Posts Tagged ‘aaltopahvi’

Rahdin kosteusrasitus

3.1.2016

Merirahtia pidetään ongelmallisena kosteusrasituksen vuoksi. Olen aiemmin käsitellyt kuljetuksenaikaisen kosteusrasituksen vaikutusta aaltopahvin pinontalujuuteen ja todennut, että pahvin kannalta kaikkein ongelmallisinta on syklinen kosteus. Mittausten perusteella syklistä kosteutta esiintyy nimenomaan maarahdissa eikä merirahdissa. Tämä johtuu siitä, että merirahdissa konttien lämpötila ei kovin suuresti vaihtele vuorokauden aikana. Kontin sisällä oleva kosteusmääräkään ei kovin rivakasti vaihtele, joten suhteellinen kosteus muuttuu pikemminkin päivien syklillä kuin tuntien syklillä.

Maantierahdissa päivän vaihe vaikuttaa varsinkin kesäiseen aikaan merkittävästi rahtitilan sisälämpötilaan. Päivällä lämmintä saattaa olla 50 astetta ja yöllä ollaan lähellä nollaa. Tällöin suhteellinen kosteus on päivällä pieni ja yöllä ollaan jopa kondensoivassa tilassa. Tämä johtaa sykliseen kosteusrasitukseen.

Lyhyillä reiteillä ei syklejä kovin montaa ehdi tulla, joten kosteusrasitus jää vähäiseksi, mutta pidemmillä maakuljetuksilla pitää syklien määrä huomioida kasvattamalla pinonnan varmuuskerrointa. Maalla pitkiä kuljetuksia esiintyy lähinnä suuremmilla mantereilla, mutta tilanne on myös sama ulkona tapahtuvissa konttisäilytyksissä, joita harrastetaan yleisesti erilaisissa logistiikkakeskuksissa, kun kontti odottaa seuraavaa siirtoa.

USA:n maarahdissa mitattuja käppyröitä voi katsella täältä: http://www.ista.org/forms/ISTA_Temperature_Report-2002.pdf

Mainokset

Uutta näkökulmaa pahvilaatikon lujuuden määritykseen

25.10.2015

Toptesterin esitys laatikon pinoamislujuudesta Empack-messuilla oli hyvin ajankohtainen, sillä ISTA Viewsin uusimmassa numerossa on laaja artikkeli HP:n pakkaustiimin tutkimuksista samasta aihepiiristä. Artikkelissa pohditaan laatikon pinontalujuuden heikkenemistä ympäristörasitusten vaikutuksesta ja erityisenä näkökohtana on syklinen kosteus, joka tunnetusti asettaa pahvin kestävyydelle kovat vaatimukset.

Laatikon pinontalujuuden määrityksessä BCT-arvo on kätevä, sillä sen avulla voidaan esittää laatikolle tietty lujuusvaatimus, mutta samalla jätetään valmistajalle laaja vapaus toteuttaa vaatimus haluamallaan tavalla. BCT-arvon ongelmana on, että se kuvaa laatikon lujuutta uutena ja tyypillisesti vielä standardiolosuhteissa. Arvoa määriteltäessä käytetään varmuuskerrointa, jotta kuljetuksenaikaiset rasitukset tulevat huomioiduiksi. Arvona käytetään useimmiten kerrointa kolmen ja viiden välillä, joskin Toptesterin tutkimus osoitti, että kahdeksankaan ei ole liioittelua.

Syklisen kosteuden huomioiminen laatikon vaatimuksia määriteltäessä on artikkelin perusajatus. Tämä voidaan toteuttaa testaamalla ja HP onkin kehittämässä testijärjestelyä tätä varten. Itse en ole löytänyt kirjallisuudesta selkeää menettelyä, jolla syklinen kosteus huomioidaan, mutta tyypillisesti asiaa käsittelevissä tutkimuksissa on laatikko ollut kuorman alla, kun kosteutta on ajettu 50 % ja 80-90 % välillä vuorokauden syklissä. Luultavasti HP:n menetelmäkin tulee olemaan jokin tällainen. Joka tapauksessa testimenetelmä on kiinnostava, sillä olisin itsekin tarvinnut sellaista monta kertaa.

Artikkelissa pohditaan myös sitä, voisiko ympäristöolosuhteet huomioida jotenkin jo papereiden ja aaltopahvin speksausvaiheessa. Tällä tavoin päästäisiin eroon varmuuskertoimesta, joka ei ole kovin elegantti tapa huomioida ympäristörasituksia. Paperien ominaisuuksia on tutkittu paljon, mutta toistaiseksi ei vielä ole riittävästi tietoa kaikista parametreista, jotta aaltopahvin ominaisuuksia voitaisiin riittävällä tarkkuudella matemaattisesti määrittää. Tutkimusta tarvitaan tälläkin alueella.

Mahdollisista uusista tutkimuskohteista on mainittu muun muassa höyrybarrierin käyttö pahvin ulkopinnalla. Artikkelissa mainitaan, että barrier voisi lisätä elinikää jopa kahdeksankertaiseksi. En ole nähnyt ulkolinereissä kunnollista höyrybarrieria, vaan lähinnä vahapinnoitteita, jotka on tarkoitettu nestemäistä vettä torjumaan. Tässä olisi hyvä tutkimuskohde paperiteollisuudelle, miten voitaisiin esimerkiksi biobarrierin avulla saada edullisemmista raaka-aineista kunnollinen kuljetuspakkaus kosteisiin olosuhteisiin.

Pahvilaatikon viruminen kosteuden funktiona. Staattinen korkea kosteus ei ole kovin ongelmallinen sykliseen verrattuna. Lähde: http://ista.idigitaledition.com/images/issues/30/2015October_istaviews_low.pdf

Pahvilaatikon viruminen kosteuden funktiona. Staattinen korkea kosteus ei ole kovin ongelmallinen sykliseen verrattuna. Lähde: http://ista.idigitaledition.com/images/issues/30/2015October_istaviews_low.pdf

Pintalainerin aaltoilu

10.3.2013

Aaltopahvin lujuuden kannalta on tärkeää, että pintalainerit pysyvät muodossaan. Käytettäessä aallon kokoon nähden kevyttä laineria muodostuu pahvin pintaan kuorman alla epätasaisuutta. Ilmiö syntyy, kun aaltopahvi hieman taipuilee kuorman alla. Ilmiön esiintymistä auttaa suuresti syklinen kosteus. Syklisen kosteuden vaikutuksesta pintalaineri- ja sisälaineri muuttavat mittaansa eri tahtiin. Tämä johtaa pahvin taipumaan, joka taas johtaa pintalainerin aaltoiluun.

Pintalaineri on mennyt rasituksen ja syklisen kosteuden vaikutuksesta mutkalle. Kuvan on lainattu Roman E. Popilin esityksestä.

Pintalaineri on mennyt rasituksen ja syklisen kosteuden vaikutuksesta mutkalle. Kuvan on lainattu Roman E. Popilin esityksestä.

Roman E Popil Georgia Institute of Technologysta on tutkinut, miten lainerin taivutusjäykkyys vaikuttaa ECT:hen ja luonut matemaattisen mallin, jolla ECT voidaan laskea tarkemmin. Hän lisäsi ECT-laskelmiin lainerin taivutusjäykkyyttä kuvaavan SCT-parametrin ja pääsi kokeiden perusteella hyvään ennustettavuuteen. Esityksen aiheesta voi lukea täältä.

Lainereita ei voi keventää kovin liberaalisti menettämättä lujuusominaisuuksia. Halvan hinnan toivissa herkästi herää ajatus keventää materiaaleja, mutta käytännössä jossain kohdassa joudutaan pienentämään aaltoa mikä taas heikentää ainakin taivutusjäykkyyttä. Aaltoprofiilin koon kasvattaminen ei tietyn rajan jälkeen kasvata pahvin ECT-arvoa. Lujuutta heikentävää aaltoilua voidaan vähentää parantamalla lainerin laatua, mutta tällöin ei synny hintaetua.

Aaltoilu on hyvä apuväline kuljetuksen aikaisten rasitusten havaitsemiselle. Mikäli pakkausten pinta on kuin perunapeltoa, voidaan melkoisella varmuudella sanoa kuljetuksen joutuneen syklisen kosteuden armoille. Tällainen esiintyy tyypillisesti merikontissa pitkällä laivamatkalla. Mikäli pakkauksissa vielä esiintyy pinonnasta johtuvia rakenteen pettämisiä, on syytä parantaa pahvin laatua.

Aalto vinossa

13.1.2013

Smurfit Kappa on panostanut tuotekehitykseen. Arkin käyttöä optimoidakseen he olivat kääntäneet stanssia 45 astetta, jolloin aallot menevät vinoon rakenteeseen nähden. Tehokkaamman arkin käytön lisäksi tuloksena oli parempi pinontalujuus.

Pinontalujuus paranee laatikoissa, joissa luonnostaan aallot menisivät eri suuntiin eri seinissä. Esimerkiksi 0420 on tällainen rakenne. Smurfit Kapan edustajan mukaan rakenteella saavutetaan jopa 13% parannus perinteiseen rakenteeseen nähden. Ero on siis varsin marginaalinen, mutta kuitenkin eroa on. Tätä oivallusta kannattaa käyttää sopivan tilaisuuden tullen.

http://www.smurfitkappa.com/vHome/com/Newsroom/PressReleases/Pages/Smurfit-Kappa-introduces—diagonal-flute-.aspx

Uusi aaltopahvitehdas Suomeen

16.9.2012

PaHu on tehnyt merkittävän investoinnin ja pystyttänyt aaltopahvitehtaan Veikkolaan. Uutinen pääsi yllättämään blogistin, sillä yleisesti on sanottu Suomessa olevan tällä hetkellä vähintään riittävästi valmistuskapasiteettia aaltopahville. Investoinnin syy onkin uutisen mukaan muualla kuin peruslaatujen saatavuudessa.

Investoinnin tavoitteena on pyrkiä tuottamaan omaan jalostukseen sopivia laatuja ketterästi. Tuotannolla tavoitellaan varmasti koko toimitusketjun optimointia siten, että erikokoisia eriä ja halutun laatuisia aaltopahvipakkauksia voidaan myydä järkevällä hinnalla. Laajentuminen arkkijalostajasta materiaalivalmistajaksi mahdollistanee tuotannon optimoinnin paremmin, sillä silloin ei kustannusrakennetta tarvitse tuijottaa pelkästään raaka-ainevalmistuksen tai arkkijalostuksen osalta.

Pakkaussuunnittelublogi jää mielenkiinnolla seuraamaan, mitä uusi tehdas tuo tullessaan.

Aaltopahvin hinnanmuodostus

15.4.2012

”Budjetti on tiukka. Voisiko pahvin vaihtaa ohuempaan?” Tällainen kysymys on vakiotavaraa asiakkaan suunnalta, kun teemme suunnittelua aaltopahvipakkauksille. Jos alkuperäinen rakenne käytti kaksiaaltoista pahvia, voi hintaa pudottaa vaihtamalla yksiaaltoiseen, jolloin materiaali ohenee ja hinta pienenee.

Yksiaaltoisten kohdalla asia ei ole aivan näin yksinkertainen. Yksiaaltoinen aaltopahvi muodostuu kolmesta paperista: Kahdesta pintalainerista ja yhdestä aallotuskartongista. Ymmärrettävästi paksuudella ei ole pintalainereiden käyttöön vaikutusta, mutta aallotuskartongin käyttöön vaikuttaa aaltoprofiili jonkin verran. Take up factor kuvaa, kuinka paljon aallotuskartonkia kuluu suhteessa arkin pituuteen.

Kertoimet ovat suunnilleen seuraavat:

E-aalto 1,26
B-aalto 1,31
C-aalto 1,43

Näissä on jonkin verran vaihtelua riippuen valmistajan tarkasta profiilista.

Nimellispaksuudet ovat vastaavasti suunnilleen seuraavat:

E-aalto 1,6 mm
B-aalto 3,2 mm
C-aalto 4 mm

Ajatellaan tilannetta, jossa B-aalto vaihdetaan E-aaltoon kustannusten pienentämiseksi. Metrin arkki B-aaltoa vie paperia 3,31 metriä, kun E-aalto saadaan tehtyä 3,26 metrin materiaalikulutuksella. Ero on noin 1,5 %. Pieni ero johtuu siitä, että ohuemmassa aaltopahvissa on enemmän aaltoja metrillä. E-aallossa on 295 aaltoa, kun B:ssä on vain 154.

Pienestä materiaalimäärän erosta johtuen hintaan vaikuttaa aaltoprofiilia enemmän materiaalin laatu ja valmistajan tuotantomäärät. Määrittämällä raaka-ainevaatimukset väljästi, pystyy valmistaja valitsemaan edulliset raaka-aineet tai sellaisen laadun, jota suuren tuotantomäärän myötä saadaan edullisesti.

Aaltopahvin aaltoluokat.
Kuva: Wikimedia Commons by Chris73

Aaltopahvi kuivuu kuivassa

4.12.2011

Talvi tulee kohta, vaikka siltä ei näytäkään. Talven tulon myötä sisäilman suhteellinen kosteus putoaa jopa alle 10% tasolle. Pakkaamoissa ja varastoissa on säilytyksessä pahviosia aihoissa. Kun aihiot kuivuvat, niiden joustavuus heikkenee. Taiteltaessa pahvia se saattaa murtua. Tyypillisin ongelmapaikka on 0427-laatikon sivukanavien taitokset.

Joissain elektroniikkatehtaissa käytetään ilmankostutusta, jotta vältyttäisiin ylenmääräisiltä ESD-ongelmilta. Kostutus auttaa myös pahvien ominaisuuksien säilyttämisessä. Mikäli kosteus saadaan pidettyä kohtuullisella tasolla, ei nuuttausten repeilyä juuri esiinny.

Kannattaa huomata, että ongelma johtuu nimenomaan varastointiolosuhteista. Kun laatikot alkavat repeillä, ei kannata ensimmäisenä soittaa vihaista puhelua pahvikauppiaalle. Syy ei useimmiten ole myyjässä. Tuotannossa arkki on kyllä kostea, sillä muutoin sitä ei voida konvertoida.

Ongelmaan paras korjaus on varaston kosteuden säätely. Tilannetta voidaan muuttaa säätämällä nuuttausten voimakkuutta. Ajoparametrien säätäminen ei kutenkaan ole hyvä ratkaisu kahdesta syystä:

  • Heikompi nuuttaus ei taitu välttämättä oikein.
  • Varastossa on kuitenkin niin paljon tavaraa, että pakkaset ehtivät lauhtua ennen kuin uutta erää saadaan käyttöön.

EUPS pahvispeksinä

25.9.2011

Olemme ahkerasti käyttäneet EUPS-standardia pahvien laatumääreenä. Ajatuksena yhtenäiset vaatimukset on nerokas ajatus. Aiemmin kirjoittelin siitä, että EUPSia ollaan ilmeisesti laajentamassa järeisiin pahveihin, joskin työ kestänee vuosia. Näissä toivottavasti yritetään huomioida myös kosteudenkesto jollain tavalla, jotta kierrätyskuitu ja neitseellinen eivät olisi samassa kategoriassa.

Hiljattain olemme törmänneet tilanteeseen, että olemme tehneet pakkauksia mainiosta suomalaisesta miniaallosta. Näissähän ECT on luokkaa 5-6 kN/m. Pinottavuus olisi hyvä mitoittaa niin, että ECT saadaan hyödynnettyä. Jos käytetään EUPSia, joudutaan määrittämään Board 20, jossa ECT-arvoksi riittää 4,5 kN/m. Board 30 ylöspäin mentäessä vaaditaan paksumpi aalto, jotta taivutusjäykkyysvaatimus saavutetaan.

Vastaavaa ongelmakentää esiintyy myös B- ja C-aalloilla. Hyvillä raaka-aineilla saadaan roimasti enemmän pinottavuutta kuin mitä EUPSin ECT antaa ymmärtää. Toisaalta taas taivutusjäykkyys paranee kunnolla vain muuttamalla aaltoprofiilia, joten luokissa ei voi mennä ylöspäin.

EUPS-luokittelun lähtökohtana ovat olleet eri valmistajien tyypilliset aaltopahvit. Eurooppassa tehdään erittäin paljon pahvia kierrätetystä raaka-aineesta. Tällöin mekaaniset ominaisuudet jäävät jälkeen ensikuidusta tehtyihin pahveihin nähden.

Huippulaatuisten materiaalien määrittelyssä EUPSin sijaan joutuu käyttämään muita parametrejä. ECT on hyvä, joskin sitä voi tietyillä menettelyillä kasvattaa ilman, että pahvi todellisuudessa juurikaan paranee. Paras menettely lienee laatikon puristuslujuuden määrittely.

