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Amortiguación del paquete

Amortiguación de poliestireno expandido moldeado

La amortiguación de los paquetes se utiliza para proteger los artículos durante el envío . La vibración y los impactos durante el envío y la carga/descarga se controlan mediante la amortiguación para reducir la posibilidad de que se dañe el producto.

El material de amortiguación suele estar dentro de un contenedor de envío , como una caja de cartón corrugado . Está diseñado para absorber los golpes mediante aplastamiento y deformación, y para amortiguar las vibraciones, en lugar de transmitir el impacto y la vibración al artículo protegido. Según la situación específica, el material de amortiguación del paquete suele tener entre 50 y 75 mm (2 y 3 pulgadas) de espesor.

Los materiales de embalaje interno también se utilizan para otras funciones además de la amortiguación, como para inmovilizar los productos en la caja y fijarlos en su lugar o para rellenar un vacío.

Factores de diseño

Estuche de transporte que muestra el montaje interno del amortiguador

Al diseñar un embalaje, la elección del acolchado depende de muchos factores, entre los que se incluyen, entre otros:

Tipos comunes de amortiguación

Tapas de extremo y bloques de esquina
Amortiguación de pulpa moldeada
Tapas de extremo termoformadas para un disco duro
Soporte de cable en espiral para contenedores reutilizables de alta resistencia
Relleno suelto
Algunos productos de relleno son fluidos y se envasan de forma suelta alrededor de los artículos en la caja. La caja se cierra para apretar el paquete. Esto incluye piezas de espuma de poliestireno expandido ( maní de espuma ), piezas similares hechas de espumas a base de almidón y palomitas de maíz comunes . La cantidad de material de relleno suelto necesario y los niveles de impacto transmitidos varían según el tipo específico de material. [2]
Papel
El papel se puede enrollar de forma manual o mecánica y utilizar como material de amortiguación. Los tipos de papel más gruesos ofrecen una mayor capacidad de carga que los periódicos viejos. También se encuentra disponible la guata de celulosa crepada. Los transportistas suelen envolver los objetos con varias capas de papel kraft o pulpa gofrada antes de colocarlos en cajas.
Almohadillas de cartón corrugado
Se pueden utilizar formas de cartón corrugado de varias capas o cortadas y dobladas como amortiguadores. [3] Estas estructuras están diseñadas para aplastarse y deformarse bajo tensión de impacto y proporcionar cierto grado de amortiguación. Las estructuras de panal de abeja de cartón compuesto también se utilizan para amortiguar. [4]
Estructuras de espuma
Se utilizan varios tipos de espumas poliméricas para la amortiguación, siendo las más comunes el poliestireno expandido, el polipropileno , el polietileno y el poliuretano . Estas pueden ser formas o láminas moldeadas diseñadas que se cortan y pegan para formar estructuras de amortiguación. [5] A veces se utilizan espumas convolutas (o de dedos ). [6] También hay disponibles algunas espumas degradables. [7] La ​​espuma in situ es otro método de uso de espumas de poliuretano . Estas llenan la caja, encapsulando completamente el producto para inmovilizarlo. También se utiliza para formar estructuras diseñadas.
Pulpa moldeada
La pulpa se puede moldear en formas adecuadas para amortiguar y para inmovilizar productos en un paquete. La pulpa moldeada se fabrica a partir de papel de periódico reciclado y es reciclable.
Productos inflados
El plástico de burbujas consiste en láminas de plástico con “burbujas” de aire dentro. Estas láminas se pueden colocar en capas o envolver los artículos que se van a enviar. También hay una variedad de cojines de aire inflables diseñados especialmente . Tenga en cuenta que los cojines de aire inflados que se utilizan para rellenar espacios vacíos no son adecuados para amortiguar.
Otro
Hay varios otros tipos de amortiguación disponibles, incluidos cojines de suspensión, bioespumas , tapas de extremo termoformadas, [8] [9] materiales viscoelásticos , [10] y varios tipos de soportes amortiguadores .

Diseño para protección contra golpes

Equipo para realizar una prueba de caída de un 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 de confianza, un consultor o un laboratorio independiente. Un ingeniero debe conocer la gravedad del impacto (altura de la caída, etc.) contra el que debe protegerse. Esto puede basarse en una especificación existente, estándares y publicaciones de la industria publicados , estudios de campo, etc.

El conocimiento del producto que se va a envasar es fundamental. La experiencia de campo puede indicar los tipos de daños experimentados anteriormente. El análisis de laboratorio puede ayudar a cuantificar la fragilidad [11] 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 se puede hacer más resistente o se le puede dar soporte para que sea menos susceptible a romperse.

La cantidad de impacto transmitido por un material de amortiguación en 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 está sobre una gran área de carga, el cojín puede no deformarse y no amortiguará el impacto. Si el área de carga es demasiado pequeña, el producto puede “tocar fondo” durante un impacto; el impacto no está amortiguado. Los ingenieros utilizan “curvas de amortiguación” para elegir el mejor grosor y área de carga para un material de amortiguación. A menudo se necesitan de dos a tres pulgadas (50 a 75 mm) de amortiguación para proteger artículos frágiles.

También se utilizan simulaciones por ordenador y análisis de elementos finitos . Se han realizado algunas correlaciones con pruebas de caída en laboratorio. [12]

El diseño del amortiguador requiere cuidado para evitar la amplificación del impacto causado por la duración del pulso de impacto amortiguado que está cerca de la frecuencia natural del elemento amortiguado. [13]

Diseño para protección contra vibraciones.

El proceso de protección (o aislamiento) contra vibraciones implica consideraciones similares a las de los amortiguadores. Se puede pensar que los amortiguadores funcionan como resortes. Dependiendo del grosor del amortiguador y del área de soporte de carga y de la frecuencia de vibración forzada, el amortiguador 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 amortiguador.

Evaluación del paquete terminado

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

Normas ASTM

Véase también

Notas

  1. ^ Hatton, Kayo Okubo (julio de 1998). Efecto de la temperatura en las propiedades de amortiguación 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 relleno suelto para relleno en función de su rendimiento protector y medioambiental". Tecnología y ciencia del embalaje . 7 (5): 229–241. doi :10.1002/pts.2770070504.
  3. ^ Stern, RK; Jordan, CA (1973). "Amortiguación de impactos mediante placas de fibra corrugada para cargas aplicadas centralmente". Documento de investigación del Laboratorio de productos forestales, FPL-RP-184 . Consultado el 12 de diciembre de 2011 . {{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )
  4. ^ Wang, Dong-Mei; Wang, Zhi-Wei (octubre de 2008). "Investigación experimental sobre las propiedades de amortiguación del cartón en forma de panal". Tecnología y ciencia del embalaje . 21 (6): 309–373. doi :10.1002/pts.808. S2CID  135800336.
  5. ^ Liu, X (2022). "El efecto de la configuración de la espuma en el rendimiento del cojín". Revista de investigación en envases aplicados . 14 . Consultado el 20 de agosto de 2024 .
  6. ^ Burgess, G (1999). "Propiedades de amortiguación de la espuma corrugada". 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.
  7. ^ Mojzes, Akos; Folders, Borocz (2012). "Definir curvas de amortiguación para espumas respetuosas con el medio ambiente" (PDF) . ANALES DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA DE HUNEDOARA – Revista internacional de ingeniería : 113–118 . Consultado el 8 de marzo de 2012 .
  8. ^ Khangaldy, Pal; Scheumeman, Herb (2000), Parámetros de diseño para sistemas de amortiguación deformables (PDF) , IoPP, Transpack 2000 , consultado el 8 de marzo de 2012
  9. ^ US 5515976, Moren, Michael S.; Schindler, Fred y 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. 
  10. ^ Rice, NC (marzo de 2020). "El uso de materiales viscoelásticos para el diseño de cascos y embalajes". Journal of the Mechanics and Physics of Solids . 141 . El enlace es solo al resumen. El texto completo está disponible a través de Google Scholar: 103966. Bibcode :2020JMPSo.14103966R. doi : 10.1016/j.jmps.2020.103966 . S2CID  218992908.
  11. ^ Burgess, G (marzo de 2000). "Extensión y evaluación del modelo de fatiga para la fragilidad de impacto del producto utilizado en el diseño de paquetes". J. Testing and Evaluation . 28 (2): 116–120. doi :10.1520/JTE12084J.
  12. ^ Neumayer, Dan (2006), Simulación de prueba de caída de una cocina que incluye espuma, embalaje y envoltura de plástico pretensado (PDF) , 9.ª Conferencia internacional de usuarios de LS-DYNA, Tecnología de simulación (4) , consultado el 7 de abril de 2020
  13. ^ Morris, SA (2011), "Transporte, distribución y daños a los productos", Ingeniería de alimentos y envases , Wiley-Blackwell, págs. 367-369, ISBN 978-0-8138-1479-7, consultado el 13 de febrero de 2015

Lectura adicional

Enlaces externos