Mojzes Ákos. Doktori tézisek. témavezető: Dr. Földesi Péter CSc Széchenyi István Egyetem

Átírás

1 Mojzes Ákos Környezetbarát párnázóanyag alkalmazásához szükséges tervezés és vzsgálat eljárások továbbfejlesztése logsztka szempontok fgyelembevételével Doktor tézsek témavezető: Dr. Földes Péter CSc Szécheny István Egyetem Infrastrukturáls Rendszerek Modellezése és Fejlesztése Multdszcplnárs Műszak Tudomány Doktor Iskola

2 1. A kutatás téma bemutatása, a kutatás célktűzése A csomagolástechnka, ezen belül a csomagolástervezés szakszerű mérnök feladata egy vszonylag rövd múltra vsszavezethető kutatás terület. Ennek eredményeként a más műszak területeken már korábban általánosan elterjedt és alkalmazott rendszerszemléletű megközelítés s csak az elmúlt két évtzedben kezdett teret nyern az par gyakorlatban. Az elterjedés ndokoltsága több különböző szempontra s vsszavezethető úgy, mnt a termelés - elosztás rendszerek változása (Brewer et al, 2001), a társadalm szokások és elvárások átalakulása, az anyagtudományok rendkívül fejlődése és nem utolsó sorban az össztársadalm sznten hangsúlyosan megjelenő környezetvédelm problémakörök. Természetesen az gények alakulásával, változásával párhuzamosan a szabályozás rendszerek folyamatosan változó elsődlegesen szgorodó rendszere s mnd újabb khívásokat támaszt a területen kutató-dolgozó szakemberek számára. Ezek alapján az egyre komplexebbé váló logsztka rendszerek, valamnt a technológa fejlődés paralel alakulása, olyan szabályozás mechanzmusok által alakított környezetben szükséges, hogy történjen, amelyek ezeket a folyamatokat jelentős mértékben képesek befolyásoln. Jelen kutatás célja, hogy megvzsgálja azon tervezés, elemzés és vzsgálat eljárásokat, amelyek elsődlegesen az par (mnt csomagolóanyag alkalmazó) számára olyan megoldásokat tudnak bztosítan, amelyek segítségével és alkalmazásával a folyamatosan változó logsztka és szabályozás környezetben olyan termékvédelm konstrukcókat termék-csomagolás rendszereket képes kalakítan, amelyek mnd a folyamatosan szgorodó szabályozás rendszereknek, mnd az parág követelményeknek képesek megfeleln. 1

3 2. A kutatás során alkalmazott módszerek A kutatás első fázsában szakrodalm kutató munkát végeztem abból a célból, hogy mndazon csomagolástechnka, termelés, anyagtudomány és társadalm tényezőket smertetn és elemezn tudjam, mely tényezők külön-külön s hangsúlyosan nagymérvű változásokat képesek generáln, de együttesen mndezek egy rendkívül komplex problémakört alkotva nehezítk a csomagolástervezés par folyamatat. Ezt követően jogszabály előírásokat tanulmányoztam, ezáltal részletesen elemezve azon Európa Unós, lletve magyarország vonatkozó szabályozás mechanzmusokat, amelyek befolyással rendelkeznek egy potencáls csomagolóanyag, párnázóanyag bevezetésére. Ezen újonnan megjelenő anyagok fejlesztése esetén a szabályozás rendszerek vzsgálata különös fgyelmet kapott kutatásam során, mvel ezen előírások fgyelmen kívül hagyása kérdésessé tehet egy anyag csomagolástechnka területen történő alkalmazását. A szabályozás és szabványosítás rendszerek elemzése ndokolttá tesz olyan tervezés, vzsgálat és eljárás rendek kalakítását, melyek az optmumra törekvés jegyében mnd magasabb sznten elégítk k az gényeket és követelményeket. Ezek által fejlesztés szakasz mnd korább pontjában már rendelkezünk olyan nformácókkal, melyek alapján eldönthető egy adott anyag csomagolástechnka alkalmazhatósága. A kutatásom során egyaránt alkalmaztam a deduktív, nduktív és emprkus kutatás és bzonyítás eljárásokat s. Az emprkus eredményekre úgy tudtam támaszkodn, hogy közel 10 esztendeje a Szécheny István Egyetem Csomagolásvzsgáló laboratórumában testközelből tapasztalhatom meg az parban alkalmazott csomagolóanyagok és segédanyagok egyes jellemzőt, lletve a különböző csomagolástechnka megoldásokat. Az empíra ez által különös jelentőséggel bírt a kutatásom számára. Számos laboratórum kísérletet hajtottam 2

4 végre különböző csomagolóanyagokon, valamnt a felhasznált anyagok gyakorlat alkalmazására s megfelelő rálátásom nyílt. Mvel a kutatásom során az eredményem egy jelentős része konkrét laboratórum mérésekre támaszkodk, ezért részben nduktív módszertant kellett választanom, amely lehetővé tette, hogy általános esetekből következtetéseket vonjak le az összesített mérés eredményem alapján. Ezzel megkönnyítve a kutatás egyes eredményenek egyszerűsítését és összegezését. Így a nagyszámú mérés eredmény részleteben rejlő lehetséges vzsgálódás rányamat korlátozn tudtam. A termék elsődleges védelmét bztosító párnázás rendszer kalakítása során olyan nduktív módszertan alapokat alkalmazó vzsgálat eljárás részleges mplementálását hajtom végre, melynek alkalmazásával és a kontnenseken átívelő logsztka láncok során fellépő környezet génybevételek fgyelembevételével, a csomagolástervezés gyakorlat megfelelő módon hajtható végre. Az par gyakorlatban gyakran előforduló fejlesztés dők rövdsége okán, a termék- csomagolás rendszer tervezés folyamata adott esetben késést szenvedhet, vagy nformácók hányában vagy khagyásával, hbás folyamattá válhat. Elkerülendő a termék elsődleges áruvédelm rendszerének tervezéséből adódó fejlesztés dő növekményt, olyan mérés rendszert alkalmazok melynek segítségével, egyfelől lerövdíthető a hasznos nformácókhoz való hozzájutás, másfelől amellyel a normál klmatkus (23 o C/50%rH) környezet feltételektől eltérő logsztka láncok esetén s alkalmazható mérés eredményeket tudjak prezentáln. Ennek eredményeként a tervezés fázs kora szakaszában, már olyan nformácóknak leszünk brtokában, melyek alapján különböző klmatkus paraméterek esetén s rendelkezésre állnak a párnázás rendszer kalakításakor fontos nformácók. Törekvésem volt, hogy egy értékelés módszert dolgozzak k az par gyakorlat számára, amely esetben nem a konkrét kutatás eredményeket adom meg az értekezésemben, hanem modellbe foglalom a vzsgált paraméterek összefüggéset, 3

5 megmutatva az egyes változók jelentőségét és hatását. Olyan elemzés módszert dolgozom k, melynek segítségével az egyes anyagok párnázás karaktersztkájából kndulva, ezáltal a termékvédelm tulajdonságok fgyelembevételével, lletve logsztka környezet függvényében megvzsgálható, rangsorolható, hogy mely módon és mekkora eséllyel alkalmazhatóak a potencáls párnázóanyagok a termék-csomagolás rendszerben. A részletes szakrodalm elemzések, valamnt a termék- lletve csomagolástervezés fejlődésének áttekntéséből kalakult kép alapján jól látható, hogy a tervezés rendszerek komplextása folyamatosan növekszk. Azonban az jól észrevehető, hogy a tervezés szempontjából elengedhetetlen logsztka génybevételek, ezen belül a környezet paraméterek köre nem jelenk meg a különböző tervezés metodkák knduló paraméterenek defnálásakor. Az általam kdolgozott értékelemzés módszer elvenek alkalmazásával, - fgyelembe véve, a termékvédelm rendszer legkrtkusabb elemét, a párnázóanyag hőmérséklet/relatív légnedvesség függvényében alakuló párnázás karaktersztkáját olyan nformácókhoz jutunk melyek segítségével a tervezés számos tovább paramétere olyan rányban és mértékben változtatható, amellyel megfelelő megoldást kapunk a komplex rendszer kalakítására. 3. Kutatás eredmények, tézsek A kutatásom eredményet az alább 5 tézsben foglalhatom össze: 1. Tézs Új csomagolás folyamattervezés eljárás kalakítása szükséges annak érdekében, hogy a környezetvédelem érdekében hozott ntézkedések hatásmechanzmusa, valamnt a termék-csomagolás rendszerek kalakítását befolyásoló főbb paraméterek, csökkentő és növelő hatása s fgyelembe legyenek véve. 4

6 Részletes szakrodalm kutató munkát végeztem ( fejezet) abból a célból, hogy mndazon csomagolástechnka, termelés, anyagtudomány és társadalm tényezőket megsmern és elemezn tudjam, amely tényezők külön külön, lletve együttesen s rendkívül komplex problémakört alkotva nehezítk a csomagolástervezés par folyamatat. Ezek mellett a jogszabály előírásokat tanulmányoztam (2.3. fejezet), részletesen elemezve azon Európa Unós, lletve magyarország a kutatás téma kapcsán releváns szabályozás mechanzmusokat, amelyek szgnfkáns mértékben befolyásolják egy potencáls csomagolóanyag, csomagolóeszköz bevezetését a gyakorlatban. Mndez különösen érvényes a közelmúltban és napjankban megjelenő környezetbarát, bodegradálható csomagolóanyagok bevezetésére. Ezen anyagok fejlesztése esetén a szabályozás rendszerek fgyelembevétele különös fgyelmet kell, hogy kapjon, mvel ezen előírások fgyelmen kívül hagyása kérdésessé tehet egy új anyag, csomagolástechnka területen történő alkalmazását. Az elemzések, valamnt a tervezés eljárások szakrodalm vzsgálatanak ( fejezet) eredményeként megállapítottam, hogy a hatályos szabályozás előírások alapján ndokolt egy olyan folyamattervezés eljárás kalakítása (2.6. fejezet), amely az optmumra törekvés jegyében mnd magasabb sznten elégít k a (csomagolástervezés, gyártástechnológa, társadalm, stb.) gényeket és (környezetvédelm, áruvédelm, hulladékgazdálkodás) követelményeket 2. Tézs Párnázóanyagként alkalmazn kívánt hullámosított TPS hab esetén s használható a hullámpapírlemezeknél szabványosított lapos és egyenes élnyomó szlárdság vzsgálat, valamnt megállapítható, hogy 23 o C hőmérsékleten, növekvő relatív légnedvesség tartalom (40% - 85%) mellett, az értékek lneárs csökkenést mutatnak. 5

7 A kutatás témám e részében egy a csomagolóparban még kevésbé elterjedt hgroszkopkus és bodegradálható tulajdonságokkal rendelkező anyag mechanka tulajdonságanak vzsgálatával foglalkoztam. Így az alkalmazhatóság feltételek defnálásával, valamnt a korábban smertetett környezetvédelm feltételek fgyelembevételével, lehetségessé válhat a termékek közvetlen csomagolástechnka védelme a kutatás tárgyát képező TPS anyaggal. A csomagolóanyag szerkezet sajátossága alapján, valamnt szakrodalm kutatómunkával (3.1., 3.2. fejezet), megállapítottam, hogy a hullámpapírlemezek területén a mechanka tulajdonságok vzsgálatára alkalmazott egyenes él-, és laposnyomó szlárdság vzsgálatok megfelelően alkalmazhatóak. Az anyag nedvességfelvevő tulajdonsága okán, valamnt a változó logsztka környezetben történő alkalmazhatóság céljából vzsgálatokat végeztem különböző relatív légnedvesség tartalmú klmatzálások mellett ( fejezet). A vzsgálatok eredményeként megállapítható, hogy mndkét vzsgálat esetén, a kísérletek során mért eredmények lneársan csökkenő tendencát mutatnak a relatív légnedvesség tartalom növekedésével (3.3. fejezet) (1.-2. ábra). FCT átlag érték (N) Laposnyomó szlárdság (FCT) értékek alakulása az rh függvényében (23 o C-n) TPS esetén y = -0,0533x + 8,8557 R² = 0, r.h. (%) FCT értékek alakulása az rh függvényében (23 C-n) Lneárs (FCT értékek alakulása az rh függvényében (23 C-n)) 1.ábra Egyenes élnyomószlárdság értékek (kn/m) Egyenes élnyomó szlárdság (ECT) értékek alakulása az r.h. függvényében (23 o C-n), TPS hab esetén 6 5,5 5 4,5 4 3,5 2. ábra y = -0,0327x + 6,7733 R² = 0, ECT értékek Lneárs (ECT értékek) rh (%) 6

