¿Por qué las cintas adhesivas se desprenden de las cajas de cartón corrugado?

Una situación que se presenta cotidianamente en las áreas de producción es el desprendimiento de las cintas con las que se sellan las cajas; es decir, una vez el producto se empaca y sella en una caja de cartón, puede observarse cómo, con el paso de las horas, una buena cantidad de las cintas se han desprendido de sus respectivas cajas.

El desprendimiento de las cintas no es adecuado, pues el producto queda vulnerable y podrí­a salirse de la caja. Las áreas técnicas de las empresas se enfrentan entonces al interrogante de qué causa esta situación, ¿la cinta acaso no es la adecuada?, o ¿tal vez la calidad del cartón tiene alguna deficiencia?

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Generalmente cuando esto se presenta, las empresas consideran como primera opción que el problema está en la cinta, y al contactar al proveedor la respuesta de este es responsabilizar al cartón. Por supuesto, si acudimos primero al fabricante de cartón, nos dirá que el problema es la cinta.

Esta pregunta la hemos solucionado al interior del Instituto Mexicano de Profesionales en Envase y Embalaje, IMPEE, en repetidas ocasiones, por petición de una gran cantidad de empresas que nos enví­an sus materiales para que realicemos pruebas que les de algún indicio sobre la causa de esta problemática. Con el paso del tiempo hemos podido detectar cuál es la razón; sin embargo, me gustarí­a antes hacer algunas observaciones.

La cinta adhesiva

Es importante señalar que en muchas ocasiones este problema no se debe precisamente a la calidad de la cinta o la calidad del cartón corrugado, sino más bien a una deficiencia en la aplicación de la cinta. Cuando este proceso se realiza de forma automática, debemos asegurarnos que la cinta no solo ha sido colocada, sino presionada sobre el cartón, garantizando así­ que la mayor parte de sussuperficiesentran en contacto, pues cuando ambos materiales no hacen pleno contacto, tenderána despegarse.

Por otra parte, si ya hemos prestado atención a que la cinta esté bien pegada al cartón y aún así­ se desprende, el segundo paso es asegurarnos que tenga la calidad requerida.

Existen varias formas para evaluar la eficiencia de una cinta, algunos estudios de laboratorio nos permiten conocer, entre otras cosas,la fuerza de adherencia y la uniformidad del adhesivo. Estas son las siguientes:

1. Fuerza de looptack
2. Fuerza de shear
3. Fuerza de adherencia cinta vs. cinta
4. Fuerza de adherencia tangencial
5. Fuerza de adherencia axial

 

Algunas de estas pruebas evalúan exclusivamente las caracterí­sticas de la cinta adhesiva, es decir, no existe otro elemento involucrado; otras, especí­ficamente la cuatro y cinco, involucran a las cajas de cartón corrugado, con el objeto de evaluar la adherencia de los materiales. Por supuesto, en estos casos existen dos variables, la calidad de la cinta y la calidad del cartón corrugado.

Las empresas a menudo realizan pruebas empí­ricas para realizar estas comprobaciones, una de ellas es la de agarrar la orilla de la cinta y arrojar el rollo de la misma, como si fuese un yo-yo, para comprobar si tiene la adherencia suficiente como para que el rollo se mantenga suspendido o este fluye libremente hasta el suelo y más allá. Sin embargo, luego de realizar diferentes pruebas en el Instituto, hemos podido constatar que esta no nos arroja ningún dato en el cual podamos sustentar la fuerza de adherencia.

Por experiencia, consideramos que la prueba número tres es de gran utilidad para poder determinar las caracterí­sticas reales de su adhesión. Esta prueba, que mide la fuerza de desprendimiento, se realiza en un equipo de tensión y compresión, donde la cinta se coloca unida con ella misma y se va despegando mediante la aplicación de una fuerza de tensión.

Es muy importante mencionar que esta prueba registrade forma continua la fuerza aplicada para desprender la cinta, no solo se toma la medida máxima o medida pico, como ocurre en la gran mayorí­a de las pruebas.

La importancia de medir la fuerza durante todo el test es que los valores máximos registrados pueden no ser representativos de la fuerza promedio resultante en esta prueba. Lo anterior lo podemos observar en la siguiente gráfica, en la que se muestran los puntos máximos alejados de la franja promedio de fuerza, siendo esta última la que nos interesa; es por esta razónque lo mejor es que los puntos máximos sean eliminados en el promedio de fuerza.

Gráfica de adherencia con la prueba de cintra vs. cinta

En la prueba número cuatro, que además de la cinta involucra el sustrato, una vez que la cinta se ha adherido al cartón, se desprende en forma perpendicular, lo cual requiere de una relativa baja fuerza, generalmente medida en gramos fuerza.

La prueba número cinca busca obtener la fuerza de la decisión de esta cinta de forma axial; es decir, cuando se coloca producto dentro de una caja de cartón sellada con cinta en la parte inferior, el peso de este tenderáa ejercer fuerza para abrir el fondo de la caja, a esto es a lo que llamamos fuerza axial.Lo ideal, por supuesto, es que la cinta tenga una resistencia mucho mayor a la del producto colocado dentro de la caja.

