KURZUS: Csomagolás

MODUL: V. Modul: Csomagolásvizsgálatok

14. lecke: Csomagolóanyag vizsgálatok

Cél: A tananyag célja, hogy a hallgató ismerje meg a csomagolóanyag vizsgálatokat. Legyen tisztában az egyes alapanyagokra elérhető vizsgálati módszerekkel és ezen módszerek alapelveivel.

A lecke megtanulása után Ön képes lesz egy tervezési feladat során meghatározni, hogy az alkalmazni kívánt csomagolóeszköz anyagának milyen minőségellenőrzési módszereit alkalmazhatja.

Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes

  • adott listából kiválasztani az adott papírvizsgálatra igaz jellemzőket,
  • adott ábráról eldönteni, hogy melyik papírvizsgálatot ábrázolja,
  • adott vizsgálathoz képes példát rendelni.

Időszükséglet: A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége.

Kulcsfogalmak

  • papír vizsgálatok,
  • FCT vizsgálat,
  • Cobb vizsgálat,
  • FCT vizsgálat,
  • SCT vizsgálat,
  • ECT vizsgálat,
  • átütőmunka vizsgálat
  • BST vizsgálat.
1. A csomagolóanyag vizsgálatok jelentősége

A szállítási csomagolások, csomagolóeszközök, illetve csomagolási rendszerek vizsgálatával megállapítható, hogy az adott csomagolás alkalmas-e adott igénybevételek mellett az áru A-ból B pontba való biztonságos eljuttatására. Így kiszűrhetőek az esetleges tervezési hibák, úgy mint a belső párnázás rossz kialakítása vagy a kelleténél gyengébb alapanyagú csomagolóanyag alkalmazása. Utóbbi számszerűsítésére a korábbi leckében már említett szervezetek különböző vizsgálati szabványokat hoztak létre. Ezek az eljárások alkalmasak a gyáron belüli vagy vevői reklamáció miatti minőségellenőrzésre és a tervezési folyamat támogatására is. Mivel a csomagolások legnagyobb része, körülbelül 40%-a papírból készül, ezért az alapanyag vizsgálatoknál is erre helyezzük a hangsúlyt.

A vizsgálatokat az angol nevekből származó rövidítéssel szokták azonosítani, ahol ez fontos és a szakmai körökben való kommunikációhoz feltétlenül szükséges, ott zárójelben szerepeltetjük a vizsgálat teljes magyar elnevezése mellett.

2. Papírvizsgálatok

Jegyezze meg a papírvizsgálatok jellemzőit, rövid elnevezésüket és a vizsgálatokat bemutató ábrákat!

Hullámpapírlemez vastagságának meghatározása (ISO 3034)

E szabvány tárgya a három-, az öt- és a hétrétegű hullámpapírlemez, illetve az ebből készített csomagolóeszközök vastagságának meghatározása. Az alkalmazott eszköz a vastagságmérő műszer, amelynek két egymással párhuzamos mérőlapja között mérhető a próbatest vastagsága.

Vastagságmérő műszer
1. ábra
A lapos nyomószilárdság meghatározása (Flat Crush Test, FCT, ISO 3035)

A vizsgálat a hullámlemez összeroppantásához szükséges - próbatest síkjára merőlegesen ható erő mérését jelenti. A lemez lapos összenyomási ellenállását a hullámosítás elasztikussága határozza meg, ez adja a lemez ütéselnyelő képességét. Amikor a hullámpapírlemezre nyomást fejtenek ki, veszít mechanikai tulajdonságaiból.

A lapos nyomószilárdság meghatározásának szemléltetése
2. ábra

A próbatestet a prés alsó nyomólapjának közepére, a nyomólap oldalsó széleivel párhuzamosan kell elhelyezni. A próbatestet a teljes összeroppanásig terheljük, majd leolvassuk a műszerről az eredményt. Az eredmények közül csak azokat lehet elfogadni, amelyeknél az összenyomás az alábbi ábra szerint megy végbe, ellenkező esetben a vizsgálatot új próbatestekkel meg kell ismételni.

A helyes összenyomás
3. ábra
Felületi vízfelszívásának meghatározása Cobb készülékkel (ISO 535)

A Cobb-féle osztályozásvizsgálat a papír, karton vagy hullámpapír vízelnyelő képességéről nyújt információt, azt mutatja meg, hogy a papír milyen mennyiségű vizet képes elnyelni meghatározott idő alatt speciális körülmények között. Minél alacsonyabb a Cobb-érték, annál magasabb az anyag abszorpciós képessége. Az idő meghatározásánál figyelembe kell venni, hogy a papír érzékelhető mennyiséget tudjon magába szívni, viszont mindkét oldal átnedvesedését el kell kerülni. A vizsgálat gyakorlatban való használhatóságát többen megkérdőjelezik, hiszen ott általában a papír felülete és a víz nem folyamatosan, egy hosszabb időtartamon keresztül érintkezik, hanem több rövidebb intervallumban. Ilyen eset például gyártás során a vízalapú ragasztók használata. Azonban az anyag adszorpciós képességére így is lehet következtetni és a szükséges méretezés figyelembevételével a megfelelő tulajdonságú kiválasztható.

Cobb készülék
4. ábra
Papír, karton és hullámpapír-lemez négyzetmétertömegének meghatározása (ISO 536, ISO 3039)

A lapszerű termékek négyzetmétertömegén az egy négyzetméter felületű minta tömegét értjük grammban. A vizsgálat során papír, karton vagy hullámpapírlemez tömegét kapjuk meg. A tömeg egy négyzetméter területre vonatkoztatott tömeg átszámításán alapszik.

A hullámpapírlemez tömegének meghatározásához a hullámpapírlemezt vízben áztatni kell, majd a felázott rétegeket elválasztani egymástól. Az elválasztott rétegeket teljesen ki kell szárítani. Ezt követően az egyes rétegek tömegét kell lemérni és összeadni. A hullámosított réteget(eket) síkfelületen teljesen ki kell simítani, majd a simítás után a fedőrétegeknek megfelelő méretre kell vágni. Ezt követően az egyes rétegek tömegét kell külön-külön kell lemérni és meghatározni.

A mérési eredmények segítségével megállapítható, hogy az egyes rétegek minősége megegyezik-e az elvárt értékkel.

A repesztőszilárdság meghatározása (Bursting Test, BST, ISO 2759)

A rögzítőgyűrűvel leszorított próbatest egyik oldalán gumimembránon keresztül, egyenletesen növekedő nyomás hat a hullámlemezre, miközben méri a próbatest kirepesztéséhez szükséges nyomást kPa-ban.

A repesztőszilárdság meghatározásának szemléltetése
5. ábra

A vizsgálandó próbatestet, megfelelő oldalával a membrán felé fordítva kell a készülékbe helyezni. A készülékbe elhelyezett próbatestet a leszorító szerkezettel kell leszorítani, majd a nyomás egyenletes növekedése által a repesztést elvégezni. A repesztés pillanatában a nyomáserő mutatója a skálán a próbadarab repesztéséhez szükséges erő értékét mutatja.

Élnyomó szilárdság meghatározása (Edge Crush Test, ECT, ISO 3037)

A szabványos méretű minta megroppantásához szükséges erőt mérik kN/m-ben. A hullámlemez élnyomó szilárdsága általában igen nagy. Fontos szerepet játszik a csomagolt áru halmazolhatóságában. A lemez vastagságának és szélességének növekedésekor nő az élnyomó szilárdsága.

Az élnyomó szilárdság meghatározásának szemléltetése
6. ábra

A mérés során a próbatestet a prés alsó nyomólapjának közepére, a hosszabbik oldalra állítva helyezzük. A próbatestet a teljes összeroppanásig terheljük, majd leolvassuk a műszerről az eredményt

Papír, karton és hullámpapírlemez átlyukasztásához szükséges munka meghatározása (Puncture Test, ISO 3036)

A hullámpapírlemez átlyukasztásához szükséges energiát határozza meg, az anyagmozgatás során fellépő gondatlan kezelések szimulálására alkalmas. A vizsgálat során a próbatest meghatározott alakú és mozgású átütő idommal teljesen átlyukasztjuk és az átlyukasztáshoz szükséges energiát mérjük Joule-ban. A vizsgálatot LHOMARGHY készülékkel hajtható végre. Az ütőhatást egy 90°C-os ív alakú ütőkar végére erősített tetraéder alakú átütő idom fejti ki. A próbatest átlyukasztásához szükséges energiamennyiség az ingára rögzíthető kiegészítő tömeggel állítható elő.

Az átütőmunka mérésére szolgáló berendezés
7. ábra
Rövid befogású nyomószilárdság vizsgálat (Short Compression Test, SCT)

Ez az új mérési elven alapuló, pontos és megbízható módszer forradalmasította a papír nyomószilárdság vizsgálatot, kiküszöböli a kihajlási problémákat. A módszert nemzetközileg is igen gyorsan elfogadták a hullámpapírlemez alappapír gyártók éppúgy, mint a hullámpapírlemez gyártók, akik a beérkező papír alapanyagok ellenőrzésére és a hullámdoboz optimalizálására (BCT érték) alkalmazzák. A vizsgálat során a nyomóerőt csak a papírminta egy kis szakaszára fejtik ki, így nem tép fel kihajlás, deformáció. A módszer alkalmas fedőréteg és a hullámosításra kerülő papír vizsgálatára egyaránt. A hagyományos nyomó szilárdság mérő módszerek helyettesíthetők vele.

Az SCT mérés szemléltetése
8. ábra
3. Egyéb alapanyag és csomagolóanyag vizsgálatok

A papírvizsgálatokkal ellentétben a többi, csomagolástechnikában előforduló anyagra (például fém, üveg, műanyag) széleskörű vizsgálati módszerek állnak rendelkezésünkre, melyeket az anyagismereti tanulmányai során fog részletesen megismerni. Ezért a lecke során terjedelmi okok miatt a legfontosabbak felsorolásával, illetve néhány példával találkozik.

Tanulmányozza az alábbi vizsgálatokat! Jegyezze meg a vizsgálatokra hozott példákat!

  • Szakításvizsgálat: szövetek, műanyag, fém,
  • Tépőszilárdság vizsgálat: flexibilis csomagolás,
  • Nyúlás vizsgálat: műanyag (fóliák)
  • Zsugorodás vizsgálat: műanyag (fóliák)
  • Hegeszthetőség vizsgálat: műanyag (fóliák)
  • Összenyomódás vizsgálat: műanyag (habok)
  • Reológiai vizsgálatok: papír, műanyag párnázó anyagok
  • Vegyi összeférhetőség vizsgálat: műanyag
  • Antisztatikusság vizsgálat: műanyagok (fóliák)
  • Napfényállósági vizsgálatok: műanyagok
  • Színelváltozás vizsgálatok: műanyag, papír
  • Lebomlás vizsgálatok: műanyagok
  • DSC vizsgálat: műanyagok
Felhasznált irodalom

Kerekes Titusz és Borbély Endréné Dr.: Csomagolószerek vizsgálata, minősítése, 1998, Papír-Press Egyesülés

Kit L. Yam (szerk.): The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology, 2010, John Wiley & Sons, Inc.

Ellenőrző kérdések
1. Jelölje meg a Cobb vizsgálatra igaz jellemzőket!
Az anyag vízelnyelő képességéről nyújt információt.
Minél alacsonyabb a Cobb-érték, annál magasabb az anyag abszorpciós képessége.
A próbatest kirepesztéséhez szükséges nyomást méri.
A szabványos méretű minta megroppantásához szükséges erőt adja meg.
2. Jelölje meg az ECT vizsgálatra igaz jellemzőket!
Minél alacsonyabb az ECT, annál magasabb az anyag abszorpciós képessége.
Az anyag vízelnyelő képességéről nyújt információt.
A próbatest kirepesztéséhez szükséges erőt méri.
A szabványos méretű minta megroppantásához szükséges erőt adja meg.
3. Milyen vizsgálatra alkalmas az alábbi ábrán látható műszer?
Cobb-érték meghatározása.
Repesztőnyomás meghatározása.
Átütőmunka meghatározása.
Lapos ütő szilárdság meghatározása.
4. Milyen érték határozható meg az alábbi ábrán látható vizsgálattal?
Cobb-érték.
Lapos nyomószilárdság értéke.
Átütőmunka értéke.
Repsztőnyomás értéke.
Élnyomószilárdság értéke.
5. Jelölje meg az alábbiak közül a műnyag fóliákra alkalmazható anyagvizsgálatokat!
Antisztatikusság vizsgálat.
Nyúlás vizsgálat.
Zsugorodás vizsgálat.
Összenyomódás vizsgálat.
Hegeszthetőség vizsgálat.