Пластмасовите фолиа играят ключова роля в съвременните опаковки – от пакети за храни и фармацевтични сашета до промишлени облицовки и опаковки за потребителски стоки. Една от най-важните характеристики на повърхността, която влияе върху експлоатационните качества на опаковката, е ASTM D1894 коефициент на триене (COF). Неправилното ниво на триене може да доведе до прекъсване на производството, лоша обработваемост, нестабилност на товарите върху палетите или незадоволително потребителско преживяване.
В тази статия се обяснява ASTM D1894 от практическа инженерна гледна точка, включително предназначението на изпитване на коефициента на триене, принципите на изпитването, подготовката на пробите, интерпретацията на резултатите и избора на оборудване. Независимо дали сте производител на опаковки, инженер по контрол на качеството, лабораторен техник или разработчик на продукти, разбирането на ASTM D1894 допринася за осигуряването на постоянно качество на продукта и ефективно производство.
Защо стандартът ASTM D1894 е важен
ASTM D1894 е стандартният метод за изпитване, използван за определяне на статичен коефициент на триене и кинетичен коефициент на триене от пластмасови фолиа и листове.
Изпитването оценява колко сила е необходима за започване на движение между две допиращи се повърхности и колко сила е необходима за поддържане на непрекъснато плъзгане. Тези измервания предоставят ценна информация за характеристиките на плъзгане на опаковъчните материали.
При производството на опаковки триенето оказва пряко влияние върху:
- Високоскоростни операции по формоване, пълнене и запечатване
- Оборудване за автоматично етикетиране
- Системи за опаковане в кашони и транспортиране
- Стабилност при подреждане на опаковки
- Характеристики на навиването на ролките
- Опит при работа с потребители
Тъй като повърхностното триене оказва влияние както върху ефективността на производството, така и върху характеристиките на крайния продукт, тестване на коефициента на триене (COF) на опаковките се е превърнала в рутинна процедура за контрол на качеството в редица отрасли.
Разбиране на статичния и кинетичния коефициент на триене
Сайтът изпитване на коефициента на триене измерва две различни характеристики на триене.
| Параметър | Описание | Значение |
|---|---|---|
| Статичен коефициент на триене (COF) | Силата, необходима за започване на движението | Показва склонност към първоначално залепване или запушване |
| Кинетичен COF | Силата, необходима за поддържане на движението | Отразява характеристиките при продължително плъзгане |
Високият статичен коефициент на триене (COF) може да доведе до слепване на фолиата, докато много ниският COF може да намали стабилността на пакета. По същия начин кинетичният COF оказва влияние върху плавността, с която материалите се придвижват през опаковъчните машини.
Оптималното ниво на триене зависи от конкретното приложение, а не от стремежа към възможно най-ниската стойност.
Принцип на изпитване съгласно ASTM D1894
Принципът на ASTM D1894 е съвсем просто.
Един образец се закрепва върху хоризонтална изпитвателна платформа, докато друг образец се закрепва към шейна с тежест. Шейната се тегли с контролирана скорост с помощта на изпитвателен уред. По време на движението уредът непрекъснато измерва силата на теглене.
Коефициентът на триене се изчислява по следния начин:
COF = сила на триене ÷ нормална сила
Най-голямата сила, необходима за започване на движението, представлява статичния коефициент на триене, докато средната сила по време на равномерно плъзгане представлява кинетичния коефициент на триене.
Точното регулиране на скоростта е от съществено значение, тъй като стойностите на триенето зависят от скоростта на движение. Стандартът ASTM D1894 определя скорост на изпитване от 150 мм/мин, докато стандартът ISO 8295 определя 100 мм/мин, поради което съответствието на уреда с избрания стандарт е от съществено значение.
Изисквания към изпитваните образци
Правилната подготовка на пробите е от решаващо значение за получаването на надеждни данни.
Съгласно стандарта ASTM D1894:
| Образец | Типичен размер |
|---|---|
| Равнинен образец | Приблизително 250 × 130 мм |
| Филм, закрепен към шейната | Приблизително 120 × 120 мм |
| Дебел лист, закрепен към шейната | 63,5 × 63,5 мм |
Стандартът също така препоръчва:
- Изпитване на най-малко пет образци
- Използване на чисти, незамърсени проби
- Избягване на отпечатъци от пръсти върху тестовите повърхности
- Подмяна на пробите след всеки тест
- Поддържане на постоянна посока на машината по време на изпитването
Дори малки количества прах или масло могат значително да повлияят на измерените стойности на триенето.
Фактори, влияещи върху коефициента на триене на пластмасовото фолио
Сайтът коефициент на триене на пластмасовото фолио зависи от много фактори, освен от самия материал.
Сред често срещаните фактори, оказващи влияние, са:
Добавки за плъзгане
Полиетиленовите и полипропиленовите фолиа често съдържат добавки за плъзгане, които с течение на времето мигрират към повърхността, променяйки характеристиките на триене.
Обработка на повърхността
Обработката с „Корона“, плазмената обработка, покритията и печатът променят повърхностната енергия и съответно оказват влияние върху триенето.
Стареене на филма
Много добавки се отделят постепенно. Поради това резултатите от измерванията на триенето могат да се променят дни или седмици след производството.
Температура и влажност
Условията на околната среда оказват влияние върху свойствата на повърхността на полимерите и трябва да се контролират по време на изпитванията.
Производствен процес
Условията на екструдиране, температурата на охлаждащия вал и скоростта на обработка оказват влияние върху морфологията на повърхността.
За да се осигурят значими сравнения, лабораториите трябва да поддържат последователни процедури за подготовка и постоянни условия на околната среда.
Коефициент на триене на хартията в сравнение с този на пластмасовото фолио
Въпреки че ASTM D1894 макар че се отнася предимно за пластмасови фолиа и листове, подобни концепции за изпитване на триене са полезни и за оценката на коефициент на триене на хартията.
Приложенията на хартиените опаковки включват:
- Сгъваеми картонени кутии
- Вложки от велпапе
- Хартиени етикети
- Картон с покритие
- Материали за печат
Повърхностите на хартията често проявяват различни характеристики на триене, дължащи се на грапавостта, покритията, ориентацията на влакната и абсорбцията на влага. При много операции по преработка триенето между хартията и пластмасовите фолиа също оказва влияние върху производителността на машините.
Разбирането както на коефициент на триене на хартията а използването на пластмасови материали позволява на производителите да оптимизират опаковъчните системи, състоящи се от различни материали.
Приложения на тестването на коефициента на триене (COF) при опаковките
Тестване на коефициента на триене (COF) на опаковките се използва широко в целия процес на разработване и производство на продукти.
Гъвкави опаковки
- Пликчета за закуски
- Опаковки за замразени храни
- Пакетчета за стерилизация
- Вакуумни торбички
- Пакетчета с изправено дъно
Фармацевтични опаковки
- Медицински торбички
- Материали за капачки на блистери
- Системи за стерилна бариера
Потребителски стоки
- Опаковки за продукти за лична хигиена
- Опаковки за продукти за домакинството
- Козметични гъвкави опаковки
Промишлени опаковки
- Стреч фолио
- Термоусаждаеми фолиа
- Защитни подложки
- Чанти за тежък товар
Редовните изпитвания за триене спомагат за установяването на производствени отклонения, преди продуктите да достигнат до клиентите.
Как да изберем машина за изпитване на коефициента на триене (COF)
Изборът на подходящия Машина за изпитване на COF това означава нещо повече от просто спазване на основните стандарти. Лабораториите трябва да оценяват няколко експлоатационни характеристики.
Сред важните съображения са:
- Съответствие със стандартите ASTM D1894 и ISO 8295
- Стабилно регулиране на скоростта на теглене
- Високопрецизен тензодатчик
- Автоматично изчисляване на статичния и кинетичния коефициент на триене (COF)
- Удобно за ползване
- Възможности за съхранение и експортиране на данни
- Система за повтарящи се движения
- Лесно монтиране на пробите
Съвременните лаборатории също се възползват от интерфейси със сензорен екран, статистически анализ и функции за изготвяне на цифрови отчети.
