Curso Mod 02 - AL

MODULO 2

- Hojalata - Aluminio - Madera

1 INTRODUCCION HISTORICA2 LOS ENVASES METALICOS3 MATERIAS PRIMAS QUE INTERVIENEN EN LA FABRICACION DE LOS ENVASES

3.1 Hojalata

3.1.1 Obtencin de la chapa de acero

3.1.2 Decapado

3.1.3 Reduccin en fro

3.1.4 Limpieza electroltica

3.1.5 Recocido

3.1.6 Laminado de temple

3.1.7 Preparacin de las bobinas

3.1.8 Estaado electroltico

3.1.9 Pasivado

3.1.10 Clasificacin de las hojalatas

3.1.10.1 Por temple

3.1.10.2 Por cobertura

3.1.11 Chapa cromada (TFS)

3.2 Ventajas y desventajas de la hojalata como material de packaging

4 DEFINICION DEL ENVASE DE HOJALATA

4.1 Sus partes integrantes

4.2 Clasificacin

4.3 Diferentes clases

4.4 Medidas principales

4.5 Calidades de hojalatas

5 PROCESO DE FABRICACION DEL ENVASE

5.1 Depsito de hojalata

5.2 Operaciones en el proceso de fabricacin

5.2.1 Barnizado y esmaltado

5.2.2 Impresin de la hojalata

5.2.3 Operacin de corte

5.2.4 Fabricacin de fondo y tapas

5.3 Fabricacin del cuerpo

5.3.1 Envases embutidos

5.3.1.1 Limitaciones de los envases embutidos

5.3.2 Envases de 3 piezas

5.3.2.1 Armado del cuerpo

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5.4 Lnea de armado

5.4.1 Soldadura elctrica

5.4.1.1 Introduccin

5.4.1.2 Historia del desarrollo de la soldadura elctrica

5.4.1.3 Equipos de soldaduras elctricas

5.4.1.4 Circuito de soldadura

5.4.1.5 Materiales

5.4.1.6 Tcnicas de proteccin de la costura

5.4.1.6.1 Instalaciones necesarias

5.4.2 Pestaado

5.4.3 Remachado

5.4.3.1 Tipo de remachadoras

5.4.3.1.1 Semiautomticas

5.4.3.1.2 Automticas

5.4.3.1.3 Probadora rotativa con aire

5.4.3.1.4 Principio de funcionamiento

6 REGLAMENTACION PARA ENVASES METALICOS 7 CORROSION EN ENVASES DE HOJALATA8 LA HOJALATA Y EL MEDIO AMBIENTE9 TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA DEL ENVASE DE HOJALATA

9.1 Introduccin

9.2 Materiales

9.2.1 Acero base

9.2.2 Tcnicas de doble reduccin

9.2.3 Reduccin del recubrimiento de estao

9.2.4 Recubrimientos alternativos

9.2.5 Barnices

9.3 Procesos de fabricacin

9.3.1 Equipos integrados


9.3.3 Soldadura lser

9.4 Diseo

9.4.1 Tapas de fcil apertura (E.O:E)

9.4.2 Microremache

10 CONTROL DE CALIDAD

10.1 Introduccin

10.2 Material

10.2.1 Dimensiones

10.2.2 Planitud


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10.2.3 Escuadra

10.2.4 Espesor

10.2.5 Ensayo de traccin

10.2.6 Ensayo de recuperacin elstica

10.2.7 Ensayo de dureza Rockwell

10.2.8 Ensayo de embutido Erichsen

10.2.9 Ensayo de plegado Jenkins

10.3 Procesos

10.3.1 Tijeras

10.3.2 Barnizado

10.3.3 Litografa

10.3.4 Balancines

10.3.5 Soldadura del cuerpo

10.3.6 Pestaado

10.3.7 Remache

10.4 Producto terminado


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1 Introduccin histrica

Antes de hablar del envase de hojalata, es interesante destacar como naci la idea de utilizar recipientes para conservar alimentos.

En 1795, estando Francia en guerra con varias naciones, su mayor problema no eran las batallas, sino los suministros y la conservacin de alimentos en campamentos y barcos de guerra.

Nicols Appert, un desconocido confitero y jefe de cocina parisiense, sustentaba la teora de que si los alimentos se calentaban suficientemente, encerrndolos en recipientes con exclusin de aire, se mantendran en buen estado un largo tiempo. Para probarlo llen botellas de vidrio con diversos alimentos y las tap con corcho, hirvindolas luego en agua. Abiertas meses despus se constat que estaban aptas para el consumo. En realidad ese es el principio fundamental para la conservacin por calor tal como se practica actualmente. Sin saber la razn del mismo, haba descubierto el procedimiento.

Aos ms tarde Luis Pasteur revel al mundo la incgnita al afirmar que el hervido y el cierre hermtico destrua los microorganismos que descomponan los alimentos.

El 25 de agosto de 1810, el rey Jorge III de Inglaterra, concedi a Peter Durand una patente para utilizar recipientes de vidrio, barro cocido, hojalatas y otros metales apropiados para envasar productos elaborados. Siendo esta la primera vez que se mencion la hojalata para recipientes, se atribuye a Durand la invencin del envase de hojalata.

Los primeros envases de hojalata fueron toscos, la chapa se cortaba a mano, se la doblaba sobre moldes para darle forma y luego se soldaba dejando un orificio para poder introducir los alimentos por l. Despus de su llenado, este orificio se tapaba soldando un disco de hojalata y para permitir la salida del aire del interior del envase, se dejaba en la tapa un pequeo agujero que posteriormente se sellaba con soldadura.

En 1819 William Underwood estableci en Boston una pequea planta de conservas, envasando frutas, encurtidos y condimentos. Tambin en ese ao en Nueva York, Thomas Kensett y Ezza Daggett envasaron algunos productos de mar. Esto ltimos obtuvieron en 1825 la primera patente americana para la conservacin de alimentos en vasijas de hojalata .

Entre 1840 y 1850 comenzaron a envasarse salmn y langostas en Maine y Nueva Brunswick, ostras en Baltimore y Pensilvania se inici el envasado comercial del tomate.

Entre 1850 y 1860 tom gran impulso la industria del envasado y tambin se perfeccion un mtodo para la concentracin y cierre hermtico del envase para leche.

En 1861 el agregado de cloruro de calcio al agua de las conservas represent un progreso tcnico importante, pues se lograban mayores temperaturas de coccin, se acortaba el tiempo del proceso y con ello, el aumento de la produccin. La guerra de Secesin permiti a mucha gente probar por primera vez alimentos envasados. El medio siglo transcurrido inmediatamente despus de la guerra de los estados, se caracteriz por el desarrollo en el


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campo de la mecnica y llev a la industria del envasado y del envase por la senda de una progresiva produccin masiva. En el ao 1889 nace en Buenos Aires la primera hojalatera mecnica que tuvimos en la Argentina. Los envases de hojalata fueron tomando auge y otras hojalateras se instalaron para dedicarse a la elaboracin de envases.

En 1922 varias compaas fabricantes de envases de hojalata patentaron barnices para recubrir interiormente el envase. De esta manera se evitaba el manchado de la hojalata y alteraciones en el aspecto del producto envasado.

En los primeros tiempos de la fabricacin de envases, el trabajo manual ms hbil, poda fabricar slo diez envases por da. Mejorando la destreza y los mtodos se pudo producir alrededor de sesenta envases diarios. Actualmente, las mquinas modernas puede sobrepasar los mil envases por minuto.


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2 Los envases metlicos

Este grupo forma parte de los materiales tradicionales utilizados para la fabricacin de envases junto al vidrio, el papel y el cartn.

Los materiales que conforman este grupo son:

1- La hojalata (steel cans).2- Aluminio (aluminiun cans).3- Chapa negra (envases de gran tamao mayores a 20 lts.).

Dentro del mismo grupo son consideradas las tapas metlicas que constituyen un importante aporte al packaging actual.El 70% de los envases metlicos se utilizan para alimentos y bebidas, un 20% en cosmtica y el 10% restante para envasar productos industriales.

La clasificacin de los envases metlicos distingue dos grandes grupos:

Latas de dos piezas (tapa y cuerpo) Latas de tres piezas (tapa, fondo y cuerpo).


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3 Materias primas que intervienen en la fabricacin de los envases3.1 Hojalata

La hojalata es una delgada capa de acero (dulce) de bajo contenido de carbono recubierto de estao. El recubrimiento se aplica por medio de electro-deposicin.El estao tiene una pureza mnima de 99,75% (fundamentalmente debido a que tiene que estar en contacto con los alimentos).

Existen otros componentes, como la aleacin de hierro estao ubicado en forma adyacente al acero base, y sobre la capa de estao pelculas de xido e hidrxido y otras sales de estao, por ltimo se encuentra el aceite lubricante de proteccin.

Los espesores de las capas citadas son de aproximadamente: 200 a 300 para el acero base; 0,5 a 2 para la capa de estao y 0,5 a 1 para la aleacin. El espesor de los restantes componentes no es relevante.

La composicin qumica del acero base es la siguiente:

La hojalata convencional o de reduccin simple es la ms utilizada. El espesor del acero base es reducido en fro al espesor deseado, en un tren de laminacin y con un recocido posterior.

La hojalata doble reducida es la que se somete a una segunda reduccin despus de


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recocida.

Proceso de fabricacin

1- Chapa de hierro2- Decapado3- Reduccin en fro4- Limpieza5- Recocido6- Laminado de temple7- Bobinas8- Estaado electroltico9- Pasivado

3.1.1 Obtencin de la chapa de acero

Se inicia por la laminacin de lingotes de acero obtenidos mediante el proceso de colada continua de un alto horno. Estos tienen aproximadamente 60 cm. de espesor y en un primer sistema de rodillos se reducen a un espesor de 16 a 20 cm., trabajando a temperaturas cercanas a los 1200 C.Luego por pasada en un tren de 4 a 5 laminadores salen las bobinas con un espesor de aproximadamente 2 mm.

3.1.2 Decapado

Se utiliza un sistema de decapado continuo con el fin de quitarle el xido y la cascarilla superficial mediante una solucin de SO4H2 o ClH (cido sulfrico o clorhdrico) en caliente, luego se realiza un lavado con agua fra y caliente; se seca y se recubre por una fina capa de aceite para prevenir la oxidacin y ayudar con esta lubricacin al subsiguiente proceso de laminacin en fro.


