بسته‌بندی توزیع

● تجهیزات آزمون‌گیری قبل از حمل
میزهای لرزش
میزهای لرزش برای بررسی پاسخ محصول و بسته‌بندی به انواع مختلف لرزش که در محیط حمل رخ می‌دهد به‌کار می‌روند. این میزها از دو نوع عمده هستند:
میزهای لرزش از نوع ضربه‌های مکرر در فرکانس ۵/۴ هرتز، دامنه ۱ اینچ و شتاب حدود ۱۰۱G کار می‌کنند. این میزها در آزمون‌هائی که در قوانین کالاهای خطرناک مشخص شده‌اند و همین‌طور در روش‌هائی که در ISTA و ASTM D ۴۱۶۹ توصیه شده‌اند به‌کار می‌روند. این تجهیزات برای تعیین مقاومت سائیدگی نسبی نیز مفید هستند.
میزهای لرزش با فرکانس متغیر قابل برنامه‌ریزی هستند به‌طوری که می‌توانند فرکانس‌های متداول حمل‌ونقل بین ۳ تا ۱۰۰ هرتس را ایجاد کنند این میزها در شبیه‌سازی محیط واقعی توزیع، صحیح‌تر عمل می‌کنند. این میزها در بررسی نقاط ضعف محصولات بسته‌بندی‌نشده از نظر تشدید (رزنانس) و نیز در مکان‌یابی نقاط رزنانس پشته‌ای بسته‌بندی‌های انبار شده به‌کار می‌رود.
آزمون‌های زیر توسط ASTN برای لرزش توصیف شده‌اند:
- D۹۹۹: آزمون لرزش برای ضعف‌های حمل
- D۱۱۸۵: پالت‌ها و ساختارهای مربوطه که در جا‌به‌جائی و حمل مواد به‌کار می‌رود.
- D۳۵۸۰: آزمون لرزش محصول (در جهت عمودی و شکل موج سینوسی)
- D۴۷۸۲: آزمون لرزش تصادفی ضعف‌های حمل
- D۵۱۱۲: آزمون لرزش (حرکت سینوسی خطی در جهت افقی) برای محصولات و قطعات بسته‌بندی‌نشده
- D۴۱۶۹: آزمون عملکرد سیستم‌ها و ضعف‌های حمل
● تجهیزات آزمون سقوط
ویژگی اصلی تمام تجهیزات آزمون سقوط توانائی آنها در ایجاد سقوط‌های مکرر در جهت‌های انتخاب شده و از ارتفاعات انتخاب شده بدون ایجاد چرخش یا سایر عوامل اختلال‌زا در آزمون می‌باشد. آزمون‌های سقوط در استانداردهای زیر توصیف شده است:
-ASTM D۵۲۷۶، آزمون آزاد ظرف‌های بارگذاری شده
- ASTM D۱۰۸۳، جابه‌جائی مکانیکی بارهای به‌هم بسته شده و جعبه‌های بزرگ حمل
- ASTM D۳۰۷۱، آزمون سقوط بطری‌های شیشه‌ای اروسل (Aerosol)
- ASTM D۵۴۸۷، روش استاندارد برای آزمون‌های سقوط شبیه‌سازی شده ظرف‌های پر توسط ماشین‌های ضرب
- ASTM D۵۲۶۵، آزمون ضربه پر
● ماشین‌های ضربه افقی و مایل (Conbur)
