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19 de diciembre de 2016

Los embalajes ligeros con una alta funcionalidad siguen teniendo una gran demanda

Solo en los países europeos se estropean un 60% de los alimentos, aproximadamente, lo que podría reducirse considerablemente con los embalajes adecuados

Máxima protección del producto con mínimo consumo de material, activación de los impulsos de compra mediante la decoración, eficiencia en la gestión de recursos para la fabricación, almacenamiento y transporte – los requisitos son muy diversos.

“El embalaje del futuro es específico para grupos objetivo, cómodo e inteligente". Así se indicaba hace ya cinco años en el informe del sector de embalajes de los sindicatos IG Metall e IG Bergbau, Chemie, Energie. En los próximos años seguirá sin cambiar nada al respecto. En su informe más reciente 'The Future of Global Packaging to 2020', la británica Smithers Pira, de Leatherhead, describe los embalajes de conveniencia que pueden volver a cerrarse, durabilidades prolongadas, embalajes fáciles de abrir y embalajes 'On-The-Go', así como los temas importantes de tendencias de un sector en crecimiento continuo. Según Smithers Pira, el mercado mundial debe crecer hasta 2020 de $ 839.000 millones en el año 2015 una media del 3,5% a $ 998.000 millones. La dinámica en el mercado de los embalajes estará impulsada por Asia, pero también por Europa Occidental y Oriental, donde el impulsor del crecimiento serían entre otros, la urbanización progresiva y el tema de la sostenibilidad.

Las impresiones individuales que prácticamente pueden crearse pulsando un botón son una de las tendencias de decoración del sector (Foto: Krones)
Los embalajes son necesarios en casi todos los sectores, normalmente sirven para proteger el producto y facilitan el almacenamiento y transporte, pero también permiten la diferenciación en el punto de venta y, por ello, son un argumento comercial. En el pasado, las soluciones de embalajes se adaptaban permanentemente a las exigencias del mercado y las necesidades de los clientes. Son ejemplos de ello las botellas exclusivas, transparentes, para productos de limpieza del hogar, de cuidado corporal y del cabello, frasquitos de plástico brillantes y de alta calidad para perfumes, bandejas de embutición profunda especiales para albergar artículos electrónicos, que protegen contra descargas electrostáticas y que pueden montarse con robot, así como cajas de transporte plegables o películas retráctiles que permiten asegurar la carga en el camión, por mencionar solo algunos.

El sector alimentario es objeto de una atención y tiene una importancia en el mercado que son especialmente importantes dentro del sector de los embalajes. Solo en los países europeos se estropean un 60% de los alimentos, aproximadamente, lo que podría reducirse considerablemente con los embalajes adecuados. Según una publicación de la sociedad para la investigación de mercado de los embalajes (GVM), la protección del producto supone también una protección del medio ambiente, lo que a su vez es un tema sociopolítico relevante. Normalmente, las emisiones de CO2 para generar un nuevo alimento, debido a que el primero se estropeó por una protección deficiente del producto, son considerablemente mayor que las emisiones de CO2 para producir un embalaje apropiado que evite que se estropee.

El sector de los embalajes sigue experimentando un boom y con él, los requisitos, las posibilidades y las soluciones innovadoras. El amplio y variado espectro no puede tratarse en un único artículo en todas sus facetas, por lo que a continuación simplemente se tratarán algunos temas y ejemplos, sin pretensiones de exhaustividad.

Los contenedores IML de embutición profunda tienen ventajas respecto a las de moldeo por inyección: pueden fabricarse más finas y más rápidamente y por ello son más económicas (Foto: Illig)
Un tema que se menciona siempre relacionado con los embalajes de plástico es la salud, donde aquí también, a su vez, se tienen en cuenta muchos aspectos diferentes. Por supuesto, todos los embalajes protectores favorecen la salud de los consumidores, ya que protegen los alimentos de las influencias exteriores. En el sector de las bebidas, la tendencia es añadir en ellas aditivos que favorezcan la salud y que necesitan una protección especial. Un ejemplo de ello son los zumos de frutas con altos contenidos de vitaminas o bebidas deportivas y de fitness con suplementos alimenticios especiales.

Para lograr una conservación prolongada de este tipo de bebidas en las botellas puede utilizarse la tecnología Plasmax de la empresa KHS Plasmax GmbH de Hamburgo. En un procedimiento de plasma de baja presión se acumula óxido de silicio puro, es decir vidrio, en una capa de unos 50 nm de grosor, en la parte interior de una botella de PET. De este modo, la bebida tiene una vida útil más larga, estando protegida de las influencias externas, ayudando a conservar las vitaminas y aditivos.

