ROVA Recyclebare chipsverpakking
IPO - Windesheim
ROVA RECYCLEBARE CHIPSVERPAKKING
In september 2018 werd ik met drie andere studenten uitgedaagd door ROVA en Circulus Berkel om een recyclebare chips verpakking te ontwikkelen. In de tweede helft van het semester heeft iedere student uit de oorspronkelijke projectgroep zijn eigen invulling voor de einduitkomst van het project opgeleverd.
Achtergrond
Jaarlijks worden er in Nederland miljoenen zakken chips geconsumeerd, veel van deze zakken chips worden bij het plastic afval gegooid. De chipszak bestaat uit aluminiumfolie gecoat in een kunststof, dit materiaal is met de huidige recycle methoden niet recyclebaar omdat de aluminium laag en de kunststof laag niet van elkaar te scheiden zijn. Bij het recyclingbedrijf worden de zakken chips tussen het andere afval uit gehaald en naar de vuilverbrander gebracht om vervolgens verbrand te worden.
De ROVA en Circulus Berkel zijn twee overheidsbedrijven die zich bezighouden met afvalverzameling en afvalverwerking. Zij houden zich onder andere bezig met het schoonhouden van de straten en grachten, het onderhoud van de planten in de bermen en het inzamelen van afval bij huishoudens en bedrijven. ROVA en Circulus Berkel ervaren het probleem met de recyclebaarheid van de chipszak direct omdat zij zich in de afvalverwerkingsbranche bevinden. Hierom zijn zij met de volgende innovatieopdracht bij de opleiding Industrieel Product Ontwerpen gekomen; “Bedenk een innovatieve manier om er voor te zorgen dat de chipsverpakking, doordrukstrip of kitkoker beter te verwerken is in het recyclingproces.”
In de eerste helft van dit semester zijn de eerste product ideeën met drie studiegenoten ontwikkeld, hier is vastgesteld dat de verpakking van drankkarton gemaakt zal worden. De tweede helft van het semester is het project door ieder individueel afgerond, deze projectomschrijving zal voornamelijk hierover gaan.
Onderzoek
Met de teamgenoten uit de eerste helft van het semester zijn vier onderzoeken uitgevoerd waar iedere deelnemer van het project voordeel aan had. De uitgevoerde onderzoeken zijn een onderzoek naar de dichtheid van chips, de ergonomie, een octrooionderzoek en een onderzoek naar de mogelijke productietechnieken bij het gekozen materiaal. Hieronder een omschrijving en conclusie van de verschillende onderzoeken.
Dichtheid van chips
In dit onderzoek wordt er door middel van de massa van de chips en inhoud van een chipsverpakking bepaald hoe groot de verpakkingsdichtheid van chips is in een standaard chipszak, een kubusvormige doos en een schaal.
Vul de chipszak met water totdat deze volledig gevuld is, sluit de zak. Giet nu het water uit de zak in de maatbeker en lees de hoeveelheid water af, dit is het volume van de zak. Deel nu de massa van chips(kg) door het gemeten volume(m^3) hiermee is de dichtheid van de chips bepaald(kg/m^3). Herhaal dit voor de schaal en de doos. Let er op dat de schaal en de doos niet gesloten worden maar deze worden gevuld met water tot aan het hoogste punt waar de chips komt.
De verpakkingsdichtheid in de chipszak is met 86 kg/m^3 veruit het laagste van de drie gemeten voorwerpen. De chipszak gaat dus relatief inefficiënt met de ruimte om. De doos is een stuk efficiënter met 114 kg/m^3. De stap naar de schaal is met 117 kg/m^3 vrij klein. Een ronde vorm is iets efficiënter dan een hoekige vorm maar dit verschil kan te duiden zijn aan een meetafwijking. De chipszak is significant minder efficiënt.
Ergonomisch onderzoek
In dit onderzoek is gekeken naar de manier waarop drie verschillende verpakkingen gebruikt worden en naar wat voor afmetingen de verpakking kan hebben zodat de gebruikers de verpakking gemakkelijk kunnen gebruiken. De doelgroep van de ‘Boxed Chips’ verpakking bestaat uit gezinnen, alleenwonenden, ouderen,
reizigers en bioscoopbezoekers.
Met behulp van een taakanalyse is geanalyseerd hoe de traditionele chipsverpakking, de pringles bus en een drankkartonnen verpakking gebruikt worden. Hiermee zijn een aantal wrijvingspunten tussen de gebruiker en de verpakking ontdekt die verbeterd kunnen worden. In de nieuwe verpakking zal gelet moeten worden op:
- De massa van de verpakking
- De grootte van de opening van de verpakking ten opzichte van de handpalm
- De benodigde kracht om de seal van de verpakking te verbreken
- De breedte van de verpakking ten opzichte van de handpalm
- Het aantal benodigde handelingen om de verpakking te openen en te hersluiten
Octrooionderzoek
In het octrooionderzoek is gekeken naar de patenten van de fabrikanten Tetra, Elopak, Combiblock en Pringles. Er is gebleken dat grote producenten in verpakkingen van drankkarton hun verpakkingen goed beschermd hebben met patenten. Niet alleen de vorm is gepatenteerd, maar ook het materiaalgebruik en de gebruikte productietechnieken. Daarom is het raadzaam om binnen de patenten van één van deze bedrijven de eisen van het product op te stellen. Op die manier wordt ‘Boxed Chips’ verder ontwikkeld op een manier waarop het binnen dat productiebedrijf gemaakt kan worden.
Onderzoek naar productietechnieken
In dit onderzoek is gekeken naar de veelgebruikte productietechnieken bij Tetra. Dit meest interessante productiemethode, voor de vormgeving van het product, was die van de Tetra Evero Aseptic. Bij deze verpakking wordt een traditionele drankkartonen verpakking met behulp van injection moulding gefuseerd met een flesvormige sluiting. Het materiaal dat ingespoten wordt is een aseptisch materiaal. Doordat een gedeelte van de verpakking geproduceerd wordt met behulp van injection moulding is er meer met de vorm van de verpakking te doen dan bij de traditionele drankkartonnen verpakkingen.
Ideefase
In de ideefase zijn met behulp van verschillende creativiteitssessies vele ideeën ontwikkeld. De nuttigste ideeën zijn gecombineerd en verwerkt in onderstaande ideeschetsen.
Ideeschets 1
In deze schets is gebruik gemaakt van de vorm van de tetra wedge, dit zorgt ervoor dat de ‘zak’ kan blijven staan. Bovenin waar normaal gesproken de seal van de wedge zou zitten, zit nu een ziplock sluiting, deze zorgt ervoor dat de ‘zak’ na gebruik luchtdicht hersloten kan worden. Om ervoor te zorgen dat de zakken in de supermarkt niet zomaar opengemaakt kunnen worden zit er onder de ziplock nog een seal die met het aluminium aan de binnenkant via inductie vastgemaakt zit. Door beide zijkanten uit elkaar te trekken kan de seal dan gebroken worden en de ‘zak’ geopend worden.
Ideeschets 2
Deze groep met schetsen wordt gekenmerkt door het type sluiting; de draaidop. De eerste twee verpakkingen zijn van drankkarton gemaakt en de laatste verpakking is van hetzelfde materiaal als de tetra evero en kan dus met injection molding gemaakt worden. Allen worden geseald op de binnenrand van de dop (het randje waar de dop op gedraaid moet worden) door een stukje drankkarton met een lipje op de rand vast te lijmen. Alle ontwerpen staan chips zonder vaste vorm toe, maar als enige laat de laatste verpakking ook een vaste vorm toe.
Ideeschets 3
In de derde schets is ook gebruik gemaakt van het injection mouldbare aseptische materiaal van de tetra evero. in dit geval is er een bredere versie van de traditionele chipskoker gemaakt. De seal bevindt zich ook hier op de opstaande binnenrand. De deksel bevestigt zich met een soort klik werking door uitstekende randjes. De verpakking is voor chips zonder vaste vorm maar er kunnen ook stapels chips met vaste vorm naast elkaar in de verpakking geplaatst worden.
Afmetingen
Van de twee meest originele oplossingen voor het probleem zijn vervolgens de benodigde afmetingen bepaald op basis van het volume.
Concepten
Op basis van de eerdere schetsen en de berekende afmetingen zijn twee concepten ontwikkeld.
Concept 1
Het eerste concept is gebaseerd op schets 1 van de ideeschetsen.
Het heeft een wedge vorm, bevat 200 gram chips en heeft een
ziplocksluiting waarmee de verpakking na gebruik weer luchtdicht
afgesloten kan worden. Onder de ziplock bevindt zich de seal die
gecreëerd is door via inductie de binnenlagen van het drankkarton op te warmen en aan elkaar te smelten. De seal kan gebroken worden door de zijkanten van de opening te pakken en uit elkaar te trekken.
De afmetingen van de verpakking zijn:
- Een hoogte van 25 cm
- Een breedte van 7 cm
- Een diepte van 19,4 cm
De verpakking is volledig recyclebaar omdat het van drankkarton gemaakt is. Verder zal het voor de consument dus ook duidelijk
zijn dat de verpakking recyclebaar is en in welke afvalstroom deze terecht moet komen omdat het al bekend is dat verpakkingen van
drankkarton recyclebaar zijn. Omdat het drankkarton eerst als uitvouw uitgesneden wordt kan de verpakking goed bedrukt worden.
Concept 2
Het tweede concept is gebaseerd op schets 3 van de ideeschetsen. De verpakking heeft de vorm van een doos met twee halve cilinders aan de zijkanten. De opening wordt met een deksel afgesloten en geseald door op de opstaande rand waar de deksel zich omheen klemt een stuk drankkarton te lijmen. De verpakking biedt ruimte voor 200 gram chips.
De afmetingen van de verpakking zijn:
- Een hoogte van 20 cm
- Een breedte van 7 cm
- Een diepte van 13,6 cm
De verpakking is van het recyclebare aseptische materiaal van de tetra evero en drankkarton gemaakt, de verpakking is hierdoor volledig recyclebaar. De verpakking wordt gemaakt door eerst de dop in de mal te plaatsen, vervolgens wordt de drankkartonnen ‘kamer’ van de verpakking gevouwen en in de mal geplaatst. De tussenruimte wordt vervolgens met behulp van de injection molding machine opgevuld met het aseptische materiaal en vervolgens kan de verpakking gevuld worden, eerst wordt de chips in de verpakking gegoten en vervolgens wordt het gas in de ‘kamer’ gespoten. Hierna wordt de bodem van de verpakking via inductie geseald en vervolgens worden de uitstekende hoeken naar binnen gevouwen.
Haalbaarheid
Op beide concepten is een haalbaarheidsanalyse uitgevoerd. Hieruit is gebleken dat het handig lijkt concept 2 verder te ontwikkelen omdat de verpakking minder aanpassingen aan de bestaande machines vereist, de bestaande machines minder ruimte innemen dan de benodigde machines voor het eerste concept en de verpakking hierdoor waarschijnlijk goedkoper is om te produceren. Verder is de verpakking in het gebruik wat meer ergonomisch verantwoord dan het eerste concept vanwege de afrondingen van de zijkanten.
Failure Mode and Effects Analysis (FMEA)
Met behulp van een FMEA is nagegaan op welke gebieden de verpakking verbeterd kan worden. De verschillende manieren om de Risk Priority Number (RPN) te verlagen:
- Door een machine een exacte hoeveelheid lijm op de rand aan te laten brengen kan de kans op falen gereduceerd worden.
- Door de aluminium seal te verstevigen met karton kan deze makkelijker zonder kapot te gaan losgescheurd worden. De kans op falen krijgt dan een 4 maal kleinere score
Eindconcept
Boxed Chips is een recyclebare chipsverpakking. De verpakking heeft een polyethylenen dop, een ‘kamer’ van drankkarton waar de chips zich in bevindt, een aansluiting voor de dop en opening van een aseptisch en recyclebaar materiaal van tetra dat met een injection molding machine aan het drankkarton bevestigd kan worden en een aluminium seal, verstevigd met papier, die aan de opening van de verpakking vastgelijmd is en met behulp van een lipje gemakkelijk losgetrokken kan worden van de verpakking.
De verpakking heeft een capaciteit van 200 gram chips en heeft de volgende afmetingen.
- Een hoogte van 20 cm
- Een breedte van 13,6 cm
- Een diepte van 7 cm
Presentatieposter
Om het concept van de ‘Boxed Chips’ te presenteren is onderstaande presentatieposter ontwikkeld.
