معرفی آزمون های تشخیص خواص مقوا

در این مطب به معرفی آزمون های تشخیص خواص مقوا خواهیم پرداخت. چون مقوا از مشتقات کاغذ است بسیاری از آزمون هایی که برای شناخت ویژگی های کاغذ کاربرد دارند در این آزمون ها هم به کار می روند. بیشتر آزمون های مقوا به شیوه های ارائه شده توسط انجمن فنی صنعت کاغذ و خمیر کاغذ با نام اختصاری TAPPI تشریح شده اند که از استانداردهای مورد قبول بین المللی این صنعت است.

در ادامه برخی از متداول ترین آزمون های تشخیص خواص مقوا را با هم بررسی می کنیم. ترتیب تست ها بر اساس اثرگذاری و توالی مثال ها و فواصل مشترک چیدمان شده اند.

آزمون گسست مولن (TAPPI T 810)

به طور ساده در این آزمایش یک دیافراگم لاستیکی بر وجهی از مقوا به صورت افزایشی نیرو وارد می کند و این فشار تا زمان از هم گسستگی مقوا ادامه پیدا می کند و در زمان گسستگی است که این نیرو اندازه گیری می شود و بر اساس آن مقدار مقاومت مقوا در برابر گسستگی اندازه گیری می شود. میزان فشار در این آزمایش را با واحد P.S.I یا همان کیلو پاسکال (KPA) (1 P.s.i x6.895=1 Kpa) ثبت می کنند.

نسبت به دیگر خواص مقوا می توان گفت که میزان مقاومت گسست یک مقوا چندان تحت تأثیر محیط نیست و این آزمون به عنوان یک پارامتر مهم در طراحی یک مقوا مطرح نیست. اینکه یک مقوا در چه فشاری گسسته می شود زیاد برای کاربر اهمیت ندارد، برای او خواصی مثل سفتی و فشردگی مقوا به مراتب اهمیت بیشتری دارد. اقلامی چون پارچه مقاومت گسست بسیار بالایی داشته اما در مقابل، مقاومت فشردگی بسیار پایینی را دارا است.

آزمون فشردگی از طرف لبه (TAPPI T 811)

این آزمون تشخیص خواص مقوا به اختصار ECT گفته می شود. در این آزمایش یک قطعه ۵×۵ سانتی متری کوچک از مقوایی که می خواهیم مورد ارزیابی قرار دهیم را بین دو فک دستگاه آزمون فشردگی گذاشته و یک نیروی افزایشی را تا زمان فروپاشی به آن وارد می کنیم.

فشردگی یک مقوا به مواد سازنده آن بستگی دارد. این ویژگی مخصوصاً زمانی که قرار است مقدار زیادی از این مقواها روی هم قرار بگیرند اهمیت پیدا می کند. در همین جا است که عده ای آزمون گسست مولن را بی ثمر می دانند چرا که تجربه به آنها نشان داده میزان گسست کاغذ هیچ تاثیری در مقاومت آن در برابر فشردگی ندارد هرچند که فرمول های متعددی برای مرتبط ساختن این دو خصیصه با هم، طرح ریزی شده است. یکی از متداول ترین فرمول ها در این رابطه، فرمول ساده شده Mckee است:

مقاومت فشردگی جعبه =T x BP x ECT x 5.87 

که در آن ECT میزان مقاومت مقوا در برابر فروپاشی لبه ها است، BP محیط درونی جعبه بر حسب متر یا اینچ است و T ضخامت کلی مقوا به متر یا اینچ است. باید توجه داشت که جواب فرمول که مقاومت فشردگی جعبه (یا به اختصار RSC) از بالا به پاین را اندازه گیری کرده و با واحد کیلو نیوتن (KN) یا پوند نیرو بر اینچ مربع (Ibf/) بیان می شود.

امروزه راه های حمل ونقل متنوعی وجود دارد و حمل کنندگان هم به خاطر مسائلی چون بیمه های بار به جزئیات توجه بیشتری می کنند، از این رو تست ها برای حمل کننده بر اساس نوع انبار کردن و بارگیری خاص خود، اهمیت پیدا می کنند. حمل کنندگانی که می خواهند از ظرفیت روی هم چینی استفاده کنند آزمون فشردگی از طرف لبه را به کار می گیرند و حمل کنندگانی که بارشان تا رسیدن چند مرحله می گذراند و یا راهی طولانی را طی کرده و به هر حالت احتمال پاره شدگی جعبه برایشان محتمل است از آزمون گسستگی سود می برند.

به هر حال مطلوب آن است که این دو آزمون اولیه معرفی شده در مورد مقواهایی که قرار است در صنعت بسته بندی مورد استفاده قرار بگیرند اجرا شود چرا که به هر حال یک جعبه در زمان حمل ونقل و انبار و دست به دست شدن از دو جهت بالا و پایین و چپ و راست مورد فشار و یا کشیدگی قرار می گیرند. به این ترتیب این دو آزمون می توانند در انتخاب هرچه به صرفه تر و مناسب تر بسته بندی ها راهگشا باشند.

آزمون فروپاشی تخت (TAPPI T 808)

این آزمون مشابه آزمون قبلی (فشردگی از طرف لبه) است تنها با این تفاوت که ما این بار نمونه خود را به حالت تخت در معرض فشار قرار می دهیم. در آزمون فشردگی از طرف لبه قطعه مورد آزمون به صورت عمودی در دستگاه گذاشته شده و فشاری از پایین و بالا به آن تحمیل می کردیم.

در آزمون فروپاشی تخت هم عیناً مثل آزمون قبلی عمل می کنیم یعنی یک قطعه ۵×۵ سانتی متری کوچک از مقوایی که می خواهیم مورد ارزیابی قرار دهیم را به صورت تخت بین دو فک دستگاه آزمون فشردگی گذاشته و یک نیروی افزایشی را تا زمان فروپاشی (بهتر است بگوییم له شدگی) به آن وارد می کنیم، مقدار تحمل فشار مقوا به ما نشان می دهد که سفتی فلوت های مقوا تا چه حدی است. این خاصیت وقتی که قرار است مقوا به عنوان یک پوشش محافظتی عمل کند مورد توجه است.

وزن ترکیبی وجوه جعبه

عموماً این آزمون چون بر روی جعبه آماده شده انجام می پذیرد توسط خود سازنده انجام شده و به صورت مهر یا چاپ بر بدنه جعبه حک می شود. اگر شما سازنده اولیه هستید برای اینکه در ادامه کار با مشکل روبرو نشوید از همان ابتدا مجبورید که تولیدی استاندارد داشته باشید، در این مورد عموماً مقوا بر اساس مقررات آزمون مولن تهیه و عرضه می شود. وزن درج شده روی جعبه از اندازه گیری وزن ترکیبی لایه ها در هر ۱۰۰۰ فوت مربع مقوای موج دار، به دست می آید (وزن لایه های داخلی و خارجی در یک مقوای تک دیواره).

اما اگر جعبه ما آماده بود و آنگاه خواستیم به وزن ترکیبی آن را به دست آوریم باید ابتدا یک قطعه مقوا با سطحی مسطح و اندازه ای مشخص و قابل تعمیم را از جعبه جدا کنیم (ببریم) و سپس آن را در آب فرو کرده تا کاملاً خیس شود. بعد از اینکه به اصطلاح مقوا خوب آب کشید آن را خشک می کنیم و سپس وزن آن را اندازه گیری کرده و نسبت به اندازه کلی جعبه آن را محاسبه می کنیم.

در بسته بندی برخی کالاها وزن معیار بسیار مهم و تعیین کننده ای است، چه در هنگام حمل ونقل و چه در زمانی که مشتری شما قرار است کالایی را با وزنی مشخص و با قیمتی مشخص تهیه کند، باید توجه داشت که وزن های غیرهمسان و احتساب نشده می تواند شما را به کم فروشی متهم کند یا مجموعه شما را بی نظم و غیرحرفه ای جلوه دهد از این رو بهتر است که به وزن جعبه های مورد استفاده مان توجه داشته باشیم.

ضخامت مقوای موج دار (TAPPI T 411)

با این آزمون حداقل و حداکثر ضخامت مقوای مورد استفاده شما به دست می آید. ضخامت مقوای فروکاسته (Reduced) یا مقوای caliper به خوبی می تواند نشانگر مقاومت فشردگی فروکاسته جعبه های شما در طول مصرف و استفاده باشد. معمولاً این مقواهای مقاوم هستند که به شما این امکان را می دهند که حتی (در صورت عدم منع قانونی و رعایت بهداشت) چندباره از جعبه های تولیدکرده تان استفاده کنید.

یکی دیگر از مواردی که با این آزمون دستگیر ما می شود این نکته است که وقتی مقوای جعبه را با نمونه اولیه و خام مقوا پیش از ساخته شدن جعبه مقایسه می کنیم می توانیم آسیب های متحمل شده را اندازه گیری کرده و در سایر مراحل به جست وجو و رفع مشکل بپردازیم. کایپر در زمان ساخت غیرمناسب، تحت فشار بودن بیش از حد هنگام عملیات چاپ و یا در هنگام جابه جایی و انبار کردش نادرست فرو کاسته می شود و قادر است مقوا را از بازده و شکل اولیه خود خارج کند.

آزمون تخلخل Gurly (TAPPI T 460, 536)

در این آزمایش ما مقوای مورد نظر را در معرض فشار هوا قرار داده که ما را به حجم معینی از عبور هوا می رساند. زمانی که طول می کشد هوا از مقوا عبور کند هر چقدر کمتر باشد نشانه آن است که مقوای ما تخلخل بیشتری دارد. در آزمون تخلخل گرلی میزان به دست آمده می تواند بین حداقل ۲ و حداکثر ۲۰۰ ثانیه متغیر باشد اما میانگینی که تجربه در کار نشان داده بین ۱۰ تا ۲۰ ثانیه است.

گاهی در زمان جابه جایی مشکلی برای جعبه ما پیش می آید که مجبوریم از مکانیزم فنجان خلاگیری استفاده کنیم، علت اصلی این مشکل نامناسب بودن تخلخل کاغذ (و در نتیجه مقوایی که با این کاغذ ساخته شده) است.

مقاوت در انعطاف پذیری (TAPPI T 820)

سفتی در زمان انعطاف پذیری یک مقوا به مقاومت فشردگی جعبه مربوط است. به طور کلی اکثر اوقات این انعطاف پذیری مطلوب هم هست اما گاهی ما از جعبه انتظار نگهداری محتوایش را داریم که آن وقت هرچه جعبه ما سفت تر و خشک تر بایستد قابل اتکاتر است. به طور مثال در زمانی که بسته ما حاوی اجناسی شکستنی است هرچه مقاومت بیشتری در برابر انعطاف و شکل پذیری داشته باشد مطلوب تر است. باید توجه داشت که سفتی فروکاسته (Reduced) به خوبی آسیب های در حین عملیات ساخت را نشان می دهد.

آزمون های جذب آب (TAPPI T 441)

این آزمون در موارد کمی انجام می پذیرد چرا که معمولاً مقواهای موج دار استفاده شده در ساخت جعبه ها مشکل چسب کاری ندارند اما در صورت بروز از آزمون codbb استفاده می شود. این آزمون مقدار آب جذب شده توسط وجوه خارجی مقوا را اندازه گیری می کند با این همه باید توجه داشت که ما با این آزمون تنها کمیت آب جذب شده را به دست می آوریم و باز کمکی به مشکل چسب کاری ما نمی شود.

همانطور که گفته شد جعبه های مقوایی در بخش قبل از ساخت جعبه عموماً تست شده و مشکل چسب کاری در آنها شایع نیست اما به هر صورت اگر مقتضیات محتوای مقوای ما ایجاب کرد و محصول مذکور از حساسیت بالایی برخوردار بود بهتر است از آزمون cobb استفاده کنیم. آنچه در این مواقع مورد نیاز است دانستن کمیت نیست، ما باید سرعت جذب آب یا جوهر و دیگر مایعاتی که امکان استعمال آن با محصول ما موجود است را بدانیم.

باید بدانیم چه مدت طول می کشد تا یک قطره از مایع مورد آزمایش توسط مقوای ما جذب شود. برای منظور ما آزمون cobb از نظر قیاسی مناسب تر خواهد بود. این آزمون برای اندازه گیری جذب آب در موادی که برای استفاده در ساخت ظرف های نگهدارنده کالاهای خطرناک در نظر گرفته شده اند به کار می رود.

آزمون سوراخ شدگی (TAPPI T 803)

یکی از آزمون های مهم برای نشان دادن کیفیت مقوا، میزان مقاومت آن در برابر سوراخ شدن است که ربط مستقیمی دارد با صنعت بسته بندی که از اولویت هایش محافظت از کالای بسته بندی شده است. این آزمون به وسیله یک قطعه مثلثی هرمی شکل با وجوه ۲۵ میلی متری که بر بازویی پاندولی و سنگین نصب شده است انجام می پذیرد. با نیروهای مختلف و فزاینده ای، این قطعه مثلثی تا زمان ایجاد سوراخ، با سطح مقوای مورد آزمون برخورد داده می شود. پس از آن انرژی (میزان فشار) لازم برای سوراخ شدن مقوا یادداشت شده و به عنوان واحد آزمون سوراخ شدگی بر مقوا حک می شود.

مهر سازنده جعبه بر روی ظرف های سه دیواره بیشتر نشان دهنده آزمون سوراخ شدگی است تا آزمون گسست، یعنی این آزمون در مراحل بسته بندی از اهمیت بالاتری نسبت به آزمون گسست برخوردار است؛ می دانیم که جعبه ها بیش از کشش در برابر ضربه قرار دارند.

باید توجه داشت که پس از هر ضربه مقوا را یا به طور کلی تغییر داده و یا به نقطه دیگر آن ضربه می زنیم تا ایجاد سوراخ بر اساس یک ضربه مشخص و قابل اندازه گیری صورت بپذیرد. نکته دیگر اینکه باید میزان فشار تا سوراخ شدن کامل را محاسبه کنیم و برای اینکار باید فشار پشت ضربات را تا فرو شدن کامل قطعه مثلثی شکل به مقوا ادامه دهیم. نکته پایانی اینکه آزمون سوراخ شدگی یا همان Beach (که به آزمون G.E. نیز معروف است) اغلب برای اندازه گیری مقاومت در برابر سوراخ شدگی و سفتی مقوای موج دار سه دیواره به کار می رود.

آزمون چسبندگی سوزنی (TAPPI T 821)

آزمون چسبندگی سوزنی استحکام بین نوک فلوت های میانی و وجوه لایه های حائل را اندازه گیری می کند. شاید به نظر نیاید اما کیفیت یک بسته بندی به چشم مشتری نشان دهنده مرغوبیت کالا و اعتبار برند آن است. شما به عنوان یک مصرف کننده فرض کنید که جعبه کالایی که خریداری کرده اید بعد از باز کردن به اصطلاح وا برود، این منظره چه احساسی در شما ایجاد می کند؟ شما فکر می کنید که کمپانی که از آن خرید کرده اید به حق شما توجه نداشته و تا توانسته به فکر استفاده خود بوده است.

آزمون جدایش لایه (TAPPI T 812)

می دانیم که مقواها از چند لایه به هم چسبانده شده تشکیل شده اند. آزمون جدایش لایه میزان مقاومت و جدا نشدن لایه ها، هنگامی که در معرض آب هستند را اندازه گیری می کند. این آزمون علاوه بر اینکه ما را از کیفیت مقوای استفاده شده برای جعبه هامان در برابر رطوبت، آگاه می کند می تواند وسیله ای برای مشخص کردن مقواهای چسبانده شده به روش سنتی و تفکیک آنها از مقواهایی باشد که با چسب های مقاوم در برابر آب و هوا ساخته شده اند.

این آزمون در مورد جعبه هایی که احتمال می رود حمل ونقل دریایی داشته باشند و یا در مکان های جغرافیایی به کار برده شوند که هوای شرجی و مرطوب دارند و یا بارندگی زیاد، باید حتماً به کار رود. اشاره به این نکته هم خالی از لطف نیست که داشتن بسته بندی هایی با اشکال و جنس های مختلف کاری غیرحرفه ای نیست بلکه عملی عاقلانه و شایع است. باید برای یک کالا بسته به نوع حمل ونقل و مقصد آن بسته بندی های ثانویه و گاه خاص در نظر گرفته شود.

ضریب اصطکاک (ASTM D 4521, TAPPI T 815)

این آزمون بیش از هر چیز مشخص می کند که مقوای ما آماده ورود به چرخه جعبه سازی و بسته بندی هست یا هنوز نیاز به فرآوری و مراحل تکنیکی دارد. به روش های مختلفی می توان این آزمون را انجام داد اما یکی از روش های شایع آن قرار دادن یک sled دارای وزن از ماده مورد تست بر یک سطح است و سپس باید آهسته شیب این سطح را تا رسیدن به زاویه ای که در آن لغزیدن sled مشاهده شود، افزایش داد. زاویه مذکور ثبت شده و این آزمایش چند مرتبه دیگر نیز تکرار می شود و سپس تانژانت میانگین زوایای به دست آمده به عنوان COF استاتیکی (ضریب اصطکاک) گزارش می شود.

یک ماشین تنش-کشش به مانند Instron را می توان برای اندازه گیری مستقیم نیروی مورد نیاز برای کشیدن sled بر روی سطح مورد نظر به کار برد. خوبی استفاده از چنین ماشینی در آزمایش این است که می توان به کمک آن مقدار COF استاتیکی و دینامیکی را همزمان به دست آورد.

مقادیر COF کمتر از ۳۰/۰ به عنوان غیرقابل قبول رد می شوند و مقادیر بین ۳۰/۰ و ۴۰/۰ نیز مقادیر مرزی حساب می شوند و باز در چرخه استفاده پیشنهاد نشده و عموماً کنار گذاشته می شوند. جعبه هایی که COF آن ها بین ۴۰/۰ و ۵۰/۰ باشد پایداری آنها قابل قبول بوده و برای مصرف توصیه می شوند.

اما به مقواها و جعبه هایی برگردیم که COF آن ها کمتر از ۴۰/۰ ارزیابی شده بود. این مقواها باید با کمک عملیاتی دوباره فرآوری شده تا COF استاتیکی آنها بهبود یافته و قابل استفاده شوند. مرحله فرآوری اشاره شده بر حسب مورد استفاده و حساسیت، می تواند یک عملیات ساده برس زنی (brushing) با آب پس از سیل کاری و انبارش تا عملیات پیچیده و چند مرحله ای و خاص پوشش دهی سطحی موسوم به antiskid را در بر گیرد.

بسته به مورد استفاده و حساسیت گاه سایر آزمون ها و گاه تعدادی از آنها بر روی مقوای مورد نظر ما انجام می پذیرد. بهتر است که این آزمون ها قبل از مرحله جعبه سازی انجام شوند تا امکان تغییرات و فرآوری های احتمالی آسان تر باشد. یک مدیریت هوشمند قبل از تهیه مواد مورد نیاز برای بسته بندی محصولش دقیقاً از متریال مورد نیازش آگاه است.