l. Wstęp
Korelacje pomiędzy poszczególnymi własnościami określonych obiektów zawsze zajmowały uwagę projektantów, producentów, użytkowników i jednostek badawczych. Poznane korelacje były również wykorzystywane przy opracowywaniu norm. Przykładowo w normie PN-O-79402:1992 Opakowania transportowe tekturowe – Pudła [1] podane są wymagania, które w dużym stopniu wynikają z zależności między poszczególnymi cechami tektury i pudeł z niej wykonanych. Norma ta podaje na przykład minimalne wartości parametrów tektury w zależności od masy brutto i sumy wymiarów liniowych. Mimo datowana na 1992 r., opiera się ona jednak na ustaleniach dokonanych przed rokiem 1970.
Obecnie opracowywane normy przeważnie nie zawierają konkretnych wymagań, nowelizowane mają tendencję do łagodzenia, uogólniania, a nawet eliminacji wymagań opracowanych w przeszłości, zaś kulminację w tym zakresie stanowią normy „wycofywane bez zastąpienia”. W efekcie projektanci muszą za każdym razem opracowywać zasady bądź projektować obiekty „przeinwestowane” albo „zagrażające zdrowiu i życiu” [2].
2. Uzasadnienie i cel badań
Znajomość określonych korelacji pomiędzy poszczególnymi właściwościami badanych obiektów lub możliwość ich ustalenia miałaby istotne znaczenie dla działalności Laboratorium Badań Opakowań Transportowych COBRO, głównie w kwestii współpracy z klientami oraz kontroli jakości badań, potwierdzania kompetencji do wykonywania określonych badań i ich walidacji.
Realizowana praca miała na celu wytypowanie oraz ustalenie korelacji pomiędzy różnymi własnościami badanych obiektów, np. między odpornością na nacisk statyczny a odpornością na ściskanie lub między odpornością na uderzenia przy swobodnym spadku i odpornością na uderzenia poziome [3]. Podobne korelacje mogą również występować między poszczególnymi własnościami badanego obiektu a własnościami materiałów, z których obiekt ten został wykonany.
Zadanie badawcze koncentrowało się na ustaleniu, czy i w jakim stopniu stwierdzone i ustalone korelacje mogą być pomocne we współpracy z klientami zlecającymi określone badania, jak również do realizacji przedsięwzięć wewnątrzlaboratoryjnych (np. w zakresie kontroli jakości badań i sprawdzania biegłości laboratorium, a także w działaniach zmierzających do doskonalenia metod badawczych).
Wyniki mogą być wykorzystywane np. przez projektantów opakowań, zwłaszcza w zakresie doboru odpowiednich para-metrów materiałów opakowaniowych w celu osiągnięcia optymalnych cech opakowań finalnych transportowych, będących w obrocie towarowym.
3. Usystematyzowanie właściwości badanych obiektów pod względem ich wzajemnego skorelowania
W zasadzie wszystkie właściwości dotyczące odporności mechanicznej danego obiektu są ze sobą w jakiś sposób powiązane. Można to przedstawić na przykładzie jednego rodzaju badanych obiektów: kanistrów z tworzywa sztucznego do materiałów płynnych.
W ramach badań certyfikacyjnych na znak UN kanistry te są poddawane następującym badaniom:
n szczelności;
n odporności na ciśnienie wewnętrzne wodne;
n odporności na uderzenia przy swobodnym spadku;
n odporności na piętrzenie przy obciążeniu statycznym;
n odporności na przepuszczalność.
Ponadto, w ramach działań innych niż certyfikacyjne, np. ekspertyz, możliwe są również następujące badania:
n odporność na nacisk statyczny (ściskanie);
n odporność na drgania o stałej niskiej częstotliwości;
n odporność na uderzenia poziome na pochylni;
n szczelność grawitacyjna.
Pierwszą wyraźną zależnością jest powiązanie szczelności z odpornością na ciśnienie wewnętrzne. Teoretycznie negatywny wynik badania szczelności (wykazanie jakichkolwiek nieszczelności) powinien sprawiać, że badanie odporności na ciśnienie wewnętrzne staje się niecelowe, ponieważ jeżeli już przy ciśnieniu 20 kPa wykryta zostanie nawet najmniejsza nieszczelność, z pewnością ujawni się ona przy 100 kPa. Praktycznie jednak nieszczelność ta może pozostać niezauważona. Szczelność bada się, wypełniając badany obiekt powietrzem i zanurzając go jednocześnie w wodzie, co sprawia, że każdy ubytek powietrza jest dobrze widoczny w postaci strumienia pęcherzyków powietrza, natomiast podczas badania odporności na ciśnienie wewnętrzne do wypełnienia obiektu używa się wody, której ewentualne nieznaczne wycieki mogą zostać niezauważone.
Następną zależność można łatwo zauważyć, porównując pierwsze dwa badania z odpornością na piętrzenie przy obciążeniu statycznym. Odporność kanistrów z tworzywa sztucznego na piętrzenie przy obciążeniu statycznym nie wynika ze sztywności ścianek (jak to ma miejsce np. przy skrzyniach drewnianych lub bębnach metalowych), ale z nieściśliwości cieczy wypełniającej opakowanie podczas badania. Nieściśliwość cieczy nie będzie jednak pomocna, jeżeli opakowanie wykazuje jakiekolwiek nieszczelności. Ponadto obciążenie nałożone na kanister powoduje jego odkształcenia, w wyniku których pojemność opakowania zmniejsza się, a co za tym idzie, na skutek sprężenia pozostałego w opakowaniu (nad lustrem cieczy) powietrza, następuje wzrost ciśnienia. Jego wartość pozostaje nieznana, daje się jedynie szacować na podstawie wielkości i zakresu odkształceń. Można wyobrazić sobie zmierzenie tego ciśnienia przy zastosowaniu odpowiednich manometrów zainstalowanych w poddawanych naciskowi kanistrach – w ciągu trwającego 28 dni badania można byłoby notować wskazania tych manometrów co określony czas lub podłączyć je do odpowiednich rejestratorów pracujących w sposób ciągły.
Odporność na uderzenia przy swobodnym spadku jest skorelowana przede wszystkim z odpornością na uderzenia poziome. Można łatwo wykazać, że uderzenie poziome wykonane przy określonej drodze wózka jest równoważne uderzeniu na zrzutni przy wysokości spadku równej iloczynowi drogi wózka i sinusa kąta nachylenia pochylni, pomniejszonemu o wielkości wynikające z oporów tarcia potoczystego i poślizgowego. Teoretycznie są to metody całkowicie równoważne, jednak jeżeli potrzebne jest ustalenie energii danego uderzenia, w przypadku zrzutni jest to prostsze i bardziej precyzyjne niż na pochylni, ponieważ posługując się zrzutnią, wystarczy za pomocą znanych wzorów z kinematyki i dynamiki obliczyć prędkość końcową i energię uderzenia, bez poprawek (opory powietrza przy tym zakresie wysokości spadów można całkowicie pominąć). Natomiast w przypadku pochylni należy dodatkowo uwzględnić kąt nachylenia oraz wyżej wspomniane opory tarcia (wszystkie te elementy zwiększają odpowiednio niepewność metody). Prawdopodobnie jest to jedna z przyczyn, dla których wymagania w zakresie odporności na uderzenia poziome nie zostały uwzględnione w przepisach dotyczących transportu towarów niebezpiecznych (badań certyfikacyjnych na znak UN).