ماشین ضربه مایل، ضربه‌های افقی مانند آنچه که در حمل‌ونقل ریلی رخ می‌دهد را شبیه‌سازی می‌کند. ضربه را می‌توان با تغییر سرعت آن و با استفاده از دستگاه‌های برنامه‌ریزی ضربه کنترل کرد. با استفاده از بارهای انتهائی مناسب در خلال آزمون می‌توان تأثیرات نیروی فشردگی دینامیکی افقی را نیز بررسی کرد. ماشین ضربه مایل را می‌توان تأثیرات نیروی فشردگی دینامیکی افقی را نیز بررسی کرد. ماشین ضربه مایل را می‌توان با انجام اصلاحاتی برای تعیین استحکام پالت‌ها در مقابل ورود مکرر چنگک‌های ماشین‌های جابه‌جاکننده نیز به‌کار برد. آزمون‌های ضربه مایل از طریق روش‌های آزمون قبل از حمل ASTM و ISTA مشخص می‌شود که در زیر توصیف شده است:
- ASTM D۸۸۰، آزمون ضربه مایل برای ظرف‌های حمل
- ASTM D ۱۱۸۵، پالت‌ها و ساختارهای مربوطه به‌کار رفته در جابه‌جائی و حمل مواد
- ASTM D۴۱۶۹، آزمون عملکردی ظرف‌ها و سیستم‌های حمل
یک روش جدیدتر و قابل کنترل‌تر برای ایجاد ضربه‌های افقی استفاده از ماشین‌های افقی ضربه است. این ماشین‌ها در امتداد یک مسیر افقی به باد شتاب می‌دهند و سپس به روش برنامه‌ریزی‌شده‌ای آن را متوقف می‌کنند.
- ASTM D ۴۰۰۳، آزمون ضربه افقی برنامه‌ریزی شده برای ظرف‌ها و سیستم‌های حمل
- ASTM D ۵۲۷۷، اعمال ضربه‌های افقی با استفاده از تجهیزات آزمون ضربه مایل
● اتاقک‌های محیطی
همه آزمایشگاه‌های خوب بسته‌بندی می‌توانند گستره وسیعی از شرایط آب‌وهوائی متفاوت را در اتاقک‌های محیطی خود ایجاد کنند. این اتاقک‌ها معمولاً برای مطالعه شرایط قبل از انجام آزمون‌های فیزیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به‌طور مثال، برای تعیین توانائی تحمل یک سطل پلاستیکی سقوط در دماهای زیر صفر درجه سانتی‌گراد یا برای تشخیص اینکه یک جعبه موج‌دار، استحکام پشته‌ای خود را در رطوبت‌های بالا از دست می‌دهد، هر دو نوع بسته‌بندی را باید در محیط‌های مناسب تحت بررسی قرار داد. این اتاقک‌ها برای شتاب دادن با فرآیند پیرشدگی در مواردی مانند آزمون‌های انبارش درازمدت و آزمون‌های تنش - ترک زیست‌محیطی بر ظروف پلاستیکی نیز به‌کار می‌رود. (ASTM D ۲۵۶۱، مقاومت‌ تنش - ترک زیست‌محیطی بر ظروف پلی‌اتیلن قالب‌ریزی شده به روش‌ دمشی). تمام آزمون‌های استاندارد کاغذ باید در دمای ۲۳+۲°c و رطوبت نسبی ۲%+۵۰% انجام داد. بالاترین رطوبت توصیه‌شده برای آزمون‌های عادی ۸۵% است.
بالاتر از این رطوبت کنترل دما با دقت مورد نیازی که از متراکم شدن بخارآب جلوگیری کند بسیار مشکل است.
