Defekte an flexiblen Verpackungen beginnen nicht immer mit sichtbaren Schäden. Während des Transports, der Befüllung, der Stapelung und der täglichen Handhabung können Barrierefolien wiederholten Verdrehungen und Kompressionen ausgesetzt sein, die die inneren Strukturen nach und nach schwächen. Eine Verpackung mag zwar intakt aussehen, doch im Inneren der Barriereschicht haben sich bereits mikroskopisch kleine Risse gebildet, durch die Sauerstoff, Feuchtigkeit oder Verunreinigungen eindringen können. Aus diesem Grund ASTM F392 Die Prüfung hat sich zu einer wichtigen Bewertungsmethode für flexible Barrierematerialien entwickelt.
Die ASTM F392 – Biegeprüfverfahren simuliert mechanische Belastungen, denen Verpackungsmaterialien im praktischen Einsatz ausgesetzt sind. Durch den Einsatz eines speziellen Biegeprüfgerät, können Labore messen, wie Folien, Laminate und beschichtete Strukturen wiederholten Biegebelastungen standhalten, und feststellen, ob mechanische Ermüdung die Barrierewirkung beeinträchtigt. Der Test ist besonders wertvoll für Lebensmittelverpackungen, medizinische Verpackungen, pharmazeutische Verpackungen und andere Anwendungen, bei denen die Aufrechterhaltung der Verpackungsintegrität von entscheidender Bedeutung ist.
Der GFT Flex Tester von Cell Instruments automatisiert das Gelbo-Flex-Verfahren gemäß ASTM F392 und führt kontrollierte Torsions- und Kompressionszyklen durch, um die Biegefestigkeit, die Bildung von Nadellöchern und eine mögliche Barriereverschlechterung zu bewerten.
Warum flexible Barrierematerialien einer Bewertung der Flexbeständigkeit bedürfen
Bei modernen Verpackungsdesigns kommen zunehmend leichte Mehrschichtfolien zum Einsatz, da sie bei geringerem Materialverbrauch einen hohen Schutz bieten. Allerdings können leichte Strukturen anfällig werden, wenn sie wiederholten mechanischen Verformungen ausgesetzt sind.
Eine typische flexible Verpackung ist im Laufe ihres Lebenszyklus verschiedenen Belastungen ausgesetzt:
- Falten während der Weiterverarbeitung und Verpackung
- Komprimierung während des Transports
- Vibrationen während des Transports
- Verformung während der Lagerung und bei der Handhabung durch den Verbraucher
- Wiederholtes Bewegen von verpackten Produkten
Diese Spannungen können mikroskopisch kleine Defekte verursachen in:
- Aluminiumfolienlagen
- Metallisierte Beschichtungen
- EVOH-Barriereschichten
- Klebeverbindungen
- Mehrschichtige Laminatstrukturen
Herkömmliche Barriereprüfverfahren messen die Materialleistung unter statischen Bedingungen. Dabei können jedoch Schäden, die durch wiederholte mechanische Bewegungen verursacht werden, möglicherweise nicht erkannt werden.
Aus diesem Grund kombinieren die Hersteller Barriereprüfungen mit Bewertung der Biegebeständigkeit nach ASTM F392 um zu verstehen, wie sich die Verpackung nach einer simulierten Beanspruchung durch Handhabung verhält.
Welche Informationen liefert die Prüfung gemäß ASTM F392?
Der Zweck der Prüfung gemäß ASTM F392 besteht darin, die Beständigkeit flexibler Barrierematerialien gegenüber durch Biegung verursachten Schäden zu bewerten.
Ein Biegefestigkeitstest kann Ingenieuren dabei helfen, wichtige Fragen zu beantworten:
- Behält ein Laminat nach dem Transport seine Barriereeigenschaften bei?
- Bilden sich in einer Dünnschichtstruktur nach wiederholtem Biegen kleine Löcher?
- Welche Materialkombination bietet eine bessere Ermüdungsfestigkeit?
- Verbessert eine neue Beschichtung die mechanische Beständigkeit?
- Wie viele Biegezyklen hält eine Verpackung aus, bevor ihre Leistungsfähigkeit nachlässt?
Bei dem Test wird nicht lediglich gemessen, ob ein Material bricht. Vielmehr wird untersucht, wie sich mechanische Beanspruchung auf die Funktionsfähigkeit der Verpackungsstruktur auswirkt.
Zu den typischen Auswertungsergebnissen gehören:
| Bewertungskriterium | Zweck |
|---|---|
| Nadellöcher | Durch Biegung verursachte mechanische Schäden feststellen |
| Rissbildung | Bewertung der Ermüdungsfestigkeit von Bauteilen |
| Veränderung der Sauerstoffdurchlässigkeit | Bestimmung des Barriereverlusts nach Biegung |
| Veränderung der Wasserdampfdurchlässigkeit | Bewertung der Feuchtigkeitsschutzleistung |
Diese Ergebnisse helfen Verpackungsingenieuren dabei, die Materialauswahl und das Verpackungsdesign zu optimieren.
Einführung in das Gelbo-Flex-Prüfverfahren
Die Gelbo-Flex-Prüfverfahren nutzt eine kontrollierte mechanische Bewegung, um wiederholte Biegebelastungen nachzubilden.
Im Gegensatz zu einfachen Biegeversuchen kombiniert der Gelbo-Flex-Test Torsions- und Druckbewegungen. Dadurch wird eine realistischere Simulation der Belastungen erreicht, denen flexible Verpackungen während des Transports und der Handhabung ausgesetzt sind.
Während der Prüfung wird die Probe folgenden Verfahren unterzogen:
- Ungefähr 440° Drehung bei einer Bewegung von 90 mm
- Horizontale Kompressionsbewegung
- Wiederholtes Radfahren bei kontrollierter Geschwindigkeit
Die kombinierte Bewegung führt zu mechanischer Ermüdung in der gesamten Materialstruktur.
Das Verfahren nach ASTM F392 wird üblicherweise durchgeführt bei:
- 45 Umdrehungen pro Minute
- Festgelegte Probenabmessungen
- Kontrollierte Biegezyklen gemäß den Prüfanforderungen
Nach der Prüfung kann das Material direkt begutachtet oder anhand weiterer Barrierekennwertmessungen bewertet werden.
Wie ein Biegeprüfgerät die Bewertung gemäß ASTM F392 durchführt
Ein Fachmann Biegeprüfgerät automatisiert die wiederholten mechanischen Vorgänge, die gemäß ASTM F392 erforderlich sind, und verbessert die Konsistenz der Prüfung im Vergleich zur manuellen Auswertung.
Der typische Testablauf umfasst vier Hauptphasen.
Probenvorbereitung und Installation
Proben flexibler Barrieren werden entsprechend den geforderten Abmessungen hergestellt.
Übliche Probenspezifikation:
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Stichprobengröße | 280 mm × 200 mm |
| Materialart | Folie, Laminat, beschichtete Barrierestruktur |
Das Prüfstück ist fest in der Prüfvorrichtung befestigt, um eine gleichmäßige Bewegung beim Biegen zu gewährleisten.
Kontrolliertes Flex-Cycling
Das Gerät führt programmierte Dreh- und Druckbewegungen aus.
Der GFT Flex-Haltbarkeitstester bietet verschiedene Prüfmodi:
| Modus | Flex Cycles | Anwendung |
|---|---|---|
| A | 2700 Zyklen | Bewertung der Langzeitbeständigkeit |
| B | 900 Zyklen | Standard-Leistungsvergleich |
| C | 270 Zyklen | Materialprüfung |
| D | 20 Zyklen | Umfassende Flex-Bewertung |
| E | 20 Zyklen | Bewertung der partiellen Biegung |
Dank verschiedener Zykluseinstellungen können Labore Materialien im Rahmen von Forschung, Qualitätskontrolle und Produktionsüberprüfung effizient vergleichen.
Schadenerkennung und Leistungsanalyse
Nach der Biegeprüfung beurteilen die Ingenieure, ob das Material folgende Veränderungen aufweist:
- Mechanische Rissbildung
- Beschädigung der Sperrschicht
- Nadellöcher
- Erhöhte Übertragungsraten
Bei Hochbarriereverpackungen vergleichen viele Labore die Sauerstoffdurchlässigkeit (OTR) oder die Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR) vor und nach dem Biegen.
Ein deutlicher Anstieg deutet darauf hin, dass mechanische Beanspruchung die Schutzwirkung beeinträchtigt hat.
Anwendungsbereiche der Biegeprüfung nach ASTM F392
Flexible Verpackungen für Lebensmittel
Bei Lebensmittelverpackungen kommt es in hohem Maße auf die Barrierewirkung an, da Sauerstoff und Feuchtigkeit folgende Auswirkungen haben können:
- Aromabeständigkeit
- Frische der Produkte
- Haltbarkeit
- Lebensmittelsicherheit
Zu den gängigen Anwendungsbereichen gehören:
- Verpackungsfolien für Snacks
- Vakuumbeutel
- Kaffeebeutel
- Retortenverpackung
- Verpackungen für Tiefkühlkost
Die Norm ASTM F392 unterstützt Hersteller bei der Auswahl von Laminataufbauten, die ihre Leistungsfähigkeit während des gesamten Vertriebsweges beibehalten.
Verpackungen für Medizin und Pharmazie
Medizinische Verpackungen erfordern einen zuverlässigen Schutz vor Verunreinigungen durch Umwelteinflüsse.
Die Prüfung der Biegefestigkeit dient der Bewertung folgender Aspekte:
- Sterile Barrierebeutel
- Verpackungen für Medizinprodukte
- Schutzfolien für die Pharmaindustrie
- Verpackungsmaterialien für Reinräume
Ein durch mechanische Ermüdung verursachter Verpackungsfehler kann die Sterilität beeinträchtigen, weshalb die Biegefestigkeit ein wichtiger Qualitätsparameter ist.
Barrierefolien für die Industrie
Viele Industriefolien müssen auch bei wiederholter Handhabung ihren Schutz gewährleisten.
Zu den Anwendungsbereichen gehören:
- Schutzfolien
- Barrierefolien für die Landwirtschaft
- Chemikalienbeständige Verpackungen
- Baufolien
Die Prüfung nach ASTM F392 liefert wertvolle Informationen zur Langzeitbeständigkeit.
GFT Flex Tester: Entwickelt für Anwendungen gemäß ASTM F392
Der GFT Flex Tester wurde für Labore entwickelt, die eine genaue und wiederholbare Bewertung der Biegefestigkeit benötigen.
Das System bietet zahlreiche Vorteile für die Prüfung von Verpackungsmaterialien.
Automatisiertes SPS-Steuerungssystem
Die industrielle Steuerungsplattform bietet:
- Stabiler Betrieb
- Einfache Parametereinstellung
- Wiederholbare Testbedingungen
- Geringerer Einfluss des Bedieners
Über die Touchscreen-Oberfläche können Ingenieure Prüfprogramme schnell konfigurieren.
Fähigkeit zur Prüfung an mehreren Stationen
Die GFT-Serie unterstützt parallele Tests:
| Modell | Prüfstellen |
|---|---|
| GFT-01 | 4 Stationen |
| GFT-02 | 3 Stationen |
Der Mehrstationenbetrieb steigert die Effizienz im Labor, da er den Vergleich mehrerer Proben unter identischen Bedingungen ermöglicht.
Programmierbare Prüfmodi
Fünf voreingestellte Modi ermöglichen es den Benutzern, folgende Funktionen auszuführen:
- Schnellüberprüfung
- Vergleichende Materialbewertung
- Erweiterte Haltbarkeitstests
Dank dieser Flexibilität eignet sich das Gerät sowohl für Forschungs- und Entwicklungslabore als auch für die Qualitätskontrolle in der Produktion.
Technische Daten des GFT Flex-Haltbarkeitstesters
| Parameter | GFT-02 Biegeprüfgerät | GFT-01 Biegeprüfgerät |
|---|---|---|
| Biegewinkel | 440° (90 mm) oder 400° (80 mm) | 440° (90 mm) oder 400° (80 mm) |
| Kapazität | 3,5 N·m | 2,5 N·m |
| Horizontaler Hub | 155 mm oder 80 mm | 155 mm oder 80 mm |
| Prüfstationen | 3 | 4 |
| Stichprobengröße | 280 mm × 200 mm | 280 mm × 200 mm |
| Stromversorgung | 110–220 V | 110–220 V |
ASTM F392 im Vergleich zu anderen Prüfverfahren zur Bewertung der Verpackungsleistung
Die Prüfung der Biegefestigkeit wird häufig mit anderen Methoden zur Bewertung von Verpackungen kombiniert.
| Prüfverfahren | Hauptbewertung |
|---|---|
| ASTM F392 | Biegefestigkeit und Auswirkungen mechanischer Ermüdung |
| ASTM D3985 | Sauerstoffdurchlässigkeit |
| ASTM F1249 | Wasserdampfdurchlässigkeit |
| ASTM F88 | Dichtungsfestigkeit |
| ASTM D882 | Zugfestigkeitseigenschaften |
Der Einsatz mehrerer Prüfverfahren ermöglicht ein umfassenderes Verständnis der Verpackungsleistung.
So kann beispielsweise die Norm ASTM F392 aufzeigen, dass ein Laminat nach dem Biegen an Barriereeigenschaften verliert, während OTR-Tests das Ausmaß der Barriereverschlechterung quantifizieren.
Auswahl des richtigen Biegeprüfgeräts nach ASTM F392
Bei der Auswahl eines Biegeprüfsystems sollten Laboratorien folgende Aspekte berücksichtigen:
- Prüfkapazitäten gemäß ASTM F392
- Anzahl der erforderlichen Prüfstationen
- Automatisierungsgrad
- Prüfung der Wiederholbarkeit
- Kompatibilität der Proben
- Zukünftige Prüfanforderungen
In Forschungslabors ermöglicht eine flexible Programmierung die Bewertung neuer Materialstrukturen. In Produktionsumgebungen verbessern Mehrstationssysteme die Effizienz bei der Prüfung und die Qualitätsüberwachung.
Mit einem geeigneten Biegeprüfgerät nach ASTM F392 können Hersteller potenzielle Verpackungsfehler erkennen, bevor die Produkte auf den Markt kommen.
Die Prüfung der Biegebeständigkeit nach ASTM F392 bietet eine praktische Methode zur Bewertung, ob flexible Barrierematerialien ihre Schutzwirkung auch nach wiederholter mechanischer Beanspruchung beibehalten können. Durch die Simulation von Torsion und Kompression im Rahmen eines Gelbo-Biegetests können Hersteller versteckte Schwachstellen wie Nadellöcher, Risse und eine Verschlechterung der Barrierewirkung erkennen, bevor es auf dem Markt zu Verpackungsfehlern kommt.
Ein zuverlässiger ASTM F392-Biegeprüfgerät Er hilft Verpackungsingenieuren dabei, Materialstrukturen zu vergleichen, Laminatkonstruktionen zu optimieren und den Produktschutz während des Transports und der Handhabung zu verbessern. Der GFT Flex Durability Tester von Cell Instruments ermöglicht automatisierte, wiederholbare Prüfungen von Folien, Laminaten und beschichteten Barrierematerialien, die in Verpackungsanwendungen für Lebensmittel, Medizin, Pharmazie und Industrie zum Einsatz kommen.
Kombinieren ASTM F392 Tests zur Bestimmung der Sauerstoffdurchlässigkeit, der Wasserdampfdurchlässigkeit sowie der Zugfestigkeit und der Siegelfestigkeit vermitteln ein umfassendes Verständnis der Verpackungsleistung. Dies ermöglicht es Herstellern, langlebigere Materialien auszuwählen, Qualitätskontrollprozesse zu verbessern und Verpackungslösungen mit höherer Zuverlässigkeit und besserem Haltbarkeitsschutz zu entwickeln.