MUOVIEN JA MUOVIKOMPOSIITTIEN MAHDOLLISUUKSIA PAKKAUKSISSA Pentti Järvelä TkT, Professori Materiaalioppi Muovitekniikka

Transkriptio

1 MUOVIEN JA MUOVIKOMPOSIITTIEN MAHDOLLISUUKSIA PAKKAUKSISSA Pentti Järvelä TkT, Professori Materiaalioppi Muovitekniikka 1

2 MUOVIT JA PAKKAUKSET Muovien suurin käyttöryhmä Suursarjatuotantoa Muovituotteiden hinta laskee sarjakoon kasvaessa Muovituotteiden laatu nousee sarjakoon kasvaessa Muovipakkaukset korkean teknologian tuotteita Ainutlaatuisia tuoteratkaisuja 2

3 MUOVIEN KÄYTÖN PERUSTEITA PAKKAUKSISSA Muoveja on erittäin paljon Muovit tarjoavat hyvin paljon mahdollisuuksia Pakkaussovellus perustuu yleensä ominaisuusyhdistelmään 3

4 MUOVIPULLO / LASIPULLO Muovipullon ominaisuuksia verrattuna perinteisiin pullomateriaaleihin (lasi, keraami, metalli) Paino Iskunkestävyys Muotoiltavuus Integroitu korkki Painettavuus Turvallisuus Kierrätettävyys Barrier ominaisuudet Väri läpinäkyvyys Annosteltavuus MUOVILLA PINNOITETTU LASIPULLO (PULLON ISKUNKESTÄVYYS) SYNTYI LIIAN MYÖHÄÄN. 4

5 MUOVIT Kertamuovit *käyttö pakkauksissa pientä Kestomuovit *yleisin pakkausmateriaali. Pakkaukset kattavat pääosan kestomuovien käytöstä Lujitemuovit *käyttö pakkauksissa vähäistä. Tietyt erityissovellukset (esim. kaasupullot) 5

6 NESTEKAASUPAKKAUKSIA -lujitemuovi/metalli -paino -läpinäkyvyys -kestävyys 6

7 PAKKAUKSISSA KÄYTETYT MUOVIT Pääosa pakkauksista käytetyistä muoveista ns. valtamuoveja (polyolefiinit, styreenimuovit, PVC, PET) Teknisiä muoveja erilaisissa vaativammissa kohteissa (polyamidit, polykarbonaatti) Erikoismuovit (tietyissä erityissovelluksissa) 7

8 MUOVIEN OMINAISUUDET (KESTOMUOVIT) Tiheydet alueella n kg/m3 (voidaan alentaa solustamalla ja nostaa seostamalla) Lujuudet alueella MPa (vetolujuus) Jäykkyys MPa (vedossa) Lämmönkesto oc Läpinäkyviä/läpikuultavia Värjättäviä Painettavia Liitettäviä Palavia Barrierominaisuudet Muovien ominaisuusprofiili on hyvin laaja ja eri muovien ominaisuudet poikeeavat hyvinkin paljon toisistaan. Ominaisuuksia voidaan modifioida paljon muovein rakenteen ja lisäaineiden avulla. 8

9 PERUSTEITA MUOVIEN KÄYTÖLLE PAKKAUKSISSA Pakkauksien perustarkotus on tuotteen suojaaminen kuljetuksen ja varastoinnin aikana Todellisuudessa on olemassa hyvin paljon eri tekijöitä, joihin pakkausten avulla voidaan vaikuttaa Tässä esityksessä on käsitelty muoveja ja muovien mahdollisuuksia edesauttaa pakkausten käytettävyyttä Tavoitteena on käytännössä yhdistää samaan pakkaukseen mahdollisimman monia PacTec, pakkaamista PlasTec edistävää Helsingin Messukeskus tekijää

10 PERUSTEITA MUOVIEN PAKKAUSKÄYTÖLLE Muovien saatavuus Muovien prosessoitavuus Tuotteiden muotoilu Tuotteiden paino Vaimennusominaisuudet Barrierominaisuudet Ulkonäkö Pakkauskoko Avattavuus Pakkaus muuna kuin pakkauksena Integroidut pakkaukset Valmistaja 10

11 MUOVIEN SAATAVUUS Muovien saatavuus on erittäin hyvä. Myös muovien hinta on kohtuullisen alhainen. Muovit koostuvat luonnon yleisimmistä alkuaineista ja energiasta. Muovien hinnan ja käyttömäärän riippuvuus on pääosalla muoveja sama 11

12 MUOVIEN PROSESSOITAVUUS Muoveja voidaan prosessoida monilla eri menetelmillä Muoveilla kappaletuotantoa (pullot) ja jatkuvaa tuotantoa (kalvot) Muovit seoveltuvat suursarjatuotantoon Tuotanto voidaan automatisoida Tuotteiden laatu parantuu tuotantomäärän kasvaessa Prosessoitimeneteliä voidaan yhdistää toisiinsa (pullon valmistus ruiskuvalulla ja puhallusmuovauksella) 12

13 TUOTTEIDEN MUOTOILU Muoveista voidaan valmistaa erikokoisia pakkauksia (hyvin pienistä hyvinkin suuriin) Muovituotteita voidaan muotoilla hyvin monipuolisesti Muotoilua ja teknistä suunnittelua voidaan yhdistää Muotoilun avulla voidaan edesauttaa pakkausten käyttöä (paljon erilaisia mahdollisuuksia) Tuotteiden muotoilun vaikutus tuotteiden myyntiin (on paljon tuotteita. Jotka todellisuudessa ostetaan tuotteen (tuotteen pakkauksen) ulkonäön perusteella. Asiakkaalla ei ole osaamista arvioida tuotteen ominaisuuksia (laatu, kestävyys)) 13

14 Air Ace turvahengitin -suojakotelo -myyntipakkaus -tuotteen säilyttäminen -voidaan laittaa päällekkäin -voidaan ripustaa koukkuun -läpikuultava, tuote näkyy pakkauksesta -kestää iskuja -kevyt -yksiosainen pakkaus -kalvosarana -pikakiinnitys -muotoiltu tiiviiksi -kestää pesun -tilaa varaosille -kierrätettävä 14

15 PAKKAUKSEN PAINO Muovien tiheys alueella n kg/m3 Perinteisiin pakkauksiin (metalli, keraami, lasi) muovit olennaisesti kevyempiä Puupohjaiset pakkaukset (paperi, puu, vaneri jne) ovat vain hieman muoveja raskaampia Muovit vähentävät olennaisesti kuljetustarvetta tiheytensä ansiosta. Muovipakkausten paino on viimeisten vuosikymmenien aikana puolittunut keskimäärin kymmenessä vuodessa Huomattava osa tästä kehityksestä on aiheutunut muovien rakenteen kehittymisestä (molekyylien koon ja orientaation avulla voidaan kestomuovituotteen ominaisuuksia parantaa hyvinkin paljon) Pakkausten painoa on pystytty myös alentamaan monikerrosrakenteiden avulla (muovikalvon lujuus yleensä nousee paksuuden pienentyessä) 15

16 VAIMENNUSOMINAISUUDET Tietyissä tapauksissa pakkauksen tehtävä on suojata tuotetta mekaanisesti Näihin sovelluksiin muoveista on kehitetty erilaisia solumuoveja ja kaasutäytteisiä kalvopaketteja Solumuoveista voidaan tehdä pakkauksia (esim. PS-E, PE-E) ja solustetut muovipalat (PE-E) 16

17 BARRIER OMINAISUUDET Pakkauksen tavoitteena on estää pienimolekyylisten aineiden poistuminen pakkattavasta materiaalista ja suojata pakattavaa materiaalia ulkopuolisilta pienimolekyylisiltä aineilta (vesi, happi, aromit jne). Eri muovien barrierminaisuudet vaihtelevat keskenään paljon Yhdistämällä muoveja toisiinsa (esim. monikerrostekniikoilla) voidaan valmistaa eri tarkoituksiin soveltuvia pakkausmateriaaleja Muovit eivät läheskään aina tartu toisiinsa sellaisenaan hyvin ja tällöin voidaan käyttää ns. adheesiomuovikerroksia Monikerrostekniikalla voidaan vaikuttaa hyvin moniin pakkauksen kannalta keskeisiin ominaisuuksiin (barrierkerrokset, lujuuskerrokset, painettavuus, täydellinen barriermateriaali metallikalvojen avulla, pakkauksen muodonmuutoskyky) 17