8 A vzsgálatok eredményeként skerült kmutatn, hogy a TPS anyag alkalmazhatósága, valamnt egyes mechanka tulajdonsága jól vzsgálhatóak, már más csomagolóanyag esetén bevezetett eljárásokkal. A kísérletek alapján, olyan az parban s alkalmazható nformácókhoz jutottam melynek segítségével a hullámosított TPS hab él és laposnyomó szlárdság tulajdonsága a relatív légnedvesség függvényében smerté váltak, segítve a tervezés folyamatok egyes szakaszat. 3. Tézs Gyorsított mérés módszer kdolgozásával és alkalmazásával megállapítható, hogy a TPS hab párnázástechnka alkalmazhatóságát legnkább befolyásoló három tényező a relatív légnedvesség, a hőmérséklet, valamnt a termék ütésérzékenysége. Részletesen kdolgoztam és smertettem egy új több lépcsős mérés eljárást, amelynek segítségével a környezet génybevételekre érzékeny (úgymnd hőmérséklet és relatív légnedvesség) anyag párnázás karaktersztkáját lehetséges oly módon meghatározn, hogy az a jelenleg általánosan elterjedt módszereknél pontosabb végeredményt ad a vzsgált anyag egyes jellemzőre vonatkozóan, főként a gyakorlat felhasználásukat lletően. A szakrodalm kutatásam (4.1. és 4.2. fejezet) eredményeként megerősítést nyert azon feltevés, hogy ezen csomagolóanyag vselkedésében szgnfkáns szerepet játszk a logsztka környezet génybevétel struktúrák. Ennek verfkálására számos kísérletet hajtottam végre az általam meghatározott környezet feltételek mellett azért, hogy megállapítást nyerjen a TPS anyag párnázás karaktersztkája a relatív légnedvesség változásának függvényében (4.3., 4.4. fejezet) (3. ábra). A laboratórum mérésem eredménye alátámasztották, hogy a hőmérséklet és a növekvő relatív légnedvesség hatására bekövetkező párnázás karaktersztka változások (ez gyakorlatlag az ejtés kísérlet során regsztrált gyorsulásérték 7

9 értékek növekedése), valamnt a megvéden kívánt termék önálló ütés ellenállóképessége a legfontosabb befolyásoló tényezők akkor, amkor a termék párnázás karaktersztkája alapján az alkalmazhatóság eldöntése a cél (4.5. fejezet). a max értékek (g) Dnamkus csllapítás tényező (kpa) 23C/50%rH 30C/65%rH 40C/65%rH 30C/90%rH 40C/90%rH R² = 0,936 R² = 0,8968 R² = 0,8882 R² = 0,7994 R² = 0, ábra: Változó hőmérséklet és páratartalom mellett mért értékek és az R 2 értékek 4. Tézs A párnázóanyagok termék csomagolás rendszerben történő használatának eldöntéséhez, meghatározható és paraméterezhető azon releváns ható tényezők köre, melyek alapján a termék- csomagolás rendszerben történő alkalmazás eldöntése lehetővé válk. A kutatás témakörömhöz kapcsolódóan áttekntettem az parban jelenleg használatos csomagolástervezés módszereket és egy adott csomagolóanyag megválasztásának értékelés eljárásat (5.1. fejezet), amelynek eredményeképpen megállapítottam, hogy egy párnázóanyag kválasztása, összehasonlítása csak rendszerszemléletű megközelítéssel lehetséges. 8

