Posts Tagged ‘kosteus’

Laitteeseen integroitu loggeri

14.2.2016

Kuljetusolosuhteiden mittaamisesta olisi usein hyötyä, erityisesti tapauksissa, joissa kuljetuksessa tai varastoinnissa on tapahtunut jotain poikkeavaa. Perinteinen tapa kuljetuksen seurantaan ovat olleet passiiviset drop- ja tip’n’tell –anturit. Näiden kustannus on joitain euroja ja suurimpana puutteena on se, että ei tiedetä, milloin kiinnostava tapahtuma on tapahtunut.

Loggerien hintakehitys on mahdollistanut kalliimpien tuotteiden kuljetusten seurannan. Hyviä laitteita saa jo alle kahdella sadalla eurolla ja yksinkertaisempia kympeillä. Kalliimmissa laitteissa nämä hinnat eivät ole mahdottomia, mutta monitoroinnin voisi integroida suunnitteluvaiheessa suoraan laitteen piirilevylle. Näin kustannuksia ei tulisi kuin komponenteista jokunen euro. Hyötynä olisi mahdollisuus seurata jokaisen laitteen kohtaamaa rasitustasoa.

Useissa laitteissa on jonkinlainen pieni patteri, jolla laitteen muistia pidetään yllä. Samoin niissä on muistia, jota ei kuljetuksen aikana tarvita. Näin ollen mittaaminen tarvitsee vain kiihtyvyys- lämpötila- ja kosteusanturit piirilevylle ja vähän koodia. Tätä ideaa saa vapaasti hyödyntää!

 

Mainokset

Kosteusprofiileja

10.1.2016

Viime viikolla kirjoitin kuljetuksen kosteusrasituksesta ja erityisesti syklisen kosteuden esiintymisestä. Lueskelin asiasta lisää ISTA:n materiaaleista. Thomas Goedecke on esittänyt mittaustuloksia vuoden 2008 ISTA Symposiumissa esityksessään ”Temperature and Air Change Rates in Freight Containers during Transport between Europe and Destinations in Asia and Australia”. Hän on tutkinut lämpötilan vaihtelua ja konttien tuulettumista pitkillä kuljetusreiteillä.

Datan perusteella suurimmat lämpö- ja kosteusmaksimit esiintyvät nimenomaan maalla. Tämä johtuu siitä, että konttien tuulettuminen on todella hidasta. Mittausten mukaan tyhjässä kontissa ilmasta vaihtuu tunnissa vain 4 %. Täydessä kontissa vapaata ilmaa on vähemmän, joten prosenttiluku voi nousta toiselle kymmenelle. Hidas tuulettuminen johtaa siihen, että lämpötilan vaihtelut aiheuttavat suurta suhteellisen kosteuden vaihtelua. Paffi taas ei ymmärrä kovinkaan paljon absoluuttisen kosteuden päälle, vaan reagoi nimenomaan suhteelliseen kosteuteen. Jos kosteusprosentti on 95 pahvi vettyy, olipa ilmassa kosteutta 10 g/m^3 tai 50 g/m^3.

Löysin tilannetta kuvaavia mittauksia NYK Line -nimisen logistiikkayhtiön sivuilta. Kuvasta näkee hyvin, miten stabiilit olosuhteet kontissa vallitsevat, kun kontti on rahtilaivassa suojaisessa paikassa. Maakuljetuksessa päivälämpötilan muutokset aiheuttavat suurta vaihtelua kontin lämpötilaan ja suhteelliseen kosteuteen. Toki on huomattava, että laivamatkalla vallitsee stabiili 80 % kosteus, mikä altistaa tuotteen korroosioilmiöille. Lisäksi 80 % kosteudessa pahvipohjaisen materiaalin lujuus on olennaisesti heikompi kuin 50 % olosuhteissa, joten varmuuskerrointa tuossakin vaaditaan pinottavuuden varmistamiseksi.

Merirahdissa tilanne on melko stabiili. Lähde: https://www2.nykline.com/liner/cargo_advisory/dry_environment.html

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

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.

Syklisen kosteuden vaikutus pahviin

25.12.2011

On tunnettua, että pahvin lujuus heikkenee kosteuden kasvaessa. Käytännössä tämä esiintyy pinottujen pahvipakkausten virumisena: Pino painuu hitaasti alaspäin. Aiemmin viittasin tutkimukseen, jossa todettiin tutkitun pahvin lujuudesta olevan jäljellä 25 %, kun kosteutta nostettiin 50 %:sta 90 %:iin

Suhteellisen kosteuden lisäksi virumiseen vaikuttaa aivan olennaisesti kosteuden vaihtelu. Kosteuden syklaaminen nopeuttaa virumista ja aiheuttaa jopa suuremman rasituksen pahville kuin pelkkä tasainen korkea kosteus.

