Camineu per qualsevol instal·lació d'embalatge moderna i el moviment rítmic dels blancs plans que es converteixen en caixes acabades explica una història senzilla: la màquina de plegat i encolat de cartró està fent la seva feina. Sembla fàcil des de l'exterior-el cartró va en pla i les caixes surten formades. Però això és en realitat el resultat d'etapes mecàniques pas a pas, i cadascuna depèn de l'anterior. Per tant, conèixer aquestes etapes us ajuda a veure per què aquesta màquina és tan important per a treballs d'envasat de gairebé totes les mides.
De la caixa en blanc plana a la caixa acabada
La matèria primera que entra a una màquina plegable i enganxadora de cartró és un cartró en blanc troquelat i arrugat prèviament. Aquests espais en blanc arriben a la secció d'alimentació en piles. Aleshores, un mecanisme d'alimentació els recull un a un. Aquest mecanisme sovint són ventoses de buit. Aixequen cada llençol netament de la pila i el posen al sistema de transport sense desajustaments. L'alineació correcta dels fulls en aquest pas és molt important, perquè qualsevol error al feed es produirà cada pas posterior i s'afegirà a problemes que són difícils de solucionar més tard.
Una vegada que el blanc es troba a la cinta transportadora, es mou a través d'un conjunt de rails de plegat i plaques de plegat. Aquestes parts dobleguen els panells pas a pas al llarg de les línies de plecs marcades prèviament. El plegat fa un treball clau aquí: fa que el cartró sigui més feble al llarg d'una línia fixa, de manera que el plec es produeix exactament on el voleu i no s'enfonsa de manera desigual. Els estudis realitzats en revistes d'embalatge acadèmiques han analitzat com la forma del plec-especialment la profunditat i l'amplada del plec en comparació amb el gruix del tauler-afecta la qualitat del plec i la força necessària per a un format constant i repetible.
Aplicació d'adhesius
Abans o durant la seqüència de plegat, s'aplica l'adhesiu a la solapa de cola del cartró en blanc. La majoria de plegadores-modernes utilitzen adhesiu de fusió en calent distribuït a través de broquets posicionats amb precisió, tot i que la cola freda-a base d'aigua segueix sent comú per a determinats tipus de cartró i combinacions de substrat. El sistema adhesiu aplica un cordó o un patró consistent a l'àrea d'unió designada a mesura que el blanc passa per sota del cap de l'aplicador.
La quantitat i col·locació de l'adhesiu està regulada per sensors i vàlvules distribuïdores de temporització, que estan vinculades a la velocitat de lliurament de la màquina. Aquesta sincronització és important perquè massa adhesiu pot fluir a través de la pell, contaminant les zones de plecs, mentre que una cobertura no suficient pot provocar una adherència feble o incompleta. L'Associació Tècnica per a la indústria de la pasta, paper i transformació (TAPPI) manté estàndards de prova, inclòs TAPPI T837, per avaluar la força d'unió en conjunts de cartró, que reflecteix la seriositat amb què la indústria tracta el rendiment de l'adhesiu com un atribut de qualitat mesurable.
La química de l'adhesiu ha de coincidir amb el substrat. Els cartró recoberts i els taulers amb barreres d'humitat necessiten adhesius fets per adherir-se a superfícies de baixa-energia. Això es deu al fet que les coles estàndard-a base d'aigua poden no mullar bé aquests materials. Les coses que busqueu quan trieu un adhesiu són el temps obert, la velocitat establerta, el gruix i si funciona amb l'entorn d'ús final de la caixa.
La seqüència de plegament
Després que la cola estigui activada, el cartró en blanc entra a la part plegable principal delMàquina plegadora i encoladora de cartró. Aquesta peça té guies, arades plegables i cinturons de pressió. Estan configurats en un ordre acurat. Les arades de plec desvien els panells laterals cap a dins en l'etapa adequada i els rails de plegat mantenen una geometria consistent a mesura que el material avança cap endavant. Tota l'operació de plegat es fa contínuament mentre el blanc es mou a la velocitat de producció-no hi ha cap parada per plegar i després es reprèn.
El plegat en diversos eixos-alguns estils de cartró requereixen que els panells es pleguin tant lateralment com en direcció transversal-requereix que les eines de plegat de la màquina estiguin configurades amb precisió per a cada geometria en blanc específica. La qualitat del plec del blanc entrant i el temps de plegat dins de la màquina funcionen conjuntament. Així doncs, decideixen si els panells estan plans i rectes o si tornen enrere i s'aixequen a les vores. S'han publicat estudis sobre la simulació per ordinador del comportament del cartró plegable en fonts fiables de la ciència dels envasos. Aquests estudis examinen com les propietats del material i la forma del plec afecten el nombre de fallades quan s'obre la caixa en línies d'embalatge automatitzades posteriors.
Compressió i formació d'enllaços
Després que la solapa de cola es plegui contra el panell receptor, les dues superfícies s'han de mantenir en contacte el temps suficient perquè l'adhesiu desenvolupi una força d'unió suficient. Aquesta és la funció de la secció de compressió, de vegades anomenada secció de cinturó de pressió o plegat. Les corretges paral·leles o els conjunts de rodets apliquen una pressió sostinguda al cartró tancat mentre recorre la longitud de la zona de compressió, donant temps a l'adhesiu per fixar-se.
La longitud de la secció de compressió està directament relacionada amb la velocitat màxima de producció: una màquina més ràpida requereix una zona de compressió més llarga o un adhesiu de fixació-més ràpida per aconseguir el mateix temps de permanència sota pressió. Molts encoladors-plegadors-d'alta velocitat gestionen aquesta compensació-a través d'una combinació de seccions de cinturó més llargues i adhesius de fusió en calent formulats específicament per a un ràpid desenvolupament de la força verda-l'adherència inicial aconseguida immediatament després de la compressió que impedeix que l'articulació es torni a obrir abans de la curació completa.
La investigació acadèmica sobre la fabricació de cartró mono-publicada a través dels departaments universitaris de tecnologia d'impressió ha examinat les causes específiques dels defectes d'obertura-de la solapa-en què la junta de cola no s'aguanta i el cartró torna a obrir-se després de sortir de la màquina. Aquests estudis identifiquen la posició del cordó adhesiu en relació a la línia de plec, el contingut d'humitat del tauler i el temps de compressió com a variables primàries que contribueixen a aquest mode de fallada.
Recompte, apilament i sortida
Les caixes acabades surten de la secció de compressió. Després passen per una part de recompte. Aquesta part normalment utilitza sensors de llum per comptar cada caixa una per una. La majoria dels sistemes de màquines de plegat i encolat de cartró tenen un apilador o una cinta transportadora de teules. Aquesta part recull els grups comptats. Les caixes solen estar plegades. Així, això estalvia espai per a l'emmagatzematge i el transport. Els lots es poden enganxar manualment o automàticament en funció del nivell d'automatització de la línia instal·lada.
Les piles de cartrons plegades-planes ocupen molt menys espai que les caixes muntades, i és per això que les caixes de cartró es produeixen i s'envien plegades i no com a formes completament muntades. La precisió de l'operació de plegat-i-pegament determina si aquests espais en blanc apilats romanen plans i coherents, cosa que al seu torn afecta la fiabilitat que s'erigeixen a la línia d'embalatge del client.
Configuració de la màquina i canvi de format
Els cartrons tenen una gran varietat de mides, configuracions de panells i estils estructurals. La màquina plegable i encoladora de cartró ha de gestionar aquesta varietat. Per tant, utilitza peces ajustables que es poden configurar per a diferents mides de caixa. A les màquines ajustades manualment, moveu els rails de plegat, els suports de broquet de cola i les guies de la corretja de compressió a mà. Utilitzeu volants i marques d'escala per fer-ho. En màquines totalment servo-, el canvi d'una nova mida de caixa es fa mitjançant programes desats. Aquests programes mouen per si mateixos les peces motoritzades a noves posicions. Així que això redueix molt el temps de configuració.
La Federació Europea de Fabricants de Cartró Corrugat (FEFCO) i altres grups de la indústria publiquen estàndards de mida i normes de disseny per a estructures de cartró plegable. Aquests ajuden a establir les necessitats geomètriques que han de satisfer els encoladors de carpetes-. El compliment d'aquests estàndards simplifica la configuració de la màquina perquè els enginyers que dissenyen els blancs saben quins paràmetres dimensionals ha de gestionar l'equip.