En el Instituto, durante los cursos de capacitación que brindamos a las empresas, realizamos un ensayo que ejemplifica bien esta fuerza a la que nos referimos: colocamos cinta en la parte inferior de una caja y solicitamos a una persona que se coloque dentro. Generalmente una persona pesa en promedio 60 kg, los cuales estarí­an distribuidos solo en el área de sus pies, es decir, que los kilogramos sobre centí­metro cuadrado aplicado serí­an muy superiores al peso prácticamente de cualquier producto. Una vez la persona está dentro de la caja, le pedimos a otras personas que la levanten, el resultado nos dará de manera demostrativa y empí­rica la resistencia de la cinta: generalmente no se desprende y mantiene unidas las solapas de la caja por la parte del fondo, lo que comprueba quetiene una gran resistencia de fuerza axial cuando ha sido bien colocada.

Pero, ¿por qué hay casos en los que las cintas se desprenden? En el Instituto realizamos una serie de pruebas con el fin de determinar cuál es la causa exacta por la que esto se presenta. Para este fin obtuvimos cintas y cajas de cartón corrugado de diversos proveedores, con diferentes calidades, y realizamos un experimento tendiente a solucionar el interrogante.

En esta investigación, primero, se evaluaron las cintas adhesivas y se obtuvieron las fuerzas de adherencia de cada una de ellas a través del procedimiento de fuerza de adherencia de cinta contra cinta. En estas pruebas se observa que algunas presentaron una fuerza de adherencia mucho mayor a las otras, lo cual podrí­a, en un primer momento, decirnos que quizásaquellas con mayor adherencia presentarí­an menor desprendimiento.

Los cartones corrugados también fueron analizados previamente, determinando su coeficiente de fricción, porcentaje de humedad, absorción de humedad COBB y rigidez, que son pruebas que comúnmente se realizan a los empaques de este material. Posteriormente, evaluamos la adherencia de las cintas en los diferentes cartones corrugados.

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La unión sobre el cartón corrugado se determinó por la verificación de adherencia perpendicular, como se muestra en la siguiente fotografí­a, y los resultados fueron sorprendentes, pues encontramos que cintas que originalmente tení­an una mayor adherencia, una vez colocadas sobre algunos tipos de corrugados no requerí­an de una gran fuerza de desprendimiento.

Esto sin duda fue una revelación que desestimó la idea generalizada de que la cinta y su calidad son las responsables de la mala adhesión y, por el contrario, demostró que la calidad del cartón corrugado es esencial para una buena adherencia.

Ahora bien, una vez conocida la importancia de la calidad del cartón corrugado, nos dimos a la tarea de encontrar una forma adecuada para determinar una caracterí­stica representativa que nos diera luz al respecto. Por esa razón, volvimos a evaluar los diferentes tipos de cartón corrugado que se tení­an; sin embargo, tuvimos que buscar otro tipo de pruebas que nos dieran mayor información, pues como se mencionó anteriormente, las elaboradas cotidianamente no nos dieron variaciones significativas que nos permitiera deducir que alguna de ellas tendrí­a influencia en la problemática.

Rugosidad en corrugados

Después de evaluar algunas opciones, encontramos un estudio que nos dio mayor información sobre diferencias significativas para el efecto de la adhesión de las cintas en los corrugados. Esta fue la de rugosidad, determinada a partir de un aparato llamado rugosí­metro, y el cual nos arrojó información muy valiosa.

Rugosidad en vidrio plano

El rugosí­metro nos muestra variaciones en la superficie del corrugado en micrómetros (µm), teniendo como referencia que la superficie de un vidrio plano y liso presenta variaciones mí­nimas de 0,069 µm, mientras que un cartón corrugado puede presentar variaciones que van desde 3 a 12 µm. Por supuesto que cartones con rugosidades mayores a 6 µm presentan, dada su superficie, una mayor dificultad para lograr una buena adherencia de las cintas adhesivas.

Cartón con baja rugosidad presentó mayor adherencia en cintas

Cartón con alta rugosidad presentó menor adherencia en cintas

Como conclusión podemos afirmar que entre mayor rugosidad presente un cartón, mayor dificultad de adhesión tendrá con las cintas adhesivas, sin importar que estaspresenten una buena fuerza de adherencia y, por el contrario, entre menor rugosidad presente el cartón, la adhesión de la cinta se efectuará de una mejor manera.

En ese sentido, a partir de esta experiencia consideramos que, si en su empresa se presenta a menudo que las cintas adhesivas se desprendan, es importante que solicite esta caracterí­stica de rugosidad en las especificaciones técnicas de sus cajas de cartón corrugado.

Si requiere una mayor información sobre este estudio o una asesorí­a para su empresa, contáctenos.

Artí­culo de la edición junio-julio: código EE0503-IMPEE