Envases: Nuevas oportunidades en pared delgada

El amplio espectro de empaques producidos hoy en día con la tecnología de pared delgada abarca productos como envases de yogurt, envases para comidas listas, bandejas de panadería, envases de helado, tarrinas de margarina o inclusive jarras de larga vida. La tendencia de fabricar envases en pared delgada ha jalonado una revolución tecnológica en la última década.

Una importante pregunta que ronda el ambiente es: ¿Hasta dónde pueden las aplicaciones de pared delgada seguir reemplazando al vidrio o al metal? La última palabra todavía no se ha dicho. Las ofertas se han enfocado en mejorar las propiedades de barrera, pero el desarrollo va mucho más allá. Cuando las posibilidades de etiquetado en el molde nos dejaban boquiabiertos por la belleza del empaque producido, ahora son los tiempos de producción los que parecen increíbles. La coinyección y el uso de múltiples materiales están ganando cada vez más aceptación.

Alta productividad:
Husky ofrece su completo rango de sistemas de alta velocidad que incluyen máquina de moldeo por inyección, molde, sistema de canal caliente y equipos auxiliares. Los sistemas HyPAC proven ciclos cortos, altas tasas de plastificación, protección a los moldes y menor requerimiento para los operarios. También para aplicaciones de pared delgada pueden ser empleados los sistemas Hylectric, de máquinas eléctricas para propósitos generales que se caracterizan por alta productividad, repetibilidad y bajos costos de operación.

En la fabricación de envases de pared delgada, los materiales representan un 70% del total de los costos. Por lo tanto es importante, lograr reducciones en este frente y mejorar el desempeño de la máquina. KraussMaffei desarrolló la serie de inyectoras C3, destinada especialmente para envases de pared delgada. Aunque está basada en los mismos principios básicos de la línea C, esta nueva serie tiene múltiples diferencias para satisfacer los requerimientos de moldeo a alta velocidad en operación continua. A diferencia de la serie C, la unidad de plastificación de la C3 es operada eléctricamente. Esto permite que la plastificación se lleve a cabo de forma simultánea con el movimiento de la unidad de inyección, la unidad de cierre y el eyector. Una transmisión directa asegura una baja pérdida de transmisión de fuerzas y velocidades, por lo que garantiza la precisión y el control.

Se imponen las soluciones híbridas
Durante la pasada feria Fakuma, Netstal presentó la nueva Elion 3200, como parte de un sistema completo para la producción de tapas de pared delgada para empacado de queso fresco. La máquina cuenta con un innovador sistema de impulso híbrido, y la Eco-Power Unit, que ha sido desarrollada para mejorar la eficiencia energética. De acuerdo con el fabricante, en comparación con las máquinas hidráulicas de rodillera convencionales, la Elion híbrida reduce el consumo energético hasta en un 40%.

La empresa suiza Müller Fabriques de Moules SA fue la fabricante del molde de 4+4 cavidades y del sistema de automatización para el etiquetado en el molde. La tapa de polipropileno fue moldeada en un tiempo de ciclo inferior a 3,5 s.

La máquina Elion cuenta con una unidad de cierre de rodillera de cinco puntos y un sistema de impulso propietario, caracterizado por una alta rigidez y una distribución homogénea de la fuerza. Las placas del molde se montan en líneas guía que no requieren el uso de aceite, y gracias a una tecnología de válvula dual, la velocidad de inyección puede alcanzar los 2.000 mm/sec. De esta forma, las partes de pared delgada pueden conformarse en tiempos de ciclo de tan sólo 0,1 s.

Durante la próxima Plastimagen, en Ciudad de México, Arburg presentará su máquina híbrida de la serie Hidrive, caracterizada por tener una alta productividad, velocidad y eficiencia energética, de acuerdo con el fabricante alemán. La tecnología, que se encuentra disponible en un rango de fuerzas de cierre entre 600 y 5.000 kN, hará su debut con una Allrounder 520 H en la versión "Packaging", adaptada específicamente a los requerimientos del sector de empaque. Con una unidad de cierre de 1.300 kN y de tamaño 800, la máquina producirá tubos de pared delgada, con un peso de 16,8 g en un tiempo de 2,2 s.

Avances en etiquetado en el molde 
La diferenciación de producto puede mejorarse con la decoración, y en este tema la tecnología de etiquetado en el molde (también conocida como IML, "in Mold Labeling") es la ganadora sin discusión. Sin embargo, no sólo la calidad superior de la impresión o la versatilidad de la etiqueta impresa son atractivas, sino también la oportunidad de mejorar las propiedades de barrera del empaque, así como incrementar la vida de anaquel, cuando se combinan varios sustratos de película multibarrera.

La empresa suiza especializada en IML, Beck Automation AG, y la también suiza Glaroform AG, han cooperado con Ferromatik Milacron para producir aplicaciones de vasos de pared delgada a partir de PS transparente. En un ciclo que produce cuatro vasos se requieren 3,2 segundos.

En el molde se integró un sistema de enfriamiento de contorno, que permitía reducir el tiempo de ciclo. Para el molde se utilizaron aceros puros y especiales, que permiten lograr a través del pulido una superficie brillante y lisa. El sistema de canal caliente, desarrollado por Glaroform, permite una alta repetibilidad del volumen inyectado, según declara la empresa.

La unidad de automatización toma las etiquetas horizontales de un montón, las ubica dentro de la cavidad y al final saca el vaso del molde, para apilarlas sobre una banda transportadora. Por primera vez, Beck ofrece un sistema de control de calidad, que trabaja con un sistema de inspección de cámara y descarta las piezas individuales que no están dentro de las especificaciones. 

Sumitomo Demag presentó su nuevo sistema de control NC5 plus, con la nueva función Activeadjust. Según la compañía, esta función permite "ajustar la máquina de inyección individualmente al producto y al proceso", a través del ajuste independiente de la dinámica de cada movimiento en la máquina, de los pines expulsores y del cambio entre presión de inyección y postpresión.

Esta nueva opción de control es particularmente importante en la producción de empaques a alta velocidad. En asocio con Marbach Moulds & Automation, Sumitomo Demag presentó la tecnología de "Full-Cover-Labeling" para recubrimiento de empaques de pared delgada. Con esta tecnología es posible producir los laterales y la etiqueta del piso sobrepuestos en un radio, recubriendo la pared hasta la parte superior. Un atractivo importante de este tipo de decorado es que la etiqueta puede aplicarse para suplir necesidades de barrera.

La tecnología ha sido presentada con una máquina de 2.000 kN produciendo envases de 250 g con un tiempo de ciclo de 3,0 s. Gracias al nuevo sistema de control se obtiene en cada ciclo un análisis de energía detallado para todos los movimientos de la máquina, con lo cual es posible optimizar el proceso desde el punto de vista energético.

Canal caliente optimizado para pared delgada
En la pasada Fakuma, MHS (Mold Hotrunner Solutions) presentó nuevas soluciones de cierres tipo aguja, que de acuerdo con el fabricante permitirían ahorros energéticos superiores al 50%. Los cierres tipo aguja de la serie iVG están basados en un principio de pistón patentado, que no requiere sellos, lubricantes ni enfriamiento con agua. El aire a presión para mover la aguja dentro de la boquilla se suministra a través de las columnas de distribución de fundido, por lo que los agujeros, perforaciones de enfriamiento, conductos y trabajo extra en las placas del molde se eliminan.

Las nuevas boquillas de cierre de aguja serían así mucho más robustas y de fácil mantenimiento, y pueden operar en temperaturas de 350 o 450°C permanentemente. Pero más importante que la resistencia térmica sería la consistencia en la calidad de las piezas y la seguridad de la producción. Particularmente en el procesamiento de plásticos de alta viscosidad o en la producción de piezas de pared delgada se logran reducir los esfuerzos inducidos en la pieza. También es una opción atractiva cuando se requiere el cambio frecuente de color.

Sandwich ahora también en pared delgada
Con una innovadora tecnología de Billion, es posible combinar la tecnología de sándwich con la de pared delgada. Dependiendo de la aplicación, es posible inyectar hasta 40% de material de relleno en piezas hasta de 1,4 mm, según afirma el fabricante. La tecnología puede emplearse para usar materiales clásicos, como PP, pero también para procesar reciclados o materiales biobasados, de forma tal que se puedan combinar propiedades estéticas con ahorros de materia prima, o fabricar productos con un menor impacto ambiental.

La tecnología sándwich ya está establecida en el sector automotriz, y permite combinar dos materiales: uno para la cubierta y otro para el núcleo. Sin embargo, el uso en aplicaciones de pared delgada representa un desafío, ya que se requiere obtener un frente de flujo homogéneo de la pared externa sobre el núcleo, y a la vez evitar que el material de relleno perfore la cubierta.

Billion ha logrado hacer realidad esta aplicación. En la pasada feria Fakuma presentó un balde de 16,8 L para envasado industrial, en polipropileno, con un espesor de pared de 1,4 mm y con 40% de material de relleno. Una ventaja adicional, de acuerdo con la empresa, es que el tiempo de ciclo permanece intacto comparado con la producción de baldes en un sólo componente.

En la inyección sándwich es posible utilizar material espumado para el centro, para reducir el peso, o material reforzado, para incrementar la rigidez. También es posible variar las propiedades de mezcla para producir efectos decorativos, como jaspeado o acabados tipo mármol.

Soluciones de barrera para pared delgada:
Durante la pasada Fakuma, una de las presentaciones de Engel fue la producción de contenedores para alimentos con una barrera integrada. A través de la coinyección de polipropileno con una capa de EVOH, es posible integrar aplicaciones de barrera en una solución de pared delgada. Gracias a la alta precisión de sus máquinas e-motion, Engel ha podido integrar una barrera de tan sólo 0,05 mm de EVOH con alta precisión, manteniendo la productividad y el ahorro energético.

Kortec Inc. ofrece su sistema de multi-capa para incrementar la barrera en aplicaciones de pared delgada. Con la tecnología propietaria de inyección multicomponente, se pueden usar tres capas: polipropileno en las capas interior y exterior, y un relleno de EVOH. De acuerdo con el proveedor, el tiempo de ciclo es el mismo que para contenedores monocapa.

Los envases de plástico multicapa ofrecen varias ventajas frente al metal o el vidrio, como una reducción de peso y de costo por envase, además de que no se rompen. Y si se comparan con alternativas termoformadas, ofrecen más velocidad en las líneas de llenado, mayor consistencia producto-a-producto, mayor vida de anaquel y mejor calidad estética.

Pared delgada y espumado microcelular:
La tecnología de espumado microcelular ahora está siendo usada también en empaques de pared delgada. Normalmente, para pared delgada es necesario usar prensas con mayor fuerza de cierre. Pero si se espuma el envase, la presión de generación de las celdas compensa una parte de esta fuerza desde el interior de la cavidad, de forma tal que se requiere menos tonelaje. La tecnología MuCell, de Trexel, está siendo usada para generar la estructura celular, con un agente espumante físico (que puede ser nitrógeno o dióxido de carbono). Además de reducir la fuerza de cierre requerida, se mejora el alabeo y se reduce, por supuesto, el peso de la aplicación final.