Märkäluja aaltopahvi

11.9.2010

Suomessa on myynnissä hyviä märkälujia aaltopahveja. Sellaisia, joissa sekä paperit, että liimat kestävät kosteutta. Näiden laatujen kanssa voi huoletta tavaraa lähettää ympäri maailman kaikilla kuljetusvälineillä. Mikäli pakkaussuunnittelussa mitoitus on tehty oikein ja riittävin toleranssein, ei kosteus aiheuta sellaista lujuuden vähenemistä, että pinot painuisivat kasaan.

Tilanne ei ole aivan sama etelä-Euroopassa tai Aasiassa. Näiltäkin alueilta hyvälaatuisia pahveja on saatavilla, mutta myyntimiesten lähestymistapa asiaan on erilainen. Jos kysyy, saako valmistajalta vaikkapa Fefco 9:n täyttävää pahvia, on vastaus välitön: Totta kai! Totuus vain tahtoo olla kovin toisenlainen.

Mikäli tuotantoa siirretään siten, että lähetetään mallipakkaus, on lähes varmaa, että kosteus aiheuttaa ongelmia. Siksi onkin hyvä tapa aina tehdä jonkinlainen testi, mikäli lujuus kosteissa olosuhteissa on kriittinen. Jopa Fefco 9:n mukainen testijärjestely onnistuu pienin panostuksin. Tosin pelkkä nopea liotuskin yleensä kertoo turhankin nopeasti totuuden.

Mikäli märkälujia ominaisuuksia ei pahvissa ole ja sen varaan on laskettu pinottavuutta, on merirahti tuomittu epäonnistumaan. Jokunen erä saattaa tuurilla mennä hyvin, mutta pidemmän päälle ei kannata toimintaa rakentaa vettyvien pahvien varaan.

Liima ei ollut tässä tapauksessa märkälujaa.

Aaltopahvin speksaus

28.3.2010

Suunniteltaessa pahvipakkauksia siten, että toimittaja ei ole tiedossa, pitää piirustuksiin yrittää laittaa yleisellä tasolla vaatimukset pahvin lujuudesta. Tämä vaatii aika paljon osaamista, jotta saa varmasti juuri niin lujaa pahvia, kuin oli tarkoitus.

Eurooppalaiset pahvintuottajat ovat reagoineet ongelmaan tekemällä EUPS-standardin.  Standardia kehitettäessä tutkittiin eurooppalaisia E-BC-aaltoisia pahveja ja määriteltiin niille tyypilliset taivutuslujuus, ECT, FCT ja puhkaisulujuusarvot. Pahvit on jaettu 12 erilaiseen luokkaan.

EUPSia käytettäessä ei tarvitse speksata pahvista mitään muuta kuin EUPS-luokka. Se määrittää muut pahviin liittyvät arvot, mukaanlukien aaltotyypin. Aaltotyypin määrittää pääasiassa taivutuslujuus. Esimerkiksi E-aallolla ei käytännössä voi saavuttaa B-aallon taivutuslujuutta, vaikka muut arvot saavutettaisiinkin.

EUPSissa on muutamia ongelmia:

1.  Se ei ole toistaiseksi levinnyt kovin laajalle. Valmistajille joutuu toisinaan lähettämään linkin standardiin. Toisaalta asia on sitä luokkaa selvä, että muuta ei tarvita. Tämä ongelma poistuu käyttämällä standardia mahdollisimman laajasti.

2.  Järeitä pahveja ei ole sisällytetty luokitteluun. Board 120 ei ole vielä kovin lujaa tavaraa. Olen kuullut huhuja, että vakiointia tehdäisiin myös järeämmille laaduille. Työ on mittava, joten se vie aikaa.

3.  Arvot mitataan standardiolosuhteissa (23°C, RH50%). Jos halutaan pahville hyviä ominaisuuksia kosteassa päässä, joudutaan luokan lisäksi vaatimaan tiettyjä ominaisuuksia papereilta, mikä on standardin periaatetta vastaan.

Kokonaisuudessaan pidän EUPSia erinoimaisena tapana määrittää piirustuksiin pahvityyppi. Se on ehdottomasti helpoin ja yksikäsitteisin tapa tilanteessa, jossa valmistajaa ei tiedetä, eikä näin ollen voidan käyttää tietyn valmistajan vakiolaatuja. Kun saadaan luokitteluun lisää heavy duty-laatuja, myös märkälujia, voidaan muut tavat unohtaa.


%d bloggers like this: