Festigkeit von Zahnpasta

TESTPRINZIP
Vergleich der Festigkeit / „Ausdrückkraft“ zweier unterschiedlich formulierter Zahnpasten. 

HINTERGRUND
Hersteller kurzlebiger Konsumgüter verpacken ihre Artikel meist in handlichen Dosierbeuteln oder Tuben für den bequemen und gebrauchsfertigen Einsatz. In der Kosmetik- und Körperpflegeindustrie werden Tuben und Dosierbeutel häufig zur Verpackung von Make-ups, Haarpflegeprodukten, Handcremes, Gesichtsreinigern und vielen anderen Produkten eingesetzt. Dosierbeutel und Tuben sind eine für den Verbraucher attraktive Lösung, mit der sich der Absatz von Flüssigkeiten, Cremes und Gelen fördern lässt.

Im Gesundheits- und Ernährungsbereich sind die handlichen Einweg-Dosierbeutel eine praktische Lösung zur Verpackung von Getränken und Sportgelen für aktive Menschen. Dosierbeutel sind auch als löffelfreie Portionspackungen verwendbar.

In der Lebensmittelindustrie können gebrauchsfertige Soßen, Pasten, Dressings und viele andere Gewürzmischungen und Produkte zur schnellen und praktischen Anwendung in Dosierbeutel oder Tuben abgefüllt und verpackt werden. Auch industrielle Produkte, wie zum Beispiel Schmierstoffe für Lager und Kupplungen, werden oft in Dosierbeuteln und Tuben angeboten, ebenso Produkte aus dem Haushaltsbereich, wie etwa Klebstoffe und Polituren.

Dosierbeutel und Tuben werden deshalb so oft eingesetzt, weil sich deren Inhalt schnell herausdrücken und bequem auftragen lässt. Die durch die Viskosität oder Dichte des Inhalts definierte Konsistenz des Produkts bestimmt die Kraft, die erforderlich ist, um den Inhalt aus der Verpackung zu drücken. Die Tuben/Beutel-Ausdrückvorrichtung wird verwendet, um die erforderliche Kraft zum Ausdrücken des Inhaltes von Tuben oder Dosierbeuteln zu messen. Je höher der Wert, umso zähflüssiger die Probe und umso schwieriger für den Verbraucher, den Inhalt der Tube oder des Beutels vollständig zu entleeren.

VORGEHENSWEISE

1. Die Einspannvorrichtung an der Wägezelle befestigen.
2. Den Basistisch an der Messbasis befestigen und die Sicherungsschrauben nur leicht anziehen, damit anschließend noch etwas Spielraum zum Ausrichten bleibt.
3. Den Probenträger lose auf den Basistisch stellen.
4. Die Probe mit der Öffnung nach unten zwischen die Anpressrollen legen und mit der gewählten Spannung befestigen.
5. Den oberen Teil der Einspannvorrichtung absenken, mit dem oberen Teil der Einspannvorrichtung ausrichten und die Schrauben festziehen.
6. Nach dem Ausrichten die Sicherheitsschrauben des Basistischs fest anziehen.
7. Eine Auffangschale unter die Probe stellen.
8. Die Verschlusskappe entfernen oder den Beutel öffnen.
9. Mit dem Test beginnen.

ERGEBNISSE
Typische Darstellung: Ein Vergleich der Konsistenz zweier Zahnpasten.

Abbildung I

Abbildung I zeigt die Kraft, die erforderlich ist, um den Inhalt aus den Tuben mit Zahnpasta unterschiedlicher Formulierungen mit einer Füllmenge von 100 ml zu extrudieren.

Datensatz 1: Hochwertige Zahnpasta
Datensatz 2: Günstige Zahnpasta

Abbildung II

Abbildung II zeigt den Verlauf der Last-Distanz-Kurve am Beispiel der Extrusion von Formulierungen (hochwertige bzw. günstige Zahnpasta) in 100-ml-Tuben.

Datensatz 1: Hochwertige Zahnpasta
Datensatz 2: Günstige Zahnpasta

BEOBACHTUNGEN
Bei Erreichen einer Auslöselast von 20 g bringt die Ausdrückvorrichtung eine Spannkraft auf die Tube auf, indem sie die Tube bis zu einer vorgegebenen Distanz von 30 mm durch die Anpressrollen zieht. Die maximale Kraft (Spitzenlast), die erforderlich ist, um den Inhalt über den vorgegebenen Weg aus der Verpackung zu drücken, ist ein Maß für die zum Extrudieren der Probe erforderliche Kraft. Je höher der Wert, umso zähflüssiger die Probe. Dieser Test kann uns auch einen Einblick in die pseudoplastischen bzw. dilatanten Eigenschaften der Proben gewähren. Bei einer Probe mit ausgeprägter pseudoplastischer Eigenschaft ist davon auszugehen, dass deren Viskosität mit zunehmender Scherrate abnimmt, während die Viskosität einer dilatanten Probe mit Anstieg der Scherrate zunimmt. Die geleistete Härtearbeit gibt uns Aufschluss über die zum Extrudieren der Proben erforderliche Energie; je höher die Werte, umso mehr Energie muss der Konsument aufwenden, um den Inhalt der Tube oder des Beutels herauszuquetschen. Aus Abbildung I geht hervor, dass bei günstiger Zahnpasta mehr Kraft aufgewendet werden muss, um deren Inhalt zu extrudieren. Die Viskosität ist somit bei diesem Produkt höher.

Im Folgenden sind die Durchschnittswerte für die Spitzenlast und die Deformation bei Spitzenlast der beiden Zahnpasten dargestellt: 

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