Till innehåll på sidan

On the relation between paperboard properties and packaging performance

Tid: Må 2021-01-18 kl 13.15

Plats: Live-streaming via Zoom: https://kth-se.zoom.us/j/66805496924, Stockholm

Ämnesområde: Hållfasthetslära

Licentiand: Gustav Marin , Hållfasthetslära

Granskare: Docent Christer Korin, Örebro Universitet

Huvudhandledare: Professor Sören Östlund, Hållfasthetslära; Docent Mikael Nygårds, BillerudKorsnäs AB

Abstract

Som förpackningsmaterial betraktat är pappersbaserade material, som exempelvis kartong,väldigt intressanta material. Utöver att råvaran trä är förnyelsebar finns även många andrafördelar med kartong. Ur ett mekaniskt perspektiv är kartong exempelvis väldigt styv iförhållande till sin vikt och har generellt väldigt hög vikbarhet, vilket båda är egenskaper somlämpar sig väl för en förpackning. En klar nackdel med kartong är dess känslighet för fukt.Fukten reducerar kartongens mekaniska egenskaper, vilket följaktligen leder till attförpackningens prestanda försämras. I den här licentiatavhandlingen undersöktes initialtsambanden mellan fukt och mekaniska egenskaper på materialnivå, för att sedan överförasambanden till förpackningsnivå genom experimentell provning och simuleringar.

I Artikel A utfördes en materialkaraktärisering på en kartongserie innehållande femkartonger med varierande ytvikter från samma tillverkare. Fem typer av mekaniska provgenomfördes för att karaktärisera kartongernas respektive materialegenskaper:

• Dragprov (i planet),

• Dragprov (ut ur planet),

• Korta kompressionsprov (SCT),

• Böjstyvhetsprov,

• Skjuvprofilsprov.

Samtliga prov utfördes vid flera olika nivåer av relativ fuktighet (RH). Linjära relationermellan mekanisk egenskap normerad med motsvarande värde vid 50 % RH och fuktnoterades.

I Artikel B undersöktes huruvida de linjära sambanden som upptäcktes i Artikel A stämmeräven för andra kartongserier. 15 kartonger från fyra producenter undersöktes därför i dennastudie vid samma fukthalter som tidigare. I den här studien undersöktes endast dragprov iplanet, samt SCT. När även fuktkvoterna i de undersökta kartongerna normerades visade detsig att alla kartonger följde samma linjära relation mellan normerad mekanisk egenskap ochnormerat fuktinnehåll. Utöver detta utvecklades en bilinjär elastisk-plastisk i-planet-modellsom kan prediktera en godtycklig kartongs spännings-töjningsförhållande för godtyckligfuktnivå, utan att någon mekanisk provning utöver standardklimat (50 % RH, 23 °C) behöver genomföras.

I Artikel C utnyttjades det linjära sambandet mellan mekanisk egenskap och fuktkvot genomatt prediktera de ingående materialegenskaperna som användes vid simuleringar avboxkompressionsprovning vid olika fuktnivåer. Simuleringarna jämfördes med experimentellprovning och visade sig kunna prediktera experimentella resultat vid olika fukthalter bra.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-287377