Carga superior (esmagamento da coluna)

O teste de carga superior, também conhecido como teste de esmagamento de coluna, é um método utilizado para avaliar a capacidade de um componente de embalagem para suportar uma força de compressão vertical sem se deformar ou falhar. Na sua forma mais comum, o ensaio envolve a aplicação de uma carga controlada a partir da parte superior da amostra, frequentemente uma garrafa, um frasco, um tabuleiro rígido ou um recipiente semelhante, até esta atingir uma deformação especificada ou falhar estruturalmente.

Uma configuração típica de ensaio consiste num suporte de ensaio vertical motorizado, uma placa de compressão, uma célula de carga calibrada para medir a força e dispositivos de alinhamento para garantir que a carga é aplicada uniformemente ao longo do eixo vertical do recipiente. O objetivo é reproduzir as forças de compressão que as embalagens podem encontrar durante o seu acondicionamento, empilhamento, transporte ou armazenamento.

Embora esteja relacionado com outros ensaios de compressão, como o ensaio de esmagamento de caixas, o ensaio de carga superior preocupa-se especificamente com a resistência colunar e não com o esmagamento da superfície ou dos bordos. Isto torna-o particularmente relevante para contentores rígidos ou semi-rígidos, em que o desempenho da carga axial é fundamental para manter a integridade e a segurança do produto.

Normas como a ASTM D2659, a EN 22872 e a ISBT PTC-0002 definem procedimentos e referências de desempenho para a realização destes ensaios em materiais de embalagem, assegurando que os resultados são repetíveis e comparáveis em todos os ambientes de ensaio.

Os ensaios de carga superior desempenham um papel fundamental na conceção, garantia de qualidade e conformidade das embalagens. Ajuda a:

• Verificar se os recipientes podem suportar forças de compressão durante a colocação da tampa, em que o binário de fecho pode gerar uma pressão axial significativa. Por exemplo, as garrafas de bebidas PET podem ter de resistir a 200 a 400 N durante o processo de colocação da tampa.
• Assegurar que a embalagem mantém a integridade durante o empilhamento no armazenamento ou em trânsito, evitando a deformação ou o colapso.
• Apoiar iniciativas de redução de peso, permitindo aos fabricantes reduzir a utilização de materiais sem comprometer o desempenho.
• Evitar danos dispendiosos no produto ou riscos de segurança causados por falhas na embalagem sob carga.
• Reduzir o desperdício através da identificação de problemas de conceção ou fabrico no início do ciclo de produção.

Indústrias como a dos alimentos e bebidas, dos bens domésticos, das embalagens médicas e das embalagens sustentáveis dependem todas de ensaios de carga superior para validar a segurança dos produtos, aumentar a satisfação dos consumidores e cumprir as normas específicas do sector.

Equipamento e configuração

O equipamento essencial para um ensaio de carga superior inclui:

• Suporte de teste vertical motorizado para aplicar uma força de compressão a uma taxa controlada.
• Placa de compressão ou dispositivos de fixação para distribuir a força uniformemente pela superfície superior do espécime.
• Célula de carga para medir com precisão a força aplicada.
• Guias de alinhamento e suportes de contentores para garantir que a amostra permanece centrada e estável.

O controlo da velocidade é crucial. As normas de ensaio especificam a velocidade a que a carga deve ser aplicada para simular as condições do mundo real. Por exemplo, os testes de garrafas requerem frequentemente uma aplicação de força lenta e constante para imitar as pressões de fecho ou empilhamento.

Método passo-a-passo

• Condicione os espécimes a uma temperatura e humidade padrão para garantir resultados consistentes.
• Coloque o espécime na plataforma de teste ou no suporte de fixação, assegurando que está corretamente alinhado sob a placa de compressão.
• Defina os parâmetros de teste no software de controlo, incluindo a velocidade de aplicação da carga e os critérios de ponto final.
• Aplicar a carga verticalmente à velocidade especificada até à falha ou até ser atingido um limite de deformação predeterminado.
• Registar os valores de pico de carga e deformação através do software para análise.
• Repetir o teste em várias amostras para avaliar a repetibilidade e a fiabilidade estatística.

