Posts Tagged ‘BCT’

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

Laatikon pinontalujuuden määritys

10.5.2015

Pakkaussuunnittelussa yleensä tiedetään, kuinka paljon laatikon halutaan kestävän pinontaa. Arvo saadaan määrittelemällä haluttu pinon korkeus kuljetuksessa ja käyttämällä sopivaa varmuuskerrointa. Näistä saadaan jokin kilomäärä, joka laatikon tulee kestää standardiolosuhteissa.

Suunnittelija voi määrittää dokumentaatioon halutun pinontalujuuden kahdella tavalla. Yksinkertaisempi on määrittää laatikolle puristuslujuus, eli BCT-arvo. Valmistaja voi valita haluamansa pahvilaadun, jolla kyseinen pinontalujuus saavutetaan. Valmistaja voi tällöin katsoa heidän tilanteeseensa parhaiten sopivan laadun, joka laskennallisesti tai testitulosten perusteella täyttää dokumentaation vaatimuksen. Vapausasteiden lisääminen valmistusprosessiin tuo usein kustannussäästöjä materiaalihinnassa.

Toinen tapa on määrittää käytetyn pahvin reunapuristuslujuus eli ECT ja itse laskea, että haluttu pinontalujuus saavutetaan. Tällöin valmistajan tehtäväksi jää valita pahvilaatu, joka täyttää ECT-arvon. Aaltoprofiili on tapana kertoa kummassakin menetelmässä, jotta mitoitukset toteutuvat oikein. Pahvin ominaisuuksista voidaan pelkän ECT-arvon lisäksi määritellä myös muita parametreja, kuten linereiden tyyppi ja liima. Tällöin voidaan tarkemmin kertoa, mitä halutaan ja luultavasti saavutetaan parempi lopputulos. Valmistajan näkökulmasta vapausasteet jäävät vähäisiksi, eikä heidän vakiotuotannostaan välttämättä löydy juuri optimaalista laatua, jolloin hinta jää korkeaksi.

Itse en ole kovin innokkaasti käyttänyt BCT-arvoa, koska silloin jätetään valmistajalle laajat valtuudet päättää, millaisista raaka-aineista pahvi muodostuu. Erityisesti Aasiassa käytetään paljon pahveja, joiden kuidut ovat kiertäneet ajanlaskun alusta alkaen. Tällöin puristuslujuus voi olla ihan kiitettävä kuivissa olosuhteissa, mutta kosteuden kasvaessa pinontalujuus häviää ja pahvi luhistuu jo omasta painostaan. Valmistaja kuitenkin iloisesti ilmoittaa, että kyllä heidän toimittamansa laatikko täyttää piirustuksen vaatimukset.

Pienemmissä pakkauksissa kosteiden olosuhteiden vaikutus ei yleensä ole dramaattinen, mutta isommissa kuljetuspakkauksissa kosteus aiheuttaa paljon ongelmia. Käytettäessä BCT-menetelmään voisi olla syytä määrittää pinontalujuus korkeammalle kosteudelle. On kuitenkin varsin harvinaista, että laatikon puristuslujuutta testataan korkeissa kosteuksissa. Itse olen ollut tekemässä tällaisia testejä vain muutamia kertoja.

Näyttäisi olevan rikki.

Näyttäisi olevan rikki.

BCT ECT:stä

12.4.2015

Laatikon puristuslujuus eli BCT-arvo on käytännön toiminnassa aaltopahvin reunapuristuslujuutta eli ECT:tä kiinnostavampi arvo, sillä yleensä tiedetään, montako kiloa laatikon päälle voi tulla painoa. ECT:stä ei voi suoraan laskea laatikon pinontalujuutta kertomalla ECT-arvon laatikon ympärysmitalla. Tuloksen toki saa, mutta se antaa aivan liian optimistia tuloksia.

McKee-niminen herra kehitti 60-luvulla yksinkertaisen kaavan, jonka avulla voidaan laskea BCT ECT:n avulla. Kaava on karkea yleistys, sillä siinä huomioidaan ainoastaan laatikon pituus, leveys ja pahvin ECT-arvo. Kokeellisten tulosten perusteella kaavaa voi käyttää tilanteeseen, jossa laatikon ympärysmitta on vähintään seitsemänkertainen korkeuteen nähden. Kaava on seuraava:

{\color{Blue}BCT} = 5.876 \times {\color{Red}ECT} \times \sqrt{U \times d}

Kaavassa U on laatikon ympärysmitta milleissä ja d on pahvin paksuus. BCT:stä kannattaa huomata, että sen yksikkö on Newton. Tässäkin kannattaa aina kriittisesti arvioida tulosta, ja jos dekadin virhe menee läpi, on syytä kriittisesti arvioida omaa arviointiprosessia.

Yksinkertaistettu malli ei huomioi esimerkiksi korkeuden vaikutusta pinontalujuuteen, eikä myöskään pituuden ja leveyden suhdetta. Laatikon kuormitustilanteessa nurkat kantavat pääosan voimasta kylkien ollessa lommahtaneena.

Pakkaussuunnittelutyössä tarvitsee usein laskea pinontalujuuden karkea arvo, kun tiedetään pahvin laatu. McKeen kaavalla saa helposti likiarvon laskettua. Itse käytän työssäni tarkempaa kaavaa, mutta nopealla testailulla näyttää eroa olevan vain 10 % suuntaan tai toiseen. Kannattaa laittaa käyttämänsä kaava valmiiksi Exceliin, jolla saa nopeasti laskettua lukuarvot, kun niitä tarvitaan.

 


%d bloggaajaa tykkää tästä: