Yazılar

Kağıt ve karton: Doku analizinin en son gelişmelere uygulanması

/in /tarafından

 

Çevre bilincinin artması nedeniyle ambalaj endüstrisinde doğal kaynaklardan yüksek performanslı, biyolojik olarak parçalanabilen malzemeler üretme yönünde büyüyen bir eğilim var. Esas olarak doğal elyaflardan ve az miktarda biyopolimerden oluşan kompozitlerin geliştirilmesi, hem akademik hem de endüstriyel araştırmalarda önemli bir hedef olmuştur. Doğal elyaflar aynı zamanda daha uygun maliyetli olmaları, çevre dostu olmaları ve sentetik elyaflarla kıyaslanabilir mekanik özelliklere sahip olmaları gibi çeşitli avantajlarından dolayı da seçilmektedir. Bununla birlikte hidrofilik karakterleri, matris ile zayıf arayüzey yapışmasına yol açar. Sonuç olarak, elyafın yüzeyinin kimyasal olarak işlenmesi gerekli görünmektedir. Ambalaj sanayi sektöründe en sık kullanılan işlem olan ağartma işleminden farklı olarak alkali işlem, uygun maliyetlidir ve lifleri bir arada tutan bağlantı malzemesi olarak kabul edilen lignin gibi amorf bileşenlerin yalnızca kısmen uzaklaştırılmasını sağlar. Sıcak sıkıştırma, mekanik özelliklerin artmasına neden olur. Bununla birlikte, kimyasal olarak işlenmiş elyafların tek başına kullanılmasındaki temel sorun, bunların düşük mekanik ve su bariyeri özellikleridir. Bu, malzemenin yüzeyini kaplamak için düşük miktarda biyopolimer kullanılarak önlenebilir. Biyopolimerler arasında nişasta, çok yönlülüğü, düşük maliyeti, bolluğu ve biyolojik olarak parçalanabilirliği nedeniyle en umut verici yenilenebilir biyopolimerlerden biridir. Ek olarak, nişasta biyopolimerlerinin mekanik, termal ve nem koruma özellikleri, plastikleştiriciler ve çapraz bağlama maddesi eklenerek özel ihtiyaçları karşılayacak şekilde daha da geliştirilebilir ve uyarlanabilir.

Elbette bunun gibi bir gelişme, hangi proseslerin ve bileşen eklenmesinin performansı etkilediğini belirlemek ve optimum mekanik özellikleri (germe veya sıkıştırmada) yaratmaya yönelik bir ölçüm aracı gerektirir; böylece nihai sonuç yalnızca gezegen için daha iyi olmakla kalmaz, aynı zamanda daha da iyi olur. tavizsiz bir iş için gerçekleştirilmesi gerekmektedir.

Kağıt ve karton ürün araştırma, geliştirme ve üretimindeki yeni malzeme ve ürün fikirleri nelerdir ve Doku Analizörü nasıl uygulanabilir?

Kağıt ve karton endüstrileri çevresel sürdürülebilirlik hedeflerini, teknolojik gelişmeleri ve değişen tüketici taleplerini karşılamak için dönüşümlerden geçiyor. Burada bazı yeni konseptlere ve ürün fikirlerine ve bunların geliştirilmesinde Doku Analiz Cihazının nasıl uygulanabileceğine bir göz atalım:

Ağaç ağacı kağıdı: Kağıt üretmek için tarımsal kalıntılar (saman, kabuk), bambu veya küspe gibi geleneksel olmayan hammaddelerin kullanılması, ağaç bazlı kağıt hamuruna olan bağımlılığın azaltılması.
Aktif ambalaj: Gıda tazeliğini izlemek, nemi kontrol etmek veya tüketicilerle etkileşime geçmek için teknolojilerle entegre karton.
Mikrofibrillenmiş selüloz (MFC): Gücü, bariyer özelliklerini arttırmak ve ağırlığı azaltmak için MFC içerir.
Suya ve yağa dayanıklı kağıt: Gıda ambalajlarında yararlı olan, suyu ve yağı iten çevre dostu işlemlerin veya kaplamaların geliştirilmesi.
E-mürekkep özellikli kağıt: Elektronik mürekkep ekranlarının kağıt veya kartona entegrasyonu, ambalaj veya tabela için dinamik ve değişen ekranlar oluşturma.
Hafifleştirme: Kağıt ve karton ürünlerinin, sağlamlığından ve işlevselliğinden ödün vermeden ağırlığının azaltılması.
Antimikrobiyal ambalaj: Gıda güvenliğini sağlamak ve raf ömrünü uzatmak için antimikrobiyal maddelerle işlenmiş kartonlardır.
Geri dönüştürülebilir ve kompostlaştırılabilir laminatlar: Geri dönüştürülebilen veya kompostlaştırılabilen çevre dostu laminatların geliştirilmesi.
Yenilebilir ambalaj: Kapladığı ürünle birlikte tüketilebilen karton veya kağıt bazlı ambalaj çözümleri.
Çevre dostu tek kullanımlık sofra takımı: Biyolojik olarak parçalanabilen veya kompostlaştırılabilen kağıt veya kartondan yapılmış tabaklar, bardaklar ve mutfak eşyaları.
3D kalıplanmış kağıt hamuru ambalajı: Bazı uygulamalarda plastiğin yerini alabilecek üç boyutlu ambalaj yapıları oluşturmak için kağıt hamuru kalıplama işlemlerinin kullanılması.
Tohumlu kağıtlar: Tohumların içine gömüldüğü, kullanımdan sonra ekilmelerine, bitki veya çiçeklerin filizlenmesine olanak sağlayan kağıtlar.
Yeniden kullanılabilir veya iade edilebilir ambalaj: Birden fazla kullanım veya yeniden doldurulmak üzere üreticiye iade etme amacıyla ambalajlama çözümleri tasarlamak.
Oluklu mobilyalar: Esas olarak oluklu mukavvadan yapılmış hafif, geçici mobilya çözümleri.
Kağıt elektroniği: Kağıdın sensörler, ekranlar ve hatta piller gibi esnek veya tek kullanımlık elektronikler için alt tabaka olarak kullanılması.
Çevresel kaygılar ön plana çıktıkça, kağıt ve karton endüstrisi muhtemelen sürdürülebilir çözümlere, yenilikçi uygulamalara ve yenilenemeyen veya parçalanamayan malzemelere olan bağımlılığımızı azaltan ürünlere odaklanmaya devam edecektir.

Doku Analiz Cihazını kullanarak kağıt ve karton ürün geliştirme konusunda yakın zamanda yapılan bazı ilginç araştırmalar:

Kağıt ve karton geliştirmede Tekstür Analizörünün kullanılması

Kağıt ve karton ürün araştırma ve geliştirme (Ar-Ge) dünyasında, Tekstür Analiz Cihazı, hayati malzeme özelliklerinin kapsamlı bir değerlendirmesini sağlayan vazgeçilmez bir araç olarak ortaya çıkıyor. Bu çok yönlü alet, bir kağıt veya karton malzemenin kırılmadan önce dayanabileceği maksimum gerilimi ortaya çıkararak, çekme mukavemetinin belirlenmesi de dahil olmak üzere bir dizi uygulama sunar. Bükülme ve sertlik testleri, ambalaj tasarımında kritik hususlar olan malzeme esnekliği ve sertliği hakkında paha biçilmez bilgiler sağlar.

Doku Analiz Cihazının yetenekleri, özellikle lamine veya katmanlı ürünler için geçerli olan soyulma mukavemeti değerlendirmelerine uzanır ve burada tabakalar arasındaki yapışkan bağlanma mukavemetini ölçer. Delinmeye karşı dayanıklılık değerlendirmeleri, malzemeyi delmek için gereken kuvveti ortaya çıkararak malzemenin dayanıklılığına ışık tutar. Sürtünme katsayısının değerlendirilmesi, yazdırılabilirliği ve makine işleme verimliliğini önemli ölçüde etkileyen, kağıdın kayma direncine ilişkin bilgiler sunan çok önemli bir konu olarak ortaya çıkıyor. Yırtılma direnci testi, yırtılmanın yayılması için gereken enerjiyi ortaya çıkararak kağıdın esnekliğini ve sağlamlığını gösterir. Doku Analizörü aynı zamanda karton ambalajlar için son derece önemli olan sıkıştırma testlerini gerçekleştirme ve malzemenin çökmeden dış kuvvete veya ağırlığa dayanma yeteneğini ölçme konusunda da uzmandır.

Islak mukavemetin değerlendirilmesi, kağıt mendiller veya içecek kartonları gibi ürünler için malzemenin ıslak koşullardaki mukavemetinin değerlendirilmesi açısından çok önemlidir. Tekstür Analiz Cihazının görev alanı aynı zamanda şişme ve emicilik değerlendirmelerini de kapsamakta olup, kağıt ürünlerinin sıvı emme kapasitesi ve bunların yapısal bütünlük üzerindeki etkileri incelenmektedir. Son olarak, baskı kalitesi ve estetik kaygılara yönelik yüzey pürüzlülüğü analizi, kağıt yüzeyinin pürüzlülüğünü veya düzgünlüğünü değerlendirir.

Bu çok yönlü analizler sayesinde Tekstür Analizörü, kağıt ve karton ürün formülasyonlarının geliştirilmesine önemli ölçüde katkıda bulunarak çeşitli uygulamalarda dayanıklılık, işlevsellik ve optimum performans sağlar. Tekstür Analizörü niceliksel veriler sağlayarak araştırmacıların ve geliştiricilerin istenen özellikleri elde etmek için kompozisyonlarda, kaplamalarda veya işlemlerde ince ayarlamalar yapmasına olanak tanır. Kağıt ve kartonun gelişen dünyasında, bu tür araçlar yüksek kaliteyi korumak ve yenilikçi ürünler geliştirmek için çok değerlidir.

Çok çeşitli fiziksel özellikleri birçok farklı yolla ölçün
Oluklu mukavva, güçlü, ucuz ve hafif, geri dönüştürülebilir ambalajlar için tüm dünyada kullanılıyor. Astar levhalar arasına sıkıştırılmış yivli bir iç kısımdan oluşur. Varyasyonlar arasında yalnızca bir yüzdeki bir astar veya birkaç istiflenmiş katman bulunur. Genellikle karton kutular halinde yapılır, ancak ara sıra güçlendirme veya izolasyon amacıyla tabaka halinde de kullanılır. Çoğu kutu üreticisi, ürünleri ve bunları yapmak için kullanılan bileşenler üzerinde çok çeşitli testler gerçekleştirir. Pek çok kutu, belirli müşterilerin taleplerine göre üretilir ve bu testlerin amacı, bileşen malzemeleri ve ağırlıktan kaynaklanan maliyetleri en aza indirirken (müşterinin ihtiyaçlarını karşılayarak) dayanıklılığı en üst düzeye çıkarmaktır.

Bir test sırasında yalnızca maksimum kuvveti kaydeden geleneksel ezilme test ekipmanının aksine, Stable Micro Systems Doku Analizörleri, Exponent yazılımıyla birlikte, arıza mekanizmalarını tanımlamak ve bunları arıza noktalarına bağlamak için tam grafik analizinin yanı sıra isteğe bağlı senkronize video yakalamaya da olanak tanır. grafik. Güvenilir, tekrarlanabilir, objektif testler için hassas bir bilyalı vida, sağlam tasarım ve yüksek doğruluklu yük hücreleri (750 kg’a kadar yük kapasitesi) ve yarım mikronluk mesafe çözünürlükleri içerirler. Ek olarak, çok işlevlidirler; dolayısıyla ezilme, çekme, delinme ve bükülme dahil olmak üzere birçok kağıt, karton ve kutu testi tek bir cihaz üzerinde gerçekleştirilebilir.

Bir kutu yapımcısı tarafından gerçekleştirilen testler, bitmiş kutuda istenen özelliklere göre belirlenir. Üst üste istiflenmek üzere tasarlanan ‘sıkıştırma kutuları’, taşıma ve depolama sırasında dolu kapların istiflenmesine olanak sağlayacak kadar yüksek ezilme mukavemetine sahip olmak, içindekileri koruyacak sağlamlık ve koruyucu özelliklerini muhafaza etmek gibi bazı temel kriterleri her zaman karşılamalıdır. Müşterinin ihtiyaçlarına yetecek kadar uzun bir süre boyunca ve gerekli çevre koşullarında mülkler.

Zayıf fiziksel performans yalnızca içindeki ürüne zarar vermekle kalmaz, aynı zamanda onu sağlayan şirketin itibarına ve karlılığına da zarar verebilir. Bu ‘güç’ özellikleri taklit veya daha geleneksel temel yöntemler kullanılarak ölçülebilir. Aşağıda özetlenen yöntemlerin kombinasyonları, her kutu tipi ve saklama koşulları için temel bir test seti sağlamak amacıyla kullanılabilir.

Tipik ölçümler şunları içerir: • Crush strength/resistance

• Compressive Strength

• Flexural stiffness/strength

• Creep

• Edgewise strength

• Breaking Strength

• Perforation strength

• Tensile Strength (wet/dry)

• Rigidity

• Penetration resistance

• Deformation to failure

• Tearing resistance

Exponent Texture Analizör yazılımında çok çeşitli KAĞIT VE KARTON test yöntemleri (ASTM, ISO VE TAPPI Standartları dahil) yerleşiktir ve tek bir düğme tıklamasıyla otomatik olarak yüklenir. Sizin için önceden hazırlanmış ürün özelliklerinizin analizine ve testlerinize daha hızlı erişmenize yardımcı oluyoruz.

Bu uygulama alanında yaygın olarak kullanılan özel ataşmanların ve tipik ölçümlerin bir seçkisi gösterilmektedir, ancak bu, kağıt ve kartonun test edilmesi için mevcut tüm aralığı içermeyebilir. Test prosedürleri şunları içerir: sıkıştırma, delme / nüfuz etme, çekme, kırma / bükme, ekstrüzyon, kesme / kesme. Listelenen ürün testleri için doku analizörlerinden herhangi biri kullanılabilir.

Tensile Test

 

 

 

Tear (‘Trouser’) Test

Tear (‘Trouser’) Test

Example standard: TAPPI T470

 

Tekstür Analiz Cihazı Kullanarak Kağıt ve Karton Nasıl Test Edilir

/in /tarafından

 

Oluklu mukavva, güçlü, ucuz ve hafif geri dönüştürülebilir ambalajlar için tüm dünyada kullanılmaktadır. Belirli müşterilerin taleplerine göre birçok kutu yapılır ve bu testlerin amacı, bileşen malzemeleri ve ağırlıktan kaynaklanan maliyetleri en aza indirirken (müşterinin ihtiyaçlarını karşılayan) gücü en üst düzeye çıkarmaktır.

Mukavemet özellikleri, taklit veya daha geleneksel, temel yöntemler kullanılarak ölçülebilir. Bir test sırasında yalnızca maksimum kuvveti kaydeden geleneksel ezilme testi ekipmanının aksine, Stable Micro Systems Texture Analyzer, Exponent yazılımıyla birlikte tam grafik analizine izin verir.

Aynı zamanda çok işlevlidirler – sonuç olarak, ezilme, delinme, eğme ve çekme testleri dahil olmak üzere birçok kağıt, karton ve kutu testi tek bir cihaz üzerinde gerçekleştirilebilir.

Box Creep Test (e.g. ASTM D7030)

Kutular genellikle üst üste istiflenmiş bir süre boyunca depolandığından, alttaki paket sürekli olarak sabit bir sıkıştırma yüküne maruz kalır. Sonuç olarak, bazı üreticiler box creep testi yapmaktadır.

Bu tür bir testte, bir Texture Analyzer sıkıştırma plakası boş bir kabı statik bir yüke maruz bırakır. Sapma zamanı verileri, bu şekilde depolanan kutuların arızalanma süresini tahmin etmek için kullanılır.

Flat Crush Test (e.g. TAPPI T809)

 

Oluklu mukavva için oluklu yapının sertliği esastır ve dışarıdan mutlaka görülmese de, oluk hasarı bitmiş kutuyu zayıflatacaktır. Düz ezilme direnci, bu yapının oluklu mukavva ve diğer dönüştürme ekipmanı üzerindeki deformasyona karşı direncinin bir ölçüsüdür ve işleme sırasında olukların zarar görüp görmeyeceğini tahmin edecektir.

Düşük bir düz ezilme değeri, numunenin eğilme sertliği üzerinde bir etkiye sahip olacaktır ve bir kutunun beklendiği gibi çalışmayacağını düşündürebilir.

 

Edgewise Strength – Ring Crush and Edge Crush

Oluklu mukavva ürünleri, kullanım ömürleri boyunca birçok farklı strese maruz kalırlar – esas olarak elleçlenirken, depolanırken veya taşınırken ezilme kuvvetleri. Bu nedenle, üretim sürecini optimize etmek için bir ürünün kenardaki sıkıştırma mukavemetini bilmek faydalıdır.

Bu ‘kolon mukavemeti’ genellikle kutu mukavemetini kontrol etmede en önemli faktör olarak kabul edilir. Ek olarak, kenar yönünde sıkıştırma mukavemeti, söz konusu levhadan yapılmış bitmiş bir kutunun dinamik sıkıştırma mukavemetini belirlemek için kullanılan ana parametredir – levhanın kenar yönündeki mukavemeti ve eğilme sertliği, dikey oluklu kutuların basınç mukavemeti ile ilgilidir.
Kombine bir levhanın kenarsal mukavemetini test etmek için iki ana yöntem vardır – halka ezilme testi (yalnızca bileşenleri için de kullanılabilir) ve yalnızca tamamlanmış levha için kullanılan kenar ezilme testi.

 

Ring Crush Test (e.g. TAPPI T822)

Bu testte, numune özel bir numune tutucuda halka şeklinde tutulur ve bir Doku Analiz Cihazının test platformunda bir plaka ile sıkıştırılır. Test, numune çökene kadar sabit hızda gerçekleştirilir.
Bir levhanın kenar sıkıştırma mukavemeti, astarların ve ortamın halka ezilme mukavemetleri eklenerek tahmin edilebildiğinden, bu test özellikle kutu yapımının Ar-Ge süreci için yararlıdır. Potansiyel astar ve orta malzemeler bu şekilde test edilebilir ve farklı malzeme kombinasyonlarının kenarsal mukavemetini tahmin etmek için kataloglanabilir.

 

Edge Crush Test (e.g. TAPPI T811)

Bu test özellikle bitmiş bir levhadaki farklı malzeme kombinasyonlarının mukavemetini hızlı bir şekilde değerlendirmek için kullanışlıdır ve kutu üreticisinin kutu sıkıştırma mukavemetini tahmin eden ‘McKee formülü’ kullanarak bir kutunun performansını tahmin etmesine yardımcı olur.

 

Pin Adhesion Test (e.g. TAPPI T821)

Oluklu mukavvanın kalitesini kontrol eden diğer bir faktör, oluklu mukavva ile kaplamaları arasındaki yapışma kuvvetidir. Bu yapışma, doğrudan bir “pim yapışma testi” kullanılarak ölçülebilir.

Bu testte, kaplama ve oluklu ortam arasına pimler yerleştirilir, ardından yükleme koluna ve tabana bağlı teçhizatlara bağlanır. Kuleler, kaplama oluk uçlarından ayrılana kadar sabit hızda çekilir.

Bu test, levha birleştirildiğinde oluşan bağın kalitesini değerlendirir ve zayıf yapıştırıcı penetrasyonu ve lekeli yapıştırıcı uygulaması gibi bazı üretim hatalarını tespit etmek için kullanılabilir.

 

Flexural Stiffness Test (e.g. ISO 5628)

Oluklu mukavva kutular, depolama ve nakliye sırasında üst üste istiflenecek şekilde tasarlanmıştır. Bir kutu bu şekilde yüklendiğinde, duvarları bükülür ve içeri veya dışarı doğru bükülür. Bu, kutu köşelerinde bir stres konsantrasyonuna neden olur, bu da köşelerin kutunun gücünde büyük bir rol oynadığı anlamına gelir.

Bununla birlikte, köşelerde bu strese neden olan duvarların bükülmesi, kartonun yeterli eğilme sertliğine sahip olmasını sağlayarak bir dereceye kadar kontrol edilebilir: daha yüksek bir bükülme sertliği, daha sert bir kap ve daha yüksek bir kutu sıkıştırma mukavemeti verir.
Eğilme sertliği, mukavemet ve kırılmaya kadar olan deformasyon, üç noktalı bükme gibi bir bükme testinde ölçülebilir. Bunun gibi bir testte, iki kavisli desteğin (‘silindirler’ olarak adlandırılır) üzerine bir küboid numune yerleştirilir ve iki destek silindirinin ortasındaki numunenin merkezine bir yük uygulamak için üçüncü bir silindir kullanılır.

Tensile Test (ASTM D828)

Çekme testi, kullanımdaki mukavemeti değerlendirmek için çeşitli nedenlerle kağıt ürünlere uygulanır ve kombine oluklu mukavva için kullanılır, ancak bükme, sıkıştırma ve delme kadar sık ​​değildir.

Bir çekme testinde, iki tutamak arasına bir numune (genellikle küboidal veya köpek kemiği şeklinde) yerleştirilir. Texture Analyzer, arıza meydana gelene kadar tutamakları sabit bir hızda çeker. Bir çekme testinden belirlenebilen özellikler, kuvvet ve kopmaya kadar yer değiştirmeyi, rijitlik ve çalışmadan kopmaya kadar olan özellikleri içerir ve boyutlar güvenilir bir şekilde ölçülebilirse kuvvet ve mesafe sonuçları gerilim ve gerinimlere dönüştürülebilir.
Perforasyon testi (ASTM D4987) ve ıslak kağıt testi (ISO 3781) dahil olmak üzere ölçüm çözümleri olarak kullanılmak üzere birçok kağıt çekme testi varyasyonu vardır.

 

Yırtılma Testi (TAPPI T470)
Yırtılma direnci, kağıdın dayanıklılığını test etmek için üreticiler tarafından ölçülür. Delinme testinde olduğu gibi, bir Doku Analiz Cihazının kullanımıyla ilgili birçok avantaj vardır.
Yırtılma testinde, bir numune gerdirme kulplarında tutulur ve önceden var olan bir çentik içeren bir numune ayrılır. “Pantolon” testleri de yaygın bir test konfigürasyonudur. Yırtılma direnci, kağıt yaprağına dik bir yırtılmayı ilerletmek için gereken kuvvettir.

 

 

Mevcut herhangi bir kısıtlamaya bağlı değilseniz ve en basit test çözümünü arıyorsanız, bazen en kolay yaklaşım, ürünün gerçek hayatta değerlendirilme şeklini yakından taklit eden bir test oluşturmaktır. Buna ‘Taklit Testi’ denir. Bu tür bir test genellikle veri yorumlamasını anlamanızı kolaylaştırır.

Standart yöntemler, on yıllar boyunca değişmeyen ve tamamen kabul edilen geleneksel malzeme formları için özellikle yararlı olsa da, yaratıcılığın yeni malzemelere ve bu standart yöntemlerin uygulanamayacağı malzeme biçimlerine yöneldiği başka bir dünya var.

Yalnızca numune boyutlarının standarda göre hazırlanamadığı durumlarda değil, aynı zamanda operatörün numunenin alınacağı durumu daha yakından taklit etmek için test parametrelerini (test hızı gibi) değiştirmek isteyebileceği durumlarda da yeni standart dışı yöntemler uygulanabilir. tipik olarak kullanılır.

Stable Micro Systems, verileri bir dizi standart formatta analiz etme veya istenen bir müşteri analiz tekniği geliştirme yeteneği ile müşteri numune boyutlarına ve test gereksinimlerine dayalı ısmarlama test çözümleri geliştirebilir.