10 Ennek érdekében kalakítottam egy értékelés eljárást, amely fgyelembe vesz ezen releváns tényezőket, külön kemelve a csomagolás kategóra értékeket (5.2., 5.3. fejezet). Az értékelés alapmodell felépítése: PPS = ( a S + a Q + a M + a L + a E ) a P S Q M L E P ahol: PPS : A termék-csomagolás rendszer, S: a beszerzés, Q : a mnőségbztosítás, M : a gyártás, L : a logsztka, E : a környezetgazd.-, P : a csomagolás rsz., kategóraazonosító a : a kategórákhoz tartozó egyed súlyszámok A modell ellenőrzése után megállapítható, hogy a csomagolástervezést és ezenbelül a párnázóanyag kválasztást befolyásoló ható tényezők alkalmazásával az összehasonlítás lehetségessé válk. 5. Tézs. Korrekcós tényező alkalmazása szükséges annak érdekében, hogy az előzetesen smert logsztka génybevételek (párnázás karaktersztka, hőmérséklet és relatív légnedvesség tartalom) hatásat s fgyelembe lehessen venn a párnázóanyagok értékelés eljárásában A korábban kdolgozott módszer alkalmazhatóság korlátat elemezve megállapítható, hogy a modell kegészítése szükséges abban az esetben, ha a logsztka környezet, lletve az elemezn kívánt mozgáscsllapító anyag párnázás karaktersztkája nagy fontossággal bír. Annak érdekében, hogy a mechanka génybevételek mellett a logsztka környezet hatásat s fgyelembe tudjam venn, egy korrekcós tényező bevezetése elengedhetetlen. A korrekcós tényező (α tényező) alkalmazásával lehetséges egy relatív légnedvességre érzékeny anyag párnázatként történő felhasználásának előzetes értékelése (5.4. fejezet). 9

11 Az értékelés modell az alábbak szernt került kalakításra: PPS = ( a S + a Q + a M + a L + a E ) a S Q M L E P P Ahol =, R2 : az adott párnázóanyag dnamkus csllapítás tényezőjével összefüggő determnácós együttható, valamnt m: a termék érzékenységével egybefüggő konstans érték. α Ezek alapján egy adott és smert várható logsztka génybevétel struktúrában azonnal eldönthetővé válk az alkalmazhatóság, még azt megelőzően, hogy a csomagolóanyag elveszítené eredet védelm funkcóját a felhasználás során (5.5. fejezet). Ezzel nemcsak a csomagolástervezés első fázsában, a termékcsomagolás rendszer megalkotása során, hanem a már működő csomagolás rendszerek átalakításához és anyagmegválasztásához nyújtok segítséget az par gyakorlat számára. 4. A kutatásból levonható következtetések Az anyagtudományok, a társadalm gények, a műszak fejlődés és a szabályozás mechanzmusok részletes vzsgálata alapján predktálható, hogy a napjankban megjelenő anyagok a jövőben egyre több szegmensben kapnak szerepet a csomagolástechnka területén. Annak érdekében, hogy ezen anyagok mnd hatékonyabb módon teljesítsék az elvárt feltételeket, kutatás területem tovább elemzése és az elért eredmények alapján folytatandó tovább vzsgálatok elengedhetetlenek. A logsztka láncok, valamnt a terméktervezés eljárások változása várhatóan a jövőben s folyamatosak lesznek, bonyolultságuk foka növekedn fog. Ezáltal a csomagolásra, ezenbelül a termék elsődleges védelmét bztosító párnázó anyagokra mnd nagyobb feladat hárul annak érdekében, hogy mnd az áruvédelm, mnd a 10

12 környezetvédelm követelményeket együttesen teljesíten tudják. Fentek alapján a mérés és vzsgálat eljárások mnd hatékonyabb lefolytatása, amely által az par rövd dő alatt, a gyakorlat felhasználhatóság szempontjából releváns nformácóhoz jut, mndnkább nagyobb jelentőséggel bír. A különböző hagyományos csomagolóanyagok területén már alkalmazott vzsgálatok tovább elemezésével, fejlesztésével és átalakításával olyan vzsgálat programok alakíthatók k a jövőben, amelyek segítségével lehetséges a vzsgálatok hatékonyságát és célravezetőségét jelentős mértékben növeln. A fentek alapján a jövőben kutatás rányokat vszonylag szerteágazóan kellene megfogalmaznom. Tovább kutatások szükségesek ezen anyagok elektrosztatka vselkedésével kapcsolatosan a változó logsztka környezet függvényében. Az alkalmazott vzsgálat módszerek tovább fejlesztése mellett, amely elsősorban az par számára csak egyszerűsített nformácókat szolgáltat az anyagról, szükségesnek látom tovább logsztka környezet változó paraméterek vzsgálatát s közvetlenül bevonnom a kutatás tárgyába. Ezáltal az általam kalakított vzsgálat és elemzés módszerek tovább fnomítását tudnám elvégezn, amelynek segítségével még pontosabb képet kaphatnánk egy-egy anyag egymáshoz vszonyított előnyeről és hátrányaról. A bemutatott α elemként bevezetett paraméter tovább mérés eredményeken alapuló bővítéseként lehetőség nyílk a jövőben az értékelés kategorzálás tovább részekre bontására. Ez egy olyan tovább kutatás rány, amely már nem csak a környezet génybevételek párnázóanyag karaktersztkát befolyásoló hatása jelenhetnek meg, mnt modfkácós paraméterek, hanem tovább olyan szegmensek, melyek egy-egy adott termékkör esetén nagy fontossággal bírnak. 11

