Design de caixa de papelão ondulado

Caixa de sobreposição parcial com slots de bloqueio para fechar temporariamente a caixa

O design de caixa de papelão ondulado é o processo de combinar fatores de design para caixas de papelão de papelão ondulado com os requisitos funcionais físicos, de processamento e de uso final. Os engenheiros de embalagem trabalham para atender aos requisitos de desempenho de uma caixa enquanto controlam os custos totais em todo o sistema.

Além do projeto estrutural discutido neste artigo, códigos de barras impressos , etiquetas e design gráfico também são vitais.

Funções

Caixa de microflauta com lacre de fita de segurança circular

Parcialmente aberto; mostrando a aba da dobra e a aba de travamento (língua)

As caixas de papelão ondulado são usadas frequentemente como contêineres de transporte . As caixas precisam conter o produto desde a fabricação até a distribuição até a venda e, às vezes, o uso final. As caixas fornecem alguma medida de proteção ao produto por si só, mas geralmente exigem componentes internos, como amortecimento , órtese e bloqueio para ajudar a proteger o conteúdo frágil. Os perigos do transporte dependem em grande parte do sistema logístico particular que está sendo empregado. Por exemplo, caixas unificadas em uma carga unitária em um palete não encontram manuseio individual, enquanto as caixas classificadas e enviadas durante parte de seu ciclo de distribuição como cargas mistas ou transportadoras expressas podem receber choques severos , chutes e assim por diante.^{[1] [2] [3]}

Os contêineres de remessa comuns exigem impressão e etiquetas para identificar o conteúdo, fornecer informações legais e regulamentares e códigos de barras para roteamento. As caixas que são usadas para marketing, merchandising e ponto de venda costumam ter gráficos altos para ajudar a comunicar o conteúdo. Algumas caixas são projetadas para a exposição do conteúdo na prateleira conhecida como "Retail Ready Packaging". Outros são projetados para ajudar a distribuir o conteúdo. Popular por sua resistência, durabilidade, leveza, reciclabilidade e custo-benefício, as caixas de papelão ondulado são usadas para o envio de uma variedade de itens. Devido à qualidade e segurança dos itens de embalagem em caixas de papelão ondulado, eles são amplamente utilizados na indústria alimentícia. As caixas suportam a pressão que vem com o empilhamento, tornando-as ideais para fácil transporte.^[4]

Além disso, designs de caixas mais elaborados e inovadores surgiram devido a vários motivos. O unboxing é uma tendência emergente que desafiou os designers a criar novas maneiras legais de abrir caixas e exibições animadas de produtos dentro dessas caixas. Outra tendência é o uso de papelão ondulado para exposição de produtos. Com a rigidez do papelão ondulado combinada com a capacidade de imprimir belos designs, o papelão ondulado pode ser projetado como um display de ponto de compra ou display "POP" para exibir produtos em um display totalmente de marca em vez da prateleira de varejo padrão.

Mais de 95% de todos os produtos nos Estados Unidos são enviados em caixas de papelão ondulado. ^[5] O papelão ondulado é responsável por mais da metade de todo o papel reciclado nos EUA. ^[4]

Força de empilhamento

Uma das funções importantes de uma caixa de papelão ondulado é fornecer resistência ao esmagamento (proteção do produto) e resistência adequada para empilhamento em armazéns.

Uma caixa pode ser projetada otimizando o grau de papelão ondulado, o design da caixa, a direção do canal e os suportes internos. O suporte do produto também oferece "compartilhamento de carga" e pode ser um fator importante. ^[6] Às vezes, os fechamentos de caixas podem afetar a resistência de empilhamento de caixas. ^[7]

Se for esperado o armazenamento a longo prazo de caixas de papelão ondulado em alta umidade, é necessária força extra e resistência à umidade.

O método de carregamento de caixas em paletes afeta fortemente o empilhamento. As colunas verticais fornecem o melhor desempenho de caixa, enquanto os padrões de intertravamento de caixas reduzem significativamente o desempenho. A interação das caixas e paletes também é importante.

O teste de compressão de caixa é um meio de avaliar caixas, pilhas de caixas e cargas unitárias sob condições controladas. As condições de campo de empilhamento e compressão dinâmica não possuem o mesmo grau de controle. A resistência à compressão pode ser estimada com base na construção do contêiner, tamanho e parâmetros de uso: o teste real da embalagem geralmente é realizado para verificar essas estimativas.

Muitos engenheiros de embalagem acham vantajoso auditar periodicamente os armazéns e visitar as operações de recebimento de pacotes dos clientes. Quando o desempenho de campo é observado ou documentado como tendo problemas, um novo ciclo de projeto e teste pode ser justificado.

Estimando a compactação

A Fiber Box Association tem um método para estimar a resistência à compressão que inclui os seguintes fatores:

• Tempo
• Umidade
• Tipo de paletização
• Padrões de paletes
• Tipo de palete
• Manuseio

Processo

Teste de queda de laboratório para determinar a capacidade de suportar manuseio brusco

Os engenheiros de embalagem projetam caixas de papelão ondulado para atender às necessidades específicas do produto que está sendo enviado, aos perigos do ambiente de envio (choque, vibração, compressão, umidade etc.) e às necessidades de varejistas e consumidores

Engenheiros e projetistas começam com as necessidades do projeto em particular: restrições de custo, capacidades de maquinário, características do produto, necessidades logísticas, regulamentos aplicáveis, necessidades do consumidor, etc. Muitas vezes, os projetos são feitos com programas de desenho assistido por computador conectados a mesas automatizadas de fabricação de amostras. Várias opções de projeto e construção podem ser consideradas.

As amostras são frequentemente submetidas a testes de embalagem com base na ASTM ou em outros protocolos de teste padrão , como a Associação Internacional de Trânsito Seguro. O design estrutural é combinado com o design gráfico . Para projetos baseados no consumidor, o pessoal de marketing às vezes usa grupos de foco ou meios mais quantitativos de avaliar a aceitação. Os mercados de teste são empregados para os principais programas.

O processo começa com a fabricação de papelão ondulado em uma linha de papelão ondulado, uma longa série de máquinas interligadas que podem ter o tamanho de um campo de futebol americano . Uma peça acabada de papelão ondulado de parede simples é uma única camada de papelão ondulado intercalada entre dois revestimentos. ^[4]

Trabalhadores qualificados preparam tíquetes de trabalho para cada pilha de peças brutas de caixa e encaminham as peças brutas para as máquinas de fabricação. As matrizes e padrões de impressão são preparados em folhas grandes e flexíveis de borracha ou estanho. Eles são carregados em rolos e os blanks das caixas são alimentados por eles, onde cada um é aparado, impresso, cortado, marcado, dobrado e colado para formar uma caixa. As caixas acabadas são então empilhadas e enviadas para uma máquina de cintagem para serem embaladas e enviadas. ^[4]

Projeto

O estilo de caixa mais comum é o Regular Slotted Container (RSC). Todas as abas têm o mesmo comprimento da pontuação à borda. Normalmente, as abas maiores se encontram no meio e as abas menores não, a menos que a largura seja igual ao comprimento. Os estilos de caixa na Europa são normalmente especificados por um código de 4 dígitos fornecido pela Federação Europeia de Fabricantes de Papelão Ondulado (FEFCO): Um contêiner com fenda comum é codificado 0201. ^[8]

Contêiner com Ranhura Regular

Caixa em branco para um recipiente com ranhuras regular mostrando linhas de pontuação, ranhuras e junta do fabricante

A junta do fabricante é mais frequentemente unida com adesivo, mas também pode ser colada ou costurada. A caixa é enviada plana (desmontada) para o empacotador que monta a caixa, a enche e a fecha para envio. O fechamento da caixa pode ser por fita, adesivo, grampos, cintas , etc.

Muitos outros estilos de caixas de papelão ondulado e estruturas estão disponíveis:

• FOL (Full Overlap): Uma Full Overlap Box é semelhante a um RSC, exceto que os flaps principais se sobrepõem totalmente. As abas de sobreposição total fornecem força extra de empilhamento e proteção de borda.
• HSC (Half Slotted Container): Os Half-Slotted Containers (HSC) são semelhantes a um RSC, mas com apenas um conjunto de abas. Eles são úteis quando se deseja um recipiente aberto. HSCs podem ser usados ​​para criar uma caixa de telescópio.
• Uma caixa de telescópio completo tem duas seções totalmente telescópicas. As seções podem ser formadas por grampos, fechaduras recortadas, adesivo, etc.
• Uma caixa de telescópio parcial tem duas seções. O topo telescópios parcialmente sobre o fundo. Comumente usado para segurar o papel de impressão.
• Uma bandeja de papelão ondulado é frequentemente usada para fins de exibição ou usada com um envoltório retrátil
• As almofadas de canto corrugadas podem ser usadas para suporte e amortecimento do produto
• Formas especiais de corte têm designs e usos quase infinitos.
• etc.

