Pakkausten testaaminen 

Pakkauksilla on paljon merkitystä paitsi sisällön säilymisen kannalta, niillä on myös vaikutusta kuluttajien ostopäätöksiin. Molemmat tekijät asettavat pakkausten suunnittelulle haasteita, varsinkin kun kyse on elintarvikkeiden pakkauksista. Pakkausten tulee täyttää myös monia muita vaatimuksia, jotka riippuvat pakkaustyypistä ja käyttötarkoituksesta, esim. kosmetiikkapakkaukset, lääkepakkaukset, kemikaalipakkaukset, kuljetuspakkaukset (kuormalavat ja kuljetuslaatikot), teolliset pakkaukset (suursäkit, säiliöt, tynnyrit), sähkölaitteiden pakkaukset ja kulutustavaroiden pakkaukset.
Lid peel-off test kit for packaging test in the food industry
Pakkauksilla on paljon merkitystä paitsi sisällön säilymisen kannalta, niillä on myös vaikutusta kuluttajien ostopäätöksiin. Molemmat tekijät asettavat pakkausten suunnittelulle haasteita, varsinkin kun kyse on elintarvikkeiden pakkauksista. Harvat muut pakkaustuotteet muuttuvat ja kehittyvät yhtä nopeasti kuin elintarvikepakkaukset. Nanoteknologia, helppokäyttöisyys, pakkausten biohajoavuus ja älykkäät ratkaisut ovat tämän päivän avainsanoja.

Älykkäät järjestelmät voivat esimerkiksi näyttää pakatun elintarvikkeen ja pakkauksen sisäosien tilan; kaasuindikaattorit havaitsevat, kun pakkauksen sisätilan kaasupitoisuus ylittää määrätyt raja-arvot. Älykkäät pakkaukset voivat auttaa pidentämään tuotteen säilyvyyttä, esimerkiksi käyttämällä muoveja, jotka absorboivat etyleeniä, tai jotka suodattavat UV-valoa tai muuta säteilyä.  

Lisäksi pakkausten helppokäyttöisyyteen kohdistuu kasvavaa kysyntää. Pakkauksien tulisi olla helppoja käsitellä ja avata, olla helposti suljettavissa uudestaan, ja ne tulisi voida lämmittää suoraan mikroaaltouunissa. Pakkausten helppo avattavuus on erityisen tärkeää kosmetiikka- ja lääketeollisuudessa. Lisäksi lääkintätarvikkeiden ja -laitteiden pakkausten täytyy olla tiiviitä ja kestää sterilointi.  

Pakkauksia on monenlaisia ja ne on valmistettu eri materiaaleista, joten tarvitaan joustavia testaustyökaluja. Alla on vain joitain esimerkkejä ZwickRoell:n testausratkaisuiden kattavasta valikoimasta löytyvistä testaustyökaluista.

Esimerkkejä elintarvikepakkausten ja pakkausmateriaalien testauksesta

Kokonaisten pakkauksen toiminnallinen testaus

Kannen tai suojuksen irtivetokoe

Kyky vetää irti muotonsa pitäviä tai jäykkiä pakkausmateriaaleja riippuu käytetyistä materiaaleista, koneen parametreista, sekä sauman ja revittävän osan muodoista. Näiden ominaisuuksien optimoimiseksi irtivetovoimia testataan erityisellä kannen irtivetolaitteella. Tärkein arvo on halkeamisvoima, mutta myös sauman yhdenmukaisuudella on merkitystä.  

Yksi ZwickRoell:n kannen irtivetotestaustyökalun merkittävä etu on, että vetokohta kohdistetaan täsmällisesti testausakseliin: Pakkaus liikkuu automaattisesti näytekelkan avulla. Tämä varmistaa tasaisen voiman ja mittauksen toistettavuuden ja avauskulman pysymisen koko ajan samana. Avauskulma voidaan valita väliltä 90° ja 155°. Testauspaketti mahdollistaa myös joustavat säädöt korkeudeltaan erilaisten ja erimuotoisten pakkausten sovittamiseksi.

10_lid peel-off_clamp_FO
Lid peel-off test kit – test on food packaging

Puristuskoe muovimukeille, muovisille ämpäreille, laatikoille, purkeille, tynnyreille ja vastaaville muotonsa säilyttäville pakkauksille

Puristuskokeita suoritetaan eri tarkoituksiin, esimerkiksi: 

Pinoamisominaisuuksien määrittäminen: Menetelmiä on useita erilaisia, riippuen käytetystä materiaalista ja standardista. Yhtä tai useampaa pakkausta kuormitetaan murtumiseen saakka, ja tämän perusteella määritetään suurin sallittu pinoamiskorkeus. Koe voidaan suorittaa myös muovimukeille kokonaan täytettyjä telineitä käyttämällä. Vaihtoehtoisesti voidaan kohdistaa tietty kuormitus määrätyn ajan, tai kunnes näyte murtuu.

Ominaisjäykkyyden määrittäminen: Tämä testi tuottaa tietoa pakkausten valmistusprosessia varten. Pakkausta kuormitetaan määrätyllä voimalla suljettaessa (kantta kiinnitettäessä), ja sen tulee kestää tämä vaurioitumatta.

Väsytyskokeet: Hystereesikokeita käytetään ämpärien kuormittamiseen sen selvittämiseksi, kuinka usein tuotetta voidaan kuormittaa ennen sen murtumista. Käytännössä tämä tapahtuu toistuvasti kuormittamalla ja kuormitus poistamalla. Kaikkia syklin kuormituskertoja ei esitetä. Vain 1., 100., 500. ja 1000. sykli esitetään tarkempaa tarkastelua varten.

10_BL-TOC500N_yogurt cup_crushed1_FO
Stacking_cardboard packaging
Compression platens for stack test of plastic buckets

Muovikalvojen repäisykokeet

Muovikalvojen repäisykokeita kuvataan standardeissa ISO 34-1, ISO 6383-1, EN 495-2 ja DIN 53363.

Testi simuloi pakkausten kalvojen käyttäytymistä pakkausta avatessa. Muovikassia avatessa alun repimislujuuden tulisi olla suunnilleen samansuuruinen jäljellä olevan repimislujuuden kanssa. Jos alun repimisvoima on liian suuri, on olemassa vaara, että muovipussi repeää auki, ja sen sisältö leviää ympäriinsä. Ihanteellista käyttäytymistä ei ole helppo saavuttaa, sillä repimislujuus (samoin kuin vetolujuus) on venytetyillä kalvoilla hyvin suunnasta riippuvaista.

Tear growth tests on plastic films
Tear growth test on plastic films – trouser specimen

Sulkusauman lujuus

Joustavan pakkausmateriaalin sulkusauman lujuus määritetään mm. standardin DIN 55529 mukaisesti. 15 mm leveille liuskoille suoritetaan vetokoe 180° irtivetokulmassa. Sulkusauman tulee osoittaa tietyn suuruista jäykkyyttä, riippuen minkälaisesta pakkauksesta on kyse.
Seal strength of packaging films
Seal seams

90°/180° irtivetokokeet 

Tätä koetta käytetään adheesio-ominaisuuksien kuten adheesiolujuuden ja repäisylujuuden määrittämiseen. On olemassa monia samalla periaatteella toimivia irtiveto- ja repäisykokeita. Esimerkkejä: EN 1939, EN 1719, DIN 30646, DIN 55475, DIN 55477, FINAT testausmenetelmä nro. 2.

Erilaisia menetelmiä on niin paljon, koska eri materiaaleja ja liima-aineita on paljon, ja niitä yhdistellään eri tavoilla eri käyttökohteissa. Lasista tai ruostumattomasta teräksestä valmistettuja levyjä käytetään standardinmukaisina pintoina eri materiaalien adheesio-ominaisuuksien vertailussa.

Adheesio- tai tartuntavoima määritetään seuraavasti: Se on se tasainen voima, joka tarvitaan repimään liuska teippiä irti testauslevystä tai -lasista. Voima suhteutetaan käytetyn liuskan leveyteen.

Myös tarttuvuuskoe on usein tärkeä: Se mittaa kykyä liimautua välittömästi pintaan ja aikaansaada mitattava repäisyvoima. Adheesio saadaan aikaan vain kevyesti tartuntapintaa koskettamalla, ilman kuormittamista.  

90° irtivetokoe irtivetolujuuden mittaamiseen
Itseliimautuvien eristysnauhojen irtivetokoe – teippien irtiveto-testaustyökalupaketti
90° irtivetokoe-testaustyökalupaketti teipin irtivetolujuuden mittaamiseen

Tarttuvuus-silmukkakoe teippien tartuntalujuuden testaamiseen 

Tarrojen alun adheesion määrittäminen tarttuvuus-silmukkakokeella Finat FTM 9 mukaisesti

Tarttuvuudella tarkoitetaan alun adheesiota. Se ilmaistaan repimisvoimana, joka tarvitaan silmukkamaisen materiaalin irtirepimiseen testauslevystä.

Liuska puristamisen suhteen herkkää materiaalia muodostetaan silmukaksi siten, että liimapinta osoittaa ulospäin. Koestuskone tuo silmukan kosketuksiin testauslaatan kanssa. Kun määritelty kosketuspinta-ala saavutetaan, silmukka vedetään irti. Tämä koe kuvataan FINAT:n testausmenetelmässä nro 9.

Kierrettävien kansien avaaminen / vääntötestaus

Torsiokäyttö tiivistettyjen kierrekansien avaamiseen yhdessä lineaarikäytön kanssa. Tätä koetta käytetään kannen kiristysmomentin, avausmomentin, sekä avaamisen helppouden testaamiseen kierteen nousu huomioiden. Tämä on huomioitu vastaavassa testXpert II -pääohjelmassa.  

ZwickRoell torsiokäyttö kykenee yksiaksiaaliseen testaukseen, ja moniaksiaaliseen testaukseen yhdessä veto- tai puristuskuormituksen kanssa. Tämä mahdollistaa esimerkiksi sellaisten pakkauksen testaamisen, joita täytyy avatessa samaan aikaan sekä painaa että kääntää.

Torsion test – test fixture for unscrewing caps
zwickiLine materials testing machine with torsion drive – unscrewing caps

Yksilöidyt testaustyökalut

ZwickRoell kehittää ja valmistaa pyynnöstäsi yksilöllisiä, vaatimustesi mukaisia testaustyökaluja nopealla aikataululla esimerkiksi pakkausten testaamiseen.

Esimerkkejä tästä ovat testaustyökalu läpipainopakkausten ulostyöntökokeita varten, erikoisen muotoisten säiliöiden testaustyökalu, ja testaustyökalu viinipullon korkkien ulosvetovoiman määrittämiseen (oikeanpuoleisessa kuvassa).

Floating roller peel test device
Push-Out Tests on Blister Packaging

Perusmateriaalien testaaminen

Muovin, paperin ja metallien kaltaisille perusmateriaaleille suoritetaan paljon erilaisia standardinmukaisia kokeita, esimerkiksi

  • Muovikalvojen vetokoe jännitys-venymä-ominaisuuksien määrittämiseen
  • Kitkakertoimen määrittäminen
  • Läpäisykoe elastisten pakkausmateriaalien läpäisykestävyyden määrittämiseen
  • Nelipistetaivutustyökalupaketti yksiseinäisten ja moniseinäisten aaltopahvien testaamiseen 

Kattavaa tietoa perusmateriaalien testauksesta löydät vastaavilta käyttökohteet -sivuilta: Muovit, Metallit, Paperi ja Tekstiilit.

Video

1:15

Frictional properties of spaghetti packaging

zwickiLine materials testing machine, determination of the frictional properties, food industry

Ylös