Os sistemas modernos integram-se frequentemente com software de controlo avançado, permitindo a captura automatizada de dados, a representação gráfica em tempo real das curvas força-deformação e a determinação imediata de aprovação ou reprovação em relação aos critérios definidos.

Experiência em carga vertical e resistência axial

A Mecmesin oferece sistemas dedicados de teste de carga axial amplamente utilizados para garrafas PET, bandejas rígidas e materiais de embalagem de base biológica, como PLA e rPET. Sistemas como o OmniTest e o MultiTest-dV foram concebidos para fornecer resultados precisos e repetíveis para controlo de qualidade, investigação e monitorização da produção.

Compatível com as normas e configurável

O equipamento da Mecmesin suporta os principais padrões da indústria, incluindo ASTM D2659, EN 22872 e ISBT PTC-0002. As estruturas e acessórios de teste podem ser configurados para se adaptarem a uma vasta gama de tipos e geometrias de embalagens, desde pequenos frascos farmacêuticos a grandes garrafas de bebidas.

Equipamento de precisão e software inteligente

As bancadas de teste da Mecmesin, combinadas com células de carga de alta precisão, podem medir forças de alguns newtons a vários quilonewtons. A plataforma de software VectorPro permite rotinas programáveis, gráficos em tempo real, análise automatizada de aprovação ou reprovação e exportação segura de dados para atender aos requisitos de conformidade e auditoria.

Suporte técnico global

Para além do equipamento, a Mecmesin fornece consultoria pré-venda, design de acessórios personalizados, serviços de calibração, formação de operadores e apoio técnico a nível mundial. Isso garante que os sistemas de teste não sejam apenas instalados corretamente, mas continuem a operar com desempenho ideal durante sua vida útil.

ASTM D2659

Especifica o método para determinar a resistência ao esmagamento da coluna de recipientes termoplásticos soprados. Define os parâmetros de condicionamento, alinhamento e aplicação de carga para garantir resultados reprodutíveis.

EN 22872

Descreve o procedimento para o ensaio de compressão vertical de embalagens e fechos. Aplicável a uma vasta gama de tipos de recipientes e apoia a conformidade com a qualidade internacional.

ISBT PTC-0002

Um método voluntário estabelecido pela International Society of Beverage Technologists. Fornece diretrizes para a avaliação comparativa da resistência axial das garrafas PET, em particular na indústria das bebidas.

Garrafas e tampas de plástico

No fabrico de bebidas e produtos domésticos, o teste de carga superior é essencial para confirmar que as garrafas podem suportar o processo de colocação de tampas sem se deformarem. Também verifica a força de empilhamento para o transporte em paletes. O teste de retenção de binário é frequentemente efectuado juntamente com o teste de carga superior para garantir que as tampas permanecem seguras ao longo do tempo.

PLA e materiais recicláveis

Os materiais de embalagem sustentáveis, como o PLA e o PET reciclado, têm propriedades mecânicas diferentes dos plásticos tradicionais. Os testes de carga superior garantem que estas alternativas cumprem os requisitos de desempenho, apoiando simultaneamente os objectivos ambientais.

Sistemas de embalagem médica

Os tabuleiros médicos rígidos, as embalagens blister e os recipientes esterilizados devem resistir à deformação para evitar a contaminação e manter a segurança. Os ensaios de carga superior ajudam a verificar se essas embalagens podem suportar as forças verticais encontradas no armazenamento, transporte e manuseamento.

Os testes de carga superior fornecem uma medida vital do desempenho da embalagem, ajudando os engenheiros e as equipas de qualidade a otimizar os projectos, a cumprir os regulamentos e a garantir a segurança dos produtos. A Mecmesin oferece soluções personalizadas, desde estruturas de teste padrão até equipamentos personalizados e configurações de software, apoiadas por suporte técnico global. Para obter orientação especializada na seleção do sistema certo para a sua aplicação, fale com um especialista da Mecmesin.