18 18

19 19

20 PAKKAUKSEN ULKONÄKÖ Muovien avulla voidaan vaikuttaa hyvinkin paljon pakkausten ulkonäköön *pakkaus voi olla läpinäkyvä, läpikuultava tai läpinäkymätön (tietyissä tapauksissa läpinäkyvyys on hyvin tärkeä ominaisuus) *pakkaus voidaan värjätä halutulla tavalla *pakkaukseen voidaan painaa kuvia ja tekstejä (tämän avulla voidaan vaikuttaa pakkausten myyvyyteen, on olemassa paljon tuotteita, jotka asiakas ostaa pakkauksen ulkonäön perusteella) 20

21 PAKKAUSKOKO Perinteisesti pakkauksen koon on määrittänyt pakattava tuote Nykyisin erityisesti elintarvikkeiden osalta tulisi olla erilaisiin talouksiin ja tilanteisiin sopivia pakkauksia (talouksien koko pienentynyt, elintarikkeiden hävikkiä tulisi pienentää) Pakkauksen koon tulisi olla kokonaistaloudellisesti optimaalisen 21

22 AVATTAVUUS Pakkausten tulisi olla monissa tapauksissa avattavia/suljettavia (kyseessä on hyvin monipuolinen ominaisuus) Tulisi nähdä, että pakausta ei ole avattu (vaihdettu pakkauksen sisältöä, esimerkiksi pullonkorkkien ns. makusinetti). Pakkausten avaamattomuus esimerksi lasten osalta (lapsilukot pulloissa ja purkeissa) Elintarvikepakkausten avattavuus/suljettavuus (tämä koskee erityisesti esimerkiksi leikkelepakkauksia niin pitkään kunnes ne tyhjenevät) Monissa pakkauksissa sovelletaan ns. kalvosaranaa (tämä estää pakkauksen kannen katoamisen pakkauksen käytön aikana, kalvosarana voidaan valmistaa hyvin monista muoveista) Tietyissä avattavissa pakkauksissa käytetään tiivisteitä, jotta pakkaus ei esimerkiksi vuotaisi. Muovit mahdollistavat nöiden tiivisteiden integroimisen tuotteeseen jo valmisusvaiheessa siten, että tiiviste on kiinteästi osa käytettyä pakkausta ja nykyisin monissa tapauksissa tiiviste voidaan valmistaa samasta materiaaista kuin pakkaus (kierrätys). 22

23 Avattava/suljettava kosteuspyyhepakkaus 23

24 Kalvosarana saranakupla Soveltuu hyvin monipuolisiin pakkauksiin 24

25 PAKKAUS MUUNA KUIN PAKKAUKSENA Perinteisesti pakkausta on käytetty vain tuotteen suojaamiseen logistiikan ja varstoinin aikana Nykyisin esimerkiksi elintavikepakkausten osalta ollaan pyrkimässä pakkausten monikäyttöisyyteen ja tässä muovipakkaukset ovat auttaneet erittäin paljon *tuote voidaan pakata tehtaalla suoraan tuotannosta pakkaukseen (lopullinen pakkaus) *pakkaukset ovat muotoiltu siten, että ne voidaan heti pakata kuljetuspakkaukseen (kuljetuspakkauksen tulee olla mahdollisimman yksinkertainen ja halpa) *tuotetta voidaan kuljetuspakkauksessa kuljettaa ja varastoida *kuljetuspakkausta voidaan käyttää myös kaupassa myyntipakkauksena (pakkaus, jossa tuote on liikeessä esillä ja josta asiakas voi ottaa tuotteen) *pakkauksen tulisi olla sellaisen, että loppukäyttäjä voi säilyttää tuotteen tässä pakkauksessa ja käyttää sitä suoraan tästä pakkauksesta *tämän jälkeen pakkus voi mennä sellaisenaan suoraan kierrätykseen (uusiokäyttöön) 25