En comparación con el producto de la competencia que es la botella multicapa, la tecnología Plasmax es algo más cara, pero los costes del material por botella son más económicos, con 1 céntimo por botella. La ventaja principal del procedimiento Plasmax es la reciclabilidad de la botella, que es del 100%.

Otra tendencia en el sector de las bebidas es la de bebidas sanas con trocitos, por ejemplo, agua con trocitos de aloe vera o bebidas lácteas y de yogur con trozos de frutas. Para ello no solo se requieren geometrías de botellas apropiadas, sino también tecnologías de llenado que puedan dosificar las partículas sólidas de forma limpia y precisa. Los constructores de máquinas, como Krones AG de Neutraubling, se han orientado a ello y con Dosaflex ofrecen sistemas dosificadores especiales para productos de relleno con trocitos, hasta un tamaño de 3x3x3 mm, con una precisión de dosificación de ±0,3%. A propósito de las bebidas lácteas y de yogur: aquí puede observarse una clara tendencia hacia una oferta cada vez mayor. Sin embargo, como las bebidas lácteas solo tienen una vida útil limitada, Holland Colors NV de Apeldoorn/ Países Bajos, presenta en K 2016 su nuevo aditivo sólido Holcomer III, que permite fabricar soluciones de embalajes monocapa de PET para leche UHT, ya que ofrece una protección 100% contra rayos UV y hasta un 99 % de protección contra la luz visible. Una clara ventaja de esta solución es la estructura monocapa, que puede reciclarse mejor que la solución multicapa.

La ligereza como tema de éxito permanente
Sigue siendo especialmente importante el peso de cada solución de embalaje. En este campo han ocurrido muchas cosas en los últimos años. Las ideas y los potenciales de ahorro son diversos. La renuncia a los embalajes exteriores, el uso de embalajes flexibles en lugar de semirrígidos o rígidos, nuevos diseños y la reducción de los grosores de pared. Así, en el periodo de 1991 a 2013, los embalajes se han hecho un 25% más ligeros en total. Solo en el año 2013, las reducciones de peso permitieron ahorrar en todo el mundo 1 millón de toneladas de plásticos, a pesar del aumento de las exigencias de funcionalidad. Volviendo nuevamente a las botellas de PET, no solo se redujeron los grosores de pared, sino que se optimizó también el diseño de la base. Solamente el nuevo diseño de la rosca ahorra unos 2 g de plástico por botella. Para optimizar la base de la botella, la empresa turca Creative Packaging Solutions Ltd. de Balcova-Izmir creó el método Mint-Tec en el que un empujador, después de desmoldear la preforma, entra en ella, sin tocar el cuello, y moldea la base como se desee.

Diseño reciclable desde el principio
Las tendencias mencionadas como ejemplo para las bebidas son aplicables también en casi todas las áreas restantes del sector de alimentación. La reducción del peso es el tema que se menciona siempre primero. Naturalmente, esto se debe a que el ahorro del peso conlleva un ahorro de material y de costes. Pero no es el único motivo. La protección de los recursos es algo que está cada vez más en primer plano y con mayores exigencias, tanto de la legislación como de los consumidores. Estrechamente vinculadas a ello se encuentran, a su vez, las posibilidades de reciclaje de los embalajes. En Alemania se reciclan actualmente casi todos los embalajes domésticos, de ellos más de la mitad de sus materiales, con un 56%. Hace unos 20 años era solo el 3%. En las botellas de PET la cuota es considerablemente mayor, ya que se trata el 98% del material y se reintroduce en el ciclo de materiales, de modo que actualmente cada botella consta de un 25% aproximadamente de regranulados.

Las cuotas de reciclaje de los residuos de embalajes incluso podrían mejorarse si los embalajes se diseñasen desde el principio pensando en el reciclaje. El Dr. Michael Scriba, director general de mtm plastics GmbH de Niedergebra, conoce muy bien los problemas del tratamiento de las poliolefinas, ya que se hace en su empresa. Él cree que deberían utilizarse los plásticos más “puros“, sin compuestos de plásticos y papel, poliolefinas no demasiado pigmentadas o rellenas con creta. Además, el PET debería utilizarse más bien para bandejas de embutición profunda que para botellas, por nombrar solo algunos requisitos para lograr una mejor reciclabilidad de los materiales de los embalajes.

Las películas son cada vez más finas y funcionales desde hace años
Con más del 40%, las películas son el embalaje de plástico más frecuente, utilizándose principalmente para alimentos, pero por ejemplo también como película con burbujas de aire o retráctil para proteger los artículos. Es muy clara la tendencia a soluciones cada vez más finas y funcionales de las películas. La funcionalidad puede lograrse con los aditivos correspondientes, pero que se logra, casi siempre, con varias capas. Por ello ha aumentado la demanda de cada vez más capas, hasta llegar a las llamadas estructuras de nanocapas con 33 capas. Actualmente, los productos estándar son láminas de 3 y 5 capas, en buena medida también para poder incluir en la capa central materiales más baratos.

Gracias al proceso de inyección/ compresión, los botes fabricados por el procedimiento IML solo pesan 10,7 g, se fabrican en vivo en K (Foto: Netstal).
Las láminas barrera suelen constar de 7 o más capas. Hosokawa Alpine AG de Augsburgo presentó en la pasada edición de la feria K 2016 un equipo de película soplada de 11 capas para láminas de alta barrera que, además, tiene una estructura especialmente compacta. La ventaja de las películas multicapa es, normalmente, una reducción del grosor en comparación con los productos monocapa, gracias a las capas funcionales. El grosor de capa puede reducirse con la misma funcionalidad, pero también mediante estiraje. El fabricante Reifenhäuser Blown Film, de Troisdorf, presentó en la feria la unidad Evolution Ultra Stretch, especialmente para ello, que se instala directamente en la torre de soplado. Gracias a la unidad de estiraje, las láminas de embalaje prensado para pañales son de 50 en vez de 70 µm o las películas retráctiles de ensilaje pueden fabricarse, con el mismo espectro de propiedades, con grosores de 19 en vez de 25 µm, y con ello un 30% menores.

La eficiencia es un tema fundamental en el moldeo por inyección
Para fabricar medios de embalaje de moldeo por inyección, la reducción de grosores y ahorro de materiales son temas clave, al igual que las optimizaciones de tiempo de ciclo y el incremento de la eficiencia. Esto se puso claramente de manifiesto en la edición de K por ejemplo, la empresa suiza Netstal Maschinen AG de Näfel, presentó una máquina de moldeo por inyección de alto rendimiento con unidad de cierre eléctrica, que fabrica más de 43.000 tapas redondas por hora con un peso por pieza de 7 g. El In-mould-Labeling (IML) forma parte, desde hace tiempo, de los procedimientos de decoración conocidos para artículos de moldeo por inyección. Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH de Schwaig presenta con su El-Exis SP 200 la máquina más rápida para fabricar botes decorados, alcanzando un tiempo de ciclo inferior a 2 segundos.

Un procedimiento con el que los embalajes inyectados pueden hacerse todavía más finos y ligeros es la técnica de inyección/ compresión, que se ha establecido cada vez más en el sector. Este proceso se diferencia del moldeo por inyección convencional en que se compensa la contracción sin inyectar material adicional en la fase de moldeo por compresión. Con el llamado procedimiento ICM, en lugar de ello se utiliza un proceso de compresión, es decir, un desplazamiento en el lado del útil. De este modo puede lograrse un ahorro de hasta un 20% de material. Netstal fabricó en la feria un embalaje de margarina de PP que solo pesa 10,7 gramos.

El sector muestra una gran capacidad de innovación
Como ya se ha mencionado, en un artículo no pueden tratarse todas las tendencias y novedades, pero vamos a mencionar un par:

  • No debe pasarse por alto el creciente interés en la fabricación de embalajes para alimentos de plásticos biodegradables, se lanzan continuamente nuevos productos de este tipo al mercado.
  • El Direct Printing es un procedimiento con el que los embalajes de plástico y también las tapas pueden imprimirse directamente sin manga. En el procedimiento de impresión digital puede modificarse la imagen impresa prácticamente pulsando un botón y aplicarla directamente, algo que contribuye decisivamente a la personalización. Cada artículo podría imprimirse diferente.
  • En K 2016 presentaron varios fabricantes de inyectoras una aplicación para el moldeo por inyección y soplado, una tecnología con la que puede soplarse directamente una preforma moldeada por inyección en un molde multiestación e incluso sobreproyectarse, si se desea. De este modo pueden fabricarse soluciones de embalajes especialmente atractivas.
  • También existe una posibilidad para los artículos de embalajes moldeados por inyección y de embutición profunda, con el método ibt de la empresa Cavonic GmbH de Engen; se aplica una capa de plasma de baja presión similar a vidrio y de este modo se mejora la vida útil de los alimentos como, por ejemplo, untables de frutas, alimentos infantiles o productos lácteos, también en monocascos transparentes.
  • Los contenedores IML de embutición profunda pueden fabricarse mediante inyección, de forma económica, con la técnica de máquinas correspondiente. De este modo, Illig Maschinenbau GmbH & Co. KG de Heilbronn ofrece sistemas de termoconformado, los contenedores más ligeros pueden fabricarse más rápidamente y, de este modo, generan unos costes de producción de 43,80 euros por 1.000 unidades, mientras que los mismos contenedores con el procedimiento de moldeo por inyección IML costarían 51,60 euros.


Redacción Interempresas
05 Diciembre 2016

5 de octubre de 2016

Moldeo por inyección en la “fábrica inteligente” durante K 2016

La adaptación del moldeo por inyección al concepto Industria 4.0 está ganando impulso. En la feria se podrá ver que, de alguna manera, la "fábrica del futuro" ya está aquí.

La nueva frontera de la “fábrica inteligente” será uno de los temas más destacados entre los fabricantes de maquinaria de inyección. Proveedores como Arburg, Boy, Engel, KraussMaffei, Sumitomo Demag y Wittmann Battenfeld intentarán dar más fuerza al concepto,inclusive en sistemas auxiliares.

En Europa, el término que recoge esta tendencia es “Industria 4.0,” aunque los fabricantes están empleando numerosas variantes, tales como “Injection 4.0” (Engel), “Plastics 4.0” (KraussMaffei), “Wittmann 4.0” (Wittmann Battenfeld) e incluso “Electrified 4.0” (Sumitomo Demag).

Con una deslumbrante variedad de células automatizadas, los expositores harán hincapié en una serie de áreas especializadas de moldeo para los mercados de automoción, empaque, productos médicos y productos electrónicos de consumo.

El concepto INDUSTRY 4.0 empieza a consolidarse
Uno de los factores que puede contribuir a la mayor visibilidad del concepto industria 4.0 en esta feria es el esfuerzo de Euromap, asociación de maquinaria europea, para codificar un nuevo estándar industrial para la comunicación entre las máquinas "inteligentes", los equipos de planta y los observadores humanos remotos. 

Esta norma lleva el nombre de OPC-UA, Open Platform Communication—Unified Architecture (comunicación de plataforma abierta: arquitectura unificada). La palabra clave es "abierta" y se dice que la atracción principal de este protocolo es su adaptabilidad "universal" multiplataforma. Engel, KM, Sumitomo y Wittmann han mencionado específicamente que su implementación del plan industria 4.0 se basa en OPC-UA.

Wittmann Battenfeld (Pabellón 16 D-22) estrenará su nuevo Router Wittmann 4.0, "la puerta de entrada a la unidad de trabajo," que es compatible con OPC-UA. Este dispositivo acepta sólo comunicaciones Wittmann 4.0 y asigna automáticamente direcciones IP a cualquier equipo Wittman 4.0 en la unidad de trabajo.

También destacamos lo que podría ser la presentación más importante de Wittmann en la feria: el nuevo controlador Unilog B8 para todas sus máquinas de inyección. Tiene una pantalla multi-táctil más grande, de 21,5 pulgadas, a color, que puede mostrar dos páginas a la vez, y que funciona bajo el nuevo sistema operativo de Windows 10 IoT ("Internet de las cosas").

Como una demostración de la capacidad de comunicaciones remotas fundamental para la industria 4.0, Wittmann Battenfeld mostrará una máquina en su nueva serie totalmente eléctrica EcoPower Medical, que estará en funcionamiento en una celda de sala limpia, pero será operada desde fuera mediante una tableta. También tendrá en operación una prensa MacroPower de 1100 toneladas para hacer la primera demostración pública del sistema de monitoreo Condition de Wittmann (CMS), que forma parte de sus "servicios inteligentes" para la industria de 4.0.

Wittmann Battenfeld también conectará una prensa y equipos periféricos a través de Wittmann 4.0 para hacer una demostración de la producción individualizada. Los visitantes podrán introducir sus nombres en una terminal de computadora y recibir un código QR impreso. Cuando ese código es escaneado en otra estación, la siguiente pieza que se produzca será trasladada a una estación donde se imprimirá por láser con el nombre del visitante.

