Hispanopedia WikiEl sellado por inducción es el proceso de unión de materiales termoplásticos mediante calentamiento por inducción . Esto implica calentar de forma controlada un objeto conductor de electricidad (generalmente papel de aluminio) mediante inducción electromagnética , a través del calor generado en el objeto por corrientes parásitas .
El sellado por inducción se utiliza en muchos tipos de fabricación. En el envasado , se emplea para la fabricación de envases, como la formación de tubos a partir de materiales flexibles, la fijación de cierres de plástico a las formas de los envases, etc. Quizás el uso más común del sellado por inducción sea el sellado de tapas , un método sin contacto que calienta un sello interno [ 1 ] [ 2 ] para sellar herméticamente la parte superior de los envases de plástico y vidrio . Este proceso de sellado se lleva a cabo después de que el envase se haya llenado y tapado. [ 3 ]
Proceso de sellado
El tapón se suministra al embotellador con un revestimiento de papel de aluminio ya insertado. Aunque existen diversos revestimientos, un revestimiento de inducción típico es multicapa. La capa superior es de pulpa de papel , generalmente pegada puntualmente a la tapa. La siguiente capa es de cera, que se utiliza para unir una capa de papel de aluminio a la pulpa. La capa inferior es una película de polímero laminada al papel de aluminio. Tras la colocación de la tapa o el cierre, el envase pasa por debajo de una bobina de inducción , que emite un campo electromagnético oscilante . Al pasar el envase por debajo de la bobina de inducción (cabezal de sellado), el revestimiento conductor de papel de aluminio comienza a calentarse como resultado de las corrientes parásitas inducidas. El calor derrite la cera, que es absorbida por el soporte de pulpa y libera el papel de aluminio de la tapa. La película de polímero también se calienta y fluye hacia el borde del envase. Al enfriarse, el polímero crea una unión con el envase, lo que da como resultado un producto sellado herméticamente. Ni el envase ni su contenido se ven afectados negativamente, y el calor generado no daña el contenido. [ 4 ]
Es posible sobrecalentar la lámina y, por lo tanto, dañar la capa de sellado y cualquier barrera protectora. Esto podría provocar sellos defectuosos, incluso semanas después del proceso de sellado inicial, por lo que dimensionar correctamente el sellado por inducción es fundamental para determinar el sistema exacto necesario para un producto en particular.
El sellado puede realizarse con una unidad manual o mediante un sistema de cinta transportadora. Un desarrollo más reciente (más adecuado para un número reducido de aplicaciones) permite utilizar el sellado por inducción para aplicar un sello de aluminio a un envase sin necesidad de una tapa. En este caso, el aluminio se suministra precortado o en bobina. Si se suministra en bobina, se troquela y se transfiere al cuello del envase. Una vez colocado el aluminio, el cabezal de sellado lo presiona, se activa el ciclo de inducción y el sello se adhiere al envase. Este proceso se conoce como aplicación directa o, a veces, sellado por inducción "sin tapa".
Usos potenciales
Existen diversas razones por las que las empresas optan por utilizar el sellado por inducción:
- Pruebas de manipulación
- Prevención de fugas
- Retención de frescura
- Protección contra el robo de paquetes
- Sostenibilidad
- Velocidad de producción
Pruebas de manipulación
Con las regulaciones de la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) relativas a los envases a prueba de manipulaciones , los envasadores farmacéuticos deben encontrar formas de cumplir según lo descrito en la Sección 450.500 Requisitos de envases a prueba de manipulaciones para ciertos medicamentos de venta libre para uso humano (CPG 7132a.17).
Los sistemas de sellado por inducción cumplen o superan estas regulaciones gubernamentales. Como se indica en la sección 6 de Sistemas de embalaje:
"...6. SELLOS INTERNOS DE LA BOCA DEL ENVASE. Papel, termoplástico, película plástica, lámina metálica o una combinación de estos materiales sellan la boca del envase (por ejemplo, una botella) debajo del tapón. Para abrir el envase y extraer el producto, es necesario rasgar o romper el sello. Este no se puede retirar y volver a colocar sin dejar rastro visible de la manipulación. Los sellos aplicados mediante inducción térmica a envases de plástico parecen ofrecer un mayor grado de resistencia a la manipulación que aquellos que dependen de un adhesivo para crear la unión..."