Sistemes de control de la qualitat
Els encoladors de-carpeta contemporanis incorporen sovint un control de qualitat en línia més enllà del simple recompte de la sortida. Els sistemes de càmera i els sensors òptics escanegen el cordó de cola per a la presència, l'amplada i la posició a cada espai en blanc que passa. La falta d'adhesiu o el desplaçament de l'adhesiu activa un mecanisme de rebuig automàtic que desvia aquest espai en blanc en concret del flux de productes-bons abans que arribi a l'apilador.
Alguns sistemes amplien el control per comprovar la consistència de l'angle de plegat, detectar defectes superficials als panells de cartró o verificar les marques de registre impreses que s'han d'alinear dins de les toleràncies definides perquè l'etiquetatge i la lectura del codi funcionin correctament. La investigació sobre la qualitat dels envasos publicada a través de Springer i ScienceDirect ha investigat metodologies de prova per avaluar les propietats dels materials d'embalatge i la integritat estructural, proporcionant una base científica per als estàndards de qualitat que compleixen aquests sistemes de control.
Aplicacions i gamma de materials
Els principis de funcionament descrits anteriorment s'apliquen àmpliament, però les capacitats específiques de qualsevol màquina de plegat i encolat de cartró depenen de la seva configuració de disseny. Els encoladors-de carpetes-de línies rectes estàndard gestionen la majoria dels estils de caixa estàndard. Les màquines de bloqueig-de bloqueig estan configurades per a estils-de cartró de bloqueig inferior habituals als envasos d'aliments. Les unitats especialitzades gestionen caixes de quatre- i sis-cantons per a envasos de venda al detall de primera qualitat, així com envasos de sobre-per a aplicacions farmacèutiques.
La capacitat del material abasta des de cartró de caixa plegable lleuger utilitzat en envasos d'aliments i cosmètics fins a graus més pesats de cartró de sulfat blanquejat sòlid que s'utilitza en envasos de tabac i articles de luxe. El cartró corrugat microflute, que combina els avantatges estructurals de la construcció corrugada amb la qualitat d'impressió del revestiment de cartró sòlid, també es pot processar amb encoladors-de carpeta configurats adequadament. Tant TAPPI com ASTM International publiquen mètodes de prova rellevants per a les propietats físiques d'aquests substrats-propietats que influeixen directament en el comportament del material a través del procés de plegat i unió adhesiva.
Per què és important la comprensió operativa
Per als enginyers d'embalatge i els directors de producció, conèixer els passos de treball d'una màquina de plegat i encolat de cartró no és només coneixement de llibres. Els ajuda a solucionar els problemes més ràpidament, a parlar millor amb els proveïdors i a prendre decisions més intel·ligents a l'hora de comprar una màquina. Un defecte a la caixa acabada pot començar a la matriu-(que va fer els plecs a la part en blanc), o a l'estació de mescla de cola o a la part de compressió. Per tant, per saber d'on ha vingut el defecte, cal saber com funciona cada pas i què necessita dels materials i de la configuració de la màquina.
La qualitat del blanc, la química de la cola, la forma de l'eina de plegat i la configuració de compressió s'afecten mútuament. Així que els petits canvis sumen ràpidament. Els professionals de l'embalatge que entenen aquestes connexions poden millorar la qualitat de la caixa i la velocitat de la màquina alhora. No han de tractar la qualitat i la velocitat com a contraris.
Referències:
TAPPI (Associació Tècnica de la Indústria de la Celulosa, Paperera i Transformació). Mètode d'assaig T837: resistència a l'adherència en conjunts de cartró.
ASTM Internacional. Estàndards de paper i estàndards d'embalatge - que cobreixen el rendiment de l'adhesiu, les propietats del substrat i les proves d'estructura d'envasos.
ScienceDirect / Elsevier. "Comparació d'arrugues i puntuació en la fabricació de cartrons plegables". Procedia Manufacturing, 2021.
Revista de tecnologia de propulsió / Recerca en tecnologia d'impressió universitària. "Prevenció de l'obertura de la solapa després d'enganxar el cartró mono", 2024.
Springer. "Assaig i avaluació de la qualitat dels materials i estructures d'embalatge". Capítol de referència acadèmica en enginyeria d'embalatge, 2022.
FEFCO (Federació Europea de Fabricants de Cartró Ondulat). Normes tècniques i directrius de disseny per a estructures de cartró plegable.