W dalszej kolejności odporność na uderzenia przy swobodnym spadku jest skorelowana z odpornością na ciśnienie wewnętrzne, odpornością na nacisk statyczny (ściskanie) i na piętrzenie przy obciążeniu statycznym. Elementem wspólnym dla każdego z tych badań jest ciśnienie wewnętrzne. Podczas badania odporności na piętrzenie w wyniku odkształceń wewnątrz opakowania powstaje ciśnienie, które utrzymuje się, jak wcześniej wykazano, przez cały czas badania. Pod wpływem uderzenia opakowanie również odkształca się i w tym momencie następuje krótkotrwały wzrost ciśnienia wewnętrznego. W odróżnieniu jednak od obciążenia statycznego, przy którym można wyobrazić sobie zainstalowanie odpowiednich manometrów, w przypadku uderzeń przy swobodnym spadku ciśnienie pojawia się na bardzo krótki czas w momencie uderzenia, a więc zarejestrowanie jego wielkości jest znacznie trudniejsze i nie do wykonania przy użyciu zwykłego manometru.
W odniesieniu do odporności na drgania o stałej niskiej częstotliwości, jest ona skorelowana
przede wszystkim z odpornością na uderzenia przy swobodnym spadku – istota drgań jest bowiem taka sama. Drgania, zwłaszcza te w zakresie powyżej 1 g, można potraktować jako serię „mikrospadków”, natomiast w zakresie g mniejszego od 1 należy raczej oczekiwać analogii z naciskiem statycznym przy zmiennej sile nacisku. Dlatego też uzasadnione jest tu doszukiwanie się korelacji, które dotyczą odporności na uderzenia przy swobodnym spadku i na nacisk statyczny.
Odnośnie szczelności grawitacyjnej, jest ona skorelowana tylko z wymienioną na wstępie szczelnością ciśnieniową. Można posłużyć się pojęciami stosowanymi w rachunku zbiorów i uznać, że szczelność ciśnieniowa jest podzbiorem zawierającym się w zbiorze szczelności grawitacyjnej. Oznacza to, że każdy obiekt spełniający wymagania w zakresie szczelności ciśnieniowej spełnia również wymagania pod względem szczelności grawitacyjnej, natomiast odwrotna relacja jest inna: nie każdy obiekt wykazujący szczelność grawitacyjną spełni warunki szczelności ciśnieniowej. Dzieje się tak co najmniej z trzech powodów:
1) Przy badaniu szczelności ciśnieniowej ciśnienie wynosi przez cały czas badania 20 kPa, podczas gdy w przypadku szczelności grawitacyjnej ciśnienie to zależy od wysokości słupa wody znajdującej się nad punktem, w którym dokonuje się obserwacji. Zakładając, że w praktyce badawczej wymiary badanych obiektów zawierają się w przedziale od 10 mm do 1000 mm, można uznać, że ciśnienie to wyniesie od ok. 0,1 kPa do ok. 10 kPa.
2) Badanie szczelności metodą ciśnieniową odbywa się przy
pomocy powietrza sprężonego, działającego w obiekcie zanurzonym całkowicie w wodzie, co powoduje, że każda najdrobniejsza nieszczelność jest widoczna w postaci strumienia pęcherzyków wydobywających się na zewnątrz badanego obiektu, podczas gdy badanie szczelności metodą grawitacyjną odbywa się przy wypełnieniu obiektu wodą i zawieszeniu go w pozycji odwróconej w celu obserwacji ewentualnych wycieków wody. Jeżeli wycieki są bardzo małe, mogą pozostać niezauważone.
3) Przez niektóre, zwłaszcza drobne, nieszczelności woda nie ma możliwości przedostać się, podczas gdy powietrze przechodzi dość łatwo.
W odniesieniu do odporności na przepuszczalność, zdecydowanie trudno powiązać ją z jakąkolwiek odpornością mechaniczną. Teoretycznie nie jest ona skorelowana nawet ze szczelnością, ponieważ dotyczy innego mechanizmu ubytków zawartości. Szczelność dotyczy ubytków spowodowanych np. niedopasowaniem części ruchomych (np. zakrętek lub uszczelek) lub niedostatecznym ich dokręceniem, a w skrajnym przypadku nieciągłością połączeń (np. zgrzewów) lub wadami w postaci nieciągłości korpusów opakowań. Natomiast ubytek spowodowany przepuszczalnością polega na przenikaniu zawartości przez całą powierzchnię opakowania.
