Jak napięcie folii wpływa na stabilność ładunku podczas magazynowania i transportu?

Paleta może wyglądać na owiniętą solidnie, a mimo to po pierwszym mocniejszym hamowaniu samochodu ciężarowego kartony przesuwają się o kilka centymetrów, górne warstwy zaczynają „uciekać”, a cały ładunek przechyla się względem palety. Przyczyna często nie leży w samej folii ani nawet w liczbie wykonanych obrotów. Problemem jest niewłaściwe napięcie folii i nierównomierna siła opasania na wysokości ładunku.

Nie działa tu prosta zasada „im mocniej, tym bezpieczniej”. Zbyt luźna folia nie powstrzyma przemieszczania produktów. Zbyt mocno napięta może natomiast zgniatać naroża kartonów, deformować lekkie opakowania, przecinać się na ostrych krawędziach albo zerwać już podczas owijania. Dobrze ustawiony proces musi znaleźć punkt pomiędzy tymi skrajnościami — i utrzymać go nie tylko na owijarce, lecz także po kilku godzinach magazynowania oraz podczas transportu.

Napięcie, prestretch i siła opasania to trzy różne parametry

Pierwszy częsty błąd polega na traktowaniu prestretchu, czyli wstępnego rozciągnięcia folii, jako bezpośredniej miary stabilności palety. To nie jest to samo.

W owijarce z mechanicznym prestretchem folia przechodzi między rolkami obracającymi się z różnymi prędkościami. Dzięki temu zostaje rozciągnięta jeszcze przed zetknięciem z ładunkiem. Jeżeli producent urządzenia określa prestretch jako procent wydłużenia, wartości wyglądają następująco:

• 150% prestretchu — 1 m folii przed rozciągnięciem daje ok. 2,5 m folii po rozciągnięciu,

• 200% — ok. 3 m,

• 250% — ok. 3,5 m,

• 300% — ok. 4 m.

Przy zakupie folii lub owijarki trzeba jednak sprawdzić, jak producent definiuje procent rozciągu, ponieważ na rynku spotyka się różne sposoby zapisywania tego parametru. Samo hasło „300%” w ofercie handlowej bez definicji nie powinno być podstawą ustawienia procesu.

Różnice między foliami są duże. Przykładowo w specyfikacjach polskiego producenta ERGIS dla maszynowych folii PE stretch występują grubości od 10 do 35 µm, natomiast deklarowany rozciąg poszczególnych klas sięga odpowiednio około 150%, 250% lub 300%. Nie oznacza to, że każdą folię o grubości 17 czy 23 µm można bezpiecznie rozciągnąć o 300%. Klasa surowca, konstrukcja wielowarstwowa i receptura folii są równie istotne jak sama grubość.

Dla stabilności ważniejsza od samego prestretchu jest siła, z jaką folia pozostaje napięta na ładunku, oraz liczba warstw pracujących w danym miejscu palety. W praktyce opisuje się to jako siłę opasania lub containment force.

Uproszczona zależność jest prosta:

siła utrzymująca ładunek = napięcie pojedynczej warstwy × liczba aktywnych warstw folii.

Dlatego dwie palety owinięte tą samą folią przy takim samym prestretchu mogą mieć zupełnie inną stabilność. Jedna otrzyma dwie warstwy w środkowej części, druga sześć. Różnica będzie widoczna dopiero podczas pomiaru albo transportu.

Siłę opasania sprawdza się przynajmniej w trzech strefach:

• przy dolnej części palety,

• mniej więcej w środkowej części ładunku,

• przy górnej części palety.

Pomiar tylko przy podstawie jest niewystarczający. Dość typowa sytuacja wygląda tak: dół palety jest mocno związany, góra również, a środek otrzymuje znacznie mniej folii. W samochodzie właśnie w tej strefie zaczynają pracować kartony i pojawia się charakterystyczne wybrzuszenie ładunku.

Orientacyjne wartości spotykane w praktycznych tabelach producentów owijarek pokazują skalę problemu: dla lekkich, regularnych i stabilnych ładunków siła utrzymująca może mieścić się w zakresie około 2–5 lb, czyli 9–22 N, podczas gdy dla bardzo niestabilnych jednostek paletowych spotyka się wartości rzędu 12–20 lb, czyli około 53–89 N. Nie są to jednak wartości normatywne ani uniwersalne nastawy maszyny. Paleta z wodą w butelkach PET, ciężkimi wiadrami, workami granulatu i sztywnymi kartonami wymaga czterech różnych receptur.

Za małe napięcie przesuwa ładunek, za duże potrafi go zniszczyć

Skutek zbyt małego napięcia zwykle nie pojawia się na owijarce. Paleta zjeżdża z maszyny prosta, więc operator uznaje cykl za poprawny. Problem zaczyna się później.

Najczęstsze objawy niedostatecznej siły opasania to:

• przesuwanie się górnych warstw podczas hamowania,

• „schodkowanie” kartonów,

• wysuwanie się produktów poza obrys palety,

• pochylanie całej jednostki ładunkowej,

• rozluźnianie się warstw po kilku godzinach,

• oddzielanie się ładunku od palety podczas manipulacji wózkiem.

Szczególnie zdradliwe są wysokie palety o niewielkiej podstawie oraz ładunki, których poszczególne warstwy słabo zazębiają się ze sobą. Folia musi wtedy przeciwdziałać znacznie większej tendencji do przechyłu niż przy zwartej, niskiej bryle.

Przeciwna skrajność wygląda pozornie lepiej. Operator zwiększa siłę naciągu, bo chce „docisnąć” paletę. Ładunek rzeczywiście staje się sztywniejszy, ale tylko do pewnego momentu.

Zbyt wysokie napięcie folii może:

• wgniatać narożniki kartonów z tektury falistej,

• powodować zwężenie środkowej części wysokiego stosu,

• deformować butelki, tacki i lekkie opakowania zbiorcze,

• przyspieszać propagację pęknięcia po przebiciu folii,

• powodować częste zrywanie folii na wystających elementach,

• zwiększać liczbę zatrzymań automatycznej linii.

Jeżeli folia zrywa się zawsze na tym samym narożniku, dalsze zmniejszanie jej naciągu jest często leczeniem niewłaściwego problemu. Najpierw trzeba sprawdzić, czy z kartonu nie wystaje zszywka, klapa, przekładka, drzazga palety albo ostry fragment produktu. Przy nieregularnych krawędziach rozwiązaniem może być narożnik ochronny, który rozkłada nacisk na większej powierzchni.

Drugi problem pojawia się podczas magazynowania. Folia stretch jest materiałem polimerowym i po nałożeniu na paletę jej zachowanie nie pozostaje idealnie stałe. Następuje relaksacja naprężeń, zmienia się również zachowanie samych opakowań.

Z tego powodu kontroli procesu nie powinno się wykonywać raz, bez określenia czasu pomiaru. Jeżeli jedną paletę mierzy się minutę po owinięciu, a drugą godzinę później, wyniki nie są bezpośrednio porównywalne. Dobra procedura zakładowa określa więc:

1. typ ładunku i jego masę,

2. rodzaj oraz grubość folii,

3. prestretch owijarki,

4. ustawienie siły naciągu,

5. liczbę obrotów w poszczególnych strefach,

6. wysokość zakładki kolejnych pasów,

7. czas od owinięcia do pomiaru,

8. temperaturę, w której wykonywana jest kontrola.

Temperatury nie można ignorować. Parametry folii stretch mogą zmieniać się przy skrajnych temperaturach, dlatego receptura ustawiona w hali o temperaturze około 20°C nie powinna być bez testu przenoszona na linię pracującą w chłodni ani na palety długo stojące w silnie nagrzanym magazynie. W chłodzie folia może zachowywać się sztywniej i mieć inną podatność na rozciąganie, natomiast przy wysokiej temperaturze problemem może stać się większa relaksacja materiału. Konkretna granica zależy od receptury folii — tutaj karta techniczna danego produktu jest ważniejsza niż przyzwyczajenia operatora.

Ustawienie owijarki trzeba zatwierdzić na całej palecie, a nie na panelu maszyny

Najbezpieczniejsza metoda ustawiania procesu nie zaczyna się od pytania: „ile procent prestretchu ustawić?”. Najpierw trzeba określić, co dokładnie ma wytrzymać gotowa jednostka ładunkowa.

W europejskim transporcie drogowym punktem odniesienia są między innymi zasady zabezpieczenia ładunku wynikające z dyrektywy 2014/47/UE. Zabezpieczenie powinno wytrzymać siły odpowiadające około:

• 0,8 ciężaru ładunku w kierunku jazdy,

• 0,5 ciężaru w kierunku bocznym,

• 0,5 ciężaru w kierunku przeciwnym do jazdy,

a ładunek nie powinien się przewracać ani nadmiernie przechylać.

To ważne zastrzeżenie: nie oznacza to, że sama folia stretch ma samodzielnie przenieść wszystkie te obciążenia. Stabilność jednostki paletowej i zabezpieczenie palety w pojeździe to dwa kolejne poziomy ochrony. Folia nie zastępuje prawidłowego rozmieszczenia towaru, mat antypoślizgowych, blokowania, pasów czy odpowiedniej zabudowy pojazdu, gdy są one wymagane.

W europejskiej praktyce do sprawdzania sztywności jednostek ładunkowych wykorzystywany jest między innymi EUMOS 40509. Przy bardziej wymagających dostawach — zwłaszcza do dużych sieci, branży napojowej, chemicznej czy automotive — dynamiczny test palety daje znacznie więcej informacji niż oglądanie jej po zejściu z owijarki. Test laboratoryjny również nie daje stuprocentowej gwarancji zachowania w każdej sytuacji drogowej, ale pozwala porównywać receptury pakowania w kontrolowanych warunkach.

