トップロード（コラムクラッシュ）

トップロード試験（コラムクラッシュ試験とも呼ばれる）は、包装部品が変形や破損を起こすことなく垂直方向の圧縮力に耐えられる能力を評価するための試験方法です。最も一般的な試験では、試験片（ボトル、瓶、硬質トレイ、または類似の容器）の上部から制御された荷重を加え、規定の変形量に達するか構造的に破損するまで試験を行います。

典型的な試験装置は、電動垂直試験スタンド、圧縮プラテン、力を測定するための校正済みロードセル、そして容器の垂直軸に沿って荷重が均等にかかるようにするためのアライメント治具で構成されます。その目的は、キャッピング、積み重ね、輸送、保管中に包装が受ける可能性のある圧縮力を再現することです。

トップロード試験は、ボックスクラッシュ試験などの他の圧縮試験と関連していますが、表面やエッジのクラッシュではなく、柱状の強度に特化しています。そのため、製品の完全性と安全性を維持するために軸方向の荷重性能が重要な、剛性容器または半剛性容器に特に適しています。

ASTM D2659 、 EN 22872 、 ISBT PTC-0002などの規格では、梱包材に対してこれらのテストを実施するための手順とパフォーマンスベンチマークが定義されており、テスト環境間で結果が再現可能かつ比較可能であることが保証されています。

トップロードテストは、パッケージ設計、品質保証、コンプライアンスにおいて重要な役割を果たします。これにより、以下のことが可能になります。

• キャップ締め付け時の圧縮力（締め付けトルクによって大きな軸方向圧力が発生する可能性がある）に容器が耐えられることを確認してください。例えば、 PET飲料ボトルの場合、キャップ締め付け工程で200～400Nの圧縮力に耐える必要がある場合があります。
• 保管中または輸送中の積み重ね中にパッケージの完全性が維持され、変形や崩壊が防止されることを確認します。
• メーカーがパフォーマンスを犠牲にすることなく材料の使用量を削減できるようにすることで、軽量化の取り組みをサポートします。
• 荷物の積載時に梱包が破損することで発生する、高額な製品損傷や安全上の危険を防止します。
• 生産サイクルの早い段階で設計または製造上の問題を特定することで、無駄を削減します。

食品・飲料、家庭用品、医療用パッケージ、持続可能なパッケージなどの業界では、製品の安全性を検証し、消費者満足度を高め、業界固有の基準に準拠するために、トップロードテストを活用しています。

装備とセットアップ

トップロードテストに必要な機器は次のとおりです。

• 制御された速度で圧縮力を加える垂直電動テストスタンド。
• 圧縮プレートまたは固定具を使用して、試験片の上面全体に力を均等に分散します。
• 加えられた力を正確に測定するロードセル。
• サンプルが中央に配置され、安定した状態を保つための位置合わせガイドとコンテナ サポート。

速度制御は非常に重要です。試験規格では、実環境をシミュレートするために、荷重を加える速度が規定されています。例えば、ボトル試験では、キャップやスタッキング時の圧力を模倣するために、ゆっくりとした一定の力を加えることが求められることがよくあります。

ステップバイステップの方法

• 一貫した結果が得られるように、標本を標準温度と湿度に調整します。
• 試験片を試験プラットフォームまたはサポート治具に置き、圧縮プラテンの下で正しく位置合わせされていることを確認します。
• 制御ソフトウェアで、負荷適用速度やエンドポイント基準などのテスト パラメータを設定します。
• 破損または所定の変形限界に達するまで、指定された速度で垂直方向に荷重を加えます。
• 分析のためにソフトウェアを使用してピーク荷重と変形値を記録します。
• 再現性と統計的信頼性を評価するために、複数の標本にわたってテストを繰り返します。

現代のシステムは多くの場合、高度な制御ソフトウェアと統合されており、自動データキャプチャ、力-変形曲線のライブプロット、設定された基準に対する合否の即時判定などが可能になります。

垂直荷重と軸方向抵抗の専門知識

Mecmesinは、 PETボトル、硬質トレイ、 PLAやrPETなどのバイオベース包装材に広く使用されている専用の軸荷重試験システムを提供しています。OmniTestやMultiTest-dVなどのシステムは、品質管理、研究、生産監視において、正確で再現性の高い結果を提供するように設計されています。

標準に準拠し、構成可能

Mecmesinの装置は、 ASTM D2659 、 EN 22872 、 ISBT PTC-0002などの主要な業界規格に準拠しています。試験フレームと治具は、小型の医薬品バイアルから大型の飲料ボトルまで、幅広い包装の種類と形状に合わせて構成できます。

精密機器とスマートソフトウェア

Mecmesinのテストスタンドは、高精度ロードセルと組み合わせることで、数ニュートンから数キロニュートンまでの力を測定できます。VectorProソフトウェアプラットフォームは、プログラム可能なルーチン、リアルタイムグラフ作成、自動合否判定、そしてコンプライアンスおよび監査要件を満たす安全なデータエクスポートを可能にします。

グローバルな技術サポート

Mecmesinは、機器の提供に加え、販売前コンサルティング、カスタムフィクスチャの設計、校正サービス、オペレータートレーニング、そして世界規模の技術サポートも提供しています。これにより、試験システムが正しく設置されるだけでなく、その耐用年数を通じて最適な性能で稼働し続けることが保証されます。

ASTM D2659

ブロー成形熱可塑性樹脂容器の柱状圧潰抵抗を測定する方法を規定します。再現性のある結果を確保するために、調整、アライメント、および荷重適用パラメータを定義します。

EN 22872

包装およびクロージャーの垂直圧縮試験の手順を概説します。幅広い種類の容器に適用でき、国際的な品質コンプライアンスをサポートします。

ISBT PTC-0002

国際飲料技術者協会（ISB）が策定した自主的な方法。特に飲料業界において、 PETボトルの軸方向抵抗のベンチマーク評価に関するガイドラインを提供します。

プラスチックボトルとキャップ

飲料および家庭用品の製造において、ボトルが変形することなくキャップ締め工程に耐えられることを確認するために、トップロード試験は不可欠です。また、パレット輸送における積み重ね強度も検証します。長期にわたりキャップが確実に固定されることを確認するため、トップロード試験と並行してトルク保持試験が行われることがよくあります。

PLAとリサイクル可能な材料

PLAやリサイクルPETなどの持続可能な包装材は、従来のプラスチックとは異なる機械的特性を持っています。トップロード試験により、これらの代替品が環境目標をサポートしながら性能要件を満たしていることを確認できます。

医療用包装システム

硬質医療用トレイ、ブリスターパック、滅菌容器は、汚染を防ぎ安全性を維持するために、変形に耐えなければなりません。トップロード試験は、これらの包装が保管、輸送、取り扱い中に発生する垂直方向の力に耐えられることを確認するのに役立ちます。

トップロード試験は、包装性能の重要な指標であり、エンジニアや品質管理チームが設計を最適化し、規制を遵守し、製品の安全性を確保する上で役立ちます。Mecmesinは、標準試験フレームからカスタム治具やソフトウェア構成まで、お客様に合わせたソリューションを提供し、グローバルな技術サポートも提供しています。お客様のアプリケーションに最適なシステムの選択について、専門家によるアドバイスが必要な場合は、 Mecmesinのエキスパートにご相談ください。