낙하 · 충격시험장치와 수송환경기록계기 전문제조사

SHINYEI Technology Co.,LTD.
SHINYEI TECHNOLOGY

포장설계

오늘날의 『포장』에는, 내용품의 보호, 유통성, 판매촉진성등 다양한 종류의 기능이 요구되고 있습니다 (Table1)
여기에서 보호기능은, 포장의 근본적이 기능으로서 대단히 중시되고있는 항목입니다. 여기서는 이 보호기능에 대해서 기술하고자 합니다.

【Table1】 포장에 요구되는 기능

화물질량조사구역
내용물보호유통헤저드로부터의 내용품보호
유통성화물취급&관리보관의 용이함
판매촉진미관성、내용품정보제공
Universal design개봉성、안전성
경제・환경성3R、포장재료의 소형화

모든 포장화물은 그 물류과정에 있어서 여러가지의 헤저드와 만나게 됩니다 (Table 2)
헤저드란, 내용품 및 포장화물이 파손하는 위험성이 있는 외력을 지칭합니다. 이러한 헤저드와 조우하여도 포장의 보호기능에 의해서 내용품을 보호하지 않으면 안됩니다.
특히, 기계적 헤저드에 대해서는, 각각의 물류모드에 따라서 다른 특성의 헤저드가 발생하고 있어, 이들 물류모드별로 보호기능확인을 위한 시험을 실시하고 있습니다 (Table 3)

【Table 2】 물류헤저드의 종류

화물질량조사구역
기계적조건진동、충격、 정하중( Compression) 등
기상적조건온도、습도、기압、빛(光) 등
화학적조건녹、산화 등
생물적조건곰팡이、해충혼입 등

【Table 3】 물류모드별 헤저드 평가시험

헤저드종류발생모드발생원평가시험
진동수송트럭、선박、항공기、철도진동시험
낙하충격하역수작업、기계(지게차 등)낙하시험
정하중보관적층보관압축시험

이러한 포장보호기능은, 내용품을 보호하는 것이 그 목적입니다만, 단순히 완충재료를 대량으로 이용하는 것 만으로는 경제환경성을 만족하지 않습니다. 여기서는, 보호기능과 경제성을 양립시키기위한 설계기술에 대해서 해설합니다.

Introduction

완충포장설계의 방안

포장에 의한 보호기능과 경제성을 양립하는 포장을 여기서는 적정포장이라고 호칭합니다. 지금부터는 이 적정포장의 방안에 대해서 설명합니다. Fig.1은 적정포장의 개념도이며, 외력과 포장의 보호기능, 제품의 강도에 따라서 구성되어 있습니다 (본그림은 JIS-Z-0200부속서 JA에서 발췌)
외력이란 물류시에 발생하는 헤저드이며, 트럭적재함의 진동이나 하역시의 낙하충격의 크기를 의미합니디. 여기서는 그림속의 화살표가 클수록 외력이 많으며, 혹은 강도가 높은 것을 나타내고 있으며, 포장화물(제품이 포장된 상태의 화물)의 전체강도는 제품자체의 강도와 포장강도의 총화로 정의되어 있습니다.
이때의 적정포장의 조건이란, 수송헤저드 레벨에 대해서, 제품강도와 포장의 보호성에 안전여유를 상승시킨 상태이며, 이 경우에 있어서 포장보호와 경제성이 양립하게 됩니다.

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Measuring Field Data

수송조사

여기서는, Fig.3과 같은 수송환경기록계가 이용됩니다. 이것은 3축가속도 Pick up, 온습도센서가 내장된 소형데이터 레코더로, 기록계단품만으로 수송중에 발생하는 진동 · 충격이나 온습도의 변화를 측정할 수 있습니다.
얻어진 가속도 데이터는, Fig.4와 같은 시계열가속도파형(통상, 샘플링주기는 1mm초정도)으로서 기록계내부 메모리에 순차보존되며, 전용해석소프트웨어상에서 데이터해석을 하게 됩니다.

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Shock Fragility Test

충격강도시험

Step2에서는, Fig.5와 같은 충격시험장치을 이용하여, JIS-Z-0119 「포장 및 제품설계를 위한 제품충격강도시험」에 따라서 시험을 실시하면, Fig.6과 같은 손상경계곡선(Damage Boundary Curve, DBC)를 얻을 수 있습니다. DBC는 횡축이 입력펄스의 속도변화, 종축이 그 최대가속도로 표시됩니다.
제품의 손상영역은 L자의 커브로 나타나며, 이것에 의하여 제품에 대하여 어떠한 충격펄스가 발생하면 파손하는가를 이해할 수 있습니다.

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Cushioning Material Test

완충재시험

완충설계를 실시하기 위하여는, 이용하는 완충재의 특성을 파악하지 않으면 안됩니다. 여기서는 완충재의 특성데이터를 얻기 위한 시험장치, 시험방법과 얻어진 데이터의 이용방법에 대하여 해설합니다.
Fig.7은 완충재용 시험장치이며, 시험방법은 JIS-Z-0235 「포장용완충재료 시험방법」에 따라서 실시됩니다. 이때 얻어진 결과는, 정적응력-최대가속도선도(쿠션커브, 그림15)가 됩니다.
쿠션커브는 횡축에 정적응력(kgf/cm2、Pa), 종축에 가속도를 표시하며, 낙하높이별로 완충재두께마다 그래프로 나타냅니다.

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Evaluation Test

포장화물 평가시험

최종평가시험으로서, 낙하시험, 진동시험이 실시됩니다. 낙하시험은 Fig.9와 같은 시험장치를 이용하여 Step1수송환경조사에서 구한 낙하높이에서 낙하시험을 실시하여, 제품이 결손되지 않았는가를 확인합니다.
이때, Fig.10과 같은 가속도계측시스템에서 내용품에 발생하는 가속도계측을 실시하여 Step2 제품강도시험에서 구한 허용가속도 이하로 되어있는가를 확인합니다.

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