La revolución del moldeo por inyección: historia de la primera botella de cartón aséptica del mundo

Cuando comenzamos a diseñar el envase Tetra Evero Aseptic queríamos crear un envase que tuviera el sistema de apertura y vertido de una botella y, a la vez, mantuviese la eficacia ambiental y operacional de un envase de cartón. Sin embargo, para hacer esto necesitábamos desarrollar una parte superior de plástico que fundiera la boca de la botella con el envase de cartón, procurando que el líquido se mantuviera seguro.

La tecnología de moldeo por inyección existente requería la producción de muchas unidades lo que suponía demasiado tiempo y elevados costes que habrían sido prohibitivos para los productores de este nuevo envase. Por eso, tratamos de encontrar la manera de utilizar esta tecnología de forma completamente diferente pero que nos siguiera proporcionando la solidez y la fiabilidad necesarias para garantizar condiciones asépticas, a la vez que minimizábamos los costes. Esto también implicaba utilizar un polímero para obtener las propiedades adecuadas, tanto para el envase como para proteger la leche de su interior.

El moldeo por inyección es uno de los procesos de fabricación más comunes en el mundo, utilizado en la fabricación de productos tan diversos como teléfonos móviles, ordenadores, equipación deportiva y DVDs. En pocas palabras, el material se inyecta en un molde para producir las diferentes partes de un producto. Tetra Pak tiene 25 años de experiencia en esta tecnología que hemos utilizado en la fabricación de envases como el Tetra Top.

Basándonos en nuestra experiencia, se nos ocurrió un nuevo concepto para el moldeo por inyección que mantenía los costes y tiempos de producción: reducir el tamaño del equipo de moldeo por inyección e integrarlo en la propia máquina, simplificando el proceso lo máximo posible. Para desarrollarlo, decidimos colocar el cuerpo del envase (después de tener formado y cerrado el cilindro) y la parte superior antes de la fase de inyección: aplicamos la parte superior de plástico en un mandril rotativo, que en el siguiente paso del giro se coloca el cilindro de material de envase en ese mismo mandril. El mandril se transfiere después a una herramienta de moldeo donde se inyecta plástico fundido en tan sólo 40 milisegundos. Un ciclo de inyección de moldeo dura 1,44 segundos, haciendo de este el mejor sistema de moldeo por inyección del mundo y el primero que se integra en la máquina de llenado de la botella aséptica de cartón.

Para avanzar, teníamos que probar el concepto y demostrar su viabilidad. Empezamos diseñando algunos test muy básicos para validar la idea fundamental y luego desarrollamos un banco de pruebas que necesitó de la dedicación de muchos ingenieros.

Tras superar el desafío inicial de dar con una idea y probarla, nos enfrentamos al reto más difícil: transformar el concepto y el banco de pruebas en un proceso de producción que pudiera operar a escala industrial y que se incorporara a la máquina de llenado.

Entre los muchos desafíos de diseño se encontraban las características físicas requeridas para la parte superior de plástico. Necesitábamos una tapa fina para asegurar la congelación rápida del líquido de plástico después del moldeo, pero tenía que ser lo suficientemente robusta como para resistir el impacto si se caía. Además, teníamos que encontrar una nueva barrera de luz para proteger el producto. Generalmente utilizamos papel de aluminio, pero en el caso de TEA, la parte superior de plástico también realizaba esta función de protección para garantizar la vida útil del producto. Esto requirió dar con una nueva receta de la mezcla de polímeros.

Para llevar el cuerpo cilíndrico de material de envase y la parte superior juntos en la línea de producción, el cierre alimenta a la máquina de envasado en donde se posiciona en lo alto del mandril, un tipo de cabezal rotativo que gira paso a paso en movimientos de 90º.

El material de envasado se corta de un rollo para formar un manguito y también se coloca en el mismo mandril como el cierre. El mandril con el cierre y la funda de cartón se colocan a continuación en el molde y la parte superior de plástico se moldea. El plástico derretido sella el cierre y el borde de envase de cartón antes de que se solidifique la parte superior del molde. La diferencia innovadora en comparación con el moldeo por inyección tradicional es que en vez de un sistema de moldeo por inyección de una sola cavidad, hemos desarrollado un sistema con cuatro moldes.

El moldeo por inyección de la parte superior es una de las tecnologías más importantes para la capacidad de la máquina. También estamos explorando otras posibles mejoras de eficiencia como la forma de reducir los tiempos a la hora de llenar los envases. Para nosotros, el desarrollo de esta nueva tecnología de moldeo por inyección para el envase Tetra Evero Aseptic es solo el principio del desafío. Estamos desarrollando nuevos cierres, explorando caminos para minimizar la cantidad de material con el objetivo de hacer el proceso de moldeo por inyección todavía más eficiente.

En Tetra Pak nos esforzamos continuamente para aumentar la eficiencia de producción de nuestros clientes. Sin embargo, en la producción de 10.000 envases por hora en cuatro moldes de una sola cavidad, estamos cerca de los límites físicos de la tecnología del moldeo por inyección. Para superar el límite de capacidad de producción se requieren innovaciones en los materiales que usamos. Por ejemplo, si hemos sido capaces de utilizar un polímero más fino que tenía las mismas características físicas que el polímero que utilizamos actualmente, podemos acelerar el proceso de moldeo por inyección aún más.

El moldeo por inyección de la parte superior es sólo una de las tecnologías más importantes de la capacidad de la máquina. También estamos explorando otros beneficios potenciales de eficiencia como la manera de reducir el tiempo para llenar un envase. Para nosotros, el desarrollo de esta nueva tecnología de moldeo por inyección para TEA es sólo el comienzo de un reto. Estamos desarrollando nuevos cierres y explorando formas de minimizar la cantidad de material utilizado, con el objetivo de hacer el proceso de moldeo por inyección aún más eficiente.