Syklinen kosteus saattaakin olla merkittävin yksittäinen pahvipakkausten pinojen romahtamisen aiheuttaja. Merikonteissahan suhteellinen kosteus vaihtelee vuorokauden aikojen mukaan. Yöllä kontin sisälämpötila laskee, jolloin suhteellinen kosteus nousee. Päivällä taas aurinko lämmittää konttia, jolloin suhteellinen kosteus laskee. Vesimäärä kontin sisällä ei juurikaan vaihtele vuorokauden aikojen mukaan, joten suhteellinen kosteus vaihtelee runsaasti.

Voidaankin sanoa, että kaikki etelän merillä seilaavat pakkaukset joutuvat syklisen kosteuden kanssa tekemisiin. Pakkauksille tehtävät testit eivät simuloi tällasista tilannetta suoraan. Onkin riski, että pakkaus pääsee testeistä läpi, mutta ei kestäkään kuljetuksen aikana pinonnan aiheuttamaa kuormaa.

On huono lähtökohta testata pahvisten pakkausten pinottavuus vain 50 % kosteudessa. Mikäli näin tehdään, pitää varmuuskertoimen olla kohdallaan, mutta tämäkään ei riitä. Varmuuskerrointa tärkeämpää on käyttää pakkauksessa tarpeeksi laadukkaita raaka-aineita. Mikäli tässä lipsutaan, ei voida olettaa pakkauksen saavuttavan riittävää lujuutta korkean kosteusrasituksen alaisena.

Kuvaaja esittää pakkauksesta mitattua lämpötilan vaihtelua vuorokauden vaiheen muuttuessa. Suhteellinen kosteus käyttäytyy käänteisesti lämpötilaan nähden.

 

Kuiva-aineen määrä

8.8.2010

Ostin kassin, joka oli tehty Kiinassa. Kassin avattuani löysin jälleen suureksi ilokseni sieltä pikkuruisen silica-gel kuiva-ainepussin. Pussi oli 1/8 yksikön kokoinen. Se voi karkeasti ottaen imeä kosteutta noin yhden grammDesiccantan.

Kuiva-aineita käytetään tekstiileissä luullakseni estämään homehtumista. Korroosiohan ei vaatteissa ole ongelma. Kuljetuksen aikana ei kuitenkaan ole kontin ilmastoa suljettu, vaan tavarat ovat laatikoissa ja ohuissa muovipusseissa. Tavallinen alle 100 um LD-PE-filmi hengittää niin paljon, että sitä ei voida pitää kosteusbarrierina.

Huonosti suljetussa tilassa kuiva-aine saturoituu nopeasti ja muuttuu kosteuspatteriksi. Alkumatkalla se siis kuivaa ilmaa ja loppumatkalla se pitää huolen, että tavarat eivät pääse kuivumaan. Ilmeisesti tästä ei kuitenkaan tule ongelmia kassien ja vaatteiden, sillä menetelmä on yleisesti käytössä. Elektroniikassa kosteuspatteri aiheuttaa ongelmia. Pahimmillaan olen nähnyt veden valuvan kuiva-ainepussista. Tällöin tuotekin oli valmis kierrätykseen.

Kuiva-aineita ei kannata käyttää, mikäli kuivattattavaan tilaan ei ole järjestetty riittävää estettä uuden kosteuden tulolle.

Kuiva-aineet

7.12.2009

Olen usein hämmästellyt vaatekauppojen tapaa käyttää silica gel-pussukoita. Jos ostaa vaikkapa Kiinassa tehdyn laukun, sieltä sisältä löytyy aivan mikrokokoinen kuiva-ainepussi. Oletettavasti muuta kosteussuojaa ei ole. Kuiva-aine taitaa saturoitua jo ennen kuin laiva on kadonnut Shanghain sataman näköpiiristä.

Kuiva-aine itsessään ei missään tapauksessa suojaa kosteudelta, vaan vain kuivaa mahdollisuuksiensa mukaan ympäristöä. Kuiva-aineen lisäksi täytyy estää veden pääsy tuotteeseen. Tämä voidaan tehdä barrierkalvoilla. Jos käytetään ohutta muovia tai ei mitään, vetää kuiva-aine itsensä täyteen vettä ja pitää huolen, että kosteus on ja pysyy. Se kuivuu erittäin hitaasti.

Arvatenkin joku on jo ehdottanut, että pienistä pussukoista luovutaan, mutta ehdotus on kaatunut myrskyisään vastustukseen. Eihän ne tuotteet voi ilman gramman kuiva-ainetta selvitä, kun sitä on aina käytetty.

Kustannussäästöjä syntyy, kun käyttää kuiva-aineita vain tarpeeseen. Ja silloinkin kannattaa käyttää bentoniittisavea silica gelin sijaan. Se on vihreämpi vaihtoehto.


%d bloggers like this: