Los supermercados reparten millones de bolsas de comestibles cada día. Las bolsas deben contener entre 5 y 15 kilogramos de carga. Pueden ser productos enlatados, botellas, productos frescos y alimentos congelados. El asa no debe romperse, rasgarse ni perderse al transportar la bolsa. La bolsa rota en la caja registradora no es un problema menor. Puede dañar productos, molestar a los clientes y poner a las tiendas en riesgo legal. Como resultado, las cadenas de supermercados imponen estrictos requisitos de peso a sus proveedores de bolsas. Por eso elmáquina para fabricar bolsas de supermercadodebe construirse para proporcionar estabilidad y un gran rendimiento a altas velocidades.
Este artículo presenta las características mecánicas, materiales y de proceso de la máquina ensacadora de bolsas para alimentos moderna, que hace que el peso de la máquina ensacadora de bolsas para alimentos alcance y supere el peso estándar de compra en los supermercados.
Comprender los requisitos de carga-en el sector minorista
Antes de entender la ingeniería mecánica, deberíamos saber exactamente qué necesitan los supermercados. Los principales grupos minoristas suelen utilizar métodos de prueba estándar para establecer un rendimiento aceptable de las bolsas. La Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM) tiene la norma ASTM D4649. Proporciona una forma de probar la capacidad de carga de las bolsas de supermercado. Esto incluye tanto los tipos de papel como los de plástico. La norma dice que una bolsa de supermercado típica debe soportar una carga vertical estática de al menos 8 kg durante al menos 10 segundos. No se deben romper manijas, costuras o fondos (ASTM International, 2021).
En la práctica, muchas cadenas de supermercados han planteado sus propias restricciones. Suelen cobrar entre 10 y 12 kilos. Esto incluye el procesamiento rudo, los productos cortantes y el apilamiento durante el transporte. La norma europea EN con normas de materiales y reducción de residuos. Sin embargo, envía detalles de las pruebas mecánicas a las normas nacionales ISO (ISO) (Comité Europeo de Normalización, 2020).
Por lo tanto, las bolsas producidas por el fabricante de bolsas para alimentos no solo deben cumplir con estos requisitos, sino que también deben tener un margen de seguridad mayor que estos requisitos. Esto debe hacerse para cada lote, con pocos cambios entre bolsas.
Características mecánicas que determinan la capacidad de carga
Sellado y refuerzo inferior
El fondo de la bolsa de la compra es la zona más estresante. Ya sea que la bolsa sea una bolsa de papel-con fondo plano o una bolsa tipo camiseta-de plástico, el fondo debe distribuir el peso del artículo de manera uniforme en toda su área. Amáquina para fabricar bolsas de supermercadomaneja estos métodos de ingeniería.
Para las bolsas de papel, la máquina se pliega y se adhiere al fondo de varias capas. Esto es lo que llamamos el "fondo de la bolsa" o "bloque". La estación de moldeado inferior sostiene el patrón de pegamento para cubrir todo el ancho de la solapa de la base. Luego presione la trampilla a la presión y temperatura establecidas. Las bolsas de plástico deben estar completamente solidificadas antes de salir de la máquina. Una investigación publicada en el Journal of Applied Polymer Science ha demostrado que el pegamento-a base de agua puede tener una resistencia al corte de entre 4,5 y 6,0 N/cm2 en papel marrón tratado. Esto es suficiente para evitar que el fondo se agriete bajo cargas normales de comestibles (Wiley, 2019).
En el caso de las bolsas de plástico, el sello inferior está soldado térmicamente. El sello utiliza una combinación de temperatura, presión y tiempo de residencia para fundir las capas de polímero en una unión sólida. Si el sello no está completo-generalmente porque la temperatura ni siquiera ha cruzado la barra-las costuras en la parte inferior fallan. Esta es la principal causa de que las bolsas de plástico del supermercado se rompan. La nueva máquina resuelve este problema con sistemas de sellado servo-controlados. Estos sensores monitorean la temperatura alrededor de la barra en tiempo real.
Accesorio de manija y geometría de manija
El mango fue el segundo punto débil. En las bolsas de papel, el asa puede ser parte de la bolsa (un asa de papel plana o retorcida) o estar unida a la bolsa individualmente. En las bolsas camiseta de plástico-el tratamiento se corta del mismo film tubular que la bolsa. Los hace inherentemente más fuertes. Pero sólo si la forma del corte dispersa correctamente la presión.
Máquina para fabricar bolsas de supermercadoLos modelos con bolsas de papel con asa deben garantizar que el punto de fijación del asa tenga suficiente área adhesiva y cobertura de pegamento. Utilice pistolas de pegamento de precisión o un rodillo para aplicar a la estación de pegatinas. Estos patrones de pegamento brindan la mayor área de contacto. También evitan demasiado pegamento, lo que debilita las fibras de papel circundantes. Un estudio realizado por la Asociación Internacional de Institutos de Investigación de Envases (IAPRI) encontró que alrededor del 63% de las fallas estructurales en las bolsas de alimentos se deben a un mal funcionamiento del asa. El estudio también encontró que un aumento del 15% en el área de pegado reduciría la tasa de fallas en casi un 40% (IAPRI, 2022).
En el caso de las bolsas de plástico, el asa se corta mediante un molde preciso que se encuentra dentro de la máquina formadora de bolsas. El molde debe permanecer afilado y dentro de un rango estricto. Si el molde está opaco o fuera de línea, se producirá un pequeño desgarro en la base del mango. Las lágrimas crecen bajo carga, lo que hace que el mango se rompa prematuramente.
Formación de cartelas e integridad del muro
La junta es un panel lateral-plegable hacia adentro de un paquete. Se abren para dar cabida al enorme proyecto. También ayudan a repartir el peso de la bolsa. Si el pliegue no está bien formado, se crea un punto de tensión en el pliegue. Esto puede romper la bolsa a lo largo del pliegue.
La estación de plegado de refuerzo-en unmáquina para fabricar bolsas de supermercadoutiliza placas guía ajustables y hojas plegables servo-accionadas. Estos crean pliegues de refuerzo uniformes y nítidos. En el caso de las bolsas de papel, los pliegues no provocan que las fibras del papel se agrieten. En el caso de las bolsas de plástico, el plegado no provoca un blanqueamiento por presión ni un adelgazamiento de la película. Para diferentes tamaños de bolsas y espesores de material, la máquina puede mantener la calidad del refuerzo sin cambios, lo que afecta directamente el efecto de disipación del peso de la bolsa.
Manejo de materiales y compatibilidad de sustratos
La capacidad de carga-no proviene únicamente de la mecánica. También depende de la calidad y tipo de pienso. Una máquina bien-puede trabajar con diferentes materiales y aun así mantener la coherencia en la producción.
Sustratos de papel
Las máquinas de bolsas para alimentos que trabajan con papel deben manipular papel kraft, con un gramaje de 80 a 150 g/m2. El sistema de control de tensión de la máquina debe mantener la tensión de la banda uniformemente en todo el ancho del rollo de papel. Esto evita arrugas, dislocaciones o desgarros durante el moldeado. Si la tensión es demasiado alta, estirará y debilitará las fibras del papel. Si la tensión es demasiado baja, los pliegues no se alinearán correctamente y el pegamento se pegará de manera desigual.
En sus directrices de sostenibilidad de envases, la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) dice que el papel kraft para bolsas de supermercado debe tener una resistencia a la tracción de 5,0 kN/m en la dirección de la máquina y de 2,5 kN/m en la dirección transversal. Esto asegura que las bolsas se puedan cargar cuando estén listas (FAO, 2022). El sistema de manejo de la banda-de la máquina debe mantener estas características durante el formado, corte y sellado.
Sustratos de película plástica
Para bolsas de plástico, la máquina trabaja con film de polietileno soplado o fundido. Estas películas suelen tener un espesor de 15 a 40 micrones. La resistencia a la tracción de la película, el alargamiento de la fractura y la resistencia al impacto de la película ante la caída de dardos determinan la capacidad de carga final de la bolsa. ISO 527 y ASTM D1709 definen estas propiedades. La función de la máquina es procesar la película con cuidado. Esto evita defectos. La máquina también debe configurar correctamente los parámetros de termosellado según el tipo y espesor de polímero específico.
Control de calidad y pruebas en línea
El moderno sistema de bolsas de alimentos tiene control de calidad en línea. Esto garantiza que el rendimiento de carga se mantenga dentro de un cierto rango durante todo el proceso de producción. Estos sistemas suelen tener:
- Sistemas de inspección visual para comprobar la cobertura del pegamento, la calidad del sellado y la precisión de las dimensiones a máxima velocidad de producción.
- Los sensores de monitoreo de tensión pueden detectar roturas o desvíos de la banda antes de dañar la calidad de la salida.
- Software de control estadístico de procesos (SPC) para rastrear configuraciones clave como temperatura de sellado, tiempo de residencia y cantidad de pegamento. Señala cualquier cambio fuera del rango de configuración.
La Organización Internacional de Normalización (ISO) cubre la gestión de la calidad del embalaje a través de ISO 9001 e ISO 15378. Ambas normas exigen que los fabricantes utilicen controles de proceso que proporcionen un rendimiento constante del producto (ISO, 2023). La monitorización en línea de las máquinas es la forma más sencilla de cumplir estas reglas. Se detecta cuando se produce un defecto, en lugar de comprobar muestras después de la producción.
Lograr velocidad sin sacrificar la fuerza
Una de las partes más difíciles de fabricar bolsas de supermercado es mantener una alta calidad de soporte de carga. Los supermercados necesitan producir entre 150 y 300 bolsas por minuto de papel y entre 300 y 500 bolsas por minuto de plástico. A este ritmo, se acortan el tiempo de curado, el tiempo de enfriamiento del sello y el tiempo de asentamiento del material.
Los fabricantes de máquinas resuelven este problema con el procesamiento paralelo de múltiples-estaciones. Esto significa que varias bolsas se encuentran en diferentes pasos de moldeo al mismo tiempo. También utilizan una mejor sincronización del proceso. Por ejemplo, una máquina de bolsas de papel puede utilizar un canal de enfriamiento más largo después de pegar la estación en la parte inferior. Esto garantiza que las bolsas de plástico se solidifiquen completamente antes de apilarlas y contarlas, incluso con altos rendimientos. De manera similar, se pueden usar sellos de enfriamiento rápido en las máquinas de bolsas de plástico. Esto permite una soldadura estable en menos de 0,3 segundos. La siguiente bolsa se puede desechar inmediatamente sin riesgo de romper el precinto. Un bien-afinadomáquina para fabricar bolsas de supermercadosincroniza todas estas estaciones para lograr una producción constante y al mismo tiempo mantener la integridad de soporte de carga en cada bolsa.
Conclusión
El fabricante de bolsas para alimentos satisface las necesidades de carga-de los supermercados mediante una combinación de diseño mecánico preciso, ciencia de materiales y control de procesos. El sello inferior debe formar una unión que distribuya el peso por toda el área de la base. La fijación o el corte del mango deben ser estructuralmente sólidos en el punto de máxima tensión. La formación de refuerzos debe proporcionar pliegues estables para resistir la acumulación de tensión. El monitoreo de calidad en línea debe detectar problemas antes de que las bolsas defectuosas lleguen a los clientes.
El resultado es una bolsa que puede transportar de forma fiable 10 kg o más de alimentos. Parece algo simple, pero proviene de una combinación compleja de química del pegamento, física de polímeros y precisión mecánica. La máquina tendrá que hacer más a medida que las nuevas reglas de sostenibilidad empujen a la industria a utilizar materiales más delgados y reciclar más contenido. Como resultado, un sólido control de procesos e ingeniería será cada vez más importante para cumplir con las expectativas de las tiendas.
Referencias
ASTM Internacional. (2021).ASTM D4649: Guía estándar para la selección y uso de sacos de envío de papel de carga. Oeste de Conshohocken, Pensilvania: ASTM.
Comité Europeo de Normalización. (2020).EN 13428: Envasado - Requisitos específicos de fabricación y composición - Prevención por reducción en origen. Bruselas: CEN.
Wiley. (2019).Resistencia al corte de uniones adhesivas a base de agua-sobre sustratos de papel kraft tratados. Revista de ciencia aplicada de los polímeros, 136(18), 47531.
IAPRI (Asociación Internacional de Institutos de Investigación de Envases). (2022).Análisis del modo de falla del desempeño estructural de bolsas de supermercado: sujeción del asa e integridad de la costura inferior. Actas de la conferencia anual del IAPRI.
FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura). (2022).Envases de alimentos sostenibles: especificaciones de materiales para bolsas de papel-. Roma: FAO.
ISO (Organización Internacional de Normalización). (2023).ISO 15378: Materiales de embalaje primario para medicamentos - Requisitos particulares para la aplicación de la Norma ISO 9001 con referencia a las BPF. Ginebra: ISO.
