ASTM F1921 ir karštojo sukibimo bandymo metodas
Standarte ASTM F1921 apibrėžiamas laboratorinis metodas, skirtas šiluminių suvirinimo siūlių stiprumui matuoti iškart po jų suformavimo, kol medžiaga neatvės iki aplinkos temperatūros. Ši savybė, žinoma kaip karštojo sukibimo stipris—yra itin svarbus greitojo pakavimo aplinkose, ypač form-fill-seal (FFS) procesai.
Svetainė karštojo sukibimo bandymo metodas imituoja tikras sandarinimo sąlygas, termoplastinėms plėvelėms taikant kontroliuojamą šilumą ir slėgį.
Skirtingai nuo įprastinių sandarumo bandymų, atliekamų kambario temperatūroje, pagal ASTM F1921 standartą ir „hot tack“ bandymo metodą vertinama realiu laiku atliekamas sandarumo patikrinimas esant terminiam poveikiui, todėl tai yra labai svarbu gamybos stabilumui ir pakavimo patikimumui.
Karštojo sukibimo bandymo procesas
Standartas ASTM F1921 nustato terminio suvirinimo stiprumą iškart po jo suformavimo. Bandymo ciklas apima suvirinimą, spaustuvų atidarymą, ištraukimą, pauzę/aušinimą ir spaustuvų atskyrimą, kad būtų galima išmatuoti jėgą.
1. Antspaudas
Dvi juostelės yra užsandarinamos esant nustatytai temperatūrai, slėgiui ir išlaikymo trukmei.
2. „Open Jaws“
Žandikauliai atsiveria ir užsandarinta zona atsilaisvina.
3. Pasiimti
Mėginys automatiškai ištraukiamas iš spaustuvų.
4. Vėlavimas / Aušinimas
Atidarius žandikaulius prasideda iš anksto nustatytas uždelsimas (aušinimo laikas).
5. Atskirti ir pasverti
Grybai atsiskiria pastoviu greičiu, o jėga, reikalinga sandarumui nutraukti, matuojama iki tol, kol sandarumas nutrūksta.
Pagrindiniai kintamieji atliekant ASTM F1921 bandymus
- Sandarinimo temperatūra: Paprastai keičiama, siekiant suformuoti „hot tack“ kreivę
- Buvimo trukmė:
- ≤25 µm plėvelės: ~0,5 s
- 25–64 µm plėvelės: ~1,0 s
- 64 µm plėvelės: ~2,5 s
- Sandarinimo slėgis: 15–30 N/cm²
- Aušinimo trukmė / uždelsimo trukmė: Nustato matavimo trukmę
- Atskyrimo greitis: Paprastai 200 mm/min (A metodas)
Šie parametrai tiesiogiai įtakoja galutinį rezultatą lanksčiosios pakuotės karštojo užsandarinimo stiprumas medžiagos.
Karštojo sukibimo testeris: būtina įranga pagal ASTM F1921 standartą
A karštojo sukibimo testeris yra specialiai sukurta siekiant atkartoti sandarinimo ir greito atplėšimo procesą, apibrėžtą standarte ASTM F1921. Pažangios sistemos, pavyzdžiui, tokios, kurias sukūrė „Cell Instruments Co., Ltd.“, siūlo:
- PLC pagrįstos valdymo sistemos siekiant užtikrinti pakartojamumą
- PID temperatūros reguliavimas (tikslumas ±0,2 °C)
- Automatizuoti bandymų ciklai pašalinant operatoriaus įtaką
- Reguliuojami bandymų greičiai ir slėgiai
- Aukštos skiriamosios gebos jėgos matavimas
Rekomenduojamas sprendimas
„Cell Instruments HTT“ serija palaiko:
- A metodas (fiksuotas vėlavimas) ir B metodas (kintamasis uždelsimas)
- Įvairūs bandymų režimai: lipnumo, atplėšimo, tempimo, terminio suvirinimo
- Greitaeigiai bandymai iki 12 000 mm/min (HTT-02)
Šis lankstumas leidžia tiksliai nustatyti įvairių medžiagų savybes ir sandarinimo ypatumus.
Lanksčiosios pakuotės karštojo sandarinimo stiprumas
Svetainė lanksčiosios pakuotės karštojo užsandarinimo stiprumas nustato, ar pakuotė gali atlaikyti apkrovą iškart po užsandarinimo. Silpnas karštasis sukibimas gali sukelti:
- Plombos atidarymas pildymo metu
- Produkto užteršimas arba nuotėkis
- Sumažėjęs pakavimo efektyvumas
- Padidėjęs atliekų kiekis ir prastovų trukmė
Standartas ASTM F1921 padeda gamintojams:
- Medžiagų eksploatacinių savybių vertinimas
- Optimizuoti sandarinimo parametrus
- Užtikrinti procesų patikimumą FFS operacijose
ASTM F1921 bandymų metodai
—A metodas prieš B metodą
Standarte ASTM F1921 numatyti du skirtingi metodai:
A metodas – fiksuotas uždelsimas
- Matuoja sandarumo stiprumą esant konkretūs aušinimo laikai
- Sukuria karštojo sukibimo stiprumo ir laiko kreivė
- Tinka išsamiai analizuoti aušinimo procesus
B metodas – kintamasis uždelsimas
- Priemonės maksimali jėga po pasirinktos pauzės
- Greitesnis ir paprastesnis įprastinių kokybės kontrolės tyrimų atlikimas
- Puikiai tinka gamybinės aplinkos
Gedimų tipai atliekant „Hot Tack“ bandymus
Norint teisingai interpretuoti ASTM F1921 tyrimo rezultatus, būtina suprasti sandariklio atsiskyrimo būdus. Skirtingi gedimų požymiai rodo skirtingas medžiagos ar gamybos proceso problemas.
Lipnios plėvelės nuėmimas
Atsiskyrimas vyksta dviejų paviršių sąsajoje.
Nurodo: Prastas sąsajos sukibimas arba nepakankamas šilumos ir slėgio poveikis.
„Cohesive Peel“
Gedimas atsiranda viename iš polimero sluoksnių.
Nurodo: Stiprus sąsajos ryšys; pati medžiaga sugenda.
Sluoksnių atsiskyrimas
Daugiasluoksnės struktūros sluoksnių tarpas.
Nurodo: Silpnas sluoksnių tarpusavio sukibimas sluoksniuotose medžiagose.
Medžiagos pertrauka
Plėvelė atsiskiria nuo sandarinimo zonos
Nurodo: Sandariklis yra tvirtesnis už pagrindą.
Nuotolinis pertraukimas
Lūžis įvyksta toli nuo sandariklio.
Nurodo: Sandariklis yra daug tvirtesnis už pačią medžiagą.
Medžiagos pailgėjimas
Neužsandarinta medžiaga prieš trūkstant gerokai išsitempia.
Nurodo: Didelis plėvelės plastiškumas ir lankstumas.
Nulupimas su pailgėjimu
Atsilupimas, kurį lydi žymus neužsandarintos medžiagos pailgėjimas.
Nurodo: Klijų nesukibimo ir medžiagos plastiškumo sąveika.
„Hot Tack“ kreivės sudarymas procesų optimizavimui
A karštojo sukibimo kreivė diagramoje pavaizduotas sandariklio stiprumo priklausomybė nuo temperatūros. Tai padeda nustatyti:
- Sandariklio suveikimo temperatūra (SIT)
- Optimalus lango sandarumas
- Maksimalus karštojo sukibimo stipris
Šie duomenys leidžia inžinieriams patobulinti sandarinimo parametrus, siekiant užtikrinti pastovų pakavimo našumą.
Dažnai užduodami klausimai apie ASTM F1921
- Koks yra pagrindinis ASTM F1921 standarto tikslas?
Jame vertinama termoplastinių sandariklių sukibimo stipris iškart po sandarinimo, užtikrinant pakuočių patikimumą gamybos metu. - Kuo ASTM F1921 skiriasi nuo ASTM F88?
ASTM F1921 priemonės karštojo suvirinimo stiprumas, o pagal ASTM F88 standartą matuojama šaltojo suvirinimo stiprumas atvėsinus. - Kokiose pramonės šakose taikomi „hot tack“ bandymai?
Maisto, farmacijos, medicinos prietaisų ir lanksčiosios pakuotės pramonės šakos labai pasikliauja šiuo bandymu. - Kuo skiriasi A metodas nuo B metodo?
A metodu matuojamas stiprumas laikui bėgant; B metodu registruojama didžiausia jėga po tam tikro laiko. - Kodėl „hot tack“ yra svarbus FFS procesuose?
Kadangi sandarikliai prieš aušinimą patiria įtampą, nepakankamas karštojo sukibimo stiprumas gali sukelti plombos pažeidimas pakavimo metu.