Propiedades Mecanicas Del Carton

F I

Facultad de Ingeniería Química e Industrias Alimentarias Escuela Profesional de Ingeniería de Industrias Alimentarias

CARTÓN  Docente:

Q      

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLLO

 Ing. Carmen A. Campos Salazar  Alumnos:

I

Bravo Damian Katelyn Carrion Farroñan Juan Jose Coronel Carpio Lastenia Martinez Zapata Gustavo Reyes Manayay Segundo Seclén Falen Estephany

A

 Curso:  Envase y Embalaje  Ciclo: 2015 II

Lambayeque,

2015

Propiedades Mecánicas en Cartón

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El cartón corrugado, también conocido como cartón ondulado, es una de las principales materias primas para la fabricación de cajas, envases y embalajes, interviniendo en la mayoría de las cadenas de producción y distribución a nivel mundial para una amplia gama de productos que van desde las frutas y verduras frescas, los productos manufacturados presentados en envases unitarios de consumo, los aparatos electro-domésticos y los equipos y maquinaria industrial, hasta la transportación tipo semi-granel de productos en grandes cajones o tolvas. Se adapta fácilmente y por igual, a todos los modos de transporte, ya sea por tierra, mar o aire. Esta versatilidad se debe, en gran medida, a la posibilidad de usar combinaciones de diferentes tipos de materias primas, con lo cual se puede adaptar la calidad, casi a la medida, a cada requerimiento específico y a cada sistema de distribución particular. En su formato básico, el cartón corrugado está compuesto por una primera capa de papel liso, una segunda capa de papel ondulado y una tercera de carácter también liso. La estructura descrita brinda a su composición una importante resistencia mecánica, constituyéndose en uno de los principales insumos en las cadenas productivas y comerciales de todos los países. La consistencia del cartón corrugado está dada por dos factores: el gramaje de los papeles y la altura de la onda. Estos dos factores determinan la consistencia ECT y la resistencia a la compresión vertical BCT. El factor que determina la resistencia al peso por estiba o apilado, es la resistencia a la compresión BCT. Es esta última variable el principal elemento que debe tener en cuenta el consumidor a la hora de solicitar su caja o envase.

LA FUERZA DE COMPRESIÓN DE UNA CAJA DE CARTÓN CORRUGADO

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La fuerza de compresión de una caja de cartón corrugado es una medición directa de la resistencia al apilado de los embalajes de cartón corrugado, pero dado que las propiedades de resistencia a la carga de una caja son a menudo de una importancia decisiva bajo las condiciones de transporte modernas, puede decirse también que la resistencia a la compresión constituye una medición general del rendimiento potencial de un embalaje de cartón corrugado. La resistencia a la compresión se mide de acuerdo a un método de ensayo estandarizado y se designa en general por el valor BCT (Box Compression Test, Ensayo de Compresión de la Caja) El método BCT (Box Compression Test) El método BCT es un ensayo de carga puro de dirección superior a inferior que se utiliza como regla sobre cajas de cartón corrugado vacías y selladas, comprimiéndose entre placas planas paralelas en un medidor de compresión a una velocidad de compresión constante, usualmente de 10-13 mm/min. La fuerza y la deformación quedan registrados de forma continua hasta el momento en que se produce un fallo de compresión. La fuerza máxima obtenida queda registrada como la resistencia a la compresión de la caja de cartón corrugado. El ensayo se lleva a cabo bajo una atmósfera estandarizada, 23° C y 50% RH. El método está reconocido de forma general como el que mejor se corresponde a los resultados prácticos en el apilamiento de cajas de cartón corrugado. El método BCT también ha demostrado ser un buen método de comparación de las capacidades de soporte de carga para cajas de diferente cartón corrugado. La pérdida de resistencia de una caja se produce en todo el proceso de fabricación

y

suministro:

paletizado,

transporte, almacenaje,

etc.

Los

principales parámetros que influyen sobre el BCT son: 

El ECT del cartón



La resistencia a la flexión del cartón



El calibre o espesor del cartón



El proceso de fabricación del cartón (el deterioro ligado al proceso: ondulado, troquelado, impresión, etc.)

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Las condiciones de utilización (mecanización, condiciones climáticas,



naturaleza del producto, paletizado, etc.)

¿Qué propiedades hacen que la caja de cartón corrugado sea resistente a las cargas? Para proporcionar una respuesta satisfactoria de tipo general a esta pregunta, no podemos confiar únicamente en el método de compresión de la caja, BCT, es decir, en mediciones llevadas a cabo sobre cajas de cartón corrugado vacías cargadas mediante placas planas paralelas. La realidad es a menudo algo completamente diferente, y deben también tenerse en cuenta los puntos siguientes:

RESISTENCIA COMPRENSIÓN

A

LA

La

fórmula de McKee es una herramienta que ayuda a estimar cuantos kilos puede soportar una caja de cartón corrugado. El análisis matemático utiliza como variables el calibre del cartón corrugado, el perímetro de la caja y el ECT (Edge Crush Test) de la lámina de cartón corrugado. El valor que proporciona la fórmula de McKee no toma en consideración factores tales como: humedad y envejecimiento del cartón corrugado.

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La fórmula de McKee se utiliza para estimar la resistencia a la compresión de una caja de cartón corrugado. La resistencia a la compresión es un parámetro muy importante cuando se diseña una caja. Las características de una lámina de cartón corrugado se determinan mediante dos pruebas: Mullen y ECT (Edge Crush Test) las cuales son dos pruebas totalmente independientes una de la otra. La Resistencia al Estallido o Reventamiento Se mide con un probador “Mullen” y se expresa en libras por pulgada cuadrada (psi en inglés). Está prueba mide la fuerza requerida para que un diafragma de hule cargado hidráulicamente rompa las uniones entre fibras en los componentes del liner utilizados para el cartón corrugado combinado. El resultado de la prueba Mullen, aunque es una medida directa de la resistencia del cartón combinado, también es una medida indirecta del poder de contención y de la capacidad de la caja para resistir fuerzas internas y externas concentradas. Aunque el médium no contribuye en nada a los valores combinados del estallido del cartón, sí influye de manera significativa en los valores del ECT. Prueba de Mullen La prueba Mullen (Mullen Test o Bursting Strength Test) se emplea para medir la resistencia al estallamiento o a la perforación de un empaque corrugado y se expresa en Kilogramos por centímetro cuadrado (Kg/cm2) o en Libras por pulgada cuadrada (psi). El papel compacto (linerboard) proporciona la fuerza contra el estallamiento o la perforación de una lámina de cartón corrugado. El peso del papel se expresa en libras por 1,000 pies cuadrados (lbs/1000 sq. ft.) y determina en forma directa la fuerza del papel. La prueba de Mullen no debe de ser aplicada a cartón corrugado triple y proporciona resultados de poca confiabilidad cuando se aplica a cartón doble corrugado. Prueba Mullen Una prueba desarrollada en 1887 que comprueba

la

resistencia

a

la

perforación o el estado del cartón corrugado. Se expresa en Libras por Inches o su equivalencia en Kgs.

Prueba de Compresión de Canto

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La prueba de compresión de canto o ECT por sus siglas en Ingles (Edge Crush Test) se utiliza para medir la capacidad de una caja para soportar la compresión a lo largo del eje de las flautas. La resistencia está directamente relacionada a la resistencia de compresión de la hoja corrugada (medium) y las hojas planas (liners) que van a los lados del medium. La Compresión sobre el Canto: se mide con un probador de compresión y los resultados se expresan en libras por pulgada lineal de cartón corrugado. La prueba, llamada de Resistencia a la Compresión sobre el Canto (ECT), mide la resistencia del cartón corrugado a la compresión a lo largo del borde, que está relacionada directamente con la resistencia a la compresión de la caja (BCT) y con la resistencia inicial de la caja de cartón corrugado cuando está apilada. Es una característica importante del desempeño y la calidad. La muestra seleccionada para la prueba se puede tomar de una pieza de cartón corrugado sin convertir, o de una sección no dañada de la caja ya terminada. La primera muestra se puede usar para medir la calidad del cartón saliente del corrugador, mientras que la segunda se puede usar para evaluar la calidad de la caja o su idoneidad para el uso. Una buena práctica de control de calidad consiste en medir las diferencias del ECT en estos dos puntos (láminas contra caja terminada en el proceso de fabricación, como una ayuda para determinar la fuente o fuentes de pérdidas por ECT. De acuerdo con el material consultado, la muestra usada en la prueba debe estar orientada de tal modo que las flautas estén verticales, correspondiendo a su orientación típica en la pared (o lado) de una caja apilada. El ECT mide la fuerza de compresión necesaria para que la muestra sometida a prueba se aplaste o combe. El resultado del ECT se puede usar en una fórmula bien conocida para predecir la resistencia a la compresión de arriba a abajo de una caja de cartón corrugado. O bien, cuando se conoce la resistencia de la caja a la compresión (o si la proporciona el cliente), así como el perímetro de la caja y el espesor del cartón, se puede hacer un estimado del ECT correspondiente.

Prueba de compresión de canto. (Edge Crush Test, ECT) Mide la fuerza máxima de compresión que una muestra de cartón puede soportar. Esta prueba se usa para determinar la resistencia del empaque corrugado.

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EL TEST DE APLASTAMIENTO PLANO (FCT) El test de aplastamiento plano (FCT) es una medición de la capacidad del cartón corrugado para resistir el aplastamiento bajo la acción de una fuerza perpendicular al plano del cartón, lo que a su vez afecta en gran manera a la resistencia final a la compresión de la caja de cartón corrugado. Durante la transformación, troquelado, impresión, etc., el cartón corrugado queda quizá sujeto a elevadas fuerzas de aplastamiento plano. El embalaje acabado de cartón corrugado también está expuesto a cargas que ejercen fuerzas de aplastamiento plano que el cartón corrugado debe soportar. Definición de resistencia al aplastamiento en el plano Una pieza circular para ensayo con un área especificada en la correspondiente se aplasta en un medidor de compresión planas paralelas forradas con una fina tela de esmeril para evitar deslizamientos.

norma entre placas

La mayor fuerza por unidad de área que el cartón corrugado pueda resistir sin que la capa de corrugado quede aplastada por completo es la resistencia FCT. El método FCT se encuentra bien descrito en varias normas de ensayo. Debe observarse que el método deberá ser utilizado únicamente para cartón corrugado simple de capa única. En el ensayo de cartón de doble capa y de triple capa, se le deben quitar capas al cartón corrugado de forma que el ensayo se lleve a cabo sobre cartón de capa única.

PROPIEDADES MECÁNICAS DEL PAPEL PARA ONDULAR Propiedades mecánicas del papel para ondular. Por regla general, las propiedades mecánicas aumentan con el gramaje. De ahí la necesidad de obtener un índice, independiente del gramaje, para poder determinar la calidad intrínseca del papel, con vistas a la elección de papel por el usuario. Las propiedades mecánicas más importantes del papel para ondular son: ● La resistencia al aplastamiento en plano CMT (Corrugating Medium Test). ● Las resistencias a la compresión sobre el canto del papel: RCT (Ring Crush Test) y CCT (Corrugated Crush Test). ● La resistencia a la tracción y al alargamiento.

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● La resistencia a la compresión en corto: SCT (Short Compresion Test). Para las caras, las características de resistencia más utilizadas son: el estallido, el RCT, el SCT, el desgarro, el plegado, etc. Resistencia CMT: AFCO recomienda el uso del método CMT adoptado por la Federación Europea de Fabricantes de Cartón Ondulado (FEFCO) La resistencia CMT es la característica fundamental del papel para ondular. El CMT expresa la resistencia al aplastamiento en plano de diez canales de un tipo de onda dado, formados a partir de una muestra de papel. Al igual que para el cartón ondulado, la ondulación se hace en el sentido longitudinal del papel. La resistencia CMT –expresada en Newton- varía según el gramaje del papel. La medida del CMT es indicativa de la resistencia al Flat Crush del cartón ondulado. Existe una relación estrecha entre el CMT del papel y el Flat Crush del cartón, para una onduladora dada y para cada tipo de canal utilizado: A, B,. C o E. Esta relación puede variar de una fábrica a otra, ya que el Flat Crush es una medida muy sensible a las condiciones de fabricación del cartón (forma geométrica de las canales, ruptura de éstas, canales aplastados, rodillos onduladores desgastados, etc.). Ejemplo: con un mismo valor CMT de papel, de 180 N, el Flat Crush de un cartón de canal tipo A puede dar dos bar en una fábrica y 1,7 bar en otra (200 Kpa y 170 Kpa, respectivamente). Por consiguiente, no se puede generalizar la relación CMT/Flat-Crush. Advertencia: El CMT más usado en Europa es el CMT 30 min., basado en el acondicionamiento de la muestra de papel de ondular a 23º y 50% HR (en papeles para cajas de cartón ondulado agrícolas, se ensaya también a humedades superiores: 85 o 90% de humedad relativa). A veces también se usa el CMT 60 min. o CMT 0, es decir, sin acondicionamiento alguno. Sus valores son por tanto distintos, aunque la diferencia entre CMT30 y CMT60 es mínima: CMT 60 < CMT 30 < CMT 0 Resistencia a la compresión al canto: Se evalúa con las pruebas RCT (Ring Crush Test), SCT (Short Compresion Test) y CCT (Corrugated Crush Test). Para el RCTpuede utilizarse la norma americana TAPPI T818 om-87 y TAPPI T822 om-93 (método del soporte rígido), o la norma escandinava SCAN P34.

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La compresión del anillo, característica muy importante de los papeles para ondular y caras, está estrechamente relacionada con la compresión sobre el canto del cartón ondulado (ECT). El RCT indica la resistencia que tiene el papel cuando se encuentra sometido a una fuerza de compresión, repartida y ejercida sobre el espesor de una muestra en forma de anillo de una circunferencia dada (152,4 mm). El RCT aumenta con el gramaje del papel, y no se recomienda para gramajes menores de 150. La medida del ECT del cartón se obtiene a partir de una fuerza paralela a las ondulaciones, y por consiguiente el RCT se efectúa en el sentido transversal del papel. Se expresa en Newton (N) o, a veces, en Kilo-Newton por metro (KN/m). El SCT representa la resistencia a la compresión en la dirección transversal del papel entre dos mordazas separadas por una distancia de 0,7mm. Esta corta distancia permite suprimir la influencia de la deformación de la muestra, y tener sólo en cuenta las características de las fibras y los enlaces o uniones relaciones entre las mismas. (Norma ISO 9895). Aunque su utilización es bastante reciente, esta medida es un método de caracterización de los papeles para cartón ondulado cada vez más apreciado. El CCT indica la resistencia a la compresión del canto de una muestra ondulada. Su significación es prácticamente idéntica al del RCT. La fuerza de compresión se ejerce sobre el canto de una muestra ondulada introducida en un molde patrón. La medida se expresa en Newton o kilo-Newton/metro. (Norma SCAN P42 y TAPPI T824 om-93). Es la mejor medida pero ya casi no se utiliza, debido a la complejidad de su realización. Ha sido sustituida con el SCT con el que está muy bien relacionado. Resistencia al estallido: Define la capacidad que tiene el papel de resistir una presión local ejercida de una manera progresiva. Es una característica importante de las caras del cartón; interviene en varias normas internacionales. La unidad que se emplea es el Kilo-Pascal: Kpa o KiloNewton/m2. El índice de estallido o índice Müllen es la relación que hay entre la resistencia al estallido y el gramaje del papel. Se expresa en Kpa/g/m2 . Este valor está comprendido entre 1,0 y 5,0. El papel cuyo índice Müllen sea el más elevado, tendrá mayor resistencia al estallido, a igualdad de gramajes. Resistencia al plegado: Determina la capacidad que tiene el papel de soportar un cierto número de plegados consecutivos en el mismo sitio sin

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romperse. La unidad de medida es el número de dobles pliegues que soporta el papel antes de romperse. Resistencia al desgarro: Caracteriza la capacidad que tiene el papel de resistir un rasgado iniciado bajo el efecto de dos fuerzas opuestas, aplicadas en las dos caras de la hoja. La unidad de medida es el mili-Newton (una milésima parte de un Newton). La resistencia al desgarro aumenta con el gramaje. El índice de desgarro 100 expresa la relación que hay entre la resistencia al desgarro y el gramaje del papel, basado en 100 g/m2 . Rigidez: Las medidas de rigidez son los citados CMT y SCT principalmente.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS o o o

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http://www.cartoncorrugado.com.mx/herramientas.html https://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_a_la_compresi %C3%B3n_vertical_del_embalaje http://www.corrugando.com/index.php? option=com_content&view=article&id=20:el-a-b-c-de-lacalidad&catid=3:edicion-20 http://www.corrugando.com/index.php? option=com_content&view=article&id=464:metodos-e-instrumentos-deprueba-para-el-carton-corrugado&catid=37:edicion-34&Itemid=18 file:///C:/Users/SECLEN-/Downloads/ficha-ensayos-papel-y-carton.pdf https://www.academia.edu/12056348/An%C3%A1lisis_de_Propiedades_f %C3%ADsicas_en_papel_y_cart%C3%B3n_corrugado http://www.afco.es/upload/formacion/manual_formacion_afco_1.pdf http://www.corrugando.com/index.php? option=com_content&view=article&id=522

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