13 5. Irodalomjegyzék A dsszertácóban hvatkozott publkácóm: Pánczél, Z.; - Mojzes; Á.; Böröcz, P.; Logsztka folyamatok kutatása Csomagolás rendszer fejlesztése, a járművek által gerjesztett génybevételek elemzése, A Jövő Járműve szám Pánczél, Z.; Mojzes, Á.; Importance of package plannng and laboratory testng from the aspect of the logstc stresses, durng transportaton and warehousng Management of Manufacturng Systems 2006 Presov- Slovaka pp.: Mojzes, Á; Theores And Methods To Develop The Systematc Approach For Package Desgn Technologes, Acta Technca - Seres Logstca, Szecheny Istvan Unversty, Vol. 1. No , Mojzes, Á.; Böröcz, P.; Földes, P.; Possble method to defne cushon characterstc on new type of envronmental frendly foam, In: H Bartolo: SIM 2011 Proceedngs of Sustanable Intellgent Manufacturng, Lera, Portugála, IST Press, pp ISBN: Mojzes, Á.; Böröcz, P.; Predctng cushon characterstc on new type of envronmental frendly foam, Acta Technca Jaurnenss, volume 3., number 3., pp , ISSN , Böröcz, P.; Mojzes, Á.; A laboratórum vzsgálat jelentősége a termékés csomagolásfejlesztésben pp , Csomagolás Évkönyv, Csomagolás és Anyagmozgatás Országos 12

14 Szövetség (CSAOSZ), Budapest, 2011, ISSN Földes, P., Mojzes, Á.; Böröcz, P. Defne Cushon Curves For Envronmental Frendly Packagng Foam Annals Of Faculty Of Engneerng Hunedoara / Internatonal Journal Of Engneerng 2012: pp (2012) ISSN Mojzes, Á.; Böröcz, P.; The sgnfcance of systematc approached package desgn technology III. Internatonal Scence Conference For Young Researchers Techncal Scence And Industral Management Nesebar, 2009 volume 4 pp ISSN Böröcz, P.; Földes, P., Mojzes, Á.; Smplfed Method to Defne Cushon Attrbutes For Alternatve Envronmental Frendly Packagng Foam Internatonal Conference "Management of Technology - Step to Sustanable Producton", (MOTSP 2011), ISBN: , pp: A dsszertácóban nem hvatkozott, tovább fontosabb publkácóm: Böröcz, P.; Pánczél, Z.; Mojzes, Á.; Measurement and analyss of logstc stresses n packagngs wth a carryng handle: 18th IAPRI World Packagng Coneference, Lancaster: DEStech Publcatons, pp ISBN: Földes, P., Horváth, A.; Mojzes Á.; Takács, G.; Investgatng and reducng packagng and transport costs by GIS applcatons, 7th Internatonal Scentfc Conference Busness and Management 2012 Vlnus Paper P10. (ISBN: ) 13

15 Böröcz, P.; Mojzes, Á.; Comparatve analyss for prncpled functon and expense structure of logstc packagng systems. III Internatonal scence conference for young researchers Techncal scence and ndustral management. Nessebar, Bulgara: pp Mojzes, Á. Fejlesztés tervezés rányzatok a csomagolástechnka műszak, gazdaság és ökológa egyensúlyban betöltött szerepének optmalzálására., I. Logsztka Rendszerek és Elméletek Konferenca tud. konferenca kadványa Győr 20.o.-27.o. Mojzes Ákos: Adaptablty Of DfE Strategy And QFD Process To The Systematc Approached Package Desgn Technologes 5th Internatonal Conference on Logstc & Sustanable Transport Slovena, Celje 14