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3.1.3 Reduccin en fro

La chapa negra de 2 mm de espesor pasa por un tren de 5 laminadores en tandem, cada uno consiste en 2 rodillos de dimetro pequeo (30/40 cm) de trabajo, y dos rodillos de mayor dimetro (70 cm), de sostn de los anteriores. El espesor se reduce de 2 mm a 0,20,4 mm en fro; es necesario una considerable lubricacin ya sea por vaporizacin de aceite o por goteo directo sobre la banda. Tambin se deben enfriar los rodillos con agua o con el mismo lubricante.

3.1.4 Limpieza electroltica

Es necesario eliminar antes del recocido los productos contaminantes que se adhieren a la superficie del acero durante los procesos anteriores (fundamentalmente: aceite).

La limpieza de la banda se realiza pasndola por baos de solucin alcalina caliente ayudada por accin electroltica. Luego el acero limpio se seca con aire caliente.

3.1.5 Recocido

La tira laminada en fro es dura y quebradiza. Es necesario efectuarle un recocido calentndola a una temperatura de 650/700 C para disminuir su rigidez y hacerla ms maleable. Existen dos tipos de recocido: el de campana o discontinuo o continuo.

El recocido discontinuo se realiza en un horno apilando las bobinas, en una atmsfera controlada para evitar la oxidacin de la banda.

El recocido continuo Se realiza haciendo pasar la banda por un horno alimentado por gas en el que existen zonas de calentamiento, mantenimiento y enfriamiento. En la mayora de los casos las bobinas llegan directamente del laminado en fro, soldando sus extremos para obtener un proceso continuo.

3.1.6 Laminado de temple

En esta etapa la banda es laminada en un tren de rodillos para mejorar la planitud as como las propiedades metalrgicas requeridas como la dureza y nivel de acabado necesario. En esta etapa puede producirse la hojalata doble reducida si se aplica una segunda reduccin en fro.

3.1.7 Preparacin de las bobinas

En este paso se cortan los bordes desparejos de la bobina y se unen unas a otras para formar as bobinas ms grandes. 3.1.8 Estaado electroltico

Para realizar el estaado electroltico se trabaja en bobinas que se van uniendo unas a otras por sus extremos. Primero pasa por un foso de 10 a 15 metros de profundidad, como reserva de chapas para evitar la falta de alimentacin en las etapas posteriores.

En esta etapa tambin se lleva acabo una limpieza a fondo, decapado y lavado, pasos esenciales para la preparacin de una superficie totalmente limpia para la electro-deposicin del estao.

A continuacin se realiza el proceso electroltico en el que por accin de una corriente elctrica sobre baos especiales (alcalino o cido) se cubre la superficie de la chapa negra (con estao) en ambas caras. Se obtiene as la hojalata, pero opaca, de tipo mate.Para obtener la superficie brillante, se calienta la banda elctricamente hasta que


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sobrepase el punto de fusin del estao y se enfra rpidamente hasta que el mismo solidifique. Este proceso recibe el nombre de abrillamiento por fusin.

Luego se recubre la superficie con una capa muy delgada y uniforme de aceite.

Al terminar esa accin se realiza un examen visual de la superficie y un examen electrnico para rechazar bandas mal calibradas o con coberturas de estao deficiente.

Finalmente se embalan en fardos o bobinas. 3.1.9 Pasivado

Este proceso se realiza para prevenir la reaccin del estao con azufre (presente en algunos alimentos como los derivados crnicos). Se genera sulfuro de estao de color negro y el fenmeno se lo conoce como manchado de sulfuro.El pasivado mejora tambin la resistencia a la oxidacin de la hojalata.

El ms utilizado es el que consiste en un tratamiento electroltico catdico en una solucin de dicromato de sodio (cdigo 311).

Este procesado da lugar al nivel ms alto de cromo en la superficie de hojalata y el nivel ms bajo de xido de estao. Debido a su alto nivel de cromo la capa superficial puede resistir el manchado por sulfuros, en el caso de productos alimenticios y durante el almacenaje el aumento de oxidacin es mnimo, proporcionando adems un sustrato apropiado para la aplicacin de la mayora de los barnices.

La solucin de dicromato de sodio se utiliza tambin para otro tipo de pasivado que consiste en un simple tratamiento qumico por inmersin (cdigo 300). Este tratamiento da lugar a un bajo contenido de cromo (aproximadamente 1/5 del producido en el pasivado 311). No es resistente el manchado con sulfuro pero se utiliza para aplicaciones de barnices especiales para envases de embutidos profundos.Su resistencia a la oxidacin en el almacenaje es menor.

3.1.10 Clasificacin de las hojalatas

Tres son las caractersticas que definen los distintos tipos de hojalata:

1- La cobertura2- El temple3- El espesor

La primera es una medida de la cantidad de estao que tiene depositado el material por unidad de superficie (gramos de estao por metro cuadrado). La cantidad de estao puede ser la misma de ambas caras del acero o bien puede ser diferente. En este ltimo caso la hojalata se denomina diferencial y se distingue por unas marcas estandarizadas del lado de mayor cobertura.

El temple representa a un conjunto de propiedades mecnicas del material como facilidad para ser trabajada sin deformarse, no romperse etc. Que se evalan a travs de la dureza del material. Las unidades de esta medidas son grados Rockwel 30 T. La hojalata utilizada para cuerpos de envases es de 55-60 R, la de un fondo de aerosol es de 65-68 R.


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Los diferentes tipos de materiales han sido estandarizados en grupos aceptados mundialmente.

El espesor de la chapa de hojalata se expresa en mm y varan de 0,20 a 0,36 mm. En los ltimos aos se han desarrollado espesores de 0,17 material llamado de doble reduccin. La tendencia es clara hacia la utilizacin de materiales de menor espesor.

Para determinar estas propiedades existen una serie de ensayos que permiten conocer y por lo tanto seleccionar el tipo de hojalata ms adecuado para la fabricacin de un envase especifico

3.1.10.1 Clasificacin por temple

Grado de Temple

Dureza Rockwell 30T Caractersticas Aplicaciones

T1 46-52 Blandas para estampado.

Domos de aerosoles, Aros para envases de pinturas.

T2 50-56Estampado moderado donde se requiere rigidez.

Fondos cnicos.Cuerpos de envasesEmbutidos, tapas sueltas, tapas para envases de pintura

T3 54-60

Estampado bajo.Dbil grado de rigidez para disminuir apanelado

Cuerpo para envasesCilndricos, tapas y fondo

T4 58-64 Uso normal con aumento de la rigidez.

Tapas, fondos y cuerpos rgidos.Fondos inf. de aerosoles de f. Pequeo.

T5 62-68 Rgida con dureza para resistir apanelado. Fondos de aerosoles.

T6 66-73 De gran rigidez.Fondos de aerosolesCervezas y bebidas carbonatadas.

DR8 72-73Altas resistencia con grandes propiedades direccionales

Cuerpos para envases moldurados

DR9 76-77Alta resistencia con grandes propiedades direccionales


DR10 80Altas resistencias con grandes propiedades direccionales



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Hojalata electroltica normal

Designacin del recubrimientoPeso del estao

en cada cara (gr/m)

Peso total de estao

(gr/m)

E 0,5E 1E 2E 3E 4

1,42,85,68,411,2

2,85,611,216,622,4

Hojalata electroltica diferencial

Designacin del recubrimiento

Peso del estao en la

cara marcada gr/m

Peso del estao en la

cara sin marcas gr/

m

Peso total del estao

gr/m

E 1/0,5E 2/1E 3/1E 4/1E 3/2E 4/2E 4/3

2,65,68,411,28,411,211,2

1,42,82,82,85,65,68,4

4,28,411,214,014,016,819,6

3.1.11 Chapa cromada (TFS)

La hojalata es el principal material utilizado en la fabricacin de envases para alimentos y otros productos. A pesar de ser excelente, el estao no es el nico recubrimiento protector reconocido para el acero. Se han desarrollado otros recubrimientos por deposicin electroltica y el considerado de mejores caractersticas es la chapa cromada o Tin Free Steel (TFS).

Para algunas aplicaciones tiene ventajas tcnicas sobre la hojalata normal y como es ms barato que la hojalata de menor recubrimiento, puede proporcionar apreciables reducciones de costo.

El recubrimiento de este material consiste en cromo metlico y xido de cromo, en la proporcin aproximada de 75% de metal y 25% de xido. La estructura del recubrimiento se compone de dos capas, metal puro adyacente al substrato de acero y xido de cromo encima. El acero base es el mismo que se utiliza en la fabricacin de hojalata. El grosor del recubrimiento es unas 15 veces menor que el de estao en una cobertura de 2,8 gr./m.

La chapa cromada se suministra en hojas o en bobinas en calidades de simple o doble reduccin.

3.1.10.2 Clasificacin por coberturaInstituto Argentino del Envase Curso de packaging a distancia

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Como ventajas se puede mencionar:

Alta barrera. (a gases, vapores, luz, microbios, etc.) Alta conductividad trmica. (Facilita esterilizacin) Excelentes propiedades mecnicas. (Facilita transporte y manipuleo.) Elevadas velocidades de fabricacin. (Disminuye costos; respuesta rpida) Aspectos ecolgicos favorables. (Biodegradabilidad: separacin magntica.)

Como desventajas se puede mencionar:

Reactividad qumica y electroqumica. (Se oxida y sufre corrosin electroqumica.) Peso especifico alto. (El peso especifico del hierro es de 7,8 frente a 2,7 del aluminio o

0,9 de los plsticos, esto determina que para igual volumen un envase de hojalata resulte mucho ms pesado.)

Forma limitada. Imagen antigua. (Le cuesta salir de la forma cilndrica.)

Dentro de la estructura de costos de un envase de hojalata, el 68% corresponde al material. Por este motivo todos los esfuerzos de la industria del envase de hojalata tiene como objetivo ahorro de material.

3.2 Ventajas y desventajas de la hojalata como material de packaging Instituto Argentino del Envase Curso de packaging a distancia

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4 Definicin del envase de hojalata

Es el recipiente destinado a contener productos para conservarlos, transportarlos y comercializarlos.


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Cuerpo: Es la parte del envase comprendida entre los fondos o entre el fondo y la tapa Tapa y/o fondo: Es la parte del envase unida mecnicamente al cuerpo en forma tal

que slo destruyendo el envase puede separarse. Cuerpo embutido: Es el cuerpo construido de manera tal que constituye una sola

pieza con el fondo, no teniendo ninguna unin o junta. Cuerpo con costura: Es el cuerpo construido por curvado o doblado y cuyos extremos

se unen por costuras. Remache: Es la unin que se obtiene doblando el borde de las chapas, enlazndolos

y apretando para que se unan. Soldadura: Es la unin de las partes, preparadas convenientemente, que se realiza

mediante soldadura.

4.2 Clasificacin

Dos piezas (Embutidos): Constituido solo con tapa y cuerpo Tres piezas (Soldados en el cuerpo): Constituido por tapa, fondo y cuerpo.

4.3 Diferentes clases

Las formas y dimensiones de los envases metlicos estn definidos en las normas IRAM 6002 Y 6003, de las que se puede destacar los siguientes conceptos:

Lata: Es el envase de seccin transversal distinta de la circular. Tarro: Es el envase de seccin transversal circular y de capacidad menor de cinco

litros. Tambor: Es el envase de seccin transversal circular, de capacidad igual o mayor de

cinco litros.

Balde: Es el envase de seccin transversal circular troncocnico que posee un asa.

4.4 Medidas principales

Altura del cuerpo: Es la dimensin exterior del cuerpo del envase medida desde el borde inferior hasta el borde de su remache con el fondo superior, aro o borde del cuerpo mismo.

Dimetro de designacin: Es el dimetro exterior del envase determinado sobre el remache en su parte exterior

Ancho: Es, en los envases de seccin transversal regular, la medida del lado menor de la base, determinada sobre el remache en su parte exterior.

Largo: Es, en los envases de seccin transversal regular, la medida del lado mayor de la base, determinada sobre el remache en su parte exterior.

Dentro de las condiciones se especifica que todas las medidas de los envases se expresarn en milmetros. Un envase de seccin transversal circular o tarro se definir por sus medidas anotando en primer trmino el dimetro y luego la altura; ejemplo: 73 x 113.

En la misma forma la lata de seccin rectangular se definir anotando en este orden, el ancho, el largo y la altura; ejemplo: 61 x 117 x 174.

4.1 Sus partes integrantes:


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4.5 Calidades de hojalata

De acuerdo al grado de cumplimiento de los valores especificados tales como: Dimensiones de la hojalata, planitud y escuadra de la misma, ausencia de oxido superficial, etc. la hojalata se clasifica como:

De primera De segunda De tercera Descarte

Siendo la de primera la que cumple estrictamente los valores especificados y la de descarte la ms alejada (menor calidad).


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5 Proceso de fabricacin del envase

Proceso de Fabricacin


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5.1 Depsito de hojalata

La hojalata es recibida en fardos que pueden contener desde 500 a 1400 hojas sobre tarimas de madera especialmente diseadas para soportar el peso de los mismos. El embalaje con que se recibe la hojalata es segn su procedencia. La proteccin dada por el embalaje para evitar la oxidacin depende del tiempo de traslado, medio de transporte, distancia, factores ambientales, etc.

Embalaje para calidad descarte

Materiales: Angulos metlicos de proteccin parcial de bordes.Zunchos de acero de 19mm


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Materiales: Hoja de papel impermeable, envoltura de papel impermeable reforzado con fibra de vidrio.Angulos metlicos de chapa para proteccin total de los bordes, 5 zunchos de 19 mm.

En esta seccin el laboratorio de Control Calidad de la empresa que recibe la hojalata realiza muestreos, para realizar los exmenes mecnicos y qumicos para confirmar la calidad, las caractersticas del material y si estas estn de acuerdo con su posterior utilizacin.

5.2 Operaciones en el proceso de fabricacin 5.2.1 Barnizado y esmaltado

La aplicacin de un barniz sobre la hojalata se realiza por tres motivos fundamentales;

Incrementar la proteccin interna y externa del envase frente a factores ambientales y elementos del producto. En la mayora de los casos la proteccin del estao no asegura una vida til aceptable del envase sin corrosin lo que determina la necesidad del barnizado.

Mejorar la apariencia de accesorios (domos y fondos). Proteccin de la impresin litogrfica durante los procesos de fabricacin, llenado,

transporte y uso final del envase.

En referencia al esmaltado blanco se realiza para eliminar el efecto metlico que confiere el material a la impresin y solo no se realiza en aquellos envases que dentro de su decoracin incluyan colores metalizados (dorados, plateados, etc.).

Los barnices, lacas y esmaltes utilizados tienen un alto grado de exigencia de presentacin ya que deben resistir ataque qumico (elementos del producto, del medio ambiente), acciones mecnicas importantes (rayado, abrasin, impacto), y aportar aspectos estticos (ausencia de defectos superficiales, brillo).

Embalajes para 1 Calidad


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La industria de los recubrimientos ha acompaado a la hojalatera con el desarrollo permanente de nuevos productos con mejores prestaciones y rendimientos.Todos los recubrimientos utilizados son termocurables lo cual determina una pasada por el horno de curado luego de cada aplicacin. Existe un desarrollo incipiente de revestimientos curado UV.

La operacin del barnizado interior del futuro envase es la primera en la serie secuencial de operaciones. Se realiza en maquinas de alimentacin automtica cuyas velocidades varan de tres a cinco mil hojas por horas. Consiste en un sistema en la alimentacin del barniz desde una batea hasta un sistema de cilindros metlicos de dosificacin y un cilindro de goma siliconada de aplicacin. La viscosidad del barniz, la separacin entre los cilindros de acero y la presin del cilindro aplicador sobre las hojas de hojalata determina la carga final de barniz aplicada.

Dado que los barnices son termocurables, inmediatamente despus de haber recibido la aplicacin del barniz la hoja ingresa a un horno donde cumple el ciclo trmico establecido para lograr el perfecto curado del barniz (implica el desarrollo total de todas sus propiedades).Se debe tener en cuenta durante esta operacin que las zonas barnizadas presentan una alta resistencia elctrica debido a las caractersticas propias del material sinttico del recubrimiento. Por lo tanto deber prevenirse dejar zonas sin barniz en los lugares donde ser soldado el cuerpo del futuro envase. Estas zonas se denominan reservados y se definen efectuando cortes precisos en el cilindro siliconado de aplicacin.

Barnizadora


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El mtodo utilizado es el denominado offset-hmedo.Esta tcnica de impresin tambin se conoce como litografa (lito: piedra; grafa: impresin) y fue desarrollada por Alois Senerfeder en Austria en 1798. Su descubrimiento fue por accidente escribiendo una lista de artculos sobre una piedra con un crayn graso.

Bsicamente, en un principio la impresin consista en un dibujo efectuado con una tinta de base grasa sobre una piedra plana. La piedra era luego humedecida y entintada. La referencia mutua entre el agua y la base grasa de las tintas provea la diferenciacin entre zonas impresas y de no impresin. Los diseos sobre la piedra (efectuados como imagen especular invertida) podan ser transferidos al substrato inmediatamente sin engorrosos procesos de grabado.

Dos descubrimientos hicieron posible que la litografa se expandiera rpidamente en el siglo 19: mtodos de copiado fotogrficos de diseos y la plancha metlica que reemplazo a las piedras litogrficas.

La caracterstica bsica de la litografa offset es que la imagen a imprimir esta en el mismo plano que la zona de no impresin. La tinta es aplicada a la imagen en una zona de la plancha que es receptiva mientras que es repelida qumicamente de las zonas de no impresin. El termino offset se debi a un posterior desarrollo de la aplicacin bsica.En el se produce una impresin indirecta: la imagen es transferida desde la plancha a una manta de goma montada sobre un cilindro que en la misma revolucin transfiere la tinta aun fresca al sustrato.Este tipo de tcnica de impresin encontr gran aplicacin en la decoracin de hojalata para la fabricacin de envases.La plancha de impresin tiene una base de aluminio para permitir la flexibilidad suficiente como para ser montada sobre el cilindro de impresin.

La prensa offset consiste en tres cilindros principales: El cilindro porta plancha, el cilindro de mantilla que porta el caucho que toma contacto con la plancha y recibe la imagen de esta, y el cilindro de impresin. Entre esto dos ltimos pasa el sustrato a imprimir.Los cilindros de mantilla y porta plancha no son completos ya deben tener una zona que permita montar y ajustar los extremos de la plancha y la manta de caucho. Por este motivo la prensa offset no puede imprimir un diseo continuo. (debe haber una zona sin imprimir entre hoja y hoja).Los tres cilindros son de tamao fijo con la misma circunferencia.El grabado de la plancha de impresin es de gran importancia en la calidad final del trabajo como as tambin el trabajo de preprensa (definicin de cantidad de colores y orden de aplicacin fundamentalmente)

5.2.2 Impresin de la hojalata


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5.2.3 Operacin de corte

La hoja original de la hojalata impresa o barnizada debe ser cortada para poder ser procesada en la etapa siguiente.Si el destino es la fabricacin de accesorios (tapas y fondos) en un balancn o una prensa el corte se define en tiras. En cambio si el corte se realiza sobre hojalata impresa se define en forma de plantillas que luego conformaran el cuerpo del envase.

Cualquiera que sea el destino se utilizan tijeras circulares como la mostrada en la figura donde el material es cortado por cizalla.El material cortado en tiras puede ser enviado a un balancn para la fabricacin de fondos, tapas, y domos para aerosoles. Aqu tambin la tecnologa ha aportado para reducir fuertemente el material utilizado, aprovechando al mximo el recurso metlico.


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Del corte tradicional se paso al tipo scroll realizado en prensas como se muestra en la figura.

5.2.4 Fabricacin de fondos y tapasEste proceso se lleva a cabo mediante un estampado en fro de la hojalata utilizando un herramental que consta de una matriz montada sobre un bastidor.Este bastidor tiene un sistema mecnico que le permite efectuar los movimientos necesarios y con energa suficiente como para cortar y estampar el fondo o la tapa a partir de una tira de hojalata. A este tipo de equipo se lo denomina balancines.

Los balancines pueden ser alimentados manualmente o en forma automtica.

Los manualmente alimentados prcticamente se han dejado de utilizar y solo encuentran aplicacin en fondo de gran dimetro como es el caso de tapas para baldes de 20 Lts.

En los balancines automticos las tiras son colocadas en tolvas de alimentacin de donde unas ventosas neumticas las retiran una por una y las colocan en una lanza de alimentacin. Esta lanza mueve la tira a pasos introduciendo el material en forma sincronizada con el movimiento de la matriz al interior del equipo.