Przykładowo kwestia przepuszczalności produktów ropopochodnych zapakowanych do kanistrów z polietylenu wygląda następująco: produkty ropopochodne są w istocie mieszaninami węglowodorów, polietylen również jest węglowodorem, jednak ze względu na fakt, iż jego cząsteczki są spolimeryzowane, nie może stać się jednym ze składników mieszaniny. Jedyne, co zachodzi, to zjawisko pęcznienia, czyli wnikania poszczególnych cząsteczek z mieszaniny do wnętrza ścianek i innych elementów korpusu i zamknięcia. Polietylen pęcznieje w całej swojej objętości, tak że część wnikających w niego cząsteczek przechodzi na przeciwną stronę ścianki lub innego elementu i ulatnia się. Ilość ulotnionej w ten sposób zawartości można ocenić za pomocą ważenia całego opakowania wraz z zawartością w określonych odstępach czasu. Jednak w praktyce ubytki stwierdzone za pomocą kolejnych ważeń mogą być sumą ubytków powstałych w wyniku nieszczelności i przepuszczalności. Wynika stąd wniosek, że badanie przepuszczalności kanistra o nieznanej szczelności jest niecelowe.
Korelacja między odpornością na piętrzenie przy obciążeniu statycznym a odpornością na nacisk statyczny (ściskanie) wydaje się bezdyskusyjna. Trzeba jednak pamiętać o zasadniczej różnicy między nimi, przejawiającej się tym, że badanie odporności na piętrzenie jest typowym badaniem nieparametrycznym, w którym obiekt poddaje się stałej sile nacisku przez określony czas, podczas gdy badanie odporności na nacisk statyczny (ściskanie) polega na poddaniu obiektu sile rosnącej, aż do zniszczenia. Wynikiem tego badania jest wyrażona liczbowo siła niszcząca, a więc mamy do czynienia z badaniem parametrycznym. Zależność nieparametrycznej odporności na piętrzenie i parametrycznej odporności na nacisk statyczny (ściskanie) wyraża się głównie poprzez odpowiednio dobrany współczynnik bezpieczeństwa.
Zobrazować to można następująco: znając odporność na nacisk statyczny danego opakowania transportowego, można określić jego odporność na piętrzenie, stosując odpowiedni współczynnik bezpieczeństwa. W zależności od warunków składowania, warunków transportu oraz rodzaju wypełnienia, zakłada się, że w celu uzyskania odpowiedniej odporności na piętrzenie, należy wartość odporności na ściskanie podzielić przez liczbę niemianowaną zawierającą się w przedziale od 3,5 do 4,5.
Znacznej części możliwych do stwierdzenia korelacji doszukiwać się można pomiędzy własnościami materiałów opakowaniowych i wykonywanych z nich opakowań. Ponieważ Laboratorium zajmuje się, poza badaniami opakowań, również oznaczaniem szeregu własności tektury, oczywiste jest bliższe przyjrzenie się korelacjom między własnościami tektury i wykonywanych z niej pudeł, jak również zajęcie się zależnościami między poszczególnymi własnościami tektury.
Najbardziej oczywistym przykładem powiązań własności tektury i wykonanych z niej pudeł jest zależność między odpornością tektury na zgniatanie krawędziowe (ECT) a odpornością pudeł na ściskanie (BCT). Teoretycznie, nie uwzględniając zjawiska wyboczenia i wpływu konstrukcji pudła, należałoby przyjąć, że można tu zastosować prosty wzór:
BCT=ECT*Z
gdzie:
BCT – odporność pudła na ściskanie,
ECT – odporność tektury na zgniatanie krawędziowe,
Z – obwód przekroju poziomego pudła.
W praktyce jednak wpływ zarówno wyboczenia, jak i cech konstrukcyjnych pudła jest tak duży, że przedstawiony wyżej wzór uzupełnić należy o odpowiedni współczynnik bądź zastosować inny wzór, np. poniższy, przywoływany przez przedsiębiorstwo Model Opakowania [14]:
BCT=5,87*ECT*√H*√Z
gdzie:
BCT – odporność pudła na ściskanie,
ECT – odporność tektury na zgniatanie krawędziowe,
H – grubość tektury,
Z – obwód przekroju poziomego pudła.
Jeżeli chodzi o pozostałe własności tektury, największy wpływ na cechy wytrzymałościowe pudeł mają takie własności jak odporność na przepuklenie i na przebicie. W dalszej kolejności można wymienić odporność na zgniatanie płaskie oraz gramaturę. Natomiast odporność na wsiąkliwość powierzchniową wody, mimo iż nie zalicza się do cech wytrzymałości mechanicznej, teoretycznie jest w znacznym stopniu powiązana z wszelkimi cechami wytrzymałościowymi, zależy bowiem od tych samych parametrów.
Zarówno wsiąkliwość, jak i cechy wytrzymałościowe zależą od takich czynników jak:
n długość łańcuchów celulozowych;
n stopień smarności zmielenia masy celulozowej;
n rodzaj i jakość wsadu makulaturowego;
n udział procentowy wsadu makulaturowego;
n zawartość i jakość dodatków.
4. Rzeczywiste korelacje pomiędzy poszczególnymi własnościami na podstawie badań
Generalnie stwierdzić należy, iż wszelkie korelacje występujące między różnymi własnościami najłatwiej wykryć i określić ich wartość na podstawie badań parametrycznych, tj. tych, które oznacza się metodami parametrycznymi. Natomiast w przypadku metod nieparametrycznych, praktycznie nie da się określić specjalnie utworzonych do tego programów. Takie s
pecjalne programy były sporadycznie opracowywane dla potrzeb badań międzylaboratoryjnych, nie tworzą one jednak zbyt szerokiej bazy danych. Dlatego też w dalszych rozważaniach ograniczono się do własności oznaczanych metodami parametrycznymi.
Na szczególną uwagę zasługuje procedura badania przepuszczalności opakowań z tworzyw sztucznych, które to badanie teoretycznie zaliczamy do metod parametrycznych, jednak ze względu na fakt, że:
n liczność próbki jest bardzo mała (3 szt. opakowań),
n czas badania stosunkowo długi (28 dni), poddanie ich wyników powszechnie stosowanym metodom statystycznym, takim jak np. powtarzalność lub odtwarzalność metod badawczych, byłoby w małym stopniu zadowalające, chociażby dlatego, że wartość odchylenia standardowego obliczonego z trzech wyników w serii daje słabą podstawę do ustalenia przedziału ufności (otrzymany w ten sposób przedział ufności jest zbyt duży).
Dlatego dla tej metody celowe jest utworzenie bazy danych z dłuższego okresu, w przypadku której podstawą będzie nie rozrzut wyników z poszczególnych badań, ale ujednolicona zależność między przepuszczalnością a pojemnością, masą i ewentualnie kształtem opakowań (oczywiście przy założeniu, że własności tworzywa, z którego wykonano opakowania, są w zakresie przepuszczalności jednakowe lub przynajmniej zbliżone).
Na szczególną uwagę zasługuje tutaj dokonana w przeszłości próba określenia korelacji wyników badania przepuszczalności kanistrów i ich masy oraz pojemności. Na podstawie wybranych losowo wyników badań przepuszczalności sporządzono charakterystykę zależności przepuszczalności kanistra od iloczynu jego pojemności i masy, co obrazuje tab. 1.
Na podstawie tabeli sporządzono wykr. 1.
Następnie dokonano próby analitycznego ustalenia tej zależności i opisania jej równaniem. Jest to przedstawiona poniżej funkcja wykładnicza:
y=0,0325X-0,2173.
Współczynnik zgodności otrzymanego równania z krzywą rzeczywistą wynosi:
R2=0,8837.
Dla porównania zamieszczono analogiczny wykres sporządzony na podstawie wyników z pierwszych jedenastu pozycji tab. 1., tj. stanowiących wyniki cząstkowe w stosunku do danych przedstawionych wcześniej.
Jak wynika z powyższego wykresu, krzywa ta ma charakter funkcji logarytmicznej:
y=-0,0015 ln (x) + 0,0174
o nieco niższym współczynniku:
R2=0,8766,
co dowodzi, że wyniki z całej tabeli w mniejszym stopniu odbiegają od wynikowego trendu zależności przepuszczalności od iloczynu jego pojemności i masy niż wyniki cząstkowe.
Na inny rodzaj korelacji zwrócono uwagę w realizowanej w COBRO w roku 2010 pracy statutowej Ustalenie zależności między odpornością pudeł z tektury falistej na ściskanie i nacisk statyczny, a odpornością tektury na zgniatanie kolumnowe i innymi parametrami tektury w odniesieniu do rzeczywistej odporności pudeł podczas piętrzenia w warunkach magazynowych i podczas przewozu przy użyciu różnych środków transportowych. Jednym z ważniejszych efektów tej pracy było doświadczalne potwierdzenie teoretycznej zależności między BCT i ECT zawartej we wzorze X:
BCT=W * ECT * √H * √Z
gdzie:
BCT – odporność na ściskanie,
W – współczynnik wynoszący 5,87,
ECT – odporność na zgniatanie krawędziowe,
H – grubość tektury,
Z – obwód pudła.
Jednak praca ta wykazała również, że zawarty w tym wzorze, wynoszący 5,87 współczynnik W w rzeczywistości nie jest stały i wymagać może modyfikacji. W skrajnych przypadkach stwierdzono wartość tego współczynnika na poziomie 7,58 i 4,82 (+29% i –18%). W wyniku pracy udało się wysnuć ponadto szereg hipotez dotyczących wpływu poszczególnych cech badanych pudeł na wielkość współczynnika. Według jednej z nich znaczny wpływ na wartość współczynnika W ma odporność tektury na przepuklenie. Zgodnie z inną hipotezą pudła z tektury pięciowarstwowej z reguły lepiej odpowiadają źródłowemu wzorowi X niż pudła z tektury trzywarstwowej. Zatem większych wartości modyfikujących należy się spodziewać przy pudłach z tektury trzywarstwowej.
Generalnie należy jednak stwierdzić, że wyniki pracy można uznać za potwierdzające prawidłowość wzoru X, ponieważ w przeważającej liczbie przypadków różnica procentowa między wartościami BCT wyliczonymi i zmierzonymi mieści się w przedziale od 2% do 13%. Różnice w granicach od 20 do 30% dotyczą niewielkiej liczby przypadków. Należy jednocześnie podkreślić, że w połowie wszystkich przebadanych przypadków wyniki tych różnic są jednocyfrowe i mieszczą się w przedziale od 2 do 9%.
W niniejszej pracy zajęto się natomiast sprawdzeniem innego (prostszego w założeniu) wzoru obrazującego zależność między BCT i ECT, który został nazwany wzorem X1:
BCT = W*ECT*Z
gdzie:
BCT – odporność na ściskanie [kN],
W – współczynnik W [liczba niemianowana],
ECT – odporność na zgniatanie krawędziowe [kN/m],
Z – obwód pudła [m].
W tab. 2. dokonano zestawienia wyników badań pudeł o różnych wymiarach oraz w każdym przypadku dokonano wyliczenia współczynnika W.
W zestawionych przykładach zbadanych pudeł uzyskano współczynnik W w przedziale od 0,26 do 0,50, przy czym w połowie tych przykładów współczynnik ten zmienia się w przedziale od 0,30 do 0,41.
Na podstawie tabeli sporządzono wykr. 2. Wyniki te mogą mieć znaczenie dla projektantów opakowań. Skrajny współczynnik 0,26 oznacza, że znając wartość odporności na zgniatanie krawędziowe (ECT) dla określonej tektury, można mieć całkowitą pewność, iż BCT każdego wyprodukowanego z niej pudła nie będzie niższe niż 0,26 iloczynu ECT i obwodu. Średnia dla pudeł z tektury falistej 3-warstwowej wynosi 0,33, natomiast dla 5-warstwowej – 0,38.
