Plastkiled mängivad tänapäevases pakendamisel olulist rolli, alates toidukottidest ja ravimipakenditest kuni tööstuslike vooderdusteni ja tarbekaupade pakenditeni. Üks olulisemaid pindomadusi, mis mõjutab pakendi toimivust, on ASTM D1894 hõõrdetegur (COF). Ebaõige hõõrdetase võib põhjustada tootmise seisakuid, halba töödeldavust, ebastabiilseid kaubaaluseid või mitterahuldavat tarbijakogemust.
Käesolevas artiklis selgitatakse ASTM D1894 praktilisest inseneritehnilisest vaatepunktist, sealhulgas selle eesmärgi hõõrdeteguri katse, katsetamise põhimõtted, proovide ettevalmistamine, tulemuste tõlgendamine ja seadmete valik. Olgu te pakenditootja, kvaliteedikontrolliinsener, laboritehnik või tootearendaja, on oluline mõista ASTM D1894 aitab tagada toodete ühtlase kvaliteedi ja tõhusa tootmise.
Miks on standard ASTM D1894 oluline?
ASTM D1894 on standardne katsemeetod, mida kasutatakse selle kindlaksmääramiseks, et staatiline hõõrdetegur ja kineetiline hõõrdetegur plastkile ja -lehtede.
Katsega hinnatakse, kui palju jõudu on vaja kahe kokkupuutuva pinna vahelise liikumise algatamiseks ja kui palju jõudu on vaja pideva libisemise säilitamiseks. Need mõõtmised annavad väärtuslikku teavet pakkematerjalide libisemisomaduste kohta.
Pakendite tootmisel mõjutab hõõrdumine otseselt:
- Kiirtootmine vormimise, täitmise ja sulgemise protsessides
- Automaatsed märgistusseadmed
- Pakendamis- ja transportimissüsteemid
- Pakendite virnastamise stabiilsus
- Rulli kerimise jõudlus
- Tarbijate teenindamise kogemus
Kuna pindhõõrdumine mõjutab nii tootmise efektiivsust kui ka lõpptoote omadusi, pakendite COF-testimine on muutunud paljudes tööstusharudes tavapäraseks kvaliteedikontrollimenetluseks.
Staatilise ja kineetilise hõõrdeteguri mõistmine
The hõõrdeteguri katse mõõdab kahte erinevat hõõrdumiskäitumist.
| Parameeter | Kirjeldus | Tähtsus |
|---|---|---|
| Staatiline COF | Liikumise alustamiseks vajalik jõud | Viitab esialgsele kleepumise või ummistumise kalduvusele |
| Kineetiline COF | Liikumise säilitamiseks vajalik jõud | Peegeldab püsivat libisemisvõimet |
Kõrge staatiline hõõrdetegur võib põhjustada kilede kokkukleepumist, samas kui väga madal hõõrdetegur võib vähendada pakendite stabiilsust. Samamoodi mõjutab kineetiline hõõrdetegur seda, kui sujuvalt materjalid pakkemasinate läbi liiguvad.
Optimaalne hõõrdetase sõltub pigem kasutusotstarbest kui võimalikult madala väärtuse saavutamisest.
ASTM D1894 katse põhimõte
Põhimõte ASTM D1894 on lihtne.
Üks katsekeha kinnitatakse horisontaalsele katsetamisplatvormile, teine aga raskusega varustatud kelgule. Kelku tõmmatakse katseseadme abil kontrollitud kiirusel. Liikumise ajal mõõdab seade pidevalt tõmbejõudu.
Hõõrdetegur arvutatakse järgmiselt:
COF = hõõrdumisjõud ÷ normaaljõud
Liikumise algatamiseks vajalik suurim jõud väljendab staatilist hõõrdetegurit, samas kui ühtlase libisemise ajal mõjuv keskmine jõud väljendab kineetilist hõõrdetegurit.
Täpne kiiruse reguleerimine on hädavajalik, kuna hõõrdetegurid sõltuvad liikumiskiirusest. Standardis ASTM D1894 on määratud katsetamiskiiruseks 150 mm/min, samas kui standardis ISO 8295 on sätestatud 100 mm/min, mistõttu on seadme vastavus valitud standardile hädavajalik.
Katsekeha nõuded
Proovide nõuetekohane ettevalmistamine on usaldusväärsete andmete saamiseks äärmiselt oluline.
