PROYECTO I INGENIERA DE MATERIALESEMBALAJE TERMICO-PROBETA Ingeniera de Materiales - Materiales para IngenieraUniversidad Jorge Tadeo LozanoLaura Marcela escobar1

RESUMENLos embalajes fabricados a partir de paredes de poliuretano de alta densidad constituyen la mejor solucin para aquellos usuarios que requieren de la mayor proteccin trmica posible para sus productos. La baja conductividad de este material hace que sea la solucin ideal para transportar productos con un largo ciclo de transporte, o expuestos a condiciones trmicas extremas. Esto hace que esta solucin sea muy demandada por empresas del sector farmacutico y dems, que requieren alta fiabilidad en sus embalajes. Para conocer ms acerca de este tipo de embalaje se manejaran los ensayos adecuados para conocer las propiedades mecnicas, de los materiales escogidos para obtener un embalaje trmico.Palabras clave: poliuretano, proteccin trmica, baja conductividad, transporte, propiedades mecnicas.

ABSTRACPackaging made from walls of high density polyurethane are the best solution for users who require the highest possible thermal protection for their products. The low conductivity of this material makes it ideal for transporting products with a long course of transport, or exposed to extreme thermal conditions solution. This makes this solution very demanded by the pharmaceutical companies and other industry requiring high reliability in their packaging. To learn more about this type of packaging is handled appropriate tests for the mechanical properties of the materials chosen for thermal packaging.

Key words: polyurethane, thermal protection, low conductivity, transport, mechanical properties.

INTRODUCCIN

1Los embalajes fabricados a partir de paredes de poliuretano de alta densidad constituyen la mejor solucin para aquellos usuarios que requieren de la mayor proteccin trmica posible para sus productos. La baja conductividad de este material hace que sea la solucin ideal para transportar productos con un largo ciclo de transporte, o expuestos a condiciones trmicas extremas. Esto hace que esta solucin sea muy demandada por empresas del sector farmacutico y dems, que requieren alta fiabilidad en sus embalajes.

Descripcin:El poliuretano de alta densidad constituye una barrera trmica excelente, que supera ampliamente el rendimiento de materiales como el tradicional poliestireno expandido. Su combinacin con un embalaje exterior de cartn ondulado constituye un conjunto slido y resistente, con unas condiciones de aislamiento trmico excepcionales.

Aplicaciones:La conductividad trmica del poliuretano de alta densidad, extremadamente baja, hace que los embalajes fabricados con este material sean idneos para transportes de larga duracin, o expuestos a condiciones de temperaturas exteriores extremas, etc. Ideal para productos especialmente delicados y que requieran de una total garanta de conservacin de sus propiedades trmicas.

Ventajas:El mejor rendimiento isotrmico del mercado.Completamente estanco.Posibilidad de uso con acumuladores o hielo seco.Apto para uso alimentario.Asas para la apertura de las tapas para facilitar su apertura y manipulacin.Varios espesores en funcin de la capacidad isotrmica requerida.1

POLIURETANO 2Los poliuretanos componen la familia ms verstil de polmeros que existe. Pueden ser elastmeros y pueden ser pinturas. Pueden ser fibras y pueden ser adhesivos. Aparecen en todas partes. El nombre asignado de poliuretanos viene de que su cadena principal contiene enlaces uretano.Figura 1

Los poliuretanos forman parte de los llamados polmeros termoestables, estos se caracterizan por tener cadenas polimricas entrecruzadas, formando una red tridimensional que no funde. Esto los diferencia de los polmeros termoplsticos. Adems los poliuretanos polimerizan irreversiblemente con calor o presin formando una masa rgida y dura.Los poliuretanos son los polmeros mejor conocidos para hacer espumas. Pero los poliuretanos son ms que espumas.Figura 2

Propiedades fsicasAunque es evidente que las propiedades fsicas dependen mucho del proceso de fabricacin aqu hay ejemplos de ciertos compuestos.Tabla 1

Propiedades mecnicasLas propiedades mecnicas dependen de la medida de su peso volumtrico; a medida que este aumenta, aumenta su propiedad de resistencia. Los pesos volumtricos ms usuales se hallan comprendidos entre 30 y 100 kg/m3, dentro de estos lmites se obtienen los siguientes valores2:- Resistencia a la traccin entre 3 y 10 (Kp./cm2)- Resistencia a la compresin entre 1,5 y 9 (Kp./cm2)- Resistencia al cizallamiento entre 1 y 5 (Kp./cm2)- Mdulo de elasticidad entre 40 y 200 (Kp./cm2)

CARTN 3El cartn es un material que est formado por varias capas de papel. Las capas de papel son superpuesta y pueden ser de cualquier color. El papel no puede ser de cualquier tipo, ya que debe ser papel de fibra virgen, aunque tambin se puede fabricar cartn usando papel reciclado. Dado que est formado por muchas capas, el cartn es naturalmente ms resistente, grueso y duro.La gran mayora de los cartones son utilizados con un nico fin: funcionan como embalajes o como envases de productos, por lo tanto son, bsicamente, cajas. Las cajas de cartn pueden ser de todo tipo y tamao y a su vez existen distintos tipo de cartn, como el cartn corrugado, por ejemplo, o el slido blanqueado, conocido ms comnmente como cartulina. La parte superior de un cartn puede tener un acabado diferente, en tal caso, esa parte se hace llamar estuco, y obviamente es ms llamativo que el otro lado.