W tab. 3. dokonano tego samego zestawienia, ograniczono je jednak do danych potrzebnych do wyliczenia współczynnika korelacji wg Pearsona.
Współczynnik korelacji BCT i iloczynu ECT*Z wg wzoru Pearsona wynosi 0,863.
Korelacje między poszczególnymi cechami tektury prześledzono na przykładzie oznaczeń wykonywanych w ramach projektów badawczych i badań ekspertyzowych oraz innych w latach 2007–2012. Drogą losową wybrano 11 różnych rodzajów tektury falistej trzywarstwowej, które poddane były następującym badaniom:
n oznaczanie gramatury;
n oznaczanie grubości;
n oznaczanie absorpcji wody:
– metodą Cobb 60,
– metodą Cobb 1800 [5];
n oznaczanie odporności na przepuklenie;
n oznaczanie odporności na zgniatanie płaskie;
n oznaczanie odporności na zgniatanie krawędziowe;
n oznaczanie odporności na przebicie.
Współczynnik korelacji wyliczony wg wzoru Pearsona przedstawiono w tab. 4.
Kolejnym krokiem było uporządkowanie danych zawartych w tab. 4. według wartości współczynnika korelacji wg Pearsona, co prezentuje tab. 5.
5. Usystematyzowanie właściwości badanych obiektów pod względem ich rzeczywistego skorelowania
Spośród wszystkich cech oznaczanych metodami badawczymi stosowanymi w Laboratorium Badań Opakowań Transportowych, najłatwiej udokumentować można korelacje między własnościami tektury.
Najwyższy współczynnik korelacji stwierdzono między wynikami badań odporności na zgniatanie krawędziowe i przebicie (0,968). Nieznacznie niższy współczynnik korelacji (0,941) stwierdzono w odniesieniu do wyników badań gramatury i odporności na przebicie. Stosunkowo wysoki współczynnik (0,903) wykazują wyniki przepuklenia i zgniatania krawędziowego oraz gramatury i zgniatania krawędziowego. Natomiast wyniki przebicia i przepuklenia, mimo że charakteryzują się dość wysokim współczynnikiem korelacji (0,885), jednak wbrew oczekiwaniom są dopiero na piątym miejscu w klasyfikacji obejmującej 21 pozycji. Kolejne miejsca, to: gramatura-przepuklenie (0,751), wsiąkliwość-przepuklenie (0,700), wsiąkliwość-zgniatanie krawędziowe (0,684) i wsiąkliwość-przebicie (0,633).
W następnej kolejności są wyniki średnio skorelowane, takie jak: zgniatanie płaskie-przebicie (0,593), gramatura-wsiąkliwość (0,554), zgniatanie płaskie-z
gniatanie krawędziowe (0,544) oraz gramatura-grubość (0,504). Do średniego stopnia skorelowania można również zaliczyć pary: gramatura-zgniatanie płaskie (0,482), grubość-zgniatanie krawędziowe (0,420), przepuklenie-zgniatanie płaskie (0,404) i grubość-przebicie (0,392).
Do słabo skorelowanych należą: grubość-wsiąkliwość (0,350) i wsiąkliwość-zgniatanie płaskie (0,345). Natomiast między grubością i przepukleniem stwierdzono bardzo słabą korelację (0,146), zaś na ostatnim miejscu plasują się grubość i zgniatanie płaskie, które wykazują korelację zbliżoną do zera (0,010).
Dość łatwo również daje się udokumentować korelacje między przepuszczalnością kanistrów i butelek z polietylenu a ich pojemnością i masą, ale tylko w przypadkach, gdy do produkcji używano polietylenu bez domieszek.
Natomiast stopień korelacji między odpornością tektury na zgniatanie krawędziowe i odpornością pudeł na nacisk statyczny, należy uznać za wyższy niż średni. Wyliczony na podstawie 34 przykładów współczynnik korelacji BCT i iloczynu ECT*Z wg wzoru Pearsona wynosi 0,863.
