aparecen visibles en la superficie cortada de la madera, interrumpen la continuidad de la veta y dan lugar a zonas locales de veta transversal con gran inclinación.

El efecto de un nudo sobre la resistencia de una pieza de madera depende directamente de la proporción que guarde con la sección transversal de dicha pieza. Es necesario pues determinar las dimensiones máximas admisibles de los nudos en función del ancho de la pieza. Los nudos disminuyen la resistencia a la compresión y al cizallamiento. Si la madera va a estar sometida a esfuerzos de flexión, es preciso tener en cuenta la posición que ocupan los nudos a lo largo de la pieza.

Veta.

La inclinación en la veta es muy importante y se refiere a la dirección que guardan las fibras con respecto al eje longitudinal de la pieza de madera, cuando las fibras no son paralelas se dice que tienen “veta oblicua” y origina la disminución de la resistencia mecánica de la pieza. La madera ideal es la que presenta veta sin inclinaciones o que es paralela al eje longitudinal, en este caso se tiene la máxima resistencia mecánica.

Putrefacción

putrefacción es el resultado del ataque de hongos a la madera, se detecta por una coloración azulada a la superficie atacada. En realidad el ataque de los hongos a la madera seca es muy lento, de manera que se puede considerar que no afecta a las propiedades de la madera, pero, puede haber condiciones de humedad durante el transporte, que faciliten el desarrollo de los hongos y acelere la descomposición de la madera o en su caso la del producto contenido.

Animales

La madera puede ser atacada por roedores o por larvas e insectos, como es natural la disminución de la resistencia mecánica depende del grado de ataque que sufra y más

claramente de la disminución en el área de la sección de las piezas por la discontinuidad de las fibras por el efecto de los animales.

Rajaduras

Las cuarteaduras o rajaduras son separaciones internas y externas que se presentan entre las fibras de la madera, son producidas generalmente por las contracciones producidas por un mal secado. Las rajaduras disminuyen la resistencia de las piezas clavadas, así como al cizallamiento.

Embalajes de madera

Existen algunos tipos de embalajes de madera que se encuentran estandarizados en sus formas, los más comunes son:

Las jaulas

Las bases para patines

Los cajones

Las cajas de testeros

Las cajas de testeros reforzados

Las cajas de doble cintura

Las paletas o estibas

Los embalajes de madera contrachapada

Jaulas de embalaje

También llamadas huacales, son armazones grandes de madera que forman un paralelepipedo, están formados por estructuras de piezas de madera ensambladas de modo que formen un recinto rígido capaz de proteger su contenido durante el transporte y manejo. Las jaulas de embalaje se utilizan para tansportar productos industriales con pesos hasta de 30 toneladas. Sus dimensiones sólo se encuentran limitadas por las posibilidades de los medios de manejo y de transporte.

No es indispensable cubrir los lados ni las tapas de las jaulas si el contenido no lo precisa, es decir, la jaula es solamente un armazón de elementos de madera clavados o atornillados, pero cuando es necesaria una protección adicional, basta con sobreponer a los elementos de las armazones revestimientos con tablas o con madera contrachapada.

La jaula de embalaje se compone de una base y cuatro paredes verticales, el producto descansa sobre la base, sujetándose fijamente a ella con tornillos o flejes. Las paredes se colocan por encima de la base, sin que se encuentren en contacto con el contenido; la jaula ha de soportar por si misma los esfuerzos debidos a la compresión producida por el apilamiento, a la flexión y al aplastamiento. En este tipo de embalaje los montantes y las cuñas para sujetar han de colocarse estratégicamente a fin de garantizar una buena resistencia, y una correcta

distribución de las fuerzas para evitar que la jaula o el producto resulten dañados durante el almacenamiento, transporte y manejo

Bases de patines

Las bases de patines son elementos para la base de la jaula y se componen de dos o más elementos gruesos de madera o largueros de una sola pieza (patines) dispuestos longitudinalmente debajo de la jaula. Estas bases de patines necesarias para poder manejar las jaulas con montacargas o también para poder deslizar sobre el piso el embalaje con patines.

Cajón sencillo

El cajón sencillo no lleva barrotes en ninguno de sus lados, siendo por ello el tipo de caja más sencillo. No puede ni debe en grandes dimensiones, ni su altura ser mayor a los 30 cm ya que cada lado debe fabricarse de una sola pieza o con 2 o 3 elementos ensamblados con pegamento, con ranuras y lengüetas selladas y las juntas biseladas. Este tipo de cajón sólo se utiliza para productos cuyo peso no exceda los 40 Kg.

Caja de testeros.

Este tipo de caja se forma con cuatro lados planos que forman los las paredes laterales, el fondo y la tapa, más dos lados encuadrados con cuatro barrotes que forman los testeros de la caja. Este tipo de caja se puede utilizar para el transporte de productos hasta con un peso de 150 Kg.

Caja de testeros reforzados

La caja de testeros reforzados es muy similar a la anterior pero con barrotes verticales exteriores, también puede usarse para transporte de carga hasta de 150Kg. Tiene como inconveniente que en caso de golpes fuertes, el esfuerzo ejercido por el contenido no se distribuye sobre toda la base, sino sobre su centro, lo que hace que los clavos que sujetan las tablas medianeras de los lados laterales, la tapa y el fondo con los testeros, se vean sometidos a mayores esfuerzos que puedan arrancarlos con todo y clavos, produciéndose desajustes en la caja pudiendo llegar a desarmarla.

Caja de doble cintura.

El embalaje de doble cintura se compone de cuatro paneles más largos, con los que se forman dos lados la tapa y el fondo, cada uno de los cuales lleva por lo menos dos barrotes o más si la longitud de los paneles lo exige, La caja se termina de formar con las dos cabeceras o testeros. Los paneles se forman ordinariamente con tablas yuxtapuestas que pueden estar unidas con pegamento en las juntas. Los barrotes que refuerzan los lados, el fondo y la tapa se colocan a una distancia de los extremos que es igual aproximadamente a la cuarta parte de la longitud total de la caja.

Este tipo de cajas pueden soportar contenidos de hasta 250Kg. Un embalaje bien diseñado no debe tener zonas o puntos débiles, es decir, si ocurren rupturas, deben ocurrir en cualquier punto del embalaje y no siempre con tendencia a una misma zona.

Paletas o estibas

Las paletas o estibas son plataformas para el transporte, sobre las que se acomoda una cantidad determinada de mercancias o unidades de carga, y que para efectos del manejo se desplazan con dispositivos mecánicos como montacargas, patines, carretillas, etc. Se componen de dos entablonados unidos entre sí, por travesaños separadores. Existen combinaciones como la paleta con caja en la que la paleta puede sustituir al piso de la caja y convertirse en parte directa del embalaje; se puede combinar la paleta con cajas de madera, metal o cartón formando una sola unidad..

Embalajes de contrachapados (triplay)

Por las propiedades de este tipo de producto industrializado de la madera, se utilizan los contrachapados en gran escala por su uniformidad de sus medidas y su fácil obtención. Los embalajes fabricados con triplay son sólidos, rígidos y al mismo tiempo ligeros.

Para exportación este material se utiliza en la confección de cajas reforzadas con montantes angulares o sin estos. Estas cajas se componen de seis páneles reforzados con barrotes que van clavados o de preferencia engrapados a lo largo de sus bordes.

Algunas de las formas especiales de embalajes fabricados con madera contrachapada son:

Cuñetes

Barriles

Cajas pequeñas

Cajas encuadradas

Cajas reforzadas con montantes angulares de metal