O tamanho de uma caixa pode ser medido para dimensões internas (para ajuste do produto) ou externas (para manuseio de máquinas ou paletização). As caixas geralmente são especificadas e ordenadas pelas dimensões internas.

• 

  Ponto de venda por grosso com cargas completas de paletes.

• 

  Bag-In-Box contendo líquidos para dispensar

• 

  Caixa usada para embalagem de frutas. Ele precisa estar aberto para permitir a respiração e o acesso à cadeia de frio . As abas travam quando empilhadas em um palete.

• 

  Caixas de livros. Observe a fita de segurança usada como fechamento

• 

  Caixa de telescópio usada para bananas. Observe os orifícios para as mãos e orifícios de ventilação

• 

  Pasta recortada para torneira

• 

  Caixa de canto cortada para latas de bebidas ^[9]

• 

  Caixa de papelão ondulado, suporte interno de papelão ondulado e amortecimento para disco rígido

• 

  Pizza para viagem em uma pasta cortada

• 

  Caixas de exibição para garrafas de suco

Exibição de varejo

Os varejistas geralmente pedem que a mercadoria seja entregue a eles em contêineres de transporte que permitem o fácil armazenamento de cargas completas. O objetivo é colocar a caixa diretamente nas prateleiras e locais de estocagem sem manusear individualmente os pacotes unitários ou os pacotes primários. Os varejistas geralmente exigem que os produtos venham em embalagens prontas para a prateleira para reduzir os custos de estocagem e economizar nas despesas trabalhistas. Vários designs de caixa especializados estão disponíveis. ^{[10] [11] [12] [13] [14] [15] [16]}

Remessas mistas individuais

A construção da caixa precisa ser compatível com seu sistema logístico . Os pacotes projetados para remessas controladas de cargas uniformes de paletes podem não ser adequados para remessas mistas com transportadoras expressas .

Muitos itens são enviados individualmente (em parte ou totalmente) por transportadora expressa, correio ou outros sistemas de logística mistos . As demandas de vários manuseios manuais, classificação automatizada e empilhamento descontrolado em caminhões ou contêineres aéreos sobrecarregam severamente as caixas, os fechamentos das caixas e o conteúdo. As caixas projetadas para movimentação e armazenamento de carga unitária podem não ser adequadas para sistemas logísticos mistos.

O transporte com menos carga de caminhão coloca mais estresse nos contêineres de papelão corrugado do que o envio por cargas uniformes de paletes em caminhões ou contêineres intermodais. Às vezes, as caixas precisam ser de construção mais pesada para atender às necessidades do sistema de distribuição.

Governo, militares e exportação

Muitos itens que estão sendo fornecidos aos governos são muito bem manuseados: as caixas são unitizadas, enviadas em caminhões cobertos ou contêineres intermodais , e o armazenamento é feito em armazéns . "Caixas domésticas" normais e embalagens comerciais são aceitáveis. ^[17]

Material militar , suprimentos de campo e ajuda humanitária geralmente encontram manuseio severo e armazenamento descontrolado. Especificações especiais de caixa para remessas governamentais são frequentemente aplicáveis. São necessários painéis de fibra resistentes às intempéries, construção de caixa, fechamento de caixa e unitização.

• 

  RSCs de MREs sendo descarregados de um helicóptero. Caixas resistentes à água fechadas com cintas .

• 

  Correio militar e suprimentos sendo classificados em um porta-aviões

• 

  Ajuda humanitária (água engarrafada) manuseada por militares: Recipientes semi-fendidos com orifícios para as mãos

• 

  Ajuda humanitária em caixas ou escaninhos a granel

Exportar

Muitos embarques internacionais são muito bem conduzidos: as caixas são unitizadas, embarcadas em caminhões cobertos ou contêineres intermodais , e a armazenagem é feita em armazéns . As "caixas domésticas" normais são comumente usadas.

A carga fracionada a granel precisa ser resistente à água e resistente. Mesmo as remessas inicialmente enviadas via transporte intermodal de cargas podem ter operações logísticas posteriores extremas e descontroladas. As condições específicas do porto de destino e do país de uso devem ser consideradas para o projeto das caixas de exportação.

Mercadorias perigosas e perigosas

Caixa de parede dupla com divisórias para envio de quatro garrafas de líquido corrosivo

O envio de mercadorias perigosas ou materiais perigosos é altamente regulamentado. Com base nas recomendações da ONU sobre os regulamentos do modelo de transporte de mercadorias perigosas, cada país coordenou requisitos de design e desempenho para remessa. Por exemplo, nos EUA, o Departamento de Transporte tem jurisdição e requisitos publicados no Título 49 do Código de Regulamentos Federais . As caixas de papelão ondulado são descritas nos requisitos 4G. O desempenho (teste de queda severa, etc.) precisa ser certificado para a caixa e o conteúdo.

Algumas operadoras têm requisitos adicionais.

Fechamento da caixa

O meio de fechar uma caixa é um aspecto importante do design. Ele é afetado pelos tipos de equipamentos disponíveis para as linhas de produção, o desempenho medido do laboratório, o desempenho de campo e a capacidade dos usuários finais de abrir a caixa com facilidade e segurança.

Os fechamentos de caixa incluem:

• Adesivo , adesivo à base de água ou termofusível - Os adesivos são aplicados manualmente ou por máquina. Os adesivos à base de amido são a escolha de um corrugador por ser econômico. O amido funciona como um meio para mofos, líquens e fungos; portanto, para evitá-lo, são adicionados antifúngicos antes do uso.
• Grampos - grampos são usados ​​para prender as abas da caixa. Grampos pequenos (nominalmente ½ polegada de coroa) podem ser aplicados a uma caixa com um grampeador de poste. Grampos de coroa mais larga (nominalmente 1¼ de polegada) podem ser aplicados com um clincher cego
• Fita de vedação de caixa , fitas sensíveis à pressão estão disponíveis em várias larguras, ou seja, 36, 48 e 72 mm de largura e várias espessuras. BOPP e PET são usados ​​como suporte. A colagem é feita manualmente ou por seladora de caixas semiautomática .
• Fita de filamento , fita reforçada sensível à pressão usada para fechar caixas.
• Fita de papel goma - consiste em um papel grosso no qual o adesivo é ativado pela água e une a fita à caixa.
• Fita gomada reforçada com água ativada. Duas folhas de papel com filamentos de reforço embutidos entre elas.
• Cintas - as cintas são geralmente utilizadas para unitização, compostas de plástico (PP, PE, PET, PVC), metal (aço SS) etc. e estão disponíveis em várias larguras.
• Envoltório retrátil - é um filme fino de LLDPE, LDPE, etc. que encolhe com a aplicação de calor resultando no envolvimento de uma caixa por todos os lados. A embalagem retrátil geralmente é mais cara, pois precisa de um túnel quente e requer mais material do que as alternativas. No entanto, a caixa embalada ficará mais protegida do meio ambiente, pois o envoltório funciona como uma barreira.

Referências

Livros, referências gerais

• "Manual da Caixa de Fibra", Fiber Box Association, Chicago IL
• Koning, John W. (1995). Encruzilhada de papelão ondulado: um guia de referência para a indústria de contêineres de papelão ondulado . ISBN 9780898522990.
• Indústria europeia de papelão ondulado
• Boas práticas de fabricação para embalagens de papelão ondulado e sólido
• Soroka, W, "Fundamentos da Tecnologia de Embalagem", IoPP, 2002, ISBN 1-930268-25-4 
• "Guia de Embalagens para Embarques de Pequenas Encomendas", 2005, IoPP
• Yam, KL, "Enciclopédia de Tecnologia de Embalagem", John Wiley & Sons, 2009, ISBN 978-0-470-08704-6 

Normas ASTM

• D642 Método de teste para determinar a resistência à compressão de contêineres, componentes e cargas unitárias.
• D1974 Prática padrão para métodos de fechamento, vedação e reforço de caixas de papelão
• Método de teste D4577 para resistência à compressão de um contêiner sob carga constante
• D5118 Prática padrão para fabricação de caixas de remessa de papelão de fibra
• D5168 Prática padrão para fabricação e fechamento de recipientes de papelão ondulado de parede tripla
• D5639 Prática padrão para seleção de materiais de papelão ondulado e construção de caixa com base nos requisitos de desempenho
• Guia Padrão D6804 para Projeto de Furos de Mão em Caixas Onduladas