26 INTEGROIDUT PAKKAUKSET Muovipohjaisiin pakkauksiin voidaan integroida erilaista älykkyyttä *täytettävät ja etäluettavat hintalaput (tekniikka on tulossa markkinoille lähitulevaisuudessa ja sen avulla on mahdollista poistaa kaupoista perinteiset kassat ja nopeuttaa ostosten maksamista) *tuotteissa oleva viimeinen myynti/käyttöpäivä voidaan poistaa lisäämällä pakkaukseen älykäs materiaali. Esimerkiksi elintarvikkeiden viimeinen käyttöpäivämäärä perustuu arvioon elintarvikkeen pilaantumisesta. Elintarvikkeen pilaantuminen on prosessi, joka tuottaa uusia kemiallisia yhdisteitä. Pakkaukseen liitetään anturimateriaali, joka reagoi syntyvän uuden kemikaalin kanssa siten, että pakkauksessa olevan älykkään materiaalin väri tai koko vaihtuu siten, että asiakas näkee tästä suoraan elintarvikkeen käytettävyyden. Sähköparistoihin on jo nykyisin kehitetty tällaisia antureita,joiden väri vaihtuu pariston jännitetason alenemisen mukaan. *Jotkin tuotteet voivat vahingoittua kuljetuksen ja varastoinnin aikana ulkoisten tekijöiden vaikutuksesta (lämpö, kosteus, säteily, iskut jne) ja tuotteseen voidaan integroida tietoa mittava ja tallentava anturi, josta voidaan jälkikäteen nähdä näiden ominaisuuksien muutokset kuljetusten ja varastointien aikana. *asiakkaiden (loppukäyttäjien) tulisi myös saada tarvitsemaansa tietoa tuotteesta. Tämä on perinteisesti hoidettu erilaisten käyttöohjeiden ja vastaavien avulla. Tuotteeseen voidaan integroida etäluettava siru, josta asiakas voi omalla lukulaitteellaan katsoa tarvitsemansa tuotetiedot (tai löytää nämä tiedot netistä) ja näitä ovat tuotteen käyttö- ja huolto-ohjeet, tuotteen ominaisuudet, tuotteen korjattavuus ja korjaamot, tuotteen uusiokäyttö ja kierrätys. 26

27 TUOTTEEN MATERIAALI JA VALMISTAJA Muovista valmistettujen tuotteiden osalta nämä tedot on jo hyvin pitkään voitu liittää tuotteeseen kohokuviomerkinnän avulla. Tämä on kuitenkin väärenettävissä ja tästä johtuen muovipakkauksiin voidaan nämä tiedot integroida täysin luottamuksellisesti; esimerkiksi aikoinaan ns. yhtenäiskorissa nämä tiedot tallennettiin korin pohjassa oleviin avoimiin ja suljettuihin reikiin; joissakin tapauksissa tuotteen valmistaja voi taltioida tiettyjä tietoja tuotteen materiaaliin. Esimerkiksi vanerin liimakerrokseen ovat suomalaiset vanerinvalmistajat lisänneet aineita, joiden väristä on suoraan nähnyt vanerin valmistajan. Suursarjatuotannossa tällaisten tietojen integrointi pakkauksiin ei käytännössä nosta pakkauksen hintaa, mutta parantaa olennaisesti pakkauksen käytettävyyttä. 27

28 BIOHAJOAVAT PAKKAUKSET Biohajoavat muovit mahdollistavat biohajoavien pakkausten valmistamisen Biohajoavia pakkauksia tarvitaan tietyissä erikoissovelluksissa 28

29 BIOPOHJAISET PAKKAUKSET Muoveja voidaan myös valmistaa uusiutuvista luonnonmateriaaleista (biomassa) Biopohjaisuus on lähinnä tietynlainen imagotekijä 29

30 KIERRÄTETTÄVYYS Teoriassa kaikki muovipakkaukset voidaan kierrättää. Käytännössä kierrätyksessä otettava huomioon seuraavia asioita *muovipakkusten energia voidaan aina hyödyntää *materiaalikierrätyksessä kriittinen tekijä on materiaalin puhtaus *kierrätyksen ongelmia ovat myös kierrätysmateriaalin määrä ja saatavuus 30

31 ELINKAARIARVIO Elinkaariarviossa määritetään pakkauksen haitat (kustannukset) ja hyödyt (tulot) Elinkaariarvioissa muovipakkaukset ovat yleensä menestyneet erittäin hyvin 31

32 MUOVIPAKKAUSTEN ETUJA Teknisten tuotteiden osalta muovipakkausten avulla mahdollista suojata tuote rikkoutumisilta sen käytön eri vaiheissa. Elintarvikkeiden osalta muovipakkausten avulla on elintarvikkeiden säilyvyys (tuotannosta loppukäyttäjälle) parantunut merkittävästi Pakkausten aiheuttamat kokonaiskustannukset ovat alentuneet olennaisesti 32

33 YLIPAKKAUS Puhutaan paljon ylipakkaamisesta Pakkaus nostaa tuotteen hintaa Kuka suostuu maksamaan tuotteesta ylihintaa Pakkauksen osuus hinnasta muutamia prosentteja Vaikutus myyntiin suuri 33

34 Kiitokset mielenkiinnosta KYSYMYKSIÄ 34