Assessment of Tear and Delamination Failure in Multi-Ply Paperboard Packaging - Experimental Evaluation and Material-Property Correlation

Sammanfattning

Att utveckla lättare kartongkvaliteter är en viktig strategi eftersom det kan minska materialanvändning, kostnader och miljöpåverkan. Samtidigt måste kartongens mekaniska prestanda vara tillräcklig för att klara av de krav som ställs i förpackningsapplikationer. Syftet med detta examensarbete är att undersöka delaminering och rivbrott i flerskiktskartong för förpackningar. För detta användes ett boxkompressions-test (BCT) samt ett lyfttest. Arbetet undersöker hur förpackningarnas mekaniska beteende påverkas av kartongens egenskaper, fiberorientering och materialsammansättning, samt hur dessa faktorer kan kopplas till kartongernas hållbarhetspåverkan. Tre olika kartongkvaliteter från Billerud undersöktes, där varje kvalitet testades vid flera olika ytvikter, tjocklekar och densiteter. Kompressionsstyrkan utvärderades med boxkompressionstest (BCT), medan rivmotståndet undersöktes genom ett lyfttest som simulerade lyft av ett dryckesflerpack i dess handtag. Utöver detta mättes Z-styrka för samtliga kartongkvaliteter, och mikroskopering utfördes på komprimerade lådor för att studera delaminering mer i detalj. Resultaten visar att den maximala tryckkraften i BCT till stor del styrs av kartongens böjstyvhet, där en I-balksstruktur är fördelaktig. Z-styrka har också betydelse, särskilt för utvecklingen av delaminering och permanent skada efter belastning. Resultaten visar dessutom att Grangårds ekvation kan modifieras för att förenkla framtida utvecklingsarbete. Ingen tydlig skillnad kunde observeras mellan lådor där den vertikala fiberorienteringen var i maskinriktning (MD) respektive tvärriktning (CD). Vidare visar lyfttesterna att rivmotståndet påverkas av materialsammansättningen, särskilt andelen kraftmassa i mellanskikten och mängden barrvedsfibrer i ytterskikten. Hållbarhetsbedömningen indikerar att förbättrad styrka hos förpackningskartong kan vara fördelaktig ur ett hållbarhetsperspektiv.