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パッケージテストまたは包装テストは、包装に関連する特性または性質の測定を伴います。これには、包装材料、包装コンポーネント、[ 1 ]一次包装、輸送コンテナ、ユニットロード、および関連するプロセスが含まれます。
試験では、包装レベル、包装内容物、外部要因、最終用途が及ぼす影響と相互作用を測定する。
これには、管理された実験室実験、人による主観的な評価、または現場試験が含まれる場合があります。文書化は重要です。正式な試験方法、試験報告書、写真、ビデオなどが必要です。
試験は定性的な手順または定量的な手順で行うことができます。包装の試験は多くの場合、物理的な試験です。食品や医薬品などの一部の包装では、食品接触材料の適合性を判断するために化学試験が実施されます。試験プログラムは、繰り返し回数の少ない単純な試験から、より徹底的な実験計画まで多岐にわたります。
パッケージのテストは、ライフサイクル全体にわたって実施できます。パッケージは、リサイクル可能かどうか、表面ごみとして、密閉された埋立地で、または堆肥化条件下で分解されるかどうかについてテストできます。[ 2 ]
パッケージングテストには、次のようなさまざまな目的がある可能性があります。
包装試験は、以下の目的で使用できます。
食品、医薬品、医療機器、危険物など、一部の製品については、包装試験が規制によって義務付けられています。これには、設計の妥当性確認、定期的な再試験、包装工程の管理が含まれる場合があります。工程は、 HACCP、統計的工程管理、バリデーションプロトコル、ISO 9000など、さまざまな品質管理システムによって管理されます。
規制対象外の製品の場合、契約または関連規格により試験が義務付けられる場合があります。パッケージ試験の程度は、多くの場合、ビジネス上の判断となります。 リスク管理には、次のような要素が含まれる場合があります。
流通包装において、包装開発における重要な考慮事項の1つは、包装された製品が最終顧客に届く過程で破損する可能性が高いかどうかを判断することです。包装の主な目的は、輸送中および保管中の製品の安全性を確保することです。この過程で製品が破損した場合、包装は主な目的を達成できず、顧客は製品を返品するか、製品を購入しない可能性が高くなります。[ 6 ]
パッケージテストは、プロジェクト管理プログラムの正式な一部であることが多い。パッケージテストは通常、新しいパッケージデザイン、既存のデザインの改訂、パッケージ材料の変更、その他さまざまな理由で行われる。本格的な製造の前に新しいパッケージデザインをテストすることで、時間とコストを節約できる。[ 7 ]
多くのサプライヤーやベンダーは、顧客への無料サービスとして、限定的な材料およびパッケージのテストを提供しています。包装業者が評判の良いサプライヤーと提携することは一般的です。多くのサプライヤーは、ISO 9000などの認証を受けた品質管理システムを有していたり、顧客による技術監査や品質監査を許可していたりします。テストデータは一般的に共有されます。ただし、サプライヤーのテストは、必ずしも公平ではなく、自社に有利な結果をもたらす傾向があるというリスクも存在します。
大企業は多くの場合、独自の包装スタッフと包装試験開発ラボを保有している。[ 8 ] 企業のエンジニアは、自社製品、製造能力、物流システム、顧客について最もよく知っている。既存製品のコスト削減と新製品のコスト回避が実証されている。[ 9 ]
別の選択肢としては、有料のコンサルタント、独立請負業者、第三者の独立試験機関を利用する方法があります[ 10 ]。これらは、専門的な知識、特定の試験装置へのアクセス[ 11 ] 、緊急プロジェクト、または独立した試験が必要とされる場合によく選ばれます。多くは、ISO 9000、 ISO/IEC 17025 、およびさまざまな規制機関の認証と認定を受けています。
パッケージテストのためのテスト手法を公開している標準化団体は複数あります。以下はその例です。
政府や規制当局は、包装試験方法を公表している。また、多くの企業独自の試験規格も使用されている。技術文献や特許を調査することで、試験手順に関する優れた選択肢が得られる。