Los fondos ya conformados caen en una cinta ubicada en la parte inferior del balancn mientras que el esqueleto resultante del corte (recorte) es expulsado por el costado opuesto al de la alimentacin.

A continuacin se realiza la operacin denominada engomado. Esta consiste en aplicar una cantidad precisa de una emulsin elastomerica dentro del rulo de la tapa o fondo. El objetivo de esta aplicacin es disponer de una junta elstica entre el accesorio y el cuerpo del envase para dotar de estanqueidad completa a la unin del remache. El equipo aplicador es rotativo y cuenta con una serie de picos que depositan una cantidad determinada de una emulsin acuosa de caucho (conocida como compuesto de cierre) mientras el fondo es sostenido firmemente en un mandril.A continuacin es necesario secar el compuesto del cierre de la etapa que es realizada en hornos verticales.


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Resulta de fundamental importancia que la cantidad aplicada de compuesto de cierre sea la requerida. Si es menor se corre el riesgo de zonas sin compuesto en la periferia del fondo lo que generar con seguridad una perdida de hermeticidad en el remache en ese punto. Si es mayor el fondo ofrecer una resistencia adicional en el momento del remachado rompiendo la unin o bien generando un afloramiento de la goma estticamente inaceptable.

Diagrama del mandril del Engargolador y Perfil de la tapa


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5.3.1- Envases embutidos

Mucho se ha avanzado en el tema sobre las formas en las cuales las costuras laterales de los envases de hojalata puedan producirse y la forma de prevenir perdidas.Paralelamente se ha invertido tecnologa en disminuir la cantidad de material utilizado en la costura y en la complejidad de las mismas.

La reduccin de espesor en la hojalata tiene sus limites. Primero es ms difcil mantener una calidad uniforme en una hojalata muy fina ya que la posibilidad de que una imperfeccin provoque una perforacin aumenta al disminuir el espesor. Por otro lado una hojalata muy fina seria muy difcil de trabajar a altas velocidades (efecto hoja de papel). Estas limitaciones fueron las que mas impulsaron el desarrollo de las tcnicas de embutido para la fabricacin de envases de hojalata.

A los envases embutidos se los conoce tambin bajo la denominacin de envases de dos piezas, ya que carecen de la costura lateral en el cuerpo y solo estn conformados por la tapa y un cuerpo que incluye el fondo.

El proceso conocido por embutido consiste en la fabricacin de una pieza hueca a partir de un disco o tejo plano, y se caracteriza por estar definido a travs del denominado coeficiente de embuticin.Esta es una relacin entre el dimetro final de la pieza terminada y el dimetro que tena el disco que le dio origen

5.3 Fabricacin del cuerpoInstituto Argentino del Envase Curso de packaging a distancia

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Algunos fabricantes de envases denominan relacin de embutido a la que vincula el alto final de la pieza embutida y su dimetro, por lo tanto cuando se menciona la magnitud que caracteriza el proceso, debe aclararse bien de cual se trata.La operacin ms simple de embutido el material es arrastrado por la accin de un punzn al orificio de la matriz. Esto hace que en los bordes aparezcan considerables esfuerzos de contraccin, lo que puede provocar la aparicin de pliegues.Para evitar lo anterior, se emplean sujetadores en el conjunto mecnico.De acuerdo a la forma final del envase aparecen dentro del mismo distintas tensiones generadas por el proceso mismo de estirado del material. Como criterio general debe considerarse que la tensin en la seccin ms solicitada de la pieza final, no debe superar la resistencia a la traccin del metal a trabajar. Esta condicin se asegura eligiendo correctamente el valor del coeficiente m.A pesar de la distribucin de material que existe en el proceso de embutido, el rea total de la plantilla de hojalata de la cual se parte no cambia. El envase final tiene igual rea que la plantilla original. Esto establece una diferencia entre los envases embutidos y los embutidos y estirados donde si hay un aumento de la superficie.


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Las limitaciones de los envases embutidos son dos:

1- Resistencia mecnica del material

2- Resistencia mecnica de los recubrimientos

Esta limitacin para materiales estndares se minimiza si la embuticin se hace progresiva. De todos modos la limitacin de fabricacin de envases embutidos est dada por lo que se puede hacer en la primera operacin.Para latas redondas esta limitacin est alrededor de la relacin 1.4 (una profundidad de del dimetro).En el caso de latas de seccin rectangular, si dividimos su cuerpo en sus componentes geomtricos, sobre los lados rectos no hay embutidos sino plegados a 90 de la base (no hay redistribucin de material). Las esquinas si son embutidos y cada una de las cuatro puede ser consideradas como una lata redonda que son las que limitan el embutido.

5.3.2 Envases de tres piezas 5.3.2.1 Armado del cuerpo

Para conformar el cuerpo en el envase de este tipo debe existir necesariamente una unin en la plantilla plana al ser cilindrada.

Existen tres tipos de uniones:

Con aleacin estao-plomo: Ha sido la unin tradicional de envases de hojalata por aos pero tiende a desaparecer por razones estticas y ecolgicas relacionadas con la presencia de plomo.

Con cemento de costura: Utiliza cemento poliamidico para sellar la unin. Tiene limitaciones de aplicacin ya que no resiste el proceso de esterilizacin y es incapaz de resistir presin interna (caso aerosoles).

Con soldadura elctrica: Es la de mayor aplicacin y futuro.

5.3.1.1 Las limitaciones de los envases embutidosInstituto Argentino del Envase Curso de packaging a distancia

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5.4.1 Soldadura elctrica 5.4.1.1 Introduccin:

En los envases denominados de tres piezas, el mtodo tradicional de costura lateral en el cuerpo del envase realizado por soldadura con aleacin Sn-Pb (estao-plomo), est siendo rpidamente reemplazado por la tcnica de soldadura sin aleacin o soldadura elctrica.Los motivos principales que impulsan este cambio son:

Economa de material Mayor velocidad en el proceso de fabricacin Cuestionamientos ecolgicos y sanitarios para la aleacin de estao-

plomo. Mejoramientos estticos del envase. (mayor superficie disponible para

litografa). Mejoras en remaches de tapas y fondos por menor espesor en la unin

del cuerpo.

5.4.1.2 Historia del desarrollo de la soldadura elctrica

Hacia finales de la dcada del 50 y principios de los aos 60, se desarrollaron simultneamente dos procesos diferentes de soldadura con fines comerciales.Continental Can Co (EEUU) introdujo el Conowweld I, tcnica destinada ala fabricacin de latas para bebidas utilizando TFS como materia prima.

Para lograr soldaduras satisfactorias, se requera eliminar el revestimiento de cromo de la superficie del acero en la zona de soldadura. (2 mm. A cada lado de la costura).Esto restaba eficiencia y complicaba el proceso. Al mismo tiempo Soudronic AG. De Suiza, introduca sus mquinas semiautomticas para soldar hojalata.Estos primeros modelos se utilizaron para fabricar grandes contenedores (10-20 litros) para productos generales.Las costuras laterales se superponan hasta 4.5 mm, produciendo lo que se conoci como soldadura Butterfly (mariposa).

Este tipo de sistema no llego a ser utilizado en envases para alimentos por la dificultad que exista de proteger con barniz los laterales de la costura una vez realizada.Durante 1964-65, Soudronic ya haba comenzado a comercializar maquinas totalmente automticas para la produccin de contenedores de tamaos medio y grande.

En 1969 incorpora lneas rpidas para la produccin de aerosoles con velocidades de 170 envases por minuto.Recin en 1975, se produce un sustancial avance tecnolgico: el desarrollo del sistema WIMA (Wire Mash welding system). Esta tcnica utiliza un alambre de cobre, estirado y aplastado en la zona de soldadura, para generar una fase de soldadura slida (coherent solid phase).

5.4 Lnea de armadoInstituto Argentino del Envase Curso de packaging a distancia

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Para lograr la unin perfecta es necesario un solape de 1 mm. de ancho.La funcin principal que cumple el alambre de cobre es la de electrodo intermedio o de sacrificio, entre el material de costura de la lata (hojalata) y las ruedas de soldadura de cobre del equipo.Se evita as la contaminacin gradual de la superficie del electrodo, fundamentalmente con estao proveniente de la hojalata.

Los efectos de esta contaminacin se manifiestan como una pobre calidad en la costura.El alambre de cobre utilizado se descarta como desecho del proceso y esta tcnica permiti la fabricacin de envases de hojalata para contener alimentos soldados sin aleacin.

En 1978, Soudronic introduce el sistema Superwima, siendo este el ltimo desarrollo comercial en maquinas de soldadura elctrica.La tcnica solo necesita un solape de 0,15-0,50 mm, aadiendo otras ventajas adicionales como ser. Reduccin de daos en la zona de soldadura por calentamiento, mayores velocidades (del orden de 500 envases por minuto), y una reduccin en el espesor de la costura (20% ms del espesor original de la chapa).

5.4.1.3 Equipos de soldadura elctrica

El sistema bsico de produccin de cuerpos soldados elctricamente comprende las siguientes etapas:

Siguen luego las operaciones de armado convencionales para envases metlicos.El principio de la soldadura elctrica se basa en la propiedad de que todo material se calienta al ser al ser atravesado por una corriente elctrica. El mayor o menor calentamiento que sufre est directamente relacionado con la resistencia que ofrece al paso de la corriente.Un material buen conductor, que presenta baja resistencia (cobre por ejemplo) se calienta menos que un material de resistencia elctrica elevada (acero por ejemplo).


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Esquemticamente se puede representar de la siguiente forma:

La corriente I proviene de un transformador e ingresa por la barra de corriente 2 pasando luego por el cabezal de roldana superior, el material a soldar, el cabezal de roldana inferior, y por ltimo el brazo inferior para volver a cerrar el circuito en el transformador.Dado la elevada resistencia relativa de las dos partes del producto a soldar, generan un fuerte calentamiento por el paso de la corriente I. Bajo la fuerza ejercida por el cabezal de soldadura superior, las dos partes son mantenidas firmemente mientras adquieren un estado pastoso por el efecto del calentamiento antes mencionado. Este estado pastoso guarda estrecha relacin con la onda que describe la intensidad de corriente (sinusoidal).La vinculacin se ve reflejada en una sucesin ininterumpida de puntos de soldadura.