Propiedades fsicas y mecnicas DurabilidadEl cartn es conocido por su durabilidad. Las fibras de madera con las que est hecho el cartn son fuertes y resistentes. El cartn es resistente a los pinchazos y no se rompe con facilidad. El diseo arqueado del acanalado interior tambin le entrega durabilidad al cartn. El acanalado est alineado verticalmente, de modo que el interior del papel forma columnas que tienen la capacidad de soportar una gran cantidad de peso.AislanteEl cartn corrugado tiene propiedades aislantes debido al diseo acanalado de su interior. Segn Teachers Domain, cuando la fuerza se aplica a un arco, ste la transfiere a lo largo de la curva, desde el arco a la base. Por lo tanto, el acanalado de arco permite que el cartn tolere una mayor fuerza externa. Los acanalados tambin atrapan aire entre dos capas de cartn, extendiendo la cantidad de tiempo que es necesaria para transferir la energa del calor desde el exterior de la caja hacia el interior.SustentabilidadComo el carbn est hecho de fibras de vidrio, es reciclable y sustentable. Segn la Corrugated PackagingAlliance, el promedio de cajas corrugadas que se hacen con fibras recicladas es de un 43por ciento. El cartn es tambin el material ms reciclado, y casi todos los cartones reciclados se convierten en nuevos productos de cartn. El cartn es sostenible porque la materia prima viene de los rboles, una fuente renovable. El 93por cientode todas las cajas corrugadas son hechas con materia prima suministrada por la Sustainable Forestry Initiative, una organizacin que apoya el manejo forestal.Adaptable El cartn es fcil de adaptar para que coincida con las necesidades de los consumidores finales. Las cajas de cereales no son corrugadas, mientras que las cajas de empaque s lo son. El cartn tambin puede ser cortado y doblado para hacer cajas orecipientesde distinto tamao y forma. El material de papel es fcil de imprimir con logos, advertencias y otro tipo de informacin. Tambin puede ser tratado para que sea resistente al fuego o tenga control de la electroesttica. Las cajas de cartn tambin a menudo son hechas a gusto del consumidor para que se ajusten a sus requerimientos para el envo de mercanca o al espacio que quieren ocupar en estanteras3METODOSNormas NTC para ensayos de tensin en papel y cartn: Norma tcnica colombiana NTC 810 2006-08-30 PROPIEDADES DE TENSIN DEL PAPEL Y EL CARTN (USO DEL DISPOSITIVO DE VELOCIDAD DE ELONGACIN CONSTANTE)OBJETO1.1 Esta norma describe el procedimiento para determinar cuatro propiedades de tensin de ruptura del papel y el cartn, usando equipo de velocidad de elongacin (deformacin) constante, a saber: resistencia a la tensin, deformacin, absorcin de energa de tensin (TEA por sus siglas en Ingles), y rigidez de tensin.1.2 Este procedimiento es aplicable a todos los tipos de papel y cartn dentro de las limitaciones de los instrumentos usados, ya sea que los instrumentos realicen ensayos horizontales o verticales, o que se operen manualmente o por computador. Tambin es aplicable a hojas de mano (hechas en laboratorio), con modificaciones, como se especifica en la NTC 821 (TAPPI T220 Physical Testing of Pulp Handsheets). No se aplica a cartn corrugado combinado.1.3 La NTC 363 (TAPPI T 404 Tensile Breaking Strenght and Elongation of Paper and Paperboard (Using Pendulum Type Tester), describe un procedimiento para medir resistenciaa la tensin y la deformacin usando instrumentos del tipo pndulo.

DEFINICIONES2.1 Resistencia a la tensin. La fuerza de tensin mxima desarrollada en una pieza de ensayo antes de su ruptura, en un ensayo realizado hasta ruptura bajo condiciones prescritas. La resistencia a la tensin (como se utiliza aqu) es la fuerza por unidad de ancho de la pieza de ensayo.2.2 Elongacin. Deformacin mxima de la pieza de ensayo sometido a un esfuerzo de tensin antes de su ruptura, en un ensayo donde se alcanza dicha ruptura bajo las condiciones preescritas. La deformacin (o porcentaje de elongacin) se expresa como porcentaje, es decir, cien veces la relacin entre el incremento de la longitud de la pieza de ensayo y la distancia original entre las mordazas (test span)2.3 Absorcin de energa de tensin (TEA por sus siglas en ingles). Trabajo hecho cuando una pieza de ensayo se somete a esfuerzo hasta la ruptura bajo tensin, en las condiciones preescritas, medido por la integral de resistencia a la tensin sobre el rango de la deformacin desde cero hasta la deformacin mxima. El TEA se expresa como energa por unidad de rea (distancia original entre mordaza para el ensayo x ancho) de la pieza de ensayo.2.4 Rigidez a la tensin. Relacin entre la fuerza de tensin por unidad de ancho y la deformacin dentro de la zona elstica de la relacin tensin-deformacin. La zona elstica de la relacin tensin-deformacin es la parte lineal de la relacin carga-elongacin hasta el lmite elstico. El lmite elstico es la fuerza de tensin mxima por encima de la cual la relacin carga-elongacin se desva de la linealidad. (La rigidez de tensin es numricamente equivalente a E t, donde E es el modulo de elasticidad y t es el espesor de la muestra.)2.5 Longitud de ruptura. Longitud lmite calculada de una tira de ancho uniforme, ms all de la cual, si la tira se suspendiera de una orilla, se rompera debido a su propio peso.2.6 ndice de tensin. Resistencia a la tensin en N/m dividida por el gramaje.