研究者は、公表されている規格の使用に限定されることなく、既存の試験方法を修正したり、特定のニーズに合わせた手順を開発したりすることができる。公表されている試験方法から逸脱して試験を実施した場合、または新しい方法を採用した場合は、試験報告書にその手順を完全に記載しなければならない。
パッケージ設計と性能の基盤となるのは、構成材料です。設計プロセスを支援するため、材料の物理的特性、場合によっては化学的特性をパッケージエンジニアに伝える必要があります。サプライヤーは、代表的な、または平均的な関連物理的特性と、それらの特性の根拠となる試験方法を記載したデータシートやその他の技術資料を公開しています。これらの情報で十分な場合もありますが、特定の特性をより明確にするために、パッケージメーカーまたはサプライヤーによる追加の材料および構成部品の試験が必要となる場合もあります。
最終的なパッケージデザインが完成したら、構成材料の仕様をサプライヤーに伝える必要があります。重要な材料特性と設計上の許容誤差を特定するために、パッケージ材料の試験が必要となることがよくあります。これらは仕様の作成と遵守のために使用されます。
例えば、シュリンクフィルムのデータには、引張強度（MDおよびCD）、伸び、 弾性率、表面エネルギー、厚さ、水蒸気透過率、酸素透過率、ヒートシール強度、ヒートシール条件、熱収縮条件などが含まれる場合があります。平均値や加工能力が提供されることもよくあります。食品接触材料としての使用に関連する化学的特性が必要となる場合もあります。
パッケージテストの中には、科学的な機器を使用せず、人間による評価を行うものもある。
チャイルドレジスタント包装に関する規制では、子供を対象とした試験手順が義務付けられています。試験用パッケージのサンプルは、規定された子供の集団に渡されます。指定された50人の子供のパネルでは、5分以内に試験用パッケージを開けられない子供の割合がかなり高くなければなりません。[ 14 ] 大人もチャイルドレジスタント包装を開ける能力についてテストされます。
消費者向けパッケージは、フォーカスグループによって評価されることが多い。参加者はビデオカメラで監視された部屋でパッケージの特徴を評価する。消費者の反応は定性的に分析され、新しいパッケージングプロセスへのフィードバックとして活用される。
食品包装業者の中には、官能評価を用いるところもある。人々は五感（味覚、嗅覚など）を使って、包装材が食品に悪影響を与えていないかどうかを判断する。
新しいパッケージは、消費者が自宅で実際に試用するテストマーケティングで評価されることがあります。消費者は、クーポンや割引などを利用して商品を購入する機会を得ます。返送用のハガキやインターネットサイトを通じて、パッケージ開発者にフィードバックが寄せられます。おそらく最も重要なフィードバックは、新しいパッケージで繰り返し購入される商品でしょう。パッケージ評価は、マーケティングリサーチの重要な要素です。
パッケージやラベルの文字の読みやすさは、人によって異なるため、常に主観的なものです。これをより定量化するために、実験室の人々が評価を行う一方で、ばらつきを減らすために試験装置を使用するなど、努力がなされてきました。[ 15 ] [ 16 ]
実験室で行われる試験の中には、人間の観察によって結果が確認されるものもある。また、試験手順によっては、試験技術者が事前に定められた合格基準を満たしているかどうかを判断する必要があるものもある。
試験の環境条件は非常に重要です。多くのパッケージの測定された性能は、調整および試験雰囲気によって影響を受けます。たとえば、紙ベースの製品は水分含有量に大きく影響されます。 相対湿度を制御する必要があります。プラスチック製品は、多くの場合、温度に大きく影響されます。[ 17 ]
23 ℃（73.4 °F）、相対湿度50%の条件 が一般的ですが、材料およびパッケージ試験規格には、その他の標準的な試験条件も記載されています。これらの条件に対するエンジニアリング許容値も規定されています。多くの場合、パッケージは指定された環境に調整され、その条件下で試験されます。これは、空調された部屋、または試験を囲むチャンバー内で行われます。一部の試験では、パッケージを指定された環境に調整した後、周囲環境に取り出して迅速に試験します。試験報告書には、実際に使用した条件を記載する必要があります。
エンジニアは、想定されるあらゆる条件がパッケージ性能に及ぼす影響を把握することが重要だと考えている。これは、公開されている技術文献を調査したり、サプライヤーの資料を入手したり、さまざまな条件下で制御された試験を実施したりすることによって可能となる。
実験室での試験は、さまざまな条件下における包装とその内容物の保存期間を判断するのに役立ちます。これは、食品、医薬品、一部の化学薬品、およびさまざまな製品にとって特に重要です。試験は通常、製品ごとに異なります。劣化のメカニズムは製品によって異なる場合が多いためです。保存期間試験では、想定される温度と湿度、および高温と高湿度への曝露が一般的に用いられます。包装が製品の劣化を抑制する能力は、実験室および現場での評価の対象となることがよくあります。
食品、医薬品、化学薬品など、多くの製品は大気にさらされると劣化します。そのため、ガスの透過や浸透を制御する包装の能力は、多くの種類の製品にとって非常に重要です。試験は包装材料だけでなく、完成した包装に対しても実施され、場合によっては曲げ、取り扱い、振動、温度変化などの負荷をかけた後にも試験が行われます。
包装材は、温度、湿度、時間、滅菌（蒸気、放射線、ガスなど）、日光、その他の環境要因にさらされることで劣化する可能性があります。一部の包装材では、金属の腐食、ポリマーの劣化、ポリマーの耐候性試験などが一般的に行われています。包装材や材料の加速劣化試験は、実験室で様々な方法で 実施できます。
高温にさらされると、一部の劣化メカニズムが加速されます。アレニウス式は、適切なQ 10係数の選択に基づいて、さまざまな温度での特定の化学反応を相関させるためによく使用されます 。
あらゆる実験室試験と同様に、現場試験の妥当性を検証することは重要である。
真空チャンバーは、パッケージが低圧に耐える能力をテストするために使用されます。これは次のような目的で使用できます。
消費者向けパッケージと輸送用コンテナはどちらも、落下したり、他の物と衝突したりするリスクがあります。パッケージの完全性と製品の保護は、パッケージの重要な機能です。パッケージと製品の、制御された実験室での衝撃や衝突に対する耐性を測定するために、試験が実施されます。
試験では、壊れやすい製品を衝撃から隔離するためのパッケージ緩衝材の有効性も判定します。緩衝材で保護された製品に伝わる衝撃を測定するために計測機器が使用されます。簡単な落下試験で評価を行うことができます。[ 19 ]
温度変化に敏感な製品には、多くの包装材が使用されます。断熱輸送容器が内容物を温度変動から保護する能力は、実験室で測定できます。試験は、空の容器、または適切なジェルや保冷剤、内容物などを入れた満杯の容器で行うことができます。オーブン、冷凍庫、環境試験槽は、この種の包装材やその他の包装材の試験によく使用されます。衝撃や振動が熱性能に及ぼす影響も研究できます。
デジタル温度データロガーは、さまざまな配電システムで発生する温度を測定するために使用されます。このデータは、その配電システムに特化した独自の実験室試験方法を開発するために使用されることがあります。
特にガラス製品など一部の包装材は、急激な温度変化（熱衝撃）に敏感です。試験方法の一つとして、冷水浴から温水浴へ、そして再び冷水浴へと急速に移動させる方法があります。
パッケージの取っ手（およびパッケージの持ち手穴）は、パッケージの持ち運びや取り扱いを容易にします。客観的な実験室手順は、性能を判断するためによく使用されます。 さまざまなデザインの固定された「手」を使用して取っ手を保持します（箱によっては取っ手が2つ付いている場合もあります）。最も一般的なのは、改良された落下試験手順による「衝撃試験」、または万能試験機の一定の引張速度の使用です。その他の手順では、重い荷物を長時間吊り下げたり、遠心分離機を使用したりして静的な力を使用します。
輸送中（車両の振動、悪路など）やコンベア上での移動中に振動が発生します。振動による損傷の可能性としては、以下のようなものがあります。
パッケージがこれらの振動に耐え、内容物を保護する能力は、いくつかの実験室試験手順によって測定できます。中には、損傷を引き起こす可能性のある特定の振動周波数を探索できるものもあります。モーダル試験手法が用いられることもあります。また、流通環境の現場調査で測定された複雑な振動をより適切に表現するために、特定のランダム振動帯域を使用するものもあります。
摩耗は包装の複数のレベルに影響を与える可能性があります。輸送中の物品は、輸送中に互いに、または包装の表面と擦れ合うことがあります。内側の包装同士が擦れ合い、グラフィックやバーコードが損傷する可能性があります。段ボール箱などの輸送用コンテナは、テープやラベルが損傷する可能性があります。輸送振動の影響を判断するために、いくつかの種類の包装振動テストが使用されます。[ 21 ] その後、是正措置を講じることができます。個別の材料テストも有用です。[ 22 ]
圧縮試験は、特に輸送用コンテナなどの荷物の積み重ねや圧縮に関する試験です。通常、荷物、荷物の積み重ね、または単位荷重を圧縮するのに必要な力を測定します。荷物は空の状態でも、出荷時のように中身が詰まった状態でも構いません。力-たわみ曲線を用いて、最大荷重やその他の必要なポイントを求めます。他の試験では、一定の荷重をかけ、破壊までの時間や臨界たわみまでの時間を測定します。
動的圧縮は、衝撃試験や衝突試験で、試験対象物を押しつぶすための追加荷重を加えることによって行われる場合がある。また、積み重ね振動試験でも動的圧縮が測定される。
大型パレット積載物、バルクボックス、 木箱、および木枠は、前述の多くの試験手順で評価できます。さらに、これらの大型積載物には、特別な試験方法もいくつか用意されています。
パッケージのバーコードは、継続的な品質管理プログラムの一環として、バーコード検証担当者によって判読性の様々な側面から評価されます。より徹底的な検証には、日光、摩耗、衝撃、湿気など、使用（および乱用）テスト後の評価が含まれる場合があります。
輸送コンテナは、多くの場合、複数の試験方法を組み合わせた一連の試験を受けます。輸送用梱包を評価するための標準的な試験スケジュールやプロトコルが数多く用意されています。これらは、完成・満載された輸送コンテナが様々な物流システムに対応できるかどうかを判断するのに役立ちます。輸送コンテナの一般的な堅牢性を試験するものもあれば、流通過程で発生する損傷の種類を再現できるものもあります。試験の種類や厳しさは、計測機器、データロガー、観察など、流通環境に関する正式な調査に基づいて決定されるものもあります。こうした文書化された要素を用いた試験サイクルは、特定の物流輸送環境の一部をより適切にシミュレートします。
さらに、パッケージのテストは、パッケージ内の特定の製品に関連することが多い。製品の大まかな分類と、パッケージテストにおける特別な考慮事項を以下に示す。
生鮮食品、冷凍食品、放射線照射食品、生魚、缶詰食品などの食品カテゴリーには、規制要件と特別な包装ニーズがあります。包装試験は多くの場合、以下の点に関連しています。
医薬品の包装は厳しく規制されています。特別な試験要件には以下が含まれます。
医療材料、医療機器、医療用品などの包装には、特別なユーザー要件があり、厳しく規制されています。バリア性、耐久性、視認性、滅菌性、強度などを管理する必要があり、通常は初期設計段階と製造段階の両方で試験結果を文書化する必要があります。
滅菌状態と使用適合性の保証は極めて重要です。例えば、医療機器や製品は包装された状態で滅菌されることがよくあります。医師がすぐに使用できるよう、流通全体を通して滅菌状態を維持する必要があります。包装の滅菌状態維持能力を測定するために、一連の特殊な包装試験が実施されます。 検証および妥当性確認プロトコルは厳格に遵守されます。
危険物、または有害物質の包装は厳しく規制されています。材料や構造に関する要件があるだけでなく、性能試験も必要です。試験は、内容物の包装グループ（危険レベル）、材料の量、および容器の種類に基づいて行われます。[ 23 ] 改良に関する研究は継続中です。[ 24 ]