Przy uruchamianiu lub optymalizacji owijania praktyczna kolejność powinna wyglądać tak:

• najpierw ustabilizuj sposób układania produktu — żadna folia nie naprawi źle zbudowanej palety,

• ustaw zalecany dla konkretnej folii zakres prestretchu,

• zwiększaj napięcie tylko do momentu, w którym produkt i opakowanie nie wykazują deformacji,

• zmierz siłę opasania na dole, w środku i na górze,

• jeśli jedna strefa jest wyraźnie słabsza, najpierw zmień program owijania lub liczbę warstw właśnie tam,

• dopiero później rozważ zwiększanie zużycia folii na całej palecie,

• wykonaj próbę transportową albo dynamiczny test jednostki.

To ostatnie rozróżnienie ma duże znaczenie ekonomiczne. Jeżeli brakuje siły tylko w środkowej części palety, dodanie dwóch pełnych obrotów od podstawy do szczytu zwiększa zużycie tworzywa również tam, gdzie dodatkowa folia niczego już nie poprawia. Lepsza receptura owijania jest często tańsza niż grubsza folia.

Podobnie należy podchodzić do zmiany materiału. Przejście przykładowo z folii 23 µm na wysokowydajną folię 17 µm nie powinno być oceniane na podstawie ceny rolki ani masy zużytego tworzywa. Trzeba porównać co najmniej:

• liczbę poprawnie zabezpieczonych palet z rolki,

• rzeczywisty prestretch osiągany na maszynie,

• liczbę zerwań folii,

• siłę opasania po owinięciu,

• stabilność po magazynowaniu,

• liczbę reklamacji i uszkodzeń transportowych.

Dopiero takie zestawienie pokazuje koszt zabezpieczenia jednej prawidłowo wysłanej palety. Folia tańsza o kilkanaście procent, która wymaga większej liczby obrotów i częściej pęka, może być w praktyce droższym materiałem.

Najbardziej irytującym błędem na produkcji jest natomiast regulowanie owijarki „na oko”. Jeden operator zwiększa naciąg, drugi po zmianie folii go zmniejsza, trzeci dodaje obrót u podstawy. Po kilku tygodniach zakład ma kilka różnych receptur dla tego samego SKU i nikt nie potrafi powiedzieć, która została faktycznie sprawdzona. Po zatwierdzeniu ustawień parametry powinny zostać zapisane dla konkretnego rodzaju ładunku i folii, a każda istotna zmiana materiału, maszyny, sposobu paletyzacji lub masy jednostki powinna uruchamiać ponowną kontrolę.

FAQ

Czy maksymalny prestretch daje największą stabilność palety?
Nie. Maksymalny prestretch zwiększa wydajność folii, ale nie gwarantuje odpowiedniej siły utrzymującej ładunek. O stabilności decydują także napięcie po nałożeniu, liczba warstw, właściwości folii i konstrukcja palety.

Czy grubsza folia zawsze lepiej zabezpiecza ciężki ładunek?
Nie. Folia 23 µm może pracować gorzej od odpowiednio dobranej wysokowydajnej folii 17 µm, jeżeli ta druga ma większą odporność na przebicie, dobrą retencję siły i jest poprawnie rozciągana. Grubość trzeba analizować razem z parametrami mechanicznymi.

Gdzie mierzyć napięcie lub siłę opasania?
Minimum w trzech strefach: przy podstawie, w środku i w górnej części ładunku. Najniższa wartość jest zwykle ważniejsza niż średnia z całej palety, ponieważ słaba strefa może rozpocząć deformację jednostki.

Czy więcej warstw folii naprawi niestabilną paletę?
Tylko do pewnego momentu. Jeżeli kartony są źle ułożone, warstwy nie zazębiają się, produkt wystaje poza paletę albo podstawa jest uszkodzona, dokładanie folii zwiększa koszt bez usunięcia głównej przyczyny.

Czy ustawienia owijarki trzeba zmieniać po zmianie producenta folii?
Tak, jeżeli zmieniają się właściwości materiału. Dwie folie o tej samej szerokości i grubości mogą mieć inny dopuszczalny prestretch, odporność na przebicie, retencję naprężeń i zachowanie na narożnikach.

Czy paleta stabilna w magazynie będzie bezpieczna w samochodzie?
Nie musi. W magazynie ładunek może przez wiele godzin pozostawać nieruchomy, natomiast w transporcie działa na niego hamowanie, przyspieszanie, skręcanie, drgania i uderzenia. Dlatego ocena statyczna nie zastępuje próby transportowej lub testu dynamicznego.

Więcej informacji na: https://ago-opakowania.pl. Jeżeli trzeba poprawić proces od jednego miejsca, najpierw przestań regulować owijarkę na podstawie samego prestretchu i zmierz rzeczywistą siłę opasania na dole, w środku oraz na górze tej samej palety. Jeżeli jedna strefa wypada wyraźnie słabiej, najpierw popraw program owijania właśnie tam; zwiększanie grubości folii lub liczby obrotów na całej palecie zostaw dopiero jako kolejny krok.