Como recordarán los asistentes a las últimas exposiciones internacionales, Arburg (Pabellón 13 A-13) ha demostrado su disposición para la industria 4.0 a través de muestras similares de producción individualizada. La firma alemana presentará de nuevo una mini fábrica inteligente que conecta una máquina de inyección Allrounder con su impresora 3D Freeformer y un robot de siete ejes.

Engel (Pabellón 15 B-42) está poniendo en marcha OPC-UA para interconectar su control de flujo electrónico e-flomo, con una nueva unidad de control de temperatura del agua con bombas de velocidad variable, desarrolladas conjuntamente por Engel y HB-Therm de Suiza. Los dos dispositivos están integrados en el controlador de máquina CC300 de Engel y se coordinan mediante el nuevo software de control de flujo iQ. 

Este nuevo compañero para el control de peso iQ y control de unidad de cierre iQ de Engel está diseñado para encontrar automáticamente la velocidad de flujo óptima en el molde y proporcionar sólo el flujo necesario para alcanzar también una óptima refrigeración, según una ΔT preestablecida, o la diferencia de temperatura del agua de entrada/salida, y así ahorrar hasta un 80% en la energía de refrigeración de molde.

La estrategia actual "Plástics 4.0" de KraussMaffei (Pabellón 15 C-24) se pondrá en marcha en varias formas en la feria K para destacar los tres componentes esenciales de la fábrica inteligente: máquinas inteligentes, procesos de producción en red y servicio interactivo. En la categoría de máquinas inteligentes, KraussMaffei presentará su recién mejorado software APC Plus (Adaptive Process Control), que detecta y ajusta para cambiar las condiciones ambientales o la viscosidad de la resina. Las nuevas funciones en la versión "Plus" incluyen soporte para moldeo multi componente y de caucho de silicona líquida (LSR).

En la categoría de producción integrada, la empresa alemana expondrá nuevamente su proceso FiberForm de sobremoldeo de compuestos orgánicos en lámina (organosheet). Esta vez, todos los datos orientados a la calidad del proceso, tales como curvas de calefacción de láminas orgánicas, curvas de presión de la inyección y de la cavidad, no sólo se registran en una base de datos, sino que se documentan para cada pieza individual en una etiqueta impresa con un código QR que va adherido a la pieza. Esto hace posible rastrear todos los datos de producto y el proceso para cada pieza en cualquier lugar a través de teléfono celular, tableta o computador.

Otra novedad de la firma alemana es DataXplorer, un sistema abierto para el registro y análisis exhaustivo de datos de proceso en moldeo por inyección, así como procesos auxiliares en toda la producción. Otras herramientas de Plastics 4.0 para monitoreo de máquinas en la feria K incluirán aplicaciones de cámara web y una interfaz de computadora central estandarizada para interconectar máquinas basadas en OPC-UA.

Y para la tercera línea del "4.0", KraussMaffei llevará a la feria una nueva herramienta de servicio interactivo que utiliza OPC-UA. La plataforma E-Service, disponible a través de los sitios web de KM, Netstal y Berstorff, permite al cliente acceder a datos actuales de la máquina y la producción utilizando la función de control directo.

La nueva incorporación de Engel a la categoría de "servicios inteligentes" es el módulo e-connect.monitor para monitorear de forma remota y las 24 horas continuas las condiciones de la máquina para programar mantenimientos, prever desgastes o fallas de componentes y maximizar la disponibilidad de la máquina al reducir paradas en la producción planificadas y no planificadas. Los dos primeros módulos de diagnóstico están diseñados para controlar el desgaste del husillo sin manipularlo, usando una nueva tecnología ultrasónica con sensores fuera del cilindro; y monitorear la condición de los husillos de bolas en ejes servo eléctricos.

Sumitomo (SHI) Demag (Pabellón 15 D-22) presentará cinco máquinas, todas con algún tipo de servo accionamiento, bajo el lema “Electrified 4.0” que reúne un "equipo diseñado para las oportunidades y demandas de la industria 4.0". En la exposición estarán una máquina híbrida de alta velocidad El-Exis y una prensa servo hidráulica Systec Servo con una interfaz OPC-UA para "demostrar una comunicación conforme a las normas de la industria 4.0".

Boy Machines (Pabellón 13 A-43) dice que está "dando un paso hacia la industria 4.0 con la opción de conectar sus máquinas a internet." En el stand de Boy, todas las máquinas enviarán datos operativos desde sus controles Procan Alpha a un servidor mediante conexión a internet.

Por Matt Naitove
Plastics Technology México
01 Setiembre 2016