KURZUS: Csomagolás
MODUL: V. Modul: Csomagolásvizsgálatok
13. lecke: Csomagolási rendszerek vizsgálatai
Cél: A tananyag célja, hogy a hallgató ismerje meg a csomagolásvizsgálatok alapvető célját. Legyen tisztában a különböző kategóriáival és az egyes igénybevételek szimulálására szolgáló tesztekkel és a végrehajtásukra alkalmas berendezésekkel. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A lecke megtanulása után Ön képes lesz egy tervezési feladat során meghatározni, hogy az adott szállítási útvonalon várhatóan fellépő igénybevételeket milyen laboratóriumi módszerekkel lehet szimulálni. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Időszükséglet: A tananyag elsajátításához körülbelül 90 percre lesz szüksége. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kulcsfogalmak | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. A csomagolásvizsgálatok jelentősége | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Határozza meg a csomagolásvizsgálatok 3 fő kategóriáját! | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A szállítás, rakodás, tárolás során felmerülő normális igénybevételek meghatározása után elkezdődhet a csomagolás tervezése. A költségek és a terjedelem minimalizálásához az szükséges, hogy az egyes szállítási relációkhoz és módozatokhoz tartozó hatások szélsőértékeit elviselhető határok között tartsuk. Ehhez el kell döntenünk, hogy mit tekintünk normális igénybevételnek az egyes szállítási láncokon belül, amelyre nagy valószínűséggel számíthatunk. Ha teljes biztonságra akarnánk törekedni, ahhoz már olyan mértékű "túlcsomagolásra" lenne szükségünk, amely gazdaságtalan, értelmetlen és az esetek döntő többségében kihasználatlan lenne. A szélső értékek közötti ingadozások miatt különböző kompromisszumokat kell kötni a tervezés során. Így a sorozatgyártás megkezdése előtt célszerű a csomagolások tesztelése, megelőzvén az esetlegesen rossz csomagolás miatti jelentős árukárokat és reklamációkat. Ezeket a vizsgálatokat az alábbi nagyobb csoportokba sorolhatjuk: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mindegyik kategóriára nemzetközi szervezetek (például ISTA - International Safe Transit Association; ASTM - American Society for Testing and Materials; ISO - International Organization for Standardization) által meghatározott előírások és teszt típusok léteznek. Ezek a testületek hatalmas adatbázisokon alapuló statisztikák, illetve anyagtudományon alapuló összefüggések segítségével olyan vizsgálati programokat állítottak össze, amelyek jól szimulálják a valós környezet körülményeit. Ezeken kívül alkalmazhatóak természetesen egyedi (vevői) vagy vállalati előírások, sőt hosszú távú kapcsolat esetén adott szállítási útvonal konkrét igénybevételeinek tényleges felmérése is kifizetődő lehet. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ebben a leckében előbbiről, valamint a vizsgálatok tekintetében átfedést mutató szállítási csomagolás és csomagolóeszköz vizsgálatokról (csomagolási rendszerek), a modul következő leckéjében pedig a csomagolóanyagok és az alapanyagok vizsgálatáról lesz szó. Az egyes vizsgálatok bemutatása mellett ismétlésként, rövid áttekintést is nyújtunk a hozzá csatlakozó igénybevételekről is. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. A logisztikában fellépő főbb mechanikai és klimatikus hatások felmérése különböző szállítási láncokra | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Jegyezze meg az igénybevételek valós felmérésének jellemzőit! | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A csomagolt termékeket érő hatások a gyakorlatban igen eltérőek lehetnek. A következőkben egy olyan vizsgálatot mutatunk be, amely esetén különböző cégek szállítási csomagolásaiba egy olyan kompakt műszerrendszert helyeztünk be, amely a feladástól a kicsomagolásig a következő adatokat rögzíti az idő függvényében: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Egy ilyen mérés végrehajtására alkalmas műszer például a Lansmont Shock Saver 3X90 (1. ábra). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A műszert a csomagolásból kiszedve és megfelelő szoftverrel feldolgozva számos kiértékelést végezhetünk. A 2. ábrán egy hőmérséklet és páratartalom értéket tartalmazó diagrammot tekinthet meg. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ehhez hasonlóan elkészíthető a rázkódásokat és ütéseket ábrázoló diagram is, támogatva például a párnázóanyagok minőségének és mennyiségének ideális meghatározását. A felmérés tartalmazhat közúti, vasúti, légi, tengerhajózási és ezek kombinációjából összeállított szállítási láncokat, amelyeken belül az adott csomag konténerben is "utazhat", illetve egyedi csomagként gyűjtőszállításban is továbbítható. Egy felmérés után lehetőség van a feltárt jellemzőket laboratóriumi körülmények között szimulálni és közben monitorozni az adott minta viselkedését. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. A halmazolás befolyása a felmért dinamikai jellemzőkre | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Határozza meg a halmazolás szimulálására ismert eljárásokat és ezek befolyásoló tényezőit! | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mind a szállítóeszközök, mind a raktári berendezések belmagasságai igénylik a csomagolt áruk egymásra rakását. Az esetek többségében a rakodólapokon képzett egységrakományokat is több rétegben helyezzük egymásra. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A halmazolhatóság egyik sajátos problémája, hogy a terhelés első időszakában látszólag hibátlannak tűnő halmazok egyszerre csak megroggyannak, összeomlanak, leborulnak. Ezzel a jelenséggel a reológia nevű tudományág foglalkozik. Ez a reológiai vizsgálat azt jelenti, hogy a csomagolóanyagok többsége tartós terhelés során egyszerre szenved rugalmas alakváltozást, ún. folyási alakváltozást (a terhelés növelése nélküli deformáció) és maradó alakváltozást (a terhelés megszüntetése után a terhelt anyag nem nyeri vissza eredeti, terhelés előtti méretét). A reológiai probléma még akkor is fennáll, ha előtte rövid időtartamú igénybevételi méréseket végzünk. Az ilyen jellegű szilárdságmérés nem pontosan modellezi az illető anyag tartós terhelés alatti viselkedését. Reológiai szempontból főként a papír és műanyag alapú csomagolószerek a legérzékenyebbek. Továbbá ezek tulajdonságait is jelentősen befolyásolja a mindenkori klíma, annak változásai, sőt a változás dinamikája is (nyomóprés előretolási sebessége). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A halmazterhelés is modellezhető laboratóriumi körülmények között. A halmazterhelés laboratóriumi szimulálását az 3. ábrán látható terhelő berendezéssel végezhető. A konkrét feladatnak megfelelően tág határok között változtatható a pontos vizsgálat. Ismert a terhelés időtartamára, a terhelés mértékére, illetve a doboz összeroppanásáig növelt terhelésre vonatkozó vizsgálat is. Az egyik legismertebb ilyen vizsgálat a BCT teszt (Box Compression Test, ISO 12048) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4. A rázkódások és ütések laboratóriumi szimulációja | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Jegyezze meg a rázóasztalon végzett szimulációs vizsgálatok jellemzőit! | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A logisztikában a szállítási folyamatok közben a tartós rázási igénybevételek elkerülhetetlenek. A termék-csomagolás rendszerekre ható rázási igénybevétel a pálya egyenetlenségeiből, a járművekben lévő, forgómozgást végző kiegyenlítetlen tömegekből, a jármű rugózási rendszeréből, és a pályántartás tulajdonságaiból együttesen adódnak. A rakfelületen mérhető lengések sztochasztikus jellegűek, ami azt jelenti, hogy időben mind a rezgés frekvencia-, mind az amplitúdó-összetétele erősen ingadozik. A rezgések mind vízszintesen, hossz- és keresztirányban, mind függőlegesen fellépnek. Ezek mindhárom térirányban egyidőben fellépő egyenes vonalú rezgések, valamint a jármű-rakomány rendszer tömegközéppontjához képest végzett szöglengések. A szöglengések további kellemetlen tulajdonsága, hogy a tömegközépponttól távolodva a sugárral arányosan egyre nagyobb intenzitásúak. A lengések amplitúdója bizonyos frekvenciákon a nehézségi gyorsulás mértékét is meghaladják. Ez azzal jár, hogy a rakfelületen elhelyezett rakomány egy pillanatra a rakfelülettől elválik, eközben a rakfelület további rezgőmozgást végez, és a rakomány a rakfelületre visszaeséskor már nem ugyanabba a pozícióba esik vissza. Természetesen a felugrás időtartama alatt, a rakfelület és a rakomány között az elmozdulást akadályozó súrlódó erő megszűnik, és ha eközben a jármú ívben halad, fékez, vagy gyorsít, ill., ha a rakfelület nem vízszintes igen jelentős rakományelmozdulások keletkezhetnek, és a rakomány a jármű falainak ütközhet. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A különböző járműveken előforduló rezgésviszonyokat megfelelő műszerrendszerekkel mérni lehet. Ilyen műszeres méréseket laboratóriumunk már nagy számban végzett, és mára számos adat áll rendelkezésre a legkülönbözőbb közlekedési ágakból. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Laboratóriumunkban a rázó igénybevételt elektrohidraulikusan működő rázóasztalon vagy elektrodinamikus elven működő rázóasztalaon állítjuk elő. A rázóasztalok általános frekvenciatartománya 0 - 2000 Hz közötti, amelyen maximum 200 mm amplitúdójú különböző jelalakú rezgések végezhetők. A sztochasztikus rezgések előállítására külön vezérlőegység szolgál. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A rázóasztali vizsgálatok két jelenség elemzésére alkalmasak: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A járműveken is gyakran halmazolják a rakományegységeket. Ilyen esetekben a rázóvizsgálatot a teljes rakományhalmazon kell elvégezni, mivel más mód nincs a teljes halmaz rezgési tulajdonságainak vizsgálatára. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A rázóasztali vizsgálatok (4-5. ábra) arra is alkalmasak, hogy a csomagolásokba beépített mozgást csillapító párnázó elemek csillapítási karakterisztikáit meghatározzuk, ill. a szükséges csillapítást megtervezzük. A csillapító anyagok vastagságának növelésével a rezgési amplitúdók csökkenthetők. Azonban egy gyakori tévhitet el kell oszlatni, mégpedig, hogy a párnázó anyagok vastagságának változtatásával a rezgés frekvenciája elhangolható. Ez nem igaz, és azért kellemetlen, mert ha egy adott frekvencián rezonancia lép fel a becsomagolt terméken, akkor hiába változtatjuk a párnázás vastagságát, a károsodás mértéke nem fog változni. A 4. és 5. ábrán rázóasztali vizsgálatok láthatók a megfelelő műszerrendszerekkel együtt. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A különösen magas frekvenciájú (> 100 Hz) rázó igénybevételek az ember számára szinte érezhetetlenek, ugyanakkor jelentős kárt tudnak okozni. Erre vonatkozóan érdekes eset, hogy egyes repülőgéptípusokon szállított és papíriszap tálcákba csomagolt tojásokon nagymérvű töréskár keletkezett, és a vizsgálatokból kiderült, hogy a repülőgép hajtómű alig érzékelhető nagy frekvenciás rezgése okozta a tojáshéj törését. A rezgés a friss zöldség - gyümölcs termékeknél is súlyos nyomási károkat tud okozni, mely a termék korai megromlásához vezet. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A rázkódásokra a gyakorlatban gyakran szuperponálódnak nagy intenzitású egyedi, "ütés" jellegű impulzusok. Ütési, ütközési igénybevételek a logisztika során alapvetően két forrásból szoktak keletkezni. Függőleges irányú ütések többnyire a csomagolt termékek leesésekor keletkeznek, de ilyen hatást fejt ki az emelőgépekkel történő durva teherlehelyezés is. Vízszintes ütközések a járművek fékezése, gyorsítása és ívben haladása során következhettek be. Vízszintes ütés szempontjából kiemelkedő a hajók kikötésekor a partfalnak való durva nekiütközés, és vasúti közlekedés esetén a tolatási lökés. Ugyanilyen durva igénybevételt okoz a szállító konténerek rakodása során a konténer oldalfalak egymásra ütközése. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Jegyezze meg az ütési igénybevételek szimulálására végzett vizsgálatok jellemzőit! | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Az ütési igénybevételekre jellemző, hogy mind az ütések száma, mind azok intenzitása még ugyanazon szállítási lánc esetén is rendkívül nagy eltérést mutathat. Sok esetben emberi tényezőkön múlik, hogy egyáltalán előfordul-e ilyen jelenség (pl. közúti szállítás esetén rossz minőségű útszakaszra történő nagy sebességű ráhajtás, durva fékezés, vasúti szállításnál a kocsirendezést végzők gondatlansága, vagy tengerhajózásnál gyakran időjárási viszonyok is befolyásolhatják a kikötői pontos manőverezést). Ugyanakkor az ütközési igénybevételek ismerete nagyon fontos lenne, mivel az ellenük való védekezés mind műszaki megoldásban, mind költség ráfordításban igen jelentős. Például az ütési igénybevételek csökkentése a párnázó anyag fékútjának növelésével érhető csak el. Nyilvánvaló, hogy a vastagabb párnázás egyben a csomagolás külső geometriai méreteinek növekedését vonja maga után, ami szállítástechnikai szempontból holt térnek minősül, és így azonos járműtérfogatba kevesebb csomagolt termék kerülhet, és megnövekszik az egy árudarabra jutó szállítási költség. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A vízszintes ütő igénybevételek hatására nemcsak a csomagolt termékek sérülhetnek, hanem teljes rakományok is megcsúszhatnak, vagy megbillenhetnek. A járműveken a teljesen szoros rakodás a gyakorlatban gyakran nem valósítható meg a rakomány egyenletes tömeg elosztása érdekében. Az így keletkező hézagok miatt (pl. fékezés hatására) a rakat tömegközéppont-magasságától függően vagy megcsúszik, vagy megbillen. Különösen a megbillenő rakatok a ferde élszerű ütközések hatására igen súlyos sérüléseket tudnak szenvedni. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Az ütési igénybevételek hatását nagymértékben befolyásolja, hogy az ütés a csomag valamelyik teljes felületét, valamelyik élét, vagy valamelyik sarkát éri. Elvileg legkedvezőtlenebb a teljes lapra történő esés, mivel általában ezekben az irányokban legkisebb a párnázási fékút. A gyakorlatban nagyon sok függ a becsomagolt termék alakjától, annak műszaki jellemzőitől és a különböző helyeken való terhelhetőségétől. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Laboratóriumunkban a vízszintes ütési igénybevételeket lejtőpályás ütköztető berendezésen, illetve a függőleges ütéseket ejtőberendezésen (6. ábra) szimuláljuk. Az ejtőberendezések nagy hátránya, hogy az elengedés után a nem szimmetrikus tömegeloszlású termék-csomagolás rendszerek esés közben elfordulhatnak, és a felütközés nem a kívánt lapra, élre, ill. csúcsra következik be. Emiatt kényes esetekben a 7. ábrán látható lejtőpályás ütköztető berendezést használjuk, mivel a berendezés ütköző kocsiján a vizsgálandó alany jól pozícionálható. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A termékek ütési érzékenységét ütőasztalon vizsgáljuk. Az ütőasztalon az ütési jelalak amplitúdója, az ütés lefutás időtartama, az ütés, illetve annak frekvenciája, és az ütések darabszáma egyaránt tág határok között állítható. Az ilyen kísérletekből mechanikai méretezéshez számszerű mennyiségeket kapunk. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5. A valóságos klímahatások és szimulálásuk problémája | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A logisztikában - mivel az áruáramlások zöme szabadtéren zajlik, és időtartama is jelentős - ezért a meteorológiai viszonyok és változásaik nagymértékben hatnak a termék-csomagolás rendszerekre. Vizsgálati tapasztalataink szerint, a leggyakoribb károkozó tényezők: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Természetesen a logisztikában a mechanikai igénybevételek a klíma igénybevétellel együtt hatnak. Így a következő kombinált károsító tényezőkkel kell számolni: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Jegyezze meg a kombinált károsító tényezőket! | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ezek a gyakorlatban kombináltan jelentkező hatások együttesen szintén nem szimulálhatók, illetve ha néhány hatás együttesen elő is állítható, akkor a reprodukálhatóság foka csökken. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6. Laboratóriumi vizsgálatok az MSZ ISO szabványok szerint (nem veszélyes áru esetén) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A Magyar Szabvány azért került kidolgozásra, hogy a teljesen kész szállítási csomagolások vizsgálati rendjének összeállításával foglalkozó szervezetek igényét kielégítse. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Az ilyen vizsgálati rendek ugyanolyan sokfélék lehetnek, mint azok a szállítási módok, ahogyan a csomagolásokat szállítjuk. Ennek megfelelően a Szabvány célja, hogy a megfelelő vizsgálati rendek összeállításához irányelveket adjon, mintsem az, hogy egy merev keretet határozzon meg vagy az, hogy ezt valamilyen hatóság előírja. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tárgy és alkalmazási terület | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A Szabványsorozat általános szabályokat állapít meg a kész szállítási csomagolások vizsgálati programjának összeállításához mindenféle szállítási lánc esetében. Az MSZ ISO 4180-1 szabvány a vizsgálati program összeállításának általános elveit tartalmazza. Megadja azokat a tényezőket is, amelyeket figyelembe kell venni a csomagolások elfogadási feltételének megállapításában azután, hogy azokat alkalmassági vizsgálat-sorozatnak vetettük alá. Ezen szabványt tartalmazza az összes olyan mennyiségi adatot, amely a vizsgálat szigorúságának megállapításához szükséges és a vizsgálatsorozat más mennyiségi jellemzőit is. A szabványsorozat két részét együtt kell alkalmazni. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A vizsgálati módszerekben mennyiségi meghatározást igénylő tényezők | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A tárgyhoz tartozó vizsgálati módszereket és a minden egyes vizsgálat előtt mennyiségi meghatározást igénylő, alkalmazható tényezőket az 1. táblázat tartalmazza. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tanulmányozza az 1. táblázatot! | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vizsgálati módszerek és a mennyiségi meghatározást igénylő tényezők
1. táblázat | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Felhasznált irodalom | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dr. Pánczél Zoltán, Dr. Böröcz Péter János, Dr. Mojzes Ákos: Logisztikai áruismeret, 2014, SZE-LSZT Tanszéki segédlet | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dr. Pánczél Zoltán, Dr. Böröcz Péter János: Anyagmozgatás, raktározás, 2008, UNIVERSITAS-Győr Nonprofit Kft, Győr | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kit L. Yam (szerk.): The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology, 2010, John Wiley & Sons, Inc. |
Önellenőrző kérdések | |||||||||||||
1. Jelölje meg az alábbiak közül a csomagolásvizsgálatok fő kategóriáit!
![]() | |||||||||||||
2. Jelölje meg az alábbiak közül az igénybevételek valós felmérésére vonatkozó állításokat!
![]() | |||||||||||||
3. Jelölje meg a halmazolás szimulálására igaz állításokat!
![]() | |||||||||||||
4. Döntse el az alábbi állításokról, hogy igazak-e!
![]() | |||||||||||||
5. Jelölje meg az az alábbi, a klimatikus igénybevételek kombinált károsító tényezőiről szóló állítások közül az igazakat!
![]() |