ایجاد شرایط محیطی در روش‌های استاندارد زیر توصیف شده‌اند:
- ASTM E ۱۷۱، اتمسفرهای استاندارد برای آماده‌سازی محیطی و آزمون مواد
- ASTM D ۶۸۵، آماده‌سازی کاغذ و محصولات کاغذی برای آزمون
- ASTM D ۴۳۳۲، آماده‌سازی ظرف‌ها، بسته‌بندی‌ها با اجزاء بسته‌بندی برای آزمون
● سیستم‌های آزمون فشردگی
استحکام فشردگی مستقیماً به قابلیت روی هم‌چینی در انبار مربوط می‌شود. یک سیستم آزمون فشردگی برای تعیین قابلیت‌های حمل بار یک بسته‌بندی به‌کار می‌رود. اندازه نمونه‌های آزمون از اندازه خیلی کوچک، برای اندازه‌گیری استحکام فشردگی مثلاً یک باطری پلاستیکی، تا واحدهائی که به اندازه کافی بزرگ هستند تا بتوان استحکام پشته‌ای بارهای پالتی کامل را اندازه‌گیری کرد، متفاوت هستند. تجهیزات آزمون دارای Platen ثابت باعث می‌شوند تا نمونه در قوی‌ترین نقطه خود دچار شکست شود. تجهیزات آزمون دارای Platen لولائی نمونه را در ضعیف‌ترین نقطه خود دچار شکست می‌کنند.
آزمون‌های فشردگی ممکن است دینامیکی یا استاتیکی باشد.
در آزمون‌های دینامیکی از سکوهای محرک هیدرومیکی یا مکانیکی استفاده می‌کنند در حالی‌که آزمون‌های استاتیکی یک بار ثابت بر روی ظرف مورد آزمون قرار داده می‌شود و سیستم در یک باره زمانی مورد مشاهده و بررسی قرار می‌گیرد. آزمون‌های فشردگی در بیشتر روش‌های آزمون قبل از حمل لازم‌الاجراء است و در مأخذ زیر توصیف شده‌اند:
- ASTM D ۶۴۲، آزمون فشردگی برای ظرف‌های حمل
- ASTM D ۲۶۵۹، خواص فروپاشی ستونی ظرف‌های ترموپلاستیک دمشی
- ASTM D ۴۵۷۷، آزمون فشردگی ظرف‌های حمل تحت بار ثابت● ماشین‌های ضربه
ماشین‌های ضربه برای تعیین منحنی‌های شکنندگی و سطوح G به‌کار می‌روند، این پارامترها در محاسبه شرایط ضربه‌گیری یا برای تعیین شکنندگی طراحی یک کالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. یک ماشین ضربه از یک میز صلب تشکیل شده است که به‌طور قابل برنامه‌ریزی‌شده‌ای به سمت بالا حرکت کرده و سپس سقوط می‌کند. با کنترل قابلیت برنامه‌ریزی تجهیزات و تغییر ارتفاع سقوط، سطوح مختلف G، طول پالس و شکل پالس (سینوی، مربعی و غیره) را می‌توان به‌دست آورد.
آزمون‌هائی که در آنها از ماشین‌های ضربه استفاده می‌شود در زیر توصیف شده‌اند:
- ASTM D ۳۳۳۲، شکنندگی شوک مکانیکی محصول با استفاده از ماشین‌های ضربه
- ASTM D ۴۱۶۸، ویژگی‌های ضربه منتقل‌شده مواد ضربه‌گیر فوم‌دار
- ASTM D ۵۴۸۷، روش استاندارد برای آزمون‌های سقوط شبیه‌سازی شده ظرف‌های بارگذاری شده توسط ماشین‌های ضربه
● روش‌های آزمون قبل از حمل
ISTA و ASTM
در اواخر دهه ۱۹۴۰ اعضاء مؤسسه Enamel Porcelain آسیب‌های قابل‌توجهی در حین حمل را تجربه کردند. به همین دلیل این مؤسسه مطالعاتی انجام داد تا روش استانداردی برای آزمون قبل از حمل را شناسائی کند که ویژگی‌های حفاظتی بسته‌بندی را مورد ارزیابی قرار دهد.
یک پیش‌نیاز این بود که آسیب ایجاد شده در آزمایشگاه باید با تقریب خوبی مانند آسیبی باشد که در عمل اتفاق می‌افتاد. بررسی‌های بعدی نشان داد روشی که طی این مطالعات توسعه یافت سودمند می‌باشد و به زودی توسط سایر صنعتکاران نیز به‌طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار گرفت. این روش‌های آزمون که تحت سرپرستی ISTA اصلاح و بروز شده‌اند، هنوز نیز مورد استفاده هستند. به‌طور خلاصه، در روش پروژه ۱A، بسته‌بندی، بر روی یک میز لرزش که در فرکانس ۵/۴ هرتز و شتاب حدود G۱/۱ کار می‌کند در معرض ۱۴۲۰۰ ضربه لرزشی قرار می‌گیرد (در صورتی‌که بسته‌بندی سنگین‌تر از حدود ۳۰ کیلوگرم باشد مقدار این ضربات ۱۱۲۰۰ خواهد بود). پس از آن، بسته‌بندی را ۱۰ بار از ارتفاعی که متناسب را وزن آن تعیین شده و در جهت مشخص پرتاب می‌کنند. بسته‌بندی‌های سنگین‌تر از حدود ۳۰ کیلوگرم (۶۱ پوند)، همان‌گونه که در پروژه ۱ برای محصولات سنگین‌تر از حدود ۵۰ کیلوگرم توصیف شده است، به‌طور اختیاری بر روی ماشین ضربه‌ای مایل نیز ممکن است تحت آزمون قرار گیرند.
ISTA همچنین آزمون‌های فشردگی استاتیکی و دینامیکی و آزمون‌های توصیه‌شده برای بسته‌بندی صادراتی در پروژه‌های ۲ و ۲a را توصیف می‌کند. پروژه ۳ برای محیط حمل ۲۴ ساعته پیشنهاد شده است. آزمون‌های ضربه مایل و آزمون‌های مربوط به آب‌وهوا، در برخی از روش‌ها، به‌ویژه برای محصولات سنگین ضروری است. روش‌های ISTA سریع، اقتصادی و ساده هستند. با وجود این، هر چه آگاهی از محیط حمل افزایش می‌یابد، نقایص آنها بیشتر آشکار می‌شود. آسیب‌هائی که قابل شبیه‌سازی با روش‌های ISTA نیستند به وفور مشاهده می‌شوند. یکی دیگر از ایرادات این روش‌ها این است که لرزش‌های محیط حمل در دنیای واقعی تنها در فرکانس ۵/۴ هرتز رخ نمی‌دهند. داده‌های ISTA کاربردهای محدودی به‌عنوان پارامتر طراحی بسته‌بندی دارد.
در پاسخ به نیاز برای روش‌های انعطاف‌پذیر آزمون‌های قبل از حمل، ASTM یک روش جدید استاندارد آزمون قبل از حمل یعنی ASTM یک روش جدید استاندارد آزمون قبل از حمل یعنی ASTM D ۴۱۶۹، روش آزمون عملکرد سیستم‌ها و ظرف‌های حمل، را تنش ساخته است.
در روش ASTM این واقعیت مورد پذیرش قرار گرفته که عناصر مختلف توزیع خطرات مختلفی بر محصول و بسته‌بندی تحمیل می‌کنند. این روش‌ها همچنین تأیید می‌کند که سطوح مختلفی از اطمینان در برابر آسیب‌رسی به محصول برای محصولات مختلف مورد نیاز است. دستورالعمل ASTM ماهیتاً عناصر مورد نیاز معین را مشخص می‌سازد. برای به‌کارگیری این روش ابتدا باید ماهیت محیط توزیع را که می‌خواهید آن را در آزمایشگاه شبیه‌سازی کنید شناسائی نمائید. همچنین باید مشخص نمایند که واحد حمل برای مراحل مختلف سفر محصول چه خواهد بود؟ در روش ASTM برخلاف ISTA، آزمون‌ها روی واحد واقعی محصول که قرار است حمل شود انجام می‌شود. این واحد ممکن است در نقاط مختلف توزیع با یکدیگر متفاوت باشند. برای مثال یک بار واحد دربرگیرنده یونیت آزمون برای بخشی از برنامه بوده و یک کانتینر جداگانه برای مابقی تجهیزات به‌کار رود.
عناصر نشاندهنده محیط شناسائی‌شده حمل و سطح اطمینان مناسب پس از روش آزمون استخراج شده و انتخاب می‌شود. باید تصمیم‌گیری کرد که سطحعدم پذیرش آسیب چه میزانی است. روش آزمون، حالت‌ها یا عناصر مختلف حمل را توصیف کرده و مقدمات لازم برای اعمال عوامل جوی در هر نقطه از برنامه آزمون را فراهم می‌آورد. کل آزمون ترتیبی، هنگامی‌که بررسی یک ظرف جدید مطرح باشد، انجام می‌شود. در مواردی‌که پاسخ بسته‌بندی تنها باید همان عنصر آزمون را انجام داد. آزمونگر این اختیار را دارد که یک ترتیب دلخواه از عناصر آزمون طراحی کند و با اینکه ۱۸ مرحله قبلاً طراحی‌شده که متداولترین چرخه‌های توزیع را توصیف می‌کنند، به‌کار گیرد.
روش ASTM قادر به شبیه‌سازی مخاطرات توزیع بیشتری نسبت به روش‌های ISTA است و روش شبیه‌سازی نیز واقعی‌تر است. روش‌های ASTM اطلاعات طراحی ارزشمندی نیز به‌دست می‌دهد. با وجود این، راه‌اندازی آزمایشگاهی که بتواند آزمون‌های ASTM D ۴۱۶۹ را انجام دهد نسبت به امکانات مورد نیاز برای ISTA چندین مرتبه هزینه برتر است، و آزمونگر‌های ماهری نیز برای طراحی آزمون‌ها و تغییر داده‌ها مورد نیاز است. در ضمن در مورد انتخاب ترتیب و مراحل آزمون و سطوح آنها نیز همواره اختلاف‌نظرهائی وجود دارد و علاوه بر آن، همه مشکلات حمل نیز به روش‌هائی به پیچیدگی و پختگی ASTM D ۴۱۶۹ نیاز ندارند.
آُزمون‌های قبل از حمل ابزار ارزشمندی است در جهت توسعه یک بسته‌بندی توزیع مناسب و یا برای حل مشکلات خاص. هر نوع آزمونی که انتخاب شود، آسیب مشاهده شده در آزمایشگاه باید از نظر ظاهر مشابه آسیب واقعی باشد. یکی از اشتباهاتی که باید از آن پرهیز کرد این تصور است که یک مدت زمان خاص تست در آزمایشگاه معادل چندین کیلومتر حمل محصول در حمل می‌باشد. دست آخر اینکه، این امر باید درک شود که آزمون نهائی و واقعی، تاریخچه و موفقیت‌آمیز حمل محصول است.
سایر روش‌های آزمون و عملیات استاندارد.
▪ در زیر استانداردهای انتخاب‌شده دیگری که به مواد بسته‌بندی مربوط می‌شوند فهرست شده است:
- ASTM D ۶۱۹۸، راهنمای استاندارد برای طراحی بسته‌بندی حمل،
- ASTM D ۴۶۴۹، انتخاب مواد برای عملیات کشش، شرینک و پیچیدن محصول،
- ASTM D ۵۱۱۸، ساخت جعبه‌های حمل مقوای الیافی،
- ASTM D ۵۱۶۸، ساخت و دربندی ظرف‌های سه دیواره از جنس مقوای موجدار،
- ASTM D ۴۹۱۹، آزمون‌گیری از بسته‌بندی مواد خطرناک،
- ASTM D ۳۹۵۱، بسته‌بندی تجاری،
- ASTM D ۱۹۷۴، روش‌های بتن، دوزبندی و محکم‌سازی جعبه‌های مقوای الیافی.

منبع : ماهنامه فناوری و توسعه صنعت بسته بندی