Uma cuba de sorvete tem uma função importante. Ela deve atrair o comprador do supermercado com um design atraente, geralmente exibindo o sorvete através de uma janela transparente. A estrutura do sorvete deve ser protegida – quaisquer decorações ou construções de superfície devem permanecer no lugar e não ser esmagadas pela tampa. Ao mesmo tempo, há requisitos para que a embalagem seja leve, empilhável e adequada para aninhamento em paletes durante o transporte, bem como minimizar o espaço vazio e o uso de material.
Ao projetar uma nova embalagem de sorvete, é essencial testar a nova embalagem para garantir que não ocorram quebras e derramamentos durante o transporte da fábrica para a loja e para o cliente. Os designs de embalagens existentes estão sujeitos a testes semelhantes no processo de controle de qualidade. Com milhões de embalagens produzidas a cada ano, pequenas reduções de peso aumentam rapidamente para reduzir custos. O design pode ser ajustado para remover material em áreas de menor importância. Isso reduz o peso da embalagem, mas ajuda a manter a funcionalidade. Dificuldades semelhantes surgem durante o processo de design de cada novo tipo de embalagem, com consideração por seus requisitos funcionais e os materiais usados na fabricação. Uma embalagem é colocada em muitas situações diferentes durante sua vida útil e, portanto, requisitos conflitantes podem ocorrer, tornando a importantíssima redução de peso da embalagem mais difícil.
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| Placa de compressão retangular A/RCP |
Os materiais usados para fabricar paredes e tampas de potes de sorvete geralmente são limitados a papelão revestido ou um pequeno grupo de polímeros termoplásticos. No entanto, às vezes, variações desses materiais são consideradas, principalmente se uma marca estiver motivada a tornar o produto mais sustentável. É provável que vejamos mais embalagens ecológicas chegando ao mercado com pressão sobre grandes empresas para reduzir a poluição plástica. O UK Plastics Pact no início deste ano foi assinado por mais de 40 grandes empresas, exigindo a eliminação de embalagens plásticas de uso único, 100% das embalagens reutilizáveis, recicláveis ou compostáveis e 30% das embalagens plásticas para incluir material reciclado. Iniciativas semelhantes são vistas internacionalmente.
Essas diretrizes rígidas verão um aumento no plástico biodegradável e designs alterados para usos múltiplos, então, nos próximos anos, os testes físicos se tornarão mais importantes do que nunca.
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| Garras de tração A/TG |
Um analisador de textura como o TA.HDp lus é uma ferramenta essencial para estudar as fraquezas potenciais de uma embalagem recém-projetada, desde a matéria-prima até a resistência ao esmagamento e a aderência do rótulo. Um bom lugar para começar ao decidir sobre um novo material para a fabricação de cubas é o teste de tração, fornecendo uma avaliação completa das propriedades básicas do material, incluindo rigidez, resistência ao escoamento, tenacidade, resistência à tração e deformação até a falha. Esse processo envolve o corte da folha de polímero em tiras finas (ou formas de osso de cachorro), presas em um conjunto de garras de tração e separadas. Enquanto as garras se separam, a amostra começa a se esticar elasticamente antes de ceder, formar pescoços e finalmente quebrar. Se as dimensões da amostra foram medidas com precisão e precisão antes do teste, as propriedades mecânicas do material podem ser calculadas a partir do gráfico de tensão-deformação. Esse processo pode ser executado automaticamente no software Exponent. Esses parâmetros permitem a comparação bruta de materiais candidatos, ajudando a restringir a seleção antes de prosseguir para a fabricação da cuba. Como um recipiente de sorvete é destinado a um produto congelado, é importante saber se a temperatura de transição vítrea do polímero é alta o suficiente para causar problemas. Se o polímero se tornar duro, vítreo e quebradiço dentro da faixa de temperatura de uso, o recipiente tem mais probabilidade de quebrar durante o carregamento. Se a temperatura de transição for desconhecida, é útil realizar medições em uma faixa de temperaturas. Existem métodos de controle térmico disponíveis na Stable Micro Systems, como um gabinete Peltier ou plataforma Peltier, mas um método de atalho pode às vezes ser usado como verificação, armazenando amostras em uma faixa de temperaturas e testando-as imediatamente após removê-las do armazenamento. A temperatura da amostra não será uniforme, mas um termopar em contato com a amostra durante o teste dará uma indicação de sua temperatura interna. Também vale a pena ter em mente que muitos materiais são anisotrópicos (suas propriedades variam com a orientação do teste). Este é frequentemente o caso de polímeros estendidos, alongados ou extrudados de qualquer forma durante a fabricação, pois moléculas de cadeia longa podem se alinhar na direção da deformação. Separar uma amostra de polímero nessa direção exigirá mais força do que se ela fosse girada 90 graus. Consequentemente, é útil testar amostras em ambas as orientações para obter uma imagem completa de suas propriedades de tração.
Uma vez que vários materiais candidatos foram selecionados e formados em cubas, talvez a indicação mais importante de se uma cuba sobreviverá ou não à sua jornada seja sua resistência à carga superior – a quantidade de força que pode ser exercida sobre a cuba antes da falha. Essa resistência aumenta quando a cuba é preenchida devido à contribuição do sorvete congelado dentro dela e, portanto, uma cuba vazia pode ser considerada uma abordagem de pior caso. Se muitas cubas forem empilhadas umas sobre as outras em trânsito ou armazenamento, a resistência mínima aceitável à carga superior pode ser estimada como uma função de parâmetros como peso da cuba e altura da pilha.
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| Equipamento de descascamento universal (A/UPS) |
A compressão de carga superior envolve a colocação de uma cuba na base do Texture Analyser abaixo de uma placa grande o suficiente para cobrir a superfície superior. A placa se move para baixo a uma velocidade constante até uma distância alvo e mede as forças necessárias para a deformação permanente. A inspeção pode ajudar a identificar os pontos mais fracos da cuba para permitir a reconsideração do design, se necessário – eles são frequentemente encontrados nos cantos inferiores, em descontinuidades ou perto da crista ao longo do topo da tampa.
É possível prever o comportamento de uma cuba sob carga superior usando um método como análise de elementos finitos, e isso lhe dirá onde seu recipiente provavelmente falhará primeiro. O material usado pode ser inserido no modelo junto com sua rigidez, tensão de escoamento e resistência, de modo que a força no escoamento e na falha pode ser prevista. No entanto, a modelagem computacional consome tempo e é potencialmente cara (sem mencionar que se torna muito mais difícil prever o comportamento depois que a cuba é preenchida com sorvete). Testes físicos devem sempre ser usados, mesmo que seja para confirmar os resultados de um modelo.
Além do carregamento superior, há vários outros testes importantes que avaliarão todo o comportamento do contêiner. O carregamento de impacto ajudará a mostrar a resposta de uma cuba a choques durante o transporte e, como a cuba é provavelmente feita de um polímero, a viscoelasticidade é uma consideração importante. Testes dependentes do tempo envolvendo a medição de fluência sob uma força mantida mostrarão o que pode acontecer durante o armazenamento sob uma pilha pesada de caixas. E, por último, forças são exercidas no contêiner durante o enchimento, fechamento e empilhamento, então alguns testes imitativos podem ser muito úteis nesses casos.
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| Equipamento de suporte de filme (HDP/FSR) |
Uma avaliação completa do desempenho da cuba, além de sua resistência em massa, também pode ser investigada usando um Texture Analyser. Por exemplo, a resistência ao descascamento do rótulo pode ser medida usando um 90 Degree Peel Rig, a resistência adesiva dependente da temperatura de quaisquer colas usadas é medida usando um teste de força-retenção em uma plataforma Peltier, e as propriedades de filmes plásticos ou de papel podem ser avaliadas em tensão biaxial usando um Film Support Rig.
