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Amortiguación del paquete

Acolchado de poliestireno expandido moldeado

El acolchado del paquete se utiliza para proteger los artículos durante el envío . La vibración y los impactos durante el envío y la carga/descarga se controlan mediante amortiguación para reducir la posibilidad de dañar el producto.

El acolchado suele estar dentro de un contenedor de envío , como una caja de cartón corrugado . Está diseñado para absorber impactos por aplastamiento y deformación, y para amortiguar la vibración, en lugar de transmitir el impacto y la vibración al elemento protegido. Dependiendo de la situación específica, el acolchado del paquete suele tener entre 50 y 75 mm (2 y 3 pulgadas) de espesor.

Los materiales de embalaje interno también se utilizan para funciones distintas a la amortiguación, como inmovilizar los productos en la caja y bloquearlos en su lugar, o llenar un vacío.

Factores de diseño

Caja de transporte que muestra el amortiguador interno

Al diseñar el embalaje, la elección del acolchado depende de muchos factores, incluidos, entre otros:

Tipos comunes de amortiguación

Tapas de extremo y bloques de esquina
Acolchado de pulpa moldeada
Tapas de extremo termoformadas para disco duro
Soporte de cable en espiral para contenedores reutilizables de alta resistencia
Relleno suelto
Algunos productos de cojín son fluidos y se empaquetan holgadamente alrededor de los artículos de la caja. La caja está cerrada para apretar el paquete. Esto incluye piezas de espuma de poliestireno expandido ( cacahuetes de espuma ), piezas similares hechas de espumas a base de almidón y palomitas de maíz comunes . La cantidad de material de relleno suelto requerido y los niveles de impacto transmitido varían según el tipo específico de material. [2]
Papel
El papel puede enrollarse manual o mecánicamente y utilizarse como material de amortiguación. Los tipos de papel más pesados ​​ofrecen mayor capacidad de carga que los periódicos viejos. También está disponible guata de celulosa crepada. Las empresas de mudanzas suelen envolver objetos con varias capas de papel kraft o pulpa gofrada antes de colocarlos en cajas.
Almohadillas de cartón corrugado
Como cojines se pueden utilizar formas de cartón ondulado de varias capas o cortadas y dobladas. [3] Estas estructuras están diseñadas para aplastarse y deformarse bajo estrés de impacto y proporcionar cierto grado de amortiguación. También se utilizan estructuras alveolares compuestas de cartón para amortiguación. [4]
Estructuras de espuma
Para el acolchado se utilizan varios tipos de espumas poliméricas , siendo las más comunes el poliestireno expandido, el polipropileno , el polietileno y el poliuretano . Pueden ser formas moldeadas o láminas que se cortan y pegan en estructuras de cojín. A veces se utilizan espumas enrolladas (o para dedos ). [5] También se encuentran disponibles algunas espumas degradables. [6] La espuma in situ es otro método para utilizar espumas de poliuretano . Estos llenan la caja, encapsulando completamente el producto para inmovilizarlo. También se utiliza para formar estructuras de ingeniería.
pulpa moldeada
La pulpa se puede moldear en formas adecuadas para amortiguar e inmovilizar productos en un paquete. La pulpa moldeada se fabrica a partir de papel periódico reciclado y es reciclable.
Productos inflados
El plástico de burbujas consiste en láminas de película plástica con “burbujas” de aire encerradas. Estas hojas se pueden colocar en capas o envolver alrededor de los artículos que se enviarán. También se encuentran disponibles una variedad de cojines de aire inflables diseñados. Tenga en cuenta que las almohadas de aire infladas que se utilizan para llenar huecos no son adecuadas para amortiguar.
Otro
Hay varios otros tipos de amortiguación disponibles, incluidos cojines de suspensión, bioespumas , tapas de extremo termoformadas, [7] [8] materiales viscoelásticos , [9] y varios tipos de amortiguadores .

Diseño para protección contra golpes.

Equipo para prueba de caída de paquete acolchado para medir el impacto transmitido.

El rendimiento adecuado de la amortiguación depende de su diseño y uso adecuados. A menudo es mejor recurrir a un ingeniero de embalaje capacitado , un proveedor, un consultor o un laboratorio independiente de buena reputación. Un ingeniero necesita conocer la gravedad del impacto (altura de caída, etc.) contra el cual protegerse. Esto puede basarse en una especificación existente, estándares y publicaciones de la industria publicados , estudios de campo, etc.

El conocimiento del producto que se va a envasar es fundamental. La experiencia de campo puede indicar los tipos de daños experimentados anteriormente. Los análisis de laboratorio pueden ayudar a cuantificar la fragilidad [10] del artículo, que a menudo se expresa en g . El criterio de ingeniería también puede ser un excelente punto de partida. A veces, un producto puede hacerse más resistente o puede soportarse para que sea menos susceptible a roturas.

La cantidad de impacto transmitido por un material de amortiguación particular depende en gran medida del grosor del cojín, la altura de caída y el área de carga del cojín (carga estática). Un cojín debe deformarse bajo un impacto para que funcione. Si un producto se encuentra en una zona de carga grande, es posible que el cojín no se deforme y no amortigue el impacto. Si el área de carga es demasiado pequeña, el producto puede “tocar fondo” durante una descarga; el impacto no está amortiguado. Los ingenieros utilizan "curvas de cojín" para elegir el mejor espesor y área de carga para un material de amortiguación. A menudo se necesitan entre 50 y 75 mm (de dos a tres pulgadas) de acolchado para proteger los artículos frágiles.