Detalle de la conformacin del fondo de la soldadora elctrica

5.4.1.4 Circuito de soldaduraInstituto Argentino del Envase Curso de packaging a distancia

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La presin que requiere las operaciones de la tcnica de soldado obliga a los materiales involucrados a poseer una elevada calidad, debiendo mantener la misma a lo largo del tiempo.Las especificaciones de la hojalata adecuada para el soldado elctrico son las siguientes:

PROPIEDAD VALORES PROMEDIOS

Valores de dureza 46-72 (dr8)

Resistencia a la traccin 400 N/mm

Estaado 2,8 gr/m

Rugosidad superficial 20 mg/m

Tolerancia de espesores 1,5 micrones

Caractersticas del acero base Carbono mx. 0,13% exento e sobrelaminados y libre de cementita

El corte de la plantilla de hojalata debe ser tambin de gran exactitud, siendo los valores de tolerancia tpicos del orden de 0,5 mm.

En cuanto al alambre de cobre, debe ser 99,9% de pureza, trafilado con superficies lisas, sin defectos superficiales y exenta de oxido.

Se admiten pequeas cantidades de agentes utilizados durante el trafilado siempre que no afecten la calidad de la soldadura.

Las dimensiones del alambre de cobre deben guardar una estrecha relacin con las dimensiones del alojamiento disponible en el cabezal de soldadura.

5.4.1.6 Tcnicas de proteccin de la costuraCon la utilizacin de la tcnica de soldado elctrico, fue necesario un nuevo enfoque en la proteccin de la costura de soldadura.

En la soldadura tradicional, el plomo de la aleacin se oxida muy lentamente, siendo adems el requerimiento esttico menor.

En cambio, la soldadura elctrica remueve el estao en el contorno de la costura, restos de cobre aleado catalizan los fenmenos de corrosin, y en general la zona soldada expuesta es ms sensible a los procesos de oxidacin.

Por estas razones resulta imprescindible en la mayora de los casos, proteger el cordn de soldadura inmediatamente despus de realizado.

Existen tres sistemas de proteccin desarrollados:

Aplicacin a pistola de laca. Aplicacin a rueda de laca. Aplicacin electrosttica de pintura en polvo.

Los dos primeros utilizan un barniz de base solvente de baja viscosidad, en

5.4.1.5 MaterialesInstituto Argentino del Envase Curso de packaging a distancia

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general acrlico.En el tercer mtodo, se aplica una pintura en polvo de base polister o epoxi termocurable.

Cualquiera sea el mtodo utilizado, la proteccin de la costura debe cumplir con las siguientes exigencias cualitativas:

Resistencia a la corrosin. Resistencia mecnica. (anclaje). Resistencia a sustancias qumicas. Resistencia a la esterilizacin.

De acuerdo a estas exigencias los test de control de calidad desarrollados son:

Control de porosidad. Control de adherencia. Control de flexibilidad. Control de curado.

Control de esterilizacin.

5.4.1.6.1 Instalaciones necesarias

Los equipos necesarios para aplicar lacas son de tipo convencional, semejantes a los utilizados para aplicar pinturas en forma general.Las instalaciones para aplicacin de pintura en polvo se compone de los siguientes elementos:

Sistema de transporte de polvo. Cargador electrosttico de partculas. Sistema de recuperacin de polvo. Limpieza de este ltimo. Horno para fundir el polvo aplicado.

Sistema de transporte de los envases.

La primera operacin trabaja con el principio de lecho fluidificado, es decir un sistema de dos fases, una slida (polvo) y la otra gaseosa (aire comprimido), que se comporta como un lquido.En el cargador electrosttico, las partculas reciben una carga de alta tensin, (70 Kv.) con lo cual se cargan permanentemente. Las partculas no adheridas se descargan y se separan del aire en un filtro, pasando luego a un separador de partculas metlicas e ingresan por ltimo nuevamente a la alimentacin.El horno para fundir el polmero y formar la cobertura final puede ser a gas (convencional), de alta frecuencia o bien elctrico.


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5.4.2 Pestaado

La operacin siguiente al armado del cuerpo se denomina pestaado. En la misma mediante la accin de una matriz se curvan los extremos del envase ligeramente para conformar una pestaa que va ha permitir la unin del cuerpo al fondo / tapa mecnicamente. Este doblado se efecta a todo lo largo del permetro del tubo que conforma el cuerpo.

5.4.3 Remachado (operacin final)Los cuerpos fabricados en la soldadora y los fondos fabricados en balancn o prensa se unen para conformar el envase final en la remachadora.En este equipo se realiza la unin mecnica del fondo (y domo en el caso de aerosoles) mediante la generacin de un remache. Esto es enrollar la pestaa del cuerpo con el ala del fondo o del domo y luego presionarlas juntas hasta logra una unin totalmente hermtica.

Esta operacin se realiza con mquinas remachadoras. Para efectuar el mismo la mquina cuenta esencialmente con uno o ms mandriles cuya finalidad es sostener firmemente el fondo contra el cuerpo del envase, un plato para sujetar y comprimir al cuerpo contra el mandril y dos moletas de forma. Estas son las que en definitiva realizan la operacin de cierre, en dos etapas definidas. Primera operacin: Consiste en el arrollamiento conjunto del ala del fondo y la pestaa del cuerpo, de modo de preformar ambos ganchos y asegurarse el enganche.

Diagrama del mandril del engarlopador y Perfil de la tapa

Primera operacin de Engarlopado


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Perfil de carretilla 2 operacin

Segunda operacin: Aplasta los ganchos ya formados sobre el cuerpo del envase, dando al remache la forma y medida definitivas.

Perfil de carretilla 1 operacin


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5.4.3.1 Tipos de remachadoras 5.4.3.1.1 Semiautomticas:

Estas mquinas requieren la intervencin del hombre en la colocacin del envase con su respectivo fondo y el retiro al finalizar la operacin de remachado. El accionamiento manual de la mquina se efecta por medio de un pedal.La operacin de las moletas se realiza automticamente por medio de un dispositivo mecnico acoplado, en el interior de la mquina (levas y brazos).

Pueden distinguirse los siguientes tipos:

Para envases redondos exclusivamente. Generalmente de mandril giratorio y moletas fijas.

Para envases redondos y de forma. En este caso son las moletas las que giran alrededor del mandril fijo.

Las moletas estn montadas sobre un dispositivo de contra brazo guiado por un disco copiador, que les impone un desplazamiento perimetral segn la forma del envase a remachar.


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Todas las operaciones de estas mquinas, incluida la alimentacin de envases y de fondos, el remachado propiamente dicho y la expulsin de los envases remachados, son realizadas en forma automtica.

Hay varios tipos, siendo las ms importantes las siguientes:

Mquinas de una sola estacin: Generalmente de mandril fijo, no suelen sobrepasar una produccin de 50 envases por minuto.

Mquinas de dos estaciones: En una estacin se realiza la primera operacin, y en la otra la segunda.

Mquinas con varios mandriles: Pueden ser de 4,6 y hasta 10 mandriles en cada uno de los cuales se realizan las dos operaciones.

5.4.3.1.2 Automticas:Instituto Argentino del Envase Curso de packaging a distancia

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Despus que los envases han sido armados en la lnea puede utilizarse una probadora de aire para verificar la hermeticidad de los mismos, separando aquellos que tengan fallas.

En la figura puede observarse una probadora de aire totalmente automtica de funcionamiento continuo diseada para detectar la presencia de fugas en los envases. La mquina est preparada para trabajar a velocidades desde 200 a 350 envases/ minutos. La sensibilidad de la mquina es tal que rechaza y separa todos los envases que tengan un escape mayor que medio centmetro cbico de aire, cuando el envase es sometido a la presin de 10 lbs. por pulgada cuadrada. El resultado de la prueba de aire a que es sometido cada uno de los envases, es el factor determinante del paso del envase hacia la canaleta de salida para envases aptos, o hacia la canaleta de salida para envases con fugas.

Los equipos de soldado elctrico tienen dispositivos para controlar la calidad de la misma.

5.4.3.1.3 Probadora rotativa con aire Instituto Argentino del Envase Curso de packaging a distancia

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Por un mecanismo de transferencia el envase es empujado al interior de una taza, donde ambos son cerrados hermticamente por un disco de goma.

Al girar la rueda portadora de tazas, se abre un conducto y entra aire a presin, que se mantiene en el interior del envase, cuyo extremo sin tapa est cerrado hermticamente por el disco de goma.

El interior de la taza de prueba es ligeramente ms grande que el dimetro del envase y este espacio, entre la pared de la taza de prueba y el envase se cierra hermticamente a la presin atmosfrica.

Cualquier fuga del aire a presin del interior del envase hacia este espacio, hara que la presin del aire que rodea al envase se eleve a un valor mayor que la presin atmosfrica original. Un conducto que sale de la taza acciona una membrana conectada a un microswitch que pone en accin al mecanismo de rechazo para separar el envase con fuga.

Si el envase no tiene fugas el espacio de la taza de prueba que rodea al envase permanecer a la presin atmosfrica, la membrana no se mover y el envase bueno continuar su curso normal desde la taza de prueba hacia la canaleta de salida de envases buenos, por medio del mecanismo de descarga.

5.4.3.1.4 Principio de funcionamiento Instituto Argentino del Envase Curso de packaging a distancia

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6 Reglamentacin para envases metlicos

Con la implementacin del MERCOSUR muchas de las reglamentaciones internas que regan al envase metlico fueron modificadas y adaptadas a las nuevas exigencias de este mercado. En tal sentido la resolucin 27/93 est referida a envases, tapas, y equipamientos metlicos con y sin revestimiento que entran en contacto con alimentos y sus materias primas. Esta resolucin es abarcativa de los procesos de fabricacin, distribucin, transporte y almacenamiento de envases de materiales ferrosos y no-ferrosos.Con respecto a la composicin del material metlico constituyente del envase se debe cumplir los limites de migracin siguientes:

Alimentos slidos:

Arsnico: 0,1 Mg. por Kg. de alimento. Boro: 80 Mg. por Kg. de alimento Cobre: 10 Mg. por Kg. de alimento. Plomo: 2 Mg. por Kg. de alimento. Estao:150 Mg. por Kg. de alimento

Alimentos lquidos: A los anteriores se les adiciona;

Antimonio: 2 Mg. por Kg. de alimento

Para el caso de envases revestidos con barnices o esmaltes que contengan compuestos fenlicos, en su formulacin deber determinarse la migracin especfica de fenol.Se admiten envases con barnizado parcial en su interior (zonas de estao tcnicamente puro expuestas) cuando las caractersticas del alimento a envasar as lo requiera.

Para el caso de envases de tres piezas se admiten costuras laterales agrafadas (solo remachadas) soldadas con aleacin de estao-plomo, elctricamente o bien con un cemento poliamdico de costura. En este ltimo caso este material deber estar incluido en la lista positiva de materiales plsticos en contacto con alimentos.

Los materiales metlicos que pueden ser utilizados entre otros son:

Aluminio tcnicamente puro y sus aleaciones Acero no revestido (chapa negra). Acero cromado. (TFS) Hierro galvanizado. Bronce. Hierro enlozado. Hojalata.

Para el caso de esta ultima debe presentar un mnimo de 5,6 Grs/m de estao para


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superficies en contacto directo con alimentos (envases no barnizados). Para contener especficamente slidos secos y aceites este valor es de 1,1 Grs/m.Si los envases son barnizados interiormente el valor de 5,6 Grs/m se reduce a 2,8 Grs/m.


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7 Corrosin en envases de hojalataComo ya fue mencionado este problema constituye uno de las principales limitaciones en los envases de hojalata. Se entiende por corrosinal deterioro gradual de un metal para transformarse en otro compuesto qumico (oxido).El acero base de la hojalata sufre bsicamente dos tipos de corrosin:

1- Corrosin qumica: Es la que ocurre por reaccin qumica entre el hierro del acero base y el oxigeno. Este tipo de corrosin ocurre con preferencia en el exterior del envase.

2- Corrosin electroqumica: Cuando dos metales son sumergidos en una solucin capaz de conducir la corriente elctrica, se verifica la circulacin de corriente entre ambos. Esta circulacin esta motivada por un fenmeno interpretado a travs de dos tipos de reacciones qumicas donde estn involucradas cargas elctricas representadas por electrones (cargas negativas):

La reaccin 1 se dice que es de oxidacin. El ion metlico formado es soluble en el electrolito y el metal donde ocurre se denomina nodo.

Lo inverso ocurre en la reaccin 2: un ion del electroltico toma los electrones liberados en el nodo y genera una especie elctricamente neutra. El metal donde ocurre esta reaccin se denomina ctodo.

A este tipo de sistema se lo denomina celdas galvnicas en honor a Lucas Galvani, qumico italiano que se dedico a estudiarlos.

Veamos que pasa con la hojalata.Como ya sabemos en la estructura de la misma intervienen dos metales; el estao y el hierro. Habitualmente estos metales se encuentran sumergidos en un electrolito (salmuera o almbar por ejemplo). De acuerdo a esto en un poro de la estructura se pueden presentar los siguientes casos;


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En la situacin A y en la C el estao acta como nodo solubilizndose en el electrolito, protegiendo de esta manera al hierro del acero base de la corrosin galvnica. En cambio en las situaciones B y D el que acta como nodo es el hierro generando la rpida perforacin del envase.

Resumiendo: La vida prolongada de una lata se basa en la proteccin andica del estao sobre el hierro. Si la polaridad se invierte y el hierro acta como nodo la muerte del envase sobreviene rpidamente.

Este concepto bsico de corrosin esta influenciado por factores tales como temperatura y humedad de almacenamiento del envase, aditivos presentes en el electrolito, impurezas del metal, renovacin de las superficies de ataque (agitacin), etc.Tambin resulta importante destacar que en todo envase existe un cierto grado de corrosin y por lo tanto el objetivo es minimizar la velocidad con que esta ocurre para prolongar la vida til del envase.

El barnizado interior de los envases aporta mayor proteccin en este sentido.Los casos donde el barnizado resulta imprescindible son:

Cuando los productos o sus aditivos revierten la polaridad estao-acero. Cuando el producto es sensible a la presencia de estao disuelto (cambio de sabor).

Cuando la cintica del desestaado es tan alta que ni las coberturas mas altas aseguran una vida til prolongada. (extracto de tomate por ejemplo).

Si bien los factores que intervienen para acelerar o retardar la corrosin son muchos existen algunas precauciones generales a tener en cuenta para asegurarse disminuir la posibilidad de problemas corrosivos.

En cuanto a la corrosin externa es muy importante que los envases sean almacenados en condiciones controladas evitando altas temperaturas (la cintica de las reacciones qumicas involucradas aumentan al aumentar la temperatura), cambios bruscos de temperatura (favorece procesos de condensacin de humedad sobre los envases) y eliminando todo resto de deposito salino de la superficie de los envases con un buen lavado despus del llenado y esterilizado.


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Se debe estudiar tambin la cantidad y calidad del adhesivo utilizado en el etiquetado.

Con referencia a la corrosin interna es necesario estudiar la relacin producto envase mediante ensayos de envasamiento controlado.

La presencia de azufre, cobre o nitratos componentes del alimento o de los aditivos utilizados para su conservacin pueden acelerar procesos de corrosin.

Es importante definir un espacio de cabeza (head space) adecuado y realizar una correcta eliminacin del aire del mismo en el momento del llenado (exhausting). Un buen espacio de cabeza es de 5-10% de la altura del envase.


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8 La hojalata y el medio ambiente

Las ventajas ecolgicas ms importante de la hojalata a destacar son:

Degradacin natural del envase expuesto a la intemperie para terminar convirtindose en oxido de hierro.

Facilidad de separacin para iniciar el proceso de reciclado de los residuos urbanos por la naturaleza magntica de la hojalata.

Una industria como la siderrgica acostumbrada desde hace mucho a la utilizacin de chatarra en sus procesos. Por cada tonelada de chatarra utilizada se supone un ahorro de 1,5 Ton de mineral de hierro y una importante cantidad de energa.


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9 Tendencias en la industria del envase de hojalata9.1 Introduccin

A lo largo de los aos, la tecnologa aplicada a los procesos de fabricacin de los envases de hojalata ha experimentado un constante desarrollo que se ha hecho extensivo a los materiales que lo constituyen.Esta es la razn principal de la permanencia del envases de hojalata como alternativa vlida en el competitivo mundo del packaging.

Los avances tecnolgicos y desarrollos se pueden agrupar de la siguiente forma:

Materiales:

Acero base

Hojalata de doble reduccin Tcnicas de estaado Recubrimientos alternativos Barnices

Procesos de fabricacin:

Equipos integrados Envases embutidos Soldadura lser

Diseo:

Nuevos formatos Tapas E.O.E.

9.2 Materiales 9.2.1 Acero base

La introduccin de la tcnica de colada continua permiti mejorar la calidad del acero base y hacer esta ultima ms uniforme. En particular esto ha impactado en una significativa reduccin en la presencia de impurezas. De esta manera se ha logrado materiales ms homogneos que facilitan el proceso de doble reduccin.Tambin se han desarrollado tcnicas metalrgicas que permiten la insercin de otros elementos diferentes al hierro en la matriz del acero base. Por ejemplo la incorporacin de aluminio en la matriz del acero permiti la obtencin de materiales de excelente comportamiento en la fabricacin de envases embutidos.


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En la actualidad casi el 35% de la hojalata utilizada en envases a nivel mundial es de doble reduccin.La magnitud de la reduccin de espesor es del orden del 50% si la comparamos con la hojalata utilizada hace muy poco tiempo atrs.

Pasar de 0,200,22 a 0,15-0,12 mm obliga a cambios profundos en el herramental de fabricacin y en el diseo del envase fundamentalmente en la incorporacin de molduras.

9.2.3 Reduccin del recubrimiento de estao

Esta tendencia ha sido constante en los ltimos aos impulsadas por la caresta y escasez de este metal.Empresas como Carnaud (Francia), Toyo Kohan (Japn) y Cockerill (Blgica) Han logrado materiales con recubrimientos del orden de 1 a 0,6 Grs/m.Estos materiales reemplazarn paulatinamente a los materiales tradicionales.

9.2.4 Recubrimientos alternativos

Junto al desarrollo de los bajos recubrimientos de estao, la industria siderrgica ha estudiado la sustitucin del estao por otros materiales que pudieran aportar prestaciones similares o mejores que este.La alternativa de mayor inters sigue siendo el TFS (Tin Free Stell) creado por los japoneses en 1960.

Si bien ha habido desarrollo con recubrimientos de nquel, zinc y aluminio aun ninguno ha alcanzado escala comercial.Los avances ms significativos se ha hecho en la combinaciones de acero base y materiales plsticos como el polipropileno y los polister es. En este aspecto se destaca el FERROLITE material desarrollado por el holding franco- ingles Carneaud-metal box que se encuentra ya en faz comercial.

9.2.5 Barnices

Gracias a la avanzada tecnologa en el campo de los barnices orgnicos, una gran variedad de productos con distintas prestaciones son puestos hoy en da a disposicin de la industria hojalatera.Las tendencias ms notorias en sta rea es la utilizacin de barnices de alto contenido de slidos (del orden del 40 y 50%), denominados en forma genrica organosoles.

El impulso a este desarrollo es fundamentalmente de tipo ecolgico, existiendo ya recubrimientos 100% slidos.En menor medida se estudia los barnices de base acuosa, que an presentan problemas de humectacin del metal, y no resuelven totalmente el problema ecolgico, ya que generan contaminantes lquidos.

Por ltimo barnices y tintas de secado UV. Ofrecen ventajas prcticas comprobadas y su aplicacin contina generalizndose.

9.2.2 Tcnicas de doble reduccin Instituto Argentino del Envase Curso de packaging a distancia

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Para la fabricacin de cuerpos y fondos de envases de plsticos se ha implementado un nuevo sistema el cual integra en un solo equipo diversas operaciones.

Esta nueva generacin de mquinas realiza en forma conjunta las operaciones de pestaado, moldurado y cierre, con los siguientes beneficios:

Ahorro de espacio de planta. Eliminacin de elevadores. Cambios de formato ms rpidos, por tener ajustes centralizados. Aumento de la velocidad promedio. Mejor control en el proceso.

Los ms reconocidos de este tipo son los denominados Can-o-Mat de la empresa Krupp de Alemania.Con el mismo concepto de desarrollo el sistema End-o-Mat tambin de krupp, que realiza las operaciones de estampado, enrollado, y engomado de los fondos utilizados en los envases. Estos equipos pueden ser alimentados con hojas o directamente desde bobinas precaladas.


La tcnica de fabricacin de envases de dos piezas por simple embuticin fue desarrollada ya hace tiempo encontrando aplicacin en productos alimenticios, en particular envases de baja altura como es el caso de envases para pat (relacin altura-dimetro = 0,6).Para lograr envases de mayor relacin altura-dimetro se han implementado dos tcnicas: embutido-reembutido (DRD= Draw and Redraw) y embutido-estirado (DWI= Draw and Wall Ironing).

Para la fabricacin de los envases DRD se parte de un disco de metal sobre el cual se efecta una primera embuticin de baja relacin altura-dimetro, y luego se sucede progresivamente otras embuticiones, disminuyendo el dimetro y aumentando la altura. Esta condicin hace que el espesor del material no se vea modificado a lo largo del proceso.

En la tcnica DWI, se parte de un disco de metal de espesor elevado (0,30 - 0,35 mm.), el cual se embute para generar un pre-envase de baja altura. En una serie de matrices circulares. De esta manera el fondo mantiene su espesor original mientras que las paredes reducen el suyo a espesores del orden de 0.08 mm. En una ltima operacin se le da forma cncava al fondo.Esta tcnica permite producir envases entre un 40 y un 50% mas livianos cuyo destino habitual es el mercado de cerveza y bebidas carbonatadas.

9.3 Proceso de fabricacin 9.3.1 Equipos integrados


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Desde 1988 Soudronic AG se encuentra desarrollando el empleo del rayo lser como fuente de energa para llevar a cabo la soldadura del cuerpo de envases de hojalata. Este mtodo implica varias ventajas potenciales:

No utiliza alambre de cobre como insumo a diferencia del mtodo actual.

No requiere solapado entre los bordes del metal a soldar con el consiguiente ahorro de material. Permite soldar a travs de barnices y tintas.

Como limitaciones se puede mencionar que no permite alcanzar velocidades altas de fabricacin y requiere una altsima precisin en la ubicacin de la plantilla frente al rayo.A pesar del tiempo transcurrido aun no est disponibles equipos a nivel industrial.

9.4 Diseo 9.4.1 Tapas de fcil apertura (E.O.E.)

Desde su invencin en 1963 este tipo de cierre ha tenido una continua evolucin lo cual ha permitido un abaratamiento de su costo.Esta alternativa de menor costo permiti su generalizacin como cierre aun en envases de productos masivos como el tomate y sus salsas.Se pronostica un incremento en su utilizacin en los prximos aos.

9.4.2 Microremache

Consiste en la realizacin de un doble sello pero de menores dimensiones partiendo de un fondo muy delgado y modificando la forma de la pestaa del cuerpo.El micro remache ahorra material, compuesto de cierre y materiales de proteccin utilizados para proteger el sello.

9.3.3 Soldadura lserInstituto Argentino del Envase Curso de packaging a distancia

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10 Control de calidad10.1 Introduccin

De acuerdo a las nuevas tendencias en lo que a calidad se refiere, se puede dividir los controles sobre envases de hojalata en tres etapas:

Material Proceso

Producto terminado

Los principales ensayos en cada uno de los casos sern: 10.2- Material

Por tratarse de un material de larga trayectoria en el mundo del packaging casi todos los ensayos estn estandarizados bajo una norma (ASTM, IRAM, etc.). Sobre las hojas de hojalatas antes de comenzar la fabricacin es comn medir:

Dimensiones Planitud Escuadrado Espesor

Como atributos:

Presencia de manchas de oxido, abolladuras, etc.

Y como ensayos ms elaborados que requieren equipos y personal especializados son:

Curva de traccin Deformacin Dureza Rockwell Embutido Erichsen Plegado Jenkins

10.2.1 Dimensiones

Las medidas de las hojas en cuanto al largo, solicitado en la compra, podrn tener una discrepancia de + 5, - 0 mm.


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Se coloca la hoja sobre una superficie plana y se observa la desviacin P de la forma de la superficie real de la chapa.La desviacin mxima de fuera de planitud, normalmente no deber exceder de 3mm. y bajo ninguna circunstancia mayor de 5 mm..

10.2.3 Escuadra

Se mide la desviacin d mxima de un lado de la hojalata respecto a la lnea perpendicular al lado contiguo. La tolerancia mxima ser de 1,5 mm por cada 1000 mm de longitud.

10.2.4 Espesor

El espesor se verifica sobre cualquier punto de la hojalata situada a ms de 10 mm. de los bordes, con un micrmetro que permita leer 0,005 mm. 10.2.5 Ensayo de traccin

Este ensayo se lleva a cabo estirando una banda medida de hojalata, en una mquina normal de traccin hasta que tiene lugar la rotura de la misma.

10.2.2 Planitud Instituto Argentino del Envase Curso de packaging a distancia

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Se dibuja la curva de tensionesdeformaciones y puede determinarse el punto de fluencia y la resistencia a la traccin de la muestra.

Como el material se fabrica de modo que cumpla con unas especificaciones de resistencia a la traccin, una prueba llevada a cabo paralelamente al sentido de laminacin constituye el mejor mtodo para definir con seguridad las propiedades de un recocido aceptable.

La desventaja de este ensayo consiste en que la preparacin de las muestras consume mucho tiempo y requiere de un alto grado de especializacin del operador y un gran cuidado de su parte. El equipo de pruebas de traccin es, por otra parte, de gran tamao y de elevado precio.

10.2.6 Ensayo de recuperacin elstica

Es un ensayo importante, rpido y adecuado para medir el punto de fluencia y recuperacin de la hojalata sometida a deformaciones.

La probeta utilizada tiene dimensiones de 150 mm., por 25 mm., y se dobla 90 alrededor de un mandril de radio fijo. Se suelta la muestra y se mide el ngulo de recuperacin elstica.

10.2.7 Ensayo de dureza Rockwell

El ensayo de dureza Rockwell estima la dureza por la medida de la profundidad de penetracin de una bolilla de acero de 1/16 de dimetro, hecha en la hojalata bajo una carga normalizada.

La escala Rockwell 30T superficial es normalmente empleada para hojalata y es necesario y obligatorio en la actualidad usar un yunque de diamante.

Los nmeros de dureza Rockwell dan una til indicacin de la rigidez, de la capacidad de pestaado, doblado, etc., es decir que el temple resume una combinacin de propiedades mecnicas interdependientes; es el mejor ensayo sencillo existente que se utiliza para ser referencia de las propiedades de la hojalata. Es de mayor importancia que el recubrimiento de estao se eliminado antes de efectuar la determinacin. El ensayo es sensible el efecto del yunque y por consiguiente esta influenciado por el espesor de la probeta. Materiales de la misma calidad metalrgica menores a 0,20 mm. podrn dar purezas en el orden de una unidad superior y materiales mayores a 0,40 mm., inferiores en una unidad.


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Este ensayo sirve para comprobar las cualidades de embutido y estampado.Una bola de acero pulida de 20 mm. de dimetro se presiona sobre la superficie de la chapa hasta formar una huella de forma esfrica. La profundidad de penetracin necesaria para producir la fractura de la muestra se mide en milmetros y se anota el valor Erichsen.

Para la calidad de acero dada, los resultados dependen del espesor de el material, resultando un valor numrico superior para un material ms grueso.

En la figura se puede ver un esquema del aparato Erichsen.

10.2.9 Ensayo de plegado Jenkins

Si bien existen varios mtodos, el de jenkins es el nico que ha recibido una amplia aceptacin para la hojalata.

En este ensayo, una tira de hojalata de 60 mm. por 12 mm., es fijada a mordazas de sujecin radiales y doblada alternativamente hacia delante y atrs a travs de 180 hasta que se produce su rotura.

Se toman siempre dos muestras, una paralela y otra en ngulo recto a la direccin de laminado.La diferencia entre los dos valores y el nivel de debilitamiento son ambas significativas y de particular validez para estimar las propiedades de flexin y pestaado.

El aparato Jenkins posee un par de mandbulas radiales y una manivela para efectuar el doblado de la probeta.

10.2.8 Ensayo de embutido ErichsenInstituto Argentino del Envase Curso de packaging a distancia

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10.3 Procesos

Estos controles se realizan durante la fabricacin del envase y estn definidos para cada etapa. 10.3.1 Tijeras

Medida del corte

Presencia de rebabas en el corte 10.3.2 Barnizado

Peso de la pelcula de barniz aplicado Curado correcto del barniz Adherencia del recubrimiento Salpicaduras en zonas reservadas

10.3.3 Litografa

Registro Color (instrumental) Falta de ajuste con barnizado Exceso de humectacin Resistencia al embutido Resistencia al autoclave

10.3.4 Balancines

Peso compuesto de cierre Continuidad del compuesto de cierre Control de metal expuesto Dimensiones


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Resistencia Metal expuesto en soldadura

10.3.6 Pestaado

Dimensiones Altura del envase pestaado

10.3.7 Remache

Est formado por el enrollad de la pestaa del cuerpo y el rulo del fondo, por la accin de moletas de 1 y 2 operacin de la remachadora.

SECUENCIA DE LAS OPERACIONES DE REMACHADO DE UN FONDO A UN CUERPO

1.- Antes de remachado

2.- Despus de comenzar la primera operacin de remachado

3.- Primera operacin de remachado

10.3.5 Soldadura del cuerpo


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4.- Remache terminado


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muestras. Del mismo modo cuando el desgaste de la mquina de lugar a irregularidades de funcionamiento y a una rpida fuera de punto, habr que aumentar la vigilancia y acortar, tambin, el intervalo entre toma de muestras.

Es muy conveniente registrar en planilla los valores obtenidos en el control del remache, en especial las medidas exteriores del remache, longitud de ganchos y valores de cada, ajuste y enganche.

Pueden incorporarse a la planilla columnas que registren otros factores de inters. La columna de observaciones debe ser amplia, para anotar defectos visuales como filo, barniz pelado, etc., tambin los ajustes y/o cambios de accesorios efectuados.

