¿Cuáles son las principales diferencias estructurales entre una máquina formadora de cubos de papel y una máquina formadora de recipientes de papel? Introducción

A primera vista, los cubos y cuencos de papel parecen parientes cercanos. Ambos están hechos de cartón recubierto de PE. Todo sellado con calor. Ambos sirven a la industria del envasado de alimentos. Pero las máquinas que los fabrican tienen diseños mecánicos muy diferentes. Comprender estas diferencias estructurales es importante para que los fabricantes elijan equipos, los ingenieros de producción planifiquen múltiples líneas de productos y los compradores de empaques comprendan por qué los costos de herramientas y los tiempos de entrega son diferentes para estos dos tipos de contenedores.

Punto de partida: la geometría del contenedor define la máquina
Cada diferencia estructural entre una máquina moldeadora de barriles de papel y una máquina moldeadora de cuencos de papel se debe a una diferencia fundamental en el producto final: el ángulo del cono y la altura de la pared.
El recipiente de papel es un recipiente ancho y poco profundo con una pendiente suave (en lugar de un ángulo vertical con las paredes laterales). Su relación altura-diámetro es pequeña, normalmente de 0,4:1 a 0,7:1. El vacío que forma la pared lateral del recipiente es un abanico bastante plano.
El cubo de papel, por el contrario, es un recipiente alto y profundo con una pared lateral casi recta. Su relación de altura suele ser de 0,8:1 a 1,5:1 o superior. Imagínese unos cubos de papel grandes para pollo frito, palomitas de maíz o helado suelto. La pared lateral en blanco tiene una forma curva más alta y pronunciada. El diámetro de la base también es mucho menor que la abertura.
Estas diferencias de forma afectan a todas las partes de ambos tipos de máquinas.

1. Sistema de corte y alimentación de piezas en bruto
Máquina de cuencos de papel
En una máquina formadora de cuencos de papel, la pieza en bruto de pared lateral festoneada tiene un arco amplio y una profundidad radial poco profunda. Los sistemas de alimentación-ya sea que usen pre-desbaste apilado pre{-o una troqueladora rotativa-en línea-procesan el desbaste con un ancho comparado con su altura. Elija y coloque o transfiera por succión estos espacios a lo largo de un camino principalmente horizontal hacia la estación de moldeo.
Máquina formadora de cubos de papel
ElMáquina formadora de cubos de papeldebe lidiar con una profundidad radial (altura) mucho mayor del rugoso. La altura del arco del cañón alto puede ser 2-3 veces mayor que la de un cuenco del mismo diámetro. Esto plantea un mayor requisito de rigidez de la pieza en bruto durante el proceso de transporte. Los espacios en blanco más altos se doblan o doblan más fácilmente. Esto puede provocar una desalineación de los núcleos de formación.
Para abordar este problema, las máquinas de moldeo de barriles generalmente están diseñadas para incluir:

• Conjunto de ventosas más amplio para soportar la altura total del espacio en blanco
• Guía de canales de transferencia en blanco con carril guía de soporte lateral.
• Sistemas de posicionamiento en blanco accionados por servo-de mayor-precisión. Esto garantiza que los envases altos y en blanco vayan directamente al mandril.

Los sistemas de corte rotatorios en línea de las máquinas de cangilones también deben aceptar moldes de corte más grandes y ciclos de tracción del material más prolongados.

2. El mandril de formación (troquel central)
Ésta es la diferencia estructural visualmente más obvia entre los dos tipos de máquinas.
Mandril de máquina de cuencos de papel
El mandril en forma de cuenco-es una herramienta cónica-de ángulo amplio y relativamente achaparrada. Debido a que las paredes laterales del cuenco son más cortas, el mandril no requiere una extensión vertical significativa. La operación de envoltura-doblar los bordes ásperos y calentarlos a lo largo de la costura lateral y sellarlos-se completa dentro de una corta distancia de recorrido vertical.
El mandril en una máquina con forma de cuenco-generalmente opera en una secuencia de moldeo de arriba-hacia abajo: el blanco está debajo del mandril, el mandril desciende hasta el blanco y las alas de empaque doblan el blanco alrededor del cono, sellando el mandril antes de que se contraiga.
Mandril de la máquina formadora de cubos de papel
El mandril de la máquina formadora de cubos de papel es más alto y estrecho. También es más resistente para soportar mayores fuerzas de flexión al empaquetar un cartón alto y rígido alrededor de la superficie cónica casi recta.
Las máquinas de cangilones generalmente se forman en un orden de embalaje de abajo-hacia arriba o transversal:

• La pieza en bruto se envuelve desde la parte inferior del mandril hacia arriba. O flanquearlos a ambos.
• La estación de sellado de costuras laterales debe abarcar toda la altura de la costura. Los cucharones grandes pueden tener un tamaño de 150 a 250 mm.
• En el proceso de sellado, se requiere más fuerza de sujeción para mantener el tocho plano sobre el mandril. El techo empuja hacia atrás con fuerza.

Además, el sistema de indexación del mandril en una máquina con cangilones debe mantener una alineación angular más estrecha. Cualquier torsión al comienzo de la envoltura empeora a medida que aumenta la altura de la costura.

3. Sistema de inserción y formación de bases
Ambos tipos de máquina deben colocarse en un disco de base circular pre-cortado y sellarse en la parte inferior de la pared lateral moldeada. Pero el sistema de inserción de la base varía mucho en forma y tiempo.
Inserción de la base del recipiente de papel
En una máquina de tazón, el diámetro del disco base es bastante grande en relación con la altura del recipiente. La base generalmente se presiona desde abajo en la copa moldeadora, mientras que la pared lateral permanece en el mandril. Una herramienta para rebordear y rizar enrolla la base de la pared lateral hacia adentro sobre el disco base. Esto hace cerraduras mecánicas. El calor o la energía ultrasónica completan el sello.
Debido a que el cuenco es poco profundo, la inserción de la base es un camino corto. No se necesita mucho para comprimir la base. El sistema de alimentación básico-generalmente un cargador en forma de disco giratorio-con un captador de vacío-opera a una velocidad de circulación alta para igualar la rápida velocidad de formación de la máquina de tazones.
Inserción de la base de la máquina formadora de cubos de papel
En una máquina moldeadora de barriles de papel, el disco base es más pequeño que la altura total del contenedor. Se coloca en una cavidad profunda de un cilindro lateral formado. Esto requiere un viaje más largo hasta la base del punzón para empujar el disco a la profundidad adecuada en la pared lateral alta.
Las herramientas básicas para rizar y formar bridas deben estar más adentro del contenedor. La herramienta rodante de brida-también viene en diferentes formas. Está diseñado para funcionar en un espacio más pequeño en la base de un cilindro alto y estrecho. Esto es diferente de la forma de apertura de un cuenco poco profundo.
La velocidad de operación del sistema de inserción de la base del cucharón suele ser menor que la del sistema de base del tazón. Cuanto más recorra cada automóvil, menor será la velocidad máxima.

4. Estación de laminación del borde superior
Los bordes superiores de los tazones y cubos se enrollan mecánicamente hacia afuera para crear una forma de labio redondeada y mejorada que conserva su forma y proporciona una cubierta sellada.
Laminador de llantas de máquina de tazones
Los bordes del rodillo utilizan una herramienta de borde bastante corto. La herramienta hace un contacto perfecto con el borde del recipiente en muy poco tiempo. Debido a que el recipiente tiene una altura más amplia, la herramienta rodante puede ser ancha o baja.
Laminación de llantas de máquina de cangilones
Es difícil enrollar el borde de una máquina moldeadora de barriles de papel debido a su forma. Los bordes del barril -, aunque de diámetro similar al de muchos bordes de cuencos -, estaban en la parte superior de un cilindro alto y estrecho. La herramienta rodante debe presionar la llanta de manera uniforme sin doblar la pared lateral alta que se encuentra debajo.
Las llantas de los cucharones generalmente se hacen rodar mediante cilindros o bobinas giratorios. El barril moldeado giraba contra el tambor formado. Esto le da un movimiento consistente a los labios. Pero requiere una estación de indexación rotativa más compleja que la herramienta fija más simple utilizada en la mayoría de las máquinas de tazones.
La jaula o casquillo que soporta el tambor durante el rodamiento del borde deberá coincidir con el diámetro exterior del tambor. Esto evita que el cucharón se vuelva elíptico debido a la fuerza del rodamiento.

5. Estructura de la máquina y arquitectura de accionamiento
La combinación de estas diferencias mecánicas conduce a diseños mecánicos marcadamente diferentes:

Los mayores requisitos estructurales del moldeo en barril - mayor rugosidad, una base más profunda, sellos de costura más largos - generalmente significan velocidades máximas de producción más bajas que las del moldeo en cuenco al mismo nivel de costos.

6. Diferencias entre los sistemas de termosellado
Ambos tipos de máquinas utilizan aire caliente o herramientas calefactoras para sellar las uniones laterales de cartón recubierto de polietileno y las bridas del sustrato. Pero los ajustes de termosellado son diferentes:

• Sello de costura lateral: la maquinaria de cangilones debe calentarse y sellarse para obtener costuras más largas en cada ciclo. Las costuras más largas requieren más tiempo de parada (para reducir la velocidad) o una zona de calentamiento más larga con varias partes calentadoras.
• Sellado de costura inferior: se necesitan herramientas de sellado más largas para la profundidad del cañón. Estas herramientas deben tener un control de temperatura más preciso para evitar que la pared lateral inferior se sobrecaliente.
• Grosor del cartón: el barril en bruto suele ser más pesado que el barril en blanco (320 a 450 g/m2). Esto requiere más calor y tiempos de contacto sellado más prolongados.

Conclusión
La estructura del barril de papel, la máquina formadora de cubos de papel y la máquina moldeadora de recipientes de papel no es pequeña. Provienen de requisitos mecánicos muy diferentes en función de la forma del recipiente. La combinación de altura en bruto, profundidad del mandril, rango de inserción de la base, geometría del borde y longitud de la costura le da a la máquina la misma mano de obra básica, pero el diseño detallado varía para casi todas las piezas.
Para los fabricantes de envases que analizan los dispositivos, la elección entre dos tipos de máquinas debe comenzar con unas especificaciones claras del producto-tamaño del contenedor, altura de la pared y rendimiento objetivo-en lugar de una preferencia general por un tipo de máquina. Las máquinas utilizadas para la producción rápida de tazones no funcionarán bien ni se usarán de manera económica para formar cubos profundos. Lo mismo podría decirse del otro.
Comprender estas diferencias ayuda a los compradores a hacer las preguntas correctas. Les ayuda a estimar correctamente los costos de herramientas. También les ayuda a evitar el costoso error de elegir la plataforma incorrecta para su línea de productos.

Referencias primarias:

• Símbolos y convenciones ISO 15223-1 - para la documentación de maquinaria de embalaje
• Prueba de aplastamiento de anillo TAPPI T 822 - para cartón (rigidez a la compresión del material base)
• ES 15593 - Requisitos de higiene de la maquinaria de envasado para aplicaciones en contacto con alimentos
• GB/T 27589-2011 - contenedores de papel para uso alimentario (estándar nacional de China - puntos de referencia de dimensiones y materiales)
• FDA 21 CFR Parte 176 - Aditivos alimentarios indirectos: componentes de papel y cartón (cumplimiento del recubrimiento de PE para envases en contacto con alimentos)
• TAPPI T 410 - Gramaje de Papel y Cartón (verificación de especificación de materia prima)