Thử nghiệm gia tốc Đánh giá độ bền vật liệu bao gói

1. Đặt vấn đề:

Bao bì sản phẩm là “bộ mặt của thương hiệu”. Thiết kế bao bì bắt mắt cũng là một phần hết sức quan trọng đối với công việc kinh doanh của mỗi doanh nghiệp, nhất là doanh nghiệp kinh doanh lĩnh vực hàng tiêu dùng. Bao bì sản phẩm là sự kết hợp giữa nguyên liệu, cấu trúc, cách trình bày, hình ảnh, màu sắc và những thành phần khác tạo ra sự thu hút về phía sản phẩm, kích thích khả năng mua của khách hàng. Vì vậy, một thiết kế bao bì đẹp mắt có vai trò đặc biệt quan trọng trong chuỗi kinh doanh. Tuy nhiên phần lớn các thiết kế bao bì không duy trì được màu sắc và hình ảnh hoặc bị biến mầu do ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, bụi bẩn…mặc dù hạn sử dụng của sản phẩm vẫn còn. Làm mất đi các thông tin cần thiết của sản phẩm điều này gây ra khó khăn trong việc tiêu thụ sản phẩm, thậm chí vô hình, điều này khiến các doanh nghiệp mất đi khách hàng chỉ vì… bao bì xấu! Đồng thời gây ra tổn thất cho doanh nghiệp và các cửa hàng phân phối. Do trong quá trình làm tem nhãn các doanh nghiệp chưa đánh giá được chất liệu phù hợp cho bất kỳ thời tiết (nóng, lạnh, ẩm) hay môi trường (mưa, nắng…) chịu được mọi loại tác động lý, hoá mà không ảnh hưởng đến chất lượng tem nhãn.

Một số dạng vật liệu bao gói phổ biến (nguồn internet)

Ngoài ảnh hưởng tới hình ảnh bao bì, ánh sáng còn có thể làm mất màu của thực phẩm, đồ uống và hàng tiêu dung (FMCG) như các sản phẩm chăm sóc sức khỏe, làm đẹp và chăm sóc cá nhân khi được đóng gói bởi bao bì trong suốt. Nhiều thành phần trong các sản phẩm thực phẩm rất nhạy cảm với ánh sáng, và có thể dẫn đến thay đổi mùi vị, không màu hoặc mất thành phần dinh dưỡng như vitamin. Tuy nhiên người tiêu dùng ngày nay muốn được xem sản phẩm trước khi đưa ra quyết định mua hàng. Thật không may, sự kết hợp này thường dẫn đến những thay đổi đáng kể về ngoại hình, mùi vị, mùi hoặc giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.

Hãng Atlas (Mỹ) là một trong những công ty đi đầu trên thế giới về thử nghiệm tự nhiên và gia tốc, đã chỉ ra một số vẫn đề phát sinh về bao bì và sản phẩm như:

• Một hộp macaroni và sản phẩm phô mai đóng hộp chuyển sang màu xanh lá cây do sự phai màu của mực.
• Một loại nước súc miệng có vị bạc hà được bán trong một chai nhựa trong suốt bị phai màu trên kệ của cửa hàng.
• Một nhà sản xuất sữa cao cấp đã phải đổi sang chai thủy tinh màu nâu do mất mùi vị bởi ánh sáng cửa hàng.
• Một nhà sản xuất snack phô mai đã phải thu hồi nhiều lô sản phẩm do mất hương vị sản phẩm khi tiếp xúc với ánh sáng do được đóng trong thùng nhựa trong suốt.
• Nắm vặn lại túi đựng đồ ăn nhẹ trái cây cho trẻ em gây ra thay đổi màu sắc, hương vị và dinh dưỡng cho sản phẩm bên trong.
• Một nhà sản xuất rượu cao cấp chịu thiệt hại do hương vị của rượu thay đổi khi chuyển sang đựng trong. bao bì trong suốt.
• Một nhà sản xuất đồ uống có cồn bị biến đổi hương vị trong đồ uống cocktail chứa trong chai nhựa khi được bày bán ngoài thị trường.
• Một nhà sản xuất bánh quy giòn có vấn đề phát sinh khi hương vị phô mai, các loại hạt và hạt khi thay đổi do đóng gói bằng túi bóng trong suốt được bán trong các máy bán hàng tự động.
• Một màu nước cam quýt dựa trên tủ lạnh bị phai màu trong vòng một ngày bởi màn hình LED trắng trong tủ lạnh.
• Một nhà sản xuất nước giải khát đã giảm mùi vị khi chuyển đóng gói bằng thùng các tông sang nhựa trong suốt để giảm thiểu chi phí bao bì.

Ví dụ về các sản phẩm được thử nghiệm đối với vật liệu bao bì và chất lượng in bao bì:

• Hương vị tự nhiên cho nước giải khát.
• Bánh quy giòn snack trong gói bán hàng tự động.
• Bánh quy hạt và hạt.
• Sữa trong hộp thủy tinh có thể trả lại
• Thanh sôcôla
• Thức ăn trẻ em trong túi retort bán trong suốt
• Đồ ăn nhẹ phô mai trong bồn trong suốt
• Bia trong chai thủy tinh và nhựa khác nhau
• Herb và cam quýt hương vị, rượu whisky và thân mật
• Đồ uống có cồn đóng chai

Kiểm tra khả năng chống phai màu và quang hóa của bao bì và sự thay đổi chất lượng sản phẩm khi tiếp xúc với ánh sáng là bước đi cần thiết, từ đó giúp doanh nghiệp đưa ra sự lựa chọn hợp lý về vật liệu bao gói và chất lượng in của bao bì, giúp giảm thiểu rủi ro khi sản phẩm được đưa ra thị trường, đồng thời không làm giảm sự hấp dẫn của sản phẩm với người tiêu dùng.

2. Mục đích, yêu cầu:

          Đánh giá độ bền màu, già hóa của các loại bao bì, nhãn mác, sự thay đổi chất lượng của sản phẩm bên trong bao bì trước tác động của các yếu tố khí hậu, môi trường bảo quản và đưa ra kết luận, khuyến nghị sử dụng.

3. Đối tượng và phương pháp thử nghiệm:

* Đối tượng: Các loại vật liệu làm bao bì, nhãn mác, sản phẩm in ấn từ polyme, giấy …, bao gồm sản phẩm thương mại cùng bao bì, nhãn mác theo kích cỡ tiêu chuẩn hoặc phi tiêu chuẩn.

* Phương pháp thử nghiệm:

– Thử nghiệm tự nhiên (phơi mẫu tại các trạm thử nghiệm) để đánh giá tác động thực tế của thời tiết.

– Thử nghiệm gia tốc trong PTN để đánh giá nhanh chất lượng của đối tượng trên cơ sở mô phỏng các chu kỳ thời tiết hoặc yếu tố môi trường bảo quản.

Đối với thử nghiệm tự nhiên, các sản phẩm in ấn trên bao bì sản phẩm hoặc các sản phẩm đã bao gói được phơi ra ngoài môi trường tại các địa điểm thử nghiệm khác nhau.

Thử nghiệm gia tốc thường được ưu tiên sử dụng để sớm có được kết quả đánh giá chất lượng bao bì và ảnh hưởng của môi trường đối với chất lượng sản phẩm được bao gói. Loại hình này phù hợp hơn để đánh giá nhanh độ bền vật liệu, giúp các nhà sản xuất cải tiến nhanh công nghệ nhằm tăng độ bền các sản phẩm. Thử nghiệm gia tốc môi trường có thể được thực hiện trên một số loại điều kiện môi trường đặc thù như: Thử nghiệm nhiệt ẩm; thử nghiệm già hóa ozon; thử nghiệm sương muối; thử nghiệm SO₂; thử nghiệm lão hóa bức xạ; khả năng kháng bụi.

Các thử nghiệm được tiến hành theo các chương trình thử nghiệm theo yêu cầu của khách hàng hoặc theo tư vấn, đề xuất của PTN.

Ngoài ra, chúng tôi có thể kiểm tra được các chỉ tiêu cơ lý của đối tượng trước và sau khi tiến hành các thử nghiệm như: sự biến màu, độ bóng, độ bền xé rách, v.v…

4. Cơ sở vật chất, trang thiết bị:

– Hệ thống các trạm thử nghiệm tự nhiên nằm ở 3 vùng khí hậu nhiệt đới điển hình của Việt Nam: Trạm Hòa Lạc (ngoại thành Hà Nội), Trạm Đầm Báy (Nha Trang, Khánh Hòa), Cần Giờ (huyện Cần Giờ, TP Hồ Chí Minh) phục vụ thử nghiệm tĩnh ngoài trời đối với các mô đun PV đặt trên mặt đất và cũng như các sản phẩm khác.

– Các trang thiết bị hiện đại, đồng bộ phục vụ thử nghiệm gia tốc trong PTN: Thiết bị nhiệt ẩm Clime-Event C/1000/40/3 (Weisstechnik, Đức) có thể mô phỏng được tất cả các loại hình khí hậu trên thế giới; buồng thử ozon model 0550 (CCSi/ Mỹ); các tủ sương muối, ăn mòn khí hậu biển SC460 (Weisstechnik), CCX3000 (Atlas, Mỹ) và còn được tích hợp thêm tính năng phun khí ô nhiễm như SO₂, tính năng kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm để mô phỏng vùng khí quyển công nghiệp; các loại tủ thử nghiệm lão hóa bức xạ Ci4000, xenontest 440 và Uvtest (Atlas) đáp ứng hầu hết các tiêu chuẩn thử nghiệm về lão hóa hiện hành; thiết bị thử nghiệm kháng bụi trên bao bì đóng gói model ST1000-U (Weisstechnik).

Ngoài ra PTN còn được trang bị một số thiết bị đánh giá các tính chất cơ lý của vật liệu như : Thiết bị so màu Ci62 (X-Rite – Mỹ); máy đo độc bóng 3 góc 20⁰, 60⁰ và 85⁰; Máy đo độ bền xé rách Pro Tear Electronic (60-2005) (Thwing Albert, Mỹ).

5. Trình độ, kinh nghiệm:

PTN có đội ngũ chuyên gia trình độ cao, nhiều năm kinh nghiệm, có khả năng tư vấn cho khách hàng lựa chọn được phương pháp thử phù hợp nhất đối với yêu cầu đề ra của sản phẩm cũng như có giá cả dịch vụ phải chăng, sẵn sàng đáp ứng các yêu cầu về mặt thời gian nhận kết quả của khách hàng.

Hình ảnh thiết bị thử nghiệm (nguồn Atlas)

6. Các tiêu chuẩn thử nghiệm được áp dụng:

1. Thử nghiệm IP

• Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12332:2018 Bao bì – Bao bì và đơn vị tải vận chuyển đã điền đầy, hoàn chỉnh – Phép thử phun nước
• Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7699-2-18:2007, thử nghiệm môi trường – Phần 2-18, Các thử nghiệm – Thử nghiệm R và hướng dẫn: Nước

2. Thử nghiệm rung xóc

• Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12329:2018 Bao bì – Bao bì và đơn vị tải vận chuyển đã điền đầy, hoàn chỉnh – Phép thử va đập theo phương ngang

3. Thử nghiệm nhiệt ẩm

• Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7699-2-30:2007, thử nghiệm môi trường – Phần 2-30, Các thử nghiệm – Thử nghiệm Db: Nóng ẩm, chu kỳ (12h + chu kỳ 12 h)

4. Thử nghiệm bụi và cát

• Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7699-2-68:2007, thử nghiệm môi trường – Phần 2-68, Các thử nghiệm – Thử nghiệm L: Bụi và cát

5. Thử nghiệm lão hóa bức xạ và khí hậu nhân tạo.

• ASTM D3424 Standard Practice for Evaluating the Relative Lightfastness and Weatherability of printed Matter. (Tiêu chuẩn thử nghiệm để đánh giá độ bền của sản phẩm in ảnh hưởng bởi ánh sáng và thời tiết.)
• ASTM D5071 Standard Practice for Exposure of Photodegradable Plastics in a Xenon Arc Apparatus. (Tiêu chuẩn thử nghiệm phơi nhiễm nhựa phân hủy quang hóa (Nhựa phân hủy dần dần và bị phá vỡ cấu trúc khi tiếp xúc với ánh sáng)dưới đèn hồ quang – Xenon)
• ASTM G154 Standard Practice for Operating Fluorescent Ultraviolet (UV) Lamp Apparatus for Exposure of Nonmetallic Materials. (Tiêu chuẩn thử nghiệm vật liệu phi kim loại cho phơi sáng dưới thiết bị đèn cực tím huỳnh quang (UV).
• ISO 21898 Packaging – Flexible intermediate bulk containers (FIBCs) for non-dangerous goods. (ISO 21898 – Đóng gói bằng thùng chứa mềm (FIBC) đặt trong container cho hàng hóa không nguy hiểm).
• ISO 4892-2 Plastics – Methods of exposure to laboratory light sources — Part 2: Xenon-arc lamps. (ISO 4892-2 Nhựa – Phương pháp tiếp xúc với nguồn sáng trong phòng thí nghiệm – Phần 2: Đèn hồ quang xenon)
• ISO 4892-3 Plastics — Methods of exposure to laboratory light sources — Part 3: Fluorescent UV lamps. (ISO 4892-3 Nhựa – Phương pháp tiếp xúc với nguồn sáng trong phòng thí nghiệm – Phần 3: Đèn huỳnh quang UV)
• ASTM D5010 Standard Guide for Testing Printing Inks and Related Materials. (Tiêu chuẩn hướng dẫn để kiểm tra mực in và các vật liệu liên quan)
• AATCC TM16.3 Test Method for colorfastness to Light: Xenon-Arc. (Phương pháp thử cho độ bền màu dưới ánh sáng đèn Xenon)
• AATCC TM16E Test Method for Colorfastness to Light. (Phương pháp độ bền màu dưới ánh sáng)
• AATCC TM169 Weather Resistance of Textiles: Xenon Lamp Exposure. (Chống chịu thời tiết của hàng dệt may: phơi sáng dưới đèn Xenon)
• ASTM D2565 Standard Practice for Xenon Arc Exposure of Plastics Intended for Outdoor Applications. (Tiêu chuẩn thử nghiệm phơi sáng đèn Xenon cho các sản phẩm nhựa ngoài trời)
• ASTM D4303 Standard Test Methods for Lightfastness of Pigments Used in Artists’ Paints. (Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn cho độ bền màu của sắc tố được sử dụng trong sơn trong hội họa)
• ASTM D5071 Standard Practice for Exposure of Photodegradable Plastics in a Xenon Arc Apparatus. (Tiêu chuẩn thử nghiệm cho nhựa phân hủy quang họá trong thiết bị đèn Xenon).
• ASTM D5398 Standard Practice for Visual Evaluation of the Lightfastness of Art Materials by the User. (Tiêu chuẩn thử nghiệm để đánh giá trực quan về độ bền màu của vật liệu nghệ thuật của người dùng)
• ASTM F1164 Standard Test Method for Evaluation of Transparent Plastics Exposed to Accelerated Weathering Combined with Biaxial Stress. (Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn để đánh giá chất dẻo trong suốt tiếp xúc với thời tiết được gia tốc kết hợp với ứng suất hai trục)
• ASTM F2366 Standard Practice for Determining the Relative Lightfastness of Ink Jet Prints Exposed to Window Filtered Daylight Using a Xenon-Arc Light Apparatus. (Tiêu chuẩn thử nghiệm để xác định độ bền ánh sáng tương đối của các bản in phun mực được phơi sáng dưới ánh sáng ban ngày được lọc bằng cửa sổ bằng cách sử dụng Thiết bị ánh sáng Xenon-Arc)
• ASTM G151 Standard Practice for Exposing Nonmetallic Materials in Accelerated Test Devices that Use Laboratory Light Sources. (Tiêu chuẩn thử nghiệm cho vật liệu phi kim loại được phơi sáng trong các thiết bị thử nghiệm gia tốc sử dụng nguồn sáng trong phòng thí nghiệm)
• ISO 18909 Photography – Processed photographic colour films and paper prints – Methods for measuring image stability. (Nhiếp ảnh – được xử lý bằng phim màu và giấy in – Phương pháp đo độ ổn định của hình ảnh).

6. Thử nghiệm UV test

• ASTM D4329 Standard Practice for Fluorescent UV Exposure of Plastics. (Tiêu chuẩn thử nghiệm cho nhựa phơi sáng dưới huỳnh quang tia cực tím)
• ASTM D5208 Standard Practice for Operating Fluorescent Ultraviolet (UV) and Condensation Apparatus for Exposure of Photodegradable Plastics. (Tiêu chuẩn thử nghiệm cho vật liệu nhựa phân hủy quang học được phơi sáng dưới tia cực tím huỳnh quang (UV) và thiết bị ngưng).

7. Các tiêu chuẩn đánh giá

• Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10087:2013 Giấy và cáctông tiếp xúc với thực phẩm – Xác định độ bền màu của giấy và cáctông được nhuộm màu
• Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10089:2013 Giấy và các tông tiếp xúc với thực phẩm – Xác định độ bền màu của giấy và cáctông được làm trắng bằng chất huỳnh quang
• Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10974-2:2015 Giấy và các tông – Xác định độ bóng phản chiếu – Phần 2: Độ bóng tại góc 75° với chùm tia song song, phương pháp DIN.
• Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10975-1:2015 Giấy và các tông – Xác định độ nhám/độ nhẵn (Phương pháp không khí thoát qua) – Phần 1: Phương pháp chung.
• Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 3229:2007 Giấy – Xác định độ bền xé (phương pháp Elmendorf)
• Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 3229:2015 Giấy – Xác định độ bền xé – Phương pháp Elmendorf;
• TCVN 2101(ISO 2813), Sơn và vecni – Xác định độ bóng phản quang của màng sơn không chứa kim loại ở góc 20⁰, 60⁰ và 85⁰.
• TCVN 2102(ISO 3668), Sơn và vecni – Xác định màu sắc theo phương pháp so sánh trực quan.
• ISO 4628-1, Paints and varnishes – Evaluation of degradation of coatings- Designation of quantity and size of defects, and of intensity of uniform changes in appearance-Part 1:General introduction and designation system (Sơn và vecni – Đánh giá sự suy giảm của lớp phủ-Xác định số lượng và kích cỡ các khuyết tật và mức độ thay đổi đồng nhất về ngoại quan-Phần 1:Giới thiệu chung và hệ thống ký hiệu).
• ISO 4628-2, Paints and varnishes-Evaluation of degradation of coatings-Designation of quantity and size of defects, and of intensity of uniform changes in appearance-Part 2:Assessment of degree of blistering (Sơn và vecni-Đánh giá sự suy giảm của lớp phủ-Xác định số lượng và kích cỡ các khuyết tật và mức độ thay đổi đồng nhất về ngoại quan-Phần 2:Đánh giá độ phồng rộp).
• ISO 4628-3, Paints and varnishes-Evaluation of degradation of coatings-Designation of quantity and size of defects and of intensity of uniform changes in appearance-Part 3:Assessment of degree of rusting (Sơn và vecni-Đánh giá sự suy giảm của lớp phủ-Xác định số lượng và kích cỡ các khuyết tật và mức độ thay đổi đồng nhất về ngoại quan-Phần 3:Đánh giá độ gỉ).
• ISO 4628-4, Paints and varnishes-Evaluation of degradation of coatings-Designation of quantity and size of defects, and of intensity of uniform changes in appearance-Part 4:Assessment of degree of cracking (Sơn và vecni-Đánh giá sự suy giảm của lớp phủ-Xác định số lượng và kích cỡ các khuyết tật và mức độ thay đổi đồng nhất về ngoại quan-Phần 4:Đánh giá độ rạn nứt).
• ISO 4628-5, Paints and varnishes-Evaluation of degradation of coatings-Designation of quantity and size of defects, and of intensity of uniform changes in appearance-Part 5:Assessment of degree of flaking (Sơn và vecni-Đánh giá sự suy giảm của lớp phủ-Xác định số lượng và kích cỡ các khuyết tật và mức độ thay đổi đồng nhất về ngoại quan-Phần 5:Đánh giá độ tạo vảy).
• ISO 4628-6, Paints and varnishes-Evaluation of degradation of paint coatings-Designation of intensity, quantity and size of common types of defect-Part 6:Rating of degree of chalking by tape method (Sơn và vecni-Đánh giá sự suy giảm của lớp phủ-Xác định số lượng và kích cỡ các khuyết tật và mức độ thay đổi đồng nhất về ngoại quan-Phần 6:Đánh giá độ tạo phấn bằng phương pháp dải băng).

Đối với thực phẩm và đồ uống:

Không có tiêu chuẩn kiểm tra quốc tế nào liên quan đến các quy trình kiểm tra độ bền/ánh sáng đối với các thành phần hoặc sản phẩm thực phẩm và đồ uống. Chúng tôi có thể tư vấn cho khách hàng về các điều kiện kiểm tra được đề xuất cho nhu cầu kiểm tra ứng dụng cho từng loại sản phẩm của khách hàng.