Una guida alle prove meccaniche sui materiali da imballaggio in carta e plastica

Nell’anno trascorso da quando la pandemia di COVID-19 ha iniziato a sconvolgere le nostre vite, un cambiamento tra i tanti è stato l’enorme aumento del consumo globale di prodotti di carta e plastica. L’e-commerce ha visto una rapida espansione nel 2020 quando i ristoranti sono passati a un modello da asporto e i consumatori hanno scelto di fare acquisti online dalla sicurezza delle proprie case invece di visitare un negozio affollato. Per coloro che si sono avventurati all’esterno, molti negozi hanno annullato l’uso di borse riutilizzabili per evitare la contaminazione incrociata. Il risultato di queste tendenze è una maggiore domanda di imballaggi in carta e plastica monouso. Sebbene l’appetito per questi prodotti non sia nuovo, è stato accelerato sotto la tensione di una pandemia. Per tenere il passo, i produttori di materiali di imballaggio in plastica e carta investono costantemente in macchine di prova universali per eseguire valutazioni meccaniche dei loro materiali e garantire che soddisfino le esigenze di utilizzo nel mondo reale.

Quando pensiamo a tutti i modi in cui la carta e la plastica vengono usate e abusate – tornando a casa con un pesante sacchetto di carta pieno di generi alimentari, una forchetta di plastica che infila un sacchetto di cibo da asporto, un pacco di plastica contenente vestiti gettato su un camion postale per la consegna – è chiaro il motivo per cui questi materiali devono essere sottoposti a una valutazione fisica completa. Esiste inoltre sempre il rischio che i fogli di carta e di plastica si rompano durante il processo di imballaggio prima ancora di raggiungere il consumatore. La conoscenza delle proprietà e delle prestazioni funzionali di un materiale è essenziale per garantire che il prodotto che protegge arrivi con successo dal produttore al consumatore senza danni.

Le procedure di test nel settore dell'imballaggio sono generalmente stabilite da diverse organizzazioni internazionali. L'Associazione Tecnica dell'Industria della Carta e della Pasta (TAPPI) è il gruppo principale che crea e aggiorna gli standard per l'industria della carta. L'American Society of Test and Measurement (ASTM) e l'International Standards Organization (ISO) sono le organizzazioni fidate che stabiliscono le migliori pratiche del settore per testare pellicole e fogli di plastica comunemente utilizzati negli imballaggi.

Le sezioni successive illustrano alcuni dei test più comuni su carta e plastica eseguiti secondo gli standard TAPPI, ISO e ASTM. Questi standard comprendono una panoramica di alto livello, ma esistono molti metodi più standardizzati e sviluppati dai produttori per valutare applicazioni specifiche.

Nell'immagine è riportato un esempio di test di perforazione di un sacchetto di plastica eseguito su un sistema di test a doppia colonna Instron. Fonte: Instron

Gli imballaggi sono comunemente soggetti a lacerazioni o forature durante il trasporto, o una volta nelle mani del consumatore. ASTM F1306 è uno standard ampiamente utilizzato per testare la resistenza alla penetrazione di materiali barriera sottili e flessibili. Il test viene eseguito con una sonda superiore montata sulla cella di carico della macchina che viene poi spostata lentamente verso il basso sul provino bloccato fino al cedimento. Questo standard può essere modificato per simulare applicazioni specifiche per l'uso finale oppure è possibile seguire attentamente le condizioni consigliate per confrontare le prestazioni dei materiali.

Mentre la traversa della macchina si sposta verso l'alto, la slitta viene trascinata sul substrato. La forza di attrito, divisa per il peso della slitta, viene utilizzata per calcolare i coefficienti di attrito statico e cinetico del materiale. Fonte: Instron

ASTM D1894 e ISO 8295 sono gli standard predominanti utilizzati per determinare il coefficiente di attrito per film sottili o materiali di imballaggio in plastica. I test vengono eseguiti per stabilire i valori di attrito statico e cinetico per il materiale quando scivola su se stesso o su altri materiali. Mentre la traversa della macchina agisce in tensione, una slitta appesantita viene trascinata sul materiale da testare per determinare il coefficiente di attrito. Questi test vengono generalmente eseguiti ai fini del controllo di qualità nella produzione cinematografica.

I test T-peel, come ASTM D1876, sono comunemente usati per valutare i legami adesivi che tengono insieme i bordi o i sigilli di una confezione di plastica o carta. In un test di distacco a T, ciascuna delle due estremità libere del provino viene bloccata e tirata in tensione. Questi test aiutano i produttori a garantire che questi sigilli non scoppino durante il trasporto, rovinando probabilmente il prodotto che contengono.