6. Podsumowanie i wnioski
W zakresie eksperymentalnego wykazania korelacji między poszczególnymi cechami badanych przez Laboratorium obiektów, dokonano konkretnych ustaleń w następujących obszarach:
n korelacje między własnościami tektury;
n korelacje między odpornością tektury na zgniatanie krawędziowe i odpornością pudeł na nacisk statyczny;
n korelacje między odpornością opakowań polietylenowych na przepuszczalność i ich pojemnością i masą.
W odniesieniu do własności tektury, stwierdzone korelacje są bardzo zróżnicowane, tj. współczynnik Pearsona osiąga tu całą gamę wartości: od 0,968 (zgniatanie krawędziowe-przebicie) do 0,010 (grubość-zgniatanie płaskie). Praktyczne wykorzystanie jest możliwe w odniesieniu do pierwszych pięciu pozycji tab. 5., tj. zgniatanie krawędziowe-przebicie, gramatura-przebicie, przepuklenie-zgniatanie krawędziowe, gramatura-zgniatanie krawędziowe i przepuklenie-przebicie.
W odniesieniu do korelacji między odpornością tektury na zgniatanie krawędziowe i odpornością pudeł na nacisk statyczny, ustalono wartość współczynnika Pearsona na 0,863, co umożliwia wykorzystanie tab. 2. i 3. jako wytycznych do
projektowania opakowań tekturowych. Znając wyniki ECT tektury i wymiary przekroju poziomego, można określić minimalną wartość odporności pudła na nacisk statyczny.
Odnośnie korelacji między odpornością opakowań polietylenowych na przepuszczalność a ich masą i pojemnością można ustalić, co następuje:
n na podstawie tab. 1. można wywnioskować, że wartość przepuszczalności maleje (a odporność na przepuszczalność rośnie) w miarę wzrostu pojemności i masy opakowania,
n zależność przepuszczalności od pojemności i masy nie ma charakteru liniowego, tylko jest zbliżona do funkcji wyłącznie w przypadku opakowań o pojemności mniejszej niż 5 dm3 (lub sporadycznie równej 5 dm3).
W związku z powyższym, należy uznać, iż wszystkie kanistry polietylenowe o pojemności powyżej 5 dm3 można uznać za spełniające wymagania w zakresie przepuszczalności bez przeprowadzenia badania.
Wszystkie stwierdzone wyżej korelacje dotyczą jedynie cech ustalanych metodami parametrycznymi. Nie odpowiada to w pełni metodom stosowanym w Laboratorium które oznacza cechy ustalane metodami nieparametrycznymi, takie jak odporność na:
n uderzenia przy swobodnym spadku;
n uderzenia poziome;
n piętrzenie przy obciążeniu statycznym;
n drgania o stałej niskiej częstotliwości;
n podnoszenie DPPL itp.
W tym zakresie nie jest możliwe ustalenie jakichkolwiek korelacji metodą porównywania wyników badań już wykonanych. Do tego celu należałoby opracować specjalny program badań, których wynikiem byłoby ustalenie określonych wartości progowych.
Literatura
[1] PN-O-79402:1992/Az1:1995P Opakowania transportowe tekturowe – Pudła.
[2] Jolanta Kozłowska, Przepisy dotyczące opakowań, COBRO, Warszawa 2012.
[3] Edyta Walecka, Ustalenie zależności między odpornością pudeł z tektury falistej na ściskanie i nacisk statyczny, a odpornością tektury na zgniatanie kolumnowe i innymi parametrami tektury w odniesieniu do rzeczywistej odporności pudeł podczas piętrzenia w warunkach magazynowych i podczas przewozu przy użyciu różnych środków transportowych, COBRO, Warszawa 2010.
[4] Materiały informacyjne przedsiębiorstwa Model Opakowania.
[5] PN-EN 20535:1996 Papier i tektura – Oznaczanie absorpcji wody. Metoda Cobb.