RESULTADOS Y DISCUSIN DE RESULTADOS Muestra de material, poliuretano y cartnLongitud: 21.55mmGrosor: 14.25mmrea transversal: 14.25*9.30 = 132.52mm

En la grfica podemos observar que no hay ruptura del material, debido a que este alcanza un esfuerzo mximo y luego disminuye, esto se debe a que la coaccin de las partculas no es la misma. Clculos:

Esfuerzo (): [Pa], [Psi] = 132.52mm = 0.13252m Esfuerzo = = 2.22kPa

Podemos observar por medio de la grfica, que en este punto la muestra empieza a tener un comportamiento plstico. MODULO DE YOUNG

La grafica nos demuestra, cual es el esfuerzo necesario por unidad de rea que se necesita para deformar el material a una cierta longitud. Mide su esfuerzo de deformacin en la zona elstica, es directamente proporcional

La deformacin mxima de este material es 2,7 segn lo observado en la grfica.

Cartn virgen Grosor: 4.08mmLongitud: 29.06mmrea transversal: 4.08*29.06 = 118.56mm

Podemos observar por medio de la grfica, que en este punto la muestra empieza a tener un comportamiento plstico.

La grafica nos demuestra, cual es el esfuerzo necesario por unidad de rea que se necesita para deformar el material a una cierta longitud. Mide su esfuerzo de deformacin en la zona elstica, es directamente proporcional

La deformacin mxima de este material es 2,5 segn lo observado en la grfica.

CONCLUSIONES Se identificar los materiales apropiados para la elaboracin de un embalaje trmico Se conocieron a fondo las propiedades fsicas y mecnicas de los materiales a trabajar para la elaboracin de un embalaje trmico. Con ayuda de las normas Icontec se identific los ensayos de tensin-buretas apropiados para realizar con los diferentes materiales escogidos y as entender a fondo los conceptos visto de propiedades fsicas y mecnicas de estos.

BIBLIOGRAFA 1 Embalaje de carton y poliuretano insu pack-Copyright 2009. INSUPACK es una marca registrada de Troquel Servis. El uso de esta pgina web supone la aprobacin de losTerminos de uso. 01-10-2014. http://insupack.com/producto_ampliado.php?id=142Tecnologa de plsticos. Blog dedicado a los materiales plsticos, caractersticas, usos, fabricacin, procesos de transformacin y reciclado-Plantilla Awesome Inc.. Imgenes de plantillas demerrymoonmary. Con la tecnologa deBlogger. Figura 1, Figura 2, Tabla 1- 01-10-2014. http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/06/poliuretano.html 3Ecologiahoy. Noticias de ecologa y medio ambiente 2010 - 2014 EcologiaHoy.com Noticias de Ecologa y Medio Ambiente. Carton. 01-10-2014. http://www.ecologiahoy.com/carton4ISO 2859-1:1999, Sampling Procedures for Inspection by Attributes- Part 1: Sampling Schemes Indexed by Acceptable Quality Limit (AQL) for lot-by-lot Inspection5ISO 2859-2:1985, Sampling Procedures for Inspection by Attributes- Part 2: Sampling Plans Indexed by Limiting Quality (LQ) for Isolated Lot Inspection. 6ISO 2859-3:1991, Sampling Procedures for Inspection by Attributes- Part 3: Skip-lot Sampling Procedures.4 ISO 3951:1989, Sampling Procedures and Charts for Inspection by Variables for Percent Nonconforming.7Van den Akker, J. A., and Hardacker, K. W., Instrument Studies. LXXXI. The Automatic Recording of the Load Elongation Characteristics of Paper. III. The Table Top Model Instron (Universal Testing Machine),Tappi 41 (8): 224A (1958).8Wink, W. A., Hardacker, K. W., and Van Eperen, R. H., The IPC Line Type Specimen Clamps, Tappi 47 (1):13 (1964). 9Lashof, T. W., Precision of Methods for Measuring Tensile Strength, Stretch, and Tensile Energy Absorption of Paper, Tappi 46 (1): 52 (1963).10Wink, W. A., Hardacker, K. W., Van Eperen, R. H., and Van den Akker, J. A., The Effect of Initial Span on the Measured Tensile Properties of Paper, Tappi 47 (1): 47 (1964).11Midgely, E., and Pierce, F. T., Text. Inst. J. 17: T355 (1926).