ASTM D1894

Plastikinės plėvelės atlieka lemiamą vaidmenį šiuolaikinėje pakavimo pramonėje – nuo maisto maišelių ir vaistų pakelių iki pramoninių įdėklų ir vartojimo prekių įpakavimų. Viena iš svarbiausių paviršiaus savybių, turinčių įtakos pakuotės savybėms, yra ASTM D1894 trinties koeficientas (COF). Netinkamas trinties lygis gali sukelti gamybos sustabdymus, prastą apdirbamumą, nestabilų krovinių išdėstymą ant