Norma ASTM F1921 y método de ensayo de adherencia en caliente
La norma ASTM F1921 define un método de laboratorio para medir la resistencia de los sellados térmicos inmediatamente después de su formación, antes de que el material se enfríe hasta alcanzar la temperatura ambiente. Esta propiedad, conocida como resistencia a la adherencia en caliente—es fundamental en entornos de envasado de alta velocidad, especialmente formado, llenado y sellado (FFS) procesos.
En método de ensayo de adherencia en caliente simula las condiciones reales de sellado aplicando calor y presión controlados a las láminas termoplásticas.
A diferencia de los ensayos convencionales de resistencia de los sellos que se realizan a temperatura ambiente, la norma ASTM F1921 y el método de ensayo de adherencia en caliente evalúan integridad de la junta en tiempo real bajo estrés térmico, lo que lo convierte en un factor de gran importancia para la estabilidad de la producción y la fiabilidad del envasado.
Proceso de ensayo de adherencia en caliente
La norma ASTM F1921 determina la resistencia de un sellado térmico inmediatamente después de su formación. El ciclo de ensayo incluye el sellado, la apertura de las mordazas, la retirada, el tiempo de espera/enfriamiento y la separación de las mordazas para medir la fuerza.
1. Sello
Se sellan dos tiras a una temperatura, presión y tiempo de reposo determinados.
2. Mandíbulas abiertas
Las mordazas se abren y se libera la zona sellada.
3. Retirar
La muestra se retira automáticamente de entre las mordazas.
4. Retardo / Enfriamiento
Tras la apertura de la mandíbula, se inicia un retardo preestablecido (tiempo de enfriamiento).
5. Separar y medir
Las mordazas se separan a una velocidad constante y se mide la fuerza necesaria para romper el sellado hasta que se produce la rotura.
Variables clave en los ensayos según la norma ASTM F1921
- Temperatura de sellado: Normalmente se varía para generar una curva de adherencia en caliente
- Tiempo de permanencia:
- Películas de ≤25 µm: ~0,5 s
- Películas de 25–64 µm: ~1,0 s
- Películas de 64 µm: ~2,5 s
- Presión de sellado: 15–30 N/cm²
- Tiempo de enfriamiento / tiempo de retardo: Define la periodicidad de las mediciones
- Velocidad de separación: Normalmente, 200 mm/min (Método A)
Estos parámetros influyen directamente en el resultado resistencia al sellado en caliente de los envases flexibles materiales.
Medidor de adherencia en caliente: equipo imprescindible para la norma ASTM F1921
A medidor de adherencia en caliente está diseñado específicamente para reproducir el proceso de sellado y desprendimiento inmediato definido en la norma ASTM F1921. Los sistemas avanzados —como los desarrollados por Cell Instruments Co., Ltd.— ofrecen:
- Sistemas de control basados en PLC para garantizar la repetibilidad
- Regulación de temperatura mediante PID (precisión de ±0,2 °C)
- Ciclos de pruebas automatizados eliminar la influencia del operador
- Velocidades y presiones de ensayo ajustables
- Medición de la fuerza en alta resolución
Solución recomendada
La serie Cell Instruments HTT es compatible con:
- Método A (Retardo fijo) y Método B (Retardo variable)
- Varios modos de ensayo: adherencia en caliente, desprendimiento, tracción y termosellado
- Pruebas de alta velocidad de hasta 12 000 mm/min (HTT-02)
Esta flexibilidad permite caracterizar con precisión los distintos materiales y sus comportamientos de sellado.
Resistencia al sellado en caliente de los envases flexibles
En resistencia al sellado en caliente de los envases flexibles determina si un envase puede soportar la tensión inmediatamente después del sellado. Una adherencia en caliente deficiente puede provocar:
- Apertura del precinto durante el llenado
- Contaminación o fuga del producto
- Menor eficiencia en el embalaje
- Aumento de los residuos y del tiempo de inactividad
La norma ASTM F1921 ayuda a los fabricantes a:
- Clasificación del rendimiento de los materiales
- Optimizar los parámetros de sellado
- Garantizar la solidez de los procesos en las operaciones de FFS
Métodos de ensayo según la norma ASTM F1921
—Método A frente a método B
La norma ASTM F1921 establece dos enfoques distintos:
Método A: Retardo fijo
- Mide la resistencia del sellado a tiempos de enfriamiento específicos
- Produce un Curva de resistencia a la adherencia en caliente en función del tiempo
- Adecuado para el análisis detallado del comportamiento de la refrigeración
Método B: Retardo variable
- Medidas fuerza máxima tras un retraso seleccionado
- Más rápido y sencillo para los análisis rutinarios de control de calidad
- Ideal para entornos de producción
Modos de fallo en los ensayos de adherencia en caliente
Para interpretar correctamente los resultados de la norma ASTM F1921, es fundamental comprender los modos de separación de las juntas. Los distintos comportamientos de fallo indican diferentes problemas relacionados con el material o el proceso.
Desprendimiento del adhesivo
La separación se produce en la interfaz entre las dos superficies.
Indica: Mala adhesión entre superficies o calor/presión insuficientes.
Exfoliación cohesiva
La falla se produce en una de las capas de polímero.
Indica: Fuerte unión interfacial; el propio material falla.
Deslaminación
Separación entre las capas de una estructura multicapa.
Indica: Unión débil entre las capas de los materiales laminados.
Pausa para el material
La película se desprende de la zona del sello
Indica: El sellado es más resistente que el sustrato.
Descanso a distancia
La rotura se produce en un punto alejado de la junta.
Indica: La junta es mucho más resistente que el material.
Alargamiento del material
El material sin sellar se estira considerablemente antes de romperse.
Indica: Alta ductilidad y flexibilidad de la película.
Desprendimiento con alargamiento
Desprendimiento acompañado de una elongación significativa del material sin sellar.
Indica: Combinación del fallo adhesivo y la ductilidad del material.
Elaboración de una curva de «hot tack» para la optimización de procesos
A curva de adherencia en caliente representa gráficamente la resistencia de las juntas en función de la temperatura. Ayuda a identificar:
- Temperatura de inicio del sellado (SIT)
- Ventana de sellado óptimo
- Resistencia máxima a la adherencia en caliente
Estos datos permiten a los ingenieros ajustar con precisión los parámetros de sellado para garantizar un rendimiento constante en el envasado.
Preguntas frecuentes sobre la norma ASTM F1921
- ¿Cuál es el objetivo principal de la norma ASTM F1921?
Evalúa el resistencia a la adherencia en caliente de las juntas termoplásticas inmediatamente después del sellado, garantizando la fiabilidad del embalaje durante la producción. - ¿En qué se diferencia la norma ASTM F1921 de la norma ASTM F88?
ASTM F1921 medidas resistencia al sellado en caliente, mientras que la norma ASTM F88 mide resistencia al sellado en frío una vez enfriado. - ¿Qué sectores recurren a los ensayos de adherencia en caliente?
Los sectores de la alimentación, el sector farmacéutico, el de los productos sanitarios y el de los envases flexibles dependen en gran medida de esta prueba. - ¿Cuál es la diferencia entre el método A y el método B?
El método A mide la fuerza a lo largo del tiempo; el método B registra la fuerza máxima tras un retraso. - ¿Por qué es importante la adherencia en caliente en los procesos FFS?
Dado que las juntas sufren tensiones antes del enfriamiento, una adherencia en caliente insuficiente puede provocar fallo del sellado durante el envasado.