Prevención/protección contra fugas
Algunas empresas de transporte exigen que los productos químicos líquidos se sellen antes del envío para evitar que los productos químicos peligrosos se derramen sobre otros envíos.
Frescura
El sellado por inducción evita que los contaminantes no deseados se filtren en los productos alimenticios y puede contribuir a prolongar la vida útil de ciertos productos.
Protección contra robos
Los envases sellados por inducción ayudan a evitar que el producto se abra accidentalmente, ya que dejan un residuo visible del revestimiento en los envases de plástico. Las compañías farmacéuticas compran revestimientos que dejan deliberadamente residuos de la película o el papel de aluminio en los frascos. Las compañías de alimentos que utilizan sellado por inducción no desean estos residuos, ya que podrían interferir con el producto al dispensarlo. Por ello, colocan una etiqueta en el producto indicando que ha sido sellado por inducción para su protección, informando al consumidor que el producto fue sellado al salir de la fábrica y que debe verificar que el sello esté intacto antes de usarlo.
Sostenibilidad
En algunas aplicaciones, el sellado por inducción puede considerarse que contribuye a los objetivos de sostenibilidad al permitir botellas de menor peso, ya que el envase depende de la presencia de un sello de lámina por inducción para su seguridad, en lugar de un cuello y cierre de botella mecánicamente resistentes. [ 5 ]
Análisis del calentamiento por inducción
Algunos fabricantes han desarrollado dispositivos capaces de monitorizar la intensidad del campo magnético presente en el cabezal de inducción (directa o indirectamente mediante mecanismos como bobinas de captación), prediciendo dinámicamente el efecto de calentamiento en la lámina. Estos dispositivos proporcionan datos cuantificables tras la soldadura en un entorno de producción donde la uniformidad, especialmente en parámetros como la resistencia al desprendimiento de la lámina, es fundamental. Los analizadores pueden ser portátiles o estar diseñados para funcionar con sistemas de cintas transportadoras.
Las técnicas de análisis de potencia de alta velocidad (medición de voltaje y corriente en tiempo casi real) permiten interceptar el suministro de energía desde la red eléctrica al generador o desde el generador al cabezal, con el fin de calcular la energía suministrada a la lámina y el perfil estadístico de dicho proceso. Dado que la capacidad térmica de la lámina suele ser estática, información como la potencia real, la potencia aparente y el factor de potencia pueden utilizarse para predecir el calentamiento de la lámina con una buena correlación con los parámetros finales de soldadura y de forma dinámica.
Se pueden calcular muchos otros parámetros derivados para cada soldadura, lo que proporciona una mayor confianza en un entorno de producción, algo mucho más difícil de lograr en los sistemas de transferencia por conducción. En estos sistemas, el análisis, si se realiza, suele ser posterior a la soldadura, ya que la masa térmica relativamente grande de los elementos de calentamiento y conducción combinados dificulta el cambio rápido de temperatura. El calentamiento inductivo con retroalimentación cuantitativa, como la que proporcionan las técnicas de análisis de potencia, permite además la posibilidad de realizar ajustes dinámicos en el perfil de suministro de energía al objetivo. Esto abre la posibilidad de sistemas de prealimentación donde las propiedades del generador de inducción se ajustan prácticamente en tiempo real a medida que avanza el proceso de calentamiento, lo que permite un seguimiento específico del perfil de calentamiento y la consiguiente retroalimentación de cumplimiento, algo que no suele ser práctico en los procesos de calentamiento por conducción.
Ventajas del sellado por inducción frente al sellado por conducción
El sellado por conducción requiere una placa de metal duro que haga contacto perfecto con el recipiente que se está sellando. Los sistemas de sellado por conducción retrasan el tiempo de producción debido al tiempo de calentamiento necesario. Además, cuentan con sensores de temperatura y calentadores complejos.
A diferencia de los sistemas de sellado por conducción, los sistemas de sellado por inducción requieren muy pocos recursos energéticos, ofrecen un tiempo de arranque instantáneo y cuentan con un cabezal de sellado que puede adaptarse a contenedores "fuera de especificación" durante el proceso de sellado.
El sellado por inducción también ofrece ventajas al sellar sobre vidrio: al usar un sellador conductor para sellar una estructura de lámina simple sobre vidrio, no se admite ninguna tolerancia ni compresibilidad que permita corregir irregularidades en el acabado de la superficie del vidrio. Con un sellador por inducción, la superficie de contacto puede ser de un material compresible, lo que garantiza una unión perfecta en cada ocasión.
Aplicaciones prácticas del sellado por inducción
El sellado por inducción se utiliza ampliamente para preservar la frescura e integridad de diversos productos, tales como:
- Salsas , mermeladas y condimentos
- Productos lácteos , incluidos los envases de leche y yogur.
- Bebidas , como agua , café , té y zumos.
- Suplementos nutricionales
- Comidas preparadas , sopas y otros productos alimenticios.
- Alimentos para mascotas y productos para el cuidado de animales
- Medicamentos y otros productos farmacéuticos
- Cosméticos , como champús y acondicionadores
- Productos para el cuidado de la piel , como lociones , cremas y sueros.
- Diversas sustancias químicas , incluidos agentes de limpieza , pesticidas y fertilizantes.
- Pastas, adhesivos , selladores , pinturas y recubrimientos
- Lubricantes y grasas
- Artículos deportivos
Historia
- 1957–1958 – Jack Palmer (ingeniero de procesos en ese momento para FR Corporation – Bronx, NY) concibe y demuestra el concepto y método original para el sellado por inducción como un medio para resolver las fugas de líquido de las botellas de polietileno durante el transporte.
- 1960 – Se concede a Jack Palmer la patente estadounidense 2.937.481 , en la que se hace público su concepto y proceso de sellado por inducción.
- Mediados de la década de 1960: El sellado por inducción se utiliza en todo el mundo.
- 1973 – Se introduce el primer sellador de tapas de estado sólido.
- 1982 – Asesinatos por Tylenol en Chicago
- 1983 – Primera fuente de alimentación transistorizada refrigerada por aire para el sellado de tapas de inducción.
- 1985 – Se presentó la tecnología de bobina universal.
- 1992 – Se introduce una selladora refrigerada por agua basada en IGBT.
- 1997 – Se introdujeron las selladoras de tapas sin agua (la mitad del tamaño y prácticamente sin mantenimiento) [ 6 ]
- 2004 – Se introdujo el sistema de 6 kW.
Referencias
- ↑ US 2715474 A , Phillips, "Revestimientos y métodos de cierre", publicado en 1955
- ↑ US 4778698 A , Ou-Yang, "Sello interior para recipiente para uso con contenido líquido", publicado en 1988
- ↑ US 2937481 A , Jack Palmer, "Método para producir un paquete", publicado en 1958
- ↑ Evans, Scott (1997), Transferencia de temperatura debida al sellado por inducción , archivado del original el 2 de abril de 2015 , recuperado el 9 de marzo de 2015
- ↑ Empresa, JSA Packaging. "JSA Enterprises" . JSA Enterprises . Consultado el 12 de marzo de 2021 .
{{cite web}}:|last=tiene nombre genérico ( ayuda ) - ↑ "Evolución de los selladores de tapas sin agua" . kapsall.com . Consultado el 15 de abril de 2025 .
Lecturas adicionales
- Yam, KL, "Enciclopedia de tecnología de embalaje", John Wiley & Sons, 2009, ISBN 978-0-470-08704-6
- Herzog, M., "Cómo funciona el sistema Smart-Seal para nuestras selladoras de tapas por inducción" , Auto-Mate Technology, 2018
Enlaces externos
- Normativa de la FDA sobre envases a prueba de manipulaciones
- Calentamiento por inducción
- Maquinaria de embalaje