COF-01 – Апарат за измерване на коефициента на триене от Cell Instruments
За лаборатории, които се нуждаят от надеждни изпитване на коефициента на триене резултати, COF-01 Апарат за измерване на коефициента на триене от Cell Instruments предлага практично решение за рутинния контрол на качеството и за научноизследователски приложения.
Основни технически характеристики
| Артикул | Технически характеристики |
|---|---|
| Тензодатчик | 5 N (по избор) |
| Точност | 0,51 TP5T F.S. |
| Тегло на шейната | 200 ±1 г |
| Скорост на теста | 150 мм/мин (ASTM), 100 мм/мин (ISO) |
| Система за движение | Стъпков мотор с винтова двойка с топчета |
| Потребителски интерфейс | Управление чрез ПЛК с HMI с сензорен екран |
| Изход на данни | Макс., Мин., Средна стойност на COF, принтер, опционален RS-232 |
Практични характеристики
COF-01 е проектиран да повиши ефективността на тестването чрез:
- Двурежимни статични и кинетични изпитвания
- Автоматично събиране на данни
- Показване на кривата на триенето в реално време
- Повторяемо и прецизно движение
- Здрава алуминиева платформа за изпитване
- Интерфейс с възможност за персонализиране на езика
- Защита от претоварване и автоматично връщане
Тези функции помагат на лабораториите да постигат последователни и възпроизводими резултати, като същевременно опростяват ежедневната работа.
Най-добри практики за надеждно изпитване съгласно стандарта ASTM D1894
За да се подобри последователността на измерванията:
- Подлагайте пробите на обработка при контролирани лабораторни условия.
- Когато е възможно, боравете с пробите с ръкавици.
- За всеки тест използвайте пресни проби.
- Поддържайте платформата за тестване чиста.
- Проверявайте периодично теглото на шейната.
- Калибрирайте тензодатчика редовно.
- Поддържайте зададената скорост на изтегляне.
- Извършете достатъчен брой повторения на теста, за да се осигури статистическа достоверност.
Последователните лабораторни практики често допринасят повече за повторяемостта, отколкото самият уред.
ASTM D1894 и свързани стандарти
Въпреки че ASTM D1894 е един от най-широко използваните стандарти за триене при пластмасови фолиа; в лабораториите често се работи със сродни стандарти в зависимост от материала и приложението.
| Стандартен | Приложение |
|---|---|
| ASTM D1894 | Статичен и кинетичен коефициент на триене (COF) на пластмасови фолиа и листове |
| ISO 8295 | Коефициент на триене на пластмасови фолиа и листове |
| ASTM D2534 | Коефициент на триене на восъчните покрития |
| TAPPI T549 | Изпитване на триене на хартия и картон |
Изборът на подходящия стандарт гарантира, че резултатите съответстват на спецификациите на продукта и изискванията на клиента.
Заключение
Трението по повърхността оказва значително влияние върху производителността на опаковъчния процес, ефективността на производството и качеството на продукта. ASTM D1894 предоставя стандартизиран метод за измерване както на статичните, така и на кинетичните характеристики на триенето, което позволява на производителите да следят последователността на производствения процес, да оценяват промените в материалите и да оптимизират експлоатационните характеристики на опаковките.
Независимо дали се оценява коефициент на триене на пластмасовото фолио, като се оценява коефициент на триене на хартията, или извършване на рутинни тестване на коефициента на триене (COF) на опаковките, надеждното оборудване и стандартизираните процедури са от съществено значение за получаването на значими резултати. Висококачествено Машина за изпитване на COF, в съчетание с правилната подготовка на пробите и контролираните лабораторни условия, дава възможност на производителите да вземат обосновани решения относно качеството, да намалят колебанията в производството и да подобрят характеристиките на опаковките в широк спектър от индустрии.