10.4 Producto terminadoComo requisitos al envase terminado se controlan la Estanqueidad, la resistencia interna, y que no presente deterioro en la proteccin interior y exterior del mismo. Para lo cual se hacen control

Dimensiones Hermeticidad Control de remache

Para el control de calidad de los remaches, sea efectivo, es esencial que se ajuste a un programa sistemtico que fije la frecuencia con que se ha de efectuar la valoracin. Esta frecuencia est determinada, entre otros factores, por la velocidad de operacin y el grado de regularidad con que opera la remachadora. Cuando una lnea aumenta su velocidad, por ejemplo, habr que acortar el intervalo entre una y otra toma de


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Medidas del remache, longitud de los ganchos y enganche

Ilustraciones de defectos del remache visibles externamente


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1 INTRODUCCION 2 HISTORIA - ALUMINIO PRIMARIO 3 USOS GENERALES 4 PRECIO APROXIMADO DEL LINGOTE DE ALUMINIO5 PROCESO DE FABRICACION DEL ALUMINIO 5.1 Fundicin 5.2 Laminado 5.3 Elementos claves6 DESIGNACION DEL ALUMINIO Y SUS ALEACIONES7 DESIGNACION DE LOS ESTADOS DE ENTREGA Y TEMPLES8 GENERALIDADES9 APLICACIONES 9.1 Subdivisin del estado H 9.2 Subdivisin del estado T10 ENVASES DE FOIL DE ALUMINIO 10.1 Propiedades funcionales importantes 10.2 Tipos de foil de aluminio utilizados para envases 10.3 Clasificacin de los envases11 TECNICAS DE TRANSFORMACION 11.1 Transformaciones simples 11.1.1 Pegado en hmedo 11.1.2 Parafinado 11.1.3 Pegado en seco, laqueado y coloreado 11.1.4 Gofrado 11.2 Extrusin Laminacin 12 COMPUESTOS PLASTICOS13 USOS FINALES DE ENVASES FLEXIBLES14 ENVASES SEMIRRIGIDOS15 ENVASES RIGIDOS 15.1 Extrusin por impacto 15.2 Embutidos 15.3 Mixtos16 ENVASES COMPUESTOS (COMPOSITE CANS)17 PROCESOS DE FABRICACION DE ENVASES PARA AEROSOL 17.1 Mecanismos de extrusin por impacto 17.2 Procesos de fabricacin 17.2.1 Mecanismo de extrusin por impacto 17.2.2 Preparacin del disco de aluminio para la extrusin 17.2.3 Refilado 17.2.4 Lavado 17.2.5 Barnizado 17.2.6 Polimerizado 17.2.7 Esmaltado 17.2.8 Litografiado 17.2.9 Conificado


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1 Introduccin

A diferencia de otros metales como el oro, el cobre o la plata, el aluminio no existe en estado puro. En realidad, es un hallazgo del hombre, de su tecnologa.

La corteza terrestre provee en abundancia, la materia prima, un polvo rojo conocido con el nombre de bauxita. De l se extrae la almina que, luego de ser tratada convenientemente mediante un proceso de electrlisis, se convierte en aluminio.

En nuestro pas, la energa utilizada en la elaboracin de este metal tiene la favorable particularidad de ser hidrulica, es decir, renovable permanentemente.

El aluminio se vincula a toda la industria moderna, inaugurando una era de nuevos recursos y posibilidades.

Las cualidades intrnsecas del metal, cada da ms extendido, sustentan su campo de aplicacin. Es inalterable, liviano y altamente reciclable.

Ingresar al mundo de la produccin de aluminio es descubrir uno de los ms interesantes procesos industriales de nuestro tiempo.

Cada era industrial tiene su metal clave. El aluminio, por su maleabilidad y posibilidades de uso, es el protagonista de la nuestra y ser, sin duda, el gran protagonista del siglo XXI.


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2 Historia - Aluminio primario

Desde la prehistoria el hombre conoce y utiliza los metales. Varios miles de aos antes de Cristo comienza con el cobre. Luego le siguen el bronce y el hierro.

Con ellos el hombre primitivo fabric armas y utensillos diversos. Tambin los metales nobles como el oro y la plata se utilizan desde la antigedad para la confeccin de joyas, monedas, etc.

Muchos aos habran de pasar en cambio en la historia de los metales, para que ocurriera la aparicin del aluminio como metal til al hombre.

La historia del aluminio apenas se remonta ms all del actual siglo XX. En forma natural slo existe combinado y no como metal libre, siendo muy dificultosa su obtencin por mtodos que son habituales en otros metales.

Si bien la utilizacin de algunos de los compuestos naturales del aluminio como la arcilla (silicato de aluminio hidratado) nos viene de la antigedad en aplicaciones como la cermica y alfarera, recin pudo obtenerse aluminio metlico libre, a nivel de laboratorio, en 1825. Treinta aos despus, en 1855, recin se produce el primer lingote de aluminio.

El desarrollo del aluminio deba, no obstante, esperar el descubrimiento del proceso de obtencin no qumico sino electroltico, ocurrido recin en 1886, que permiti la reduccin substancial del costo de elaboracin. Este proceso, que en lneas generales es el que an se utiliza, requiere no obstante la provisin de grandes cantidades de electricidad.

Historia del aluminio

1825: Produccin de los primeros glbulos de aluminio metlico

1855: Produccin del primer lingote de aluminio.

1886: Descubrimiento del mtodo de obtencin electroltico.

1905: Descubrimiento de las posibilidades de obtencin

La historia del aluminio est, por tanto, muy relacionada con la de la generacin elctrica. No hay que olvidar que anteriormente a 1872, en que aparece la primera dnamo de Gramme, slo se contaba con fuente de electricidad con los diversos tipos de pilas que, por supuesto, no permitan este tipo de proceso electroltico. Como referencia podemos mencionar que an hoy son necesarios 13 o 14 KW hora por cada Kg. de aluminio primario obtenido, y en los primeros tiempos esa cifra era del orden de los 40 KW hora por Kg.


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3 Usos generales

Los primeros usos del aluminio metlico fueron los derivados de considerarlo como un metal precioso, dada su escasez y dificultad de produccin con los mtodos de esa poca. Napolen III agasajaba a sus ms importantes huspedes sirvindoles con cubiertos de aluminio en vez de los comunes de oro. A mediados del siglo XIX el rey Christian X de Dinamarca luca orgullosamente una brillante corona de aluminio. Durante la guerra civil americana, el Congreso de Estados Unidos honr al general Grant con una condecoracin de aluminio.

En cuanto a aplicaciones en la arquitectura, se supone que la primera fue hecha en 1884, en que se utiliz una pieza de forma piramidal de aluminio de unos 3 Kg. de peso, como remate del obelisco a George Washington que se erigi en su memoria en esa ciudad. Esta pieza ha sido examinada peridicamente y an hoy, a 100 aos de exposicin a la intemperie, se mantiene en perfectas condiciones.

Con el transcurso del tiempo y el consiguiente avance tecnolgico de su produccin el aluminio penetr en multitud de mercados, producindose la diversidad de utilizaciones que hoy conocemos. Adems, la drstica reduccin del costo del metal, sobre todo a partir de su obtencin por el proceso electroltico, ha contribudo fundamentalmente a su extendida aplicacin.


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4 Precio aproximado del lingote de aluminio a valores constantes

Ao U$S/Kg Proceso1852 14.000,00

Qumico1885 300,001900 7,00

Electroltico1930 2,71960 1,61990 1,82000 1,5

El aluminio est hoy presente en una variedad increble de aplicaciones. Su uso se extiende desde la estructura de un avin hasta la proteccin de un chocolatn. En pocos aos, desde sus comienzos, se ha convertido en el metal ms utilizado despus del hierro.

Confeccionar una lista de sus usos sera inacabable. Podemos, de todos modos, mencionar algunos de los ms importantes.

En la Construccin se utiliza en cerramientos exteriores como frentes integrales, puertas y ventanas de todo tipo, parasoles, postigones y barandas. En cerramientos interiores como tabiques, cubrebaeras, etc.. Tambin se lo utiliza en cubiertas y revestimientos laterales de edificios rurales, industriales o residenciales. Cielorrasos, toldos y tejidos mosquiteros son otras de sus aplicaciones en este rubro.

En el Transporte, la navegacin espacial y area lo utilizan para cohetes, aviones, helicpteros y planeadores. El transporte acutico, lo utiliza para barcos, botes, veleros, canoas.

En transporte terrestre se utiliza en automviles, camiones, vagones de trenes y subterrneos. Tambin en blindajes de vehculos de guerra, puentes sobre pontones y carteles reflectivos indicadores de rutas.

En Uso Elctrico se lo aplica en conductores de alta, media y baja tensin, tanto areos


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como subterrneos y en bobinados de motores elctricos y transformadores. Tambin es utilizado en carcasas fundidas o extrudas de motores elctricos y en los casquillos de lmparas incandescentes y fluorescentes.

En el Envase se utiliza como papel de aluminio para proteges golosinas, cigarrillos, medicamentos y como elemento de uso domstico. Tambin se lo utiliza en envases rgidos para cerveza, gaseosas, bandejas semirrgidas para alimentos, pomos, aerosoles, barriles de cerveza y tapas de diversos tipos de botellas y otros envases de vidrio.

En Artculos del Hogar se lo utiliza extensamente en ollas, pavas y otros recipientes de menaje. Elementos de decoracin de equipos de audio y televisin, pantallas de estufas, partes interiores de heladeras y acondicionadores de aire, paletas de ventiladores, platos giradiscos, cierres relmpagos, antenas de televisin y frecuencia modulada, palos de golf, caas de pescar y agujas de tejer son algunos otros usos hogareos.

En Maquinaria y Equipo el aluminio es utilizado en piezas diversas de mquinas, tanques, caeras y vlvulas de la industria qumica y criognica, intercambiadores de calor, antenas de radar, tubos de riego, chapas de litografa, etc..


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5 Proceso de fabricacin del aluminio

El aluminio primario o metlico se obtiene a partir de compuestos minerales existentes en la corteza terrestre que lo contienen en gran proporcin.

Composicin de la corteza terrestre Elemento Partes por milOxgeno 466

Silicio 277Aluminio 81Hierro 50Calcio 37Sodio 28

Potasio 26Otros 35Total 1000

En general se suele utilizar Bauxita que es un hidrato de almina impuro del cual se obtiene la almina (xido de aluminio) y de sta, por mtodo electroltico, el aluminio metlico.

Si bien el proceso electroltico de obtencin del aluminio metlico resulta en la prctica ms


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complejo, ste se puede indicar en forma simplificada en base a los siguientes esquemas:

1- La almina u xido de aluminio (Al2 O3) es colocada en cubas que tienen un fondo de cartn aglomerado conectado al polo negativo (ctodo) y otro electrodo similar conectado al polo positivo (nodo).

2- Por efecto de la corriente elctrica que la atraviesa, la almina se descompone yendo el oxgeno hacia el nodo y el aluminio hacia el ctodo.

3- De esa manera el aluminio se deposita en el fondo de la cuba desde donde es extrado por succin, mientras superiormente se desprende anhdrido carbnico (CO2) producto de la combinacin del oxgeno y el carbono del nodo.

Crisoles especiales lo trasladan a

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