También se utilizan simulaciones por computadora y análisis de elementos finitos . Algunas correlaciones con las pruebas de caída de laboratorio han tenido éxito. [11]

El diseño del cojín requiere cuidado para evitar la amplificación del impacto causada por la duración del impulso de choque acolchado que se aproxima a la frecuencia natural del elemento acolchado. [12]

Diseño para protección contra vibraciones.

El proceso de protección (o aislamiento) contra vibraciones implica consideraciones similares a las de los golpes. Se puede considerar que los cojines funcionan como resortes. Dependiendo del espesor del cojín y del área de carga y de la frecuencia de vibración forzada, el cojín puede 1) no tener ninguna influencia en la vibración de entrada, 2) amplificar la vibración de entrada en resonancia o 3) aislar el producto de la vibración. El diseño adecuado es fundamental para el rendimiento del cojín.

Evaluación del paquete terminado.

Se requiere verificación y validación de diseños de prototipos. El diseño de un paquete y su amortiguación es a menudo un proceso iterativo que involucra varios diseños, evaluaciones, rediseños, etc. Hay varios protocolos de prueba de paquetes publicados (ASTM, ISTA y otros) disponibles para evaluar el desempeño de un paquete propuesto. Se debe monitorear el desempeño en el campo para obtener retroalimentación en el proceso de diseño.

Normas ASTM

Ver también

Notas

  1. ^ Hatton, Kayo Okubo (julio de 1998). Efecto de la temperatura sobre las propiedades amortiguadoras de algunos materiales plásticos espumados (Tesis) . Consultado el 18 de febrero de 2016 .
  2. ^ Singh, SP; Chonhenchob y Burges (1994). "Comparación de varios materiales de acolchado de relleno suelto según su rendimiento protector y medioambiental". Tecnología y ciencia del embalaje . 7 (5): 229–241. doi : 10.1002/pts.2770070504.
  3. ^ Popa, RK; Jordania, CA (1973). "Amortiguación de impactos mediante almohadillas de tablero de fibra corrugada para carga aplicada centralmente". Documento de investigación del laboratorio de productos forestales, FPL-RP-184 . Consultado el 12 de diciembre de 2011 . {{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )
  4. ^ Wang, Dong-Mei; Wang, Zhi-Wei (octubre de 2008). "Investigación experimental sobre las propiedades amortiguadoras del cartón alveolar". Tecnología y ciencia del embalaje . 21 (6): 309–373. doi : 10.1002/pts.808. S2CID  135800336.
  5. ^ Burgess, G (1999). "Propiedades amortiguadoras de la espuma ondulada". Tecnología y ciencia del embalaje . 12 (3): 101–104. doi :10.1002/(SICI)1099-1522(199905/06)12:3<101::AID-PTS457>3.0.CO;2-L.
  6. ^ Mojzes, Akos; Carpetas, Borocz (2012). "Definir curvas de amortiguación para espumas respetuosas con el medio ambiente" (PDF) . ANALES DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA HUNEDOARA - Revista Internacional de Ingeniería : 113–118 . Consultado el 8 de marzo de 2012 .
  7. ^ Khangaldy, amigo; Scheumeman, Herb (2000), Parámetros de diseño para sistemas de cojines deformables (PDF) , IoPP, Transpack 2000 , consultado el 8 de marzo de 2012.
  8. ^ Estados Unidos 5515976, Moren, Michael S.; Schindler, Fred & Loga, Randall K., "Embalaje para artículos frágiles dentro de un contenedor", publicado el 14 de mayo de 1996, asignado a Plastofilm Inc. y Robert Stephens, VanAmburg Packaging Inc. 
  9. ^ Rice, Carolina del Norte (marzo de 2020). "El uso de materiales viscoelásticos para el diseño de cascos y embalajes". Revista de Mecánica y Física de Sólidos . El enlace es solo para resumir. El texto completo está disponible a través de Google Scholar. 141 : 103966. Código bibliográfico : 2020JMPSo.14103966R. doi : 10.1016/j.jmps.2020.103966 . S2CID  218992908 . Consultado el 10 de noviembre de 2021 .
  10. ^ Burgess, G (marzo de 2000). "Extensión y evaluación del modelo de fatiga para la fragilidad por impacto del producto utilizado en el diseño de envases". J. Pruebas y Evaluación . 28 (2).
  11. ^ Neumayer, Dan (2006), Simulación de prueba de caída de una cocina que incluye espuma, embalaje y envoltura de lámina de plástico pretensada (PDF) , novena conferencia internacional de usuarios de LS-DYNA, tecnología de simulación (4) , recuperado 7 de abril 2020
  12. ^ Morris, SA (2011), "Transporte, distribución y daños a productos", Ingeniería de envases y alimentos , Wiley-Blackwell, págs. 367–369, ISBN 978-0-8138-1479-7, consultado el 13 de febrero de 2015

Otras lecturas

enlaces externos