Vastavalt standardile ASTM D1894:
| Näidis | Tüüpiline suurus |
|---|---|
| Tasapinnaline proov | Umbes 250 × 130 mm |
| Kelgule kinnitatud kile | Umbes 120 × 120 mm |
| Kelgule kinnitatud paks leht | 63,5 × 63,5 mm |
Standard soovitab ka järgmist:
- Vähemalt viie proovi katsetamine
- Puhaste, saastamata proovide kasutamine
- Sõrmejälgede vältimine katsepindadel
- Proovide asendamine pärast iga katset
- Masina suuna ühtluse säilitamine katsetamise ajal
Isegi väikesed tolmu- või õlikogused võivad mõõdetud hõõrdetegureid oluliselt mõjutada.
Plastkilele hõõrdetegurit mõjutavad tegurid
The plastkilede hõõrdetegur sõltub paljudest teguritest peale materjali enda.
Tavapärased mõjutavad tegurid on järgmised:
Libistamisainete lisandid
Polüetüleen- ja polüpropüleenkiled sisaldavad sageli libisemisainelisandeid, mis aja jooksul rändavad pinnale, muutes hõõrdumisomadusi.
Pinnatöötlus
Koronakäsitlus, plasmakäsitlus, pinnakatted ja trükkimine muudavad pinnaenergiat ning mõjutavad seeläbi hõõrdumiskäitumist.
Filmi vananemine
Paljud lisaained hakkavad järk-järgult eralduma. Seetõttu võivad hõõrdumismõõtmistulemused muutuda mõne päeva või nädala möödudes tootmisest.
Temperatuur ja niiskus
Keskkonnatingimused mõjutavad polümeeri pinna omadusi ja neid tuleks katsetamise ajal kontrollida.
Tootmisprotsess
Pinnamorfoloogiat mõjutavad nii ekstrusioonitingimused, jahutusrullide temperatuur kui ka töötlemiskiirus.
Mõtestatud võrdluste tegemiseks peaksid laborid järgima ühtseid ettevalmistusprotseduure ja tagama ühtsed keskkonnatingimused.
Paberi ja plastkilega võrreldes hõõrdetegur
Kuigi ASTM D1894 Kuigi see käsitleb peamiselt plastkilet ja -lehti, on sarnased hõõrdumiskatsete põhimõtted kasulikud ka järgmiste hindamisel: paberi hõõrdetegur.
Paberpakendite kasutusvaldkonnad hõlmavad järgmist:
- Kokkupandavad karbid
- Gofreeritud vooderdised
- Paberetikettid
- Kaetud papp
- Trükialused
Paberi pinnad näitavad sageli erinevaid hõõrdumisomadusi, mis tulenevad pinna ebatasasusest, katetest, kiudude suunast ja niiskuse imendumisest. Paljudes töötlemisprotsessides mõjutab masina töökindlust ka paberi ja plastkilede vaheline hõõrdumine.
Mõlema paberi hõõrdetegur ning plastmaterjalid võimaldavad tootjatel mitmest materjalist koosnevaid pakendussüsteeme optimeerida.
Pakendite COF-katse rakendused
Pakendite COF-testimine on laialdaselt kasutusel kogu tootearenduse ja tootmise vältel.
Paindlik pakend
- Suupistekotid
- Külmutatud toiduainete pakendid
- Retortpakendid
- Vaakumkotid
- Püstseisvad kotid
Farmaatsiatoodete pakendid
- Meditsiinilised kotid
- Blisterpakendite katted
- Steriilsed barjäärisüsteemid
Tarbekaubad
- Isikliku hügieeni toodete pakendid
- Kodutarvete pakendid
- Kosmeetika paindpakendid
Tööstuslik pakendamine
- Veniv kile
- Kokkutõmbuvad kiled
- Kaitsvad vooderdised
- Kõrge koormusvõimega kotid
Regulaarsed hõõrdumiskatsed aitavad tuvastada tootmise kõikumisi enne, kui tooted jõuavad klientideni.
Kuidas valida COF-katseaparaati
Õige valik COF-katseaparaat See ei piirdu ainult põhinõuete täitmisega. Laborid peaksid hindama mitmeid toimivusnäitajaid.
Olulised aspektid on järgmised:
- Vastavus standarditele ASTM D1894 ja ISO 8295
- Stabiilne veokiiruse reguleerimine
- Kõrge täpsusega koormusandur
- Staatilise ja kineetilise hõõrdeteguri automaatne arvutamine
- Kasutajasõbralik kasutamine
- Andmete salvestamise ja eksportimise võimalused
- Korduvliikumissüsteem
- Proovi lihtne paigaldamine
Kaasaegsed laborid saavad kasu ka puutetundlikest kasutajaliidestest, statistilisest analüüsist ja digitaalsetest aruandlusfunktsioonidest.
Cell Instruments toodetud hõõrdeteguri mõõtur COF-01
Laboritele, mis vajavad usaldusväärset hõõrdeteguri katse tulemused, see COF-01 hõõrdeteguri mõõtur alates Cell Instruments pakub praktilist lahendust igapäevaseks kvaliteedikontrolliks ja teadustööks.
Peamised tehnilised andmed
| Punkti | Tehnilised andmed |
|---|---|
| Koormusandur | 5 N (reguleeritav) |
| Täpsus | 0,51 TP5T F.S. |
| Kelgu kaal | 200 ±1 g |
| Testi kiirus | 150 mm/min (ASTM), 100 mm/min (ISO) |
| Liikumissüsteem | Sammmootor kuulkruviga |
| Kasutajaliides | PLC-juhtimine puutetundliku HMI-ga |
| Andmete väljund | Maksimum, miinimum, keskmine COF, printer, valikuline RS-232 |
Praktilised omadused
COF-01 on loodud katsetamise tõhususe parandamiseks järgmiste vahendite abil:
- Kahe režiimiga staatilised ja kineetilised katsed
- Automaatne andmete kogumine
- Hõõrdumiskõvera kuvamine reaalajas
- Korduv ja täpne liikumine
- Vastupidav alumiiniumist katsetamisplatvorm
- Kohandatav keeleline kasutajaliides
- Ülekoormuskaitse ja automaatne tagasiliikumine
Need omadused aitavad laboritel saavutada ühtlasi ja korratavaid tulemusi, lihtsustades samal ajal igapäevast tööd.
Parimad tavad usaldusväärseks ASTM D1894 katsetamiseks
Mõõtmiste järjepidevuse parandamiseks:
- Proovide töötlemine kontrollitud laboritingimustes.
- Käsitle proove võimaluse korral alati kindadega.
- Kasutage iga katse jaoks värskeid proove.
- Hoidke testimisplatvorm puhtana.
- Kontrollige kelgu kaalu regulaarselt.
- Kalibreerige koormusandurit regulaarselt.
- Hoidke kinni ettenähtud tõmbekiirusest.
- Testi piisav arv kordusi, et tagada statistiline usaldusväärsus.
Järjepidevad laboritavad mõjutavad tulemuste korratavust sageli rohkem kui seade ise.
ASTM D1894 ja sellega seotud standardid
Kuigi ASTM D1894 on üks laialdasemalt kasutatavaid plastkilede hõõrdumisstandardeid; laborid kasutavad sageli sellega seotud standardeid, sõltuvalt materjalist ja kasutusotstarbest.
| Standard | Taotlus |
|---|---|
| ASTM D1894 | Plastkile ja -lehtede staatiline ja kineetiline hõõrdetegur |
| ISO 8295 | Plastkilede ja -lehtede hõõrdetegur |
| ASTM D2534 | Vahakatte hõõrdetegur |
| TAPPI T549 | Paberi ja papi hõõrdumiskatsed |
Sobiva standardi valimine tagab, et tulemused vastavad toote spetsifikatsioonidele ja klientide nõuetele.
Kokkuvõte
Pinnahõõrdumine mõjutab oluliselt pakendamise tulemuslikkust, tootmise efektiivsust ja toote kvaliteeti. ASTM D1894 pakub standardiseeritud meetodit nii staatiliste kui ka kineetiliste hõõrdumisomaduste mõõtmiseks, võimaldades tootjatel jälgida tootmisprotsessi ühtlust, hinnata materjalimuutusi ja optimeerida pakendi toimivust.
Olgu tegemist siis plastkilede hõõrdetegur, hinnates paberi hõõrdetegur, või rutiinsete toimingute läbiviimine pakendite COF-testimine, on usaldusväärsed seadmed ja standardiseeritud protseduurid olulised mõtestatud tulemuste saamiseks. Kvaliteetne COF-katseaparaat, koos proovide nõuetekohase ettevalmistamise ja kontrollitud laboritingimustega, võimaldab tootjatel teha teadlikke kvaliteediga seotud otsuseid, vähendada tootmise kõikumist ja parandada pakendite toimivust paljudes erinevates tööstusharudes.