Un Segmento Técnico del Steve Tucker, Ingeniero de Tecnología de Empaque de Greener Corporation
En el ámbito de los empaques flexibles, uno de los avances más significativos ha sido la transición generalizada del sector hacia materiales «sostenibles» o «reciclables.» Si bien estos términos siguen evolucionando en un entorno normativo en constante cambio, una cosa está clara: Our industry is being challenged to maintain or exceed the end user’s and the consumer’s current performance expectations—incluso con las limitaciones de estos nuevos materiales.
Esta Segmento Técnico de Greener presenta métodos para Comprender y Superar las Limitaciones de Termosellado de los Materiales de Empaque Flexible Sostenibles en Envolvedoras Flow Pack y Envasadoras Verticales VFFS.
Rango de Sellado
Uno de estos desafíos clave es el desempeño del sellado —o el rango de sellado—de un material de empaque flexible.
Para comprender mejor rango de sellado, exploremos el proceso de empaque.
Rango de Sellado de Laboratorio
El Rango de Sellado de Laboratorio de un material abarca desde el punto de fusión de capas centrales hasta el punto de fusión de su capa selladora, la cual está diseñada para fundirse a una temperatura inferior a la de la capa central. El Rango de Sellado de Laboratorio refleja temperaturas teóricas, sin tener en cuenta las condiciones de empaque necesarias para que el material alcance dichas temperaturas.
El Rango de Sellado de Laboratorio varía significativamente según el tipo de polímero. Cuanto más elevado sea el punto de fusión de la capa central, mayor será la resistencia del material a los daños por calor a altas temperaturas.
Rango de Sellado de Fabricación
El Rango de Sellado de Fabricación es algo más complejo. En lugar de considerar únicamente los puntos de fusión teóricos del material, tiene en cuenta variables adicionales que no existen en un entorno de laboratorio.
El Rango de Sellado de Fabricación debe contemplar los ciclos de temperatura de las mordazas de sellado, a medida que estas transfieren calor al paquete y luego se recuperan, y para ciclos de temperatura más amplios cuando la producción se ralentiza o se interrumpe.
A diferencia del Rango de Sellado de Laboratorio, el Rango de Sellado de Fabricación no permanece constante; se estrecha a medida que aumenta la velocidad de la máquina y se reduce el tiempo de sellado (o tiempo de permanencia).
Por Qué es Importante el Rango de Sellado de Fabricación
Un estudio exhaustivo del Rango de Sellado de Fabricación describe la relación entre la temperatura de las mordazas, el tiempo de permanencia y la fuerza, y determinará, en última instancia, el tiempo de permanencia mínimo y la velocidad máxima de la máquina que garantizan una integridad del sello adecuada.
Eficiencia de Transferencia Térmica (TTE)
La Eficiencia de la Transferencia Térmica es un factor determinante crítico del Rango de Sellado de Fabricación.
Durante el proceso de sellado, la temperatura de las mordazas alcanza su punto máximo en el momento del contacto inicial con el paquete y, posteriormente, disminuye a medida que el calor se transmite a través de las capas centrales hasta llegar a la capa sellante.
El objetivo es optimizar la Eficiencia de Transferencia Térmica, proceso en el que el calor y la presión activan la capa selladora y la desplazan hacia los canales y huecos para sellar las fugas con la mayor rapidez posible, sin sobrecalentar ni deformar las capas centrales.
La presión de sellado depende de la fuerza con la que la envolvedora o envasadora cierra las mordazas. La fuerza —y su distribución eficiente— es el factor determinante de la Eficiencia de Transferencia Térmica. Sin embargo, en la mayoría de las máquinas, las posibilidades de ajustar dicha fuerza son limitadas.
Los requisitos de Eficiencia de Transferencia Térmica vienen determinados por:
- Las exigencias de integridad del sellado del producto que se empaque.
- Las velocidades de la máquina y los niveles de rendimiento requeridos.
La estructura y el coste del material de empaque flexible, lo cual suele estar limitado por el costo.
Factores Que Afectan Eficiencia de Transferencia Térmica
Varios factores afectan a la Eficiencia de Transferencia Térmica y afectan al Rango de Sellado de Fabricación de un material de empaque flexible.
Materiales Sostenibles y de Menor Coste
Los materiales de empaque flexible diseñados para la sostenibilidad —como los monomateriales— o para controlar los costes de material suelen presentar Rangos de Sellado de Laboratorio más estrechos y requieren una mayor Eficiencia de Transferencia Térmica para alcanzar las velocidades de máquina necesarias.
Materiales Más Gruesos
También se requiere una alta Eficiencia de Transferencia Térmica con materiales de empaque más gruesos, los cuales necesitan temperaturas más elevadas de mordazas y/o un mayor tiempo de permanencia para activar la capa sellante.
Geometría del Paquete
La geometría del paquete también influye. Paquetes más anchos o los sellos de mayor anchura distribuyen la fuerza sobre una superficie mayor y reducen la presión de sellado.
Los huecos provocados por variaciones en el espesor en el sellado de aleta o solapado, los fuelles o debido a arrugas, fenómeno al que a veces se denomina Triángulo de la Muerte, dificultan la aplicación de una presión de sellado adecuada sin deformar ni dañar el empaque.
Baja Presión de Sellado / Fuerza
Una menor presión de sellado —que depende de la fuerza con la que la envolvedora o envasadora cierra las mordazas de sellado—reduce la Eficiencia de Transferencia Térmica.
Como se ha mencionado anteriormente, el ajuste de la fuerza es limitado en la mayoría de las máquinas.
Los materiales sostenibles u otros materiales con un Rango de Sellado de Laboratorio estrecho, y/o la presencia de estos otros factores limitantes, pueden restringir el Rango de Sellado de Fabricación y reducir las velocidades de la máquina.
Sin embargo, estos efectos pueden mitigarse mejorando la Eficiencia de Transferencia Térmica.
Mejora de Eficiencia de Transferencia Térmica
Mejorar Eficiencia de Transferencia Térmica es clave para cumplir con los requisitos de integridad del sellado y velocidad de la máquina utilizando materiales de empaque flexible sostenibles.
Mordazas XR™*: Distribución de Fuerza Más Eficiente
Mordazas XR™* de Greener Corporation mejoran la Eficiencia de Transferencia Térmica al distribuir de manera mucho más eficiente la fuerza existente de la envolvedora o envasadora.
La geometría avanzada XR™* activa la capa selladora de manera más eficaz y la desplaza hacia los huecos para sellar las fugas.
Esto mejora la eficiencia de la transferencia térmica y elimina la necesidad de actualizar o sustituir la maquinaria de empaque para lograr una mayor fuerza.
* US Patent No. 12/752,952
Mordazas XR™*: Menor Variabilidad de Temperatura
Las mordazas XR™* están fabricadas con material Dura-Therm, el cual aumenta la Eficiencia de Transferencia Térmica al reducir significativamente la variación de temperatura en la superficie de sellado de las mordazas.
Un perfil de temperatura más uniforme permite a las Mordazas XR™* transferir más calor a la capa sellante sin deformar ni dañar las capas centrales del paquete.
Para obtener más información sobre cómo mejorar la calidad del sello y las velocidades de las máquinas mediante materiales de empaque flexible sostenibles en sus envolvedoras horizontales y envasadoras verticales de formado, llenado y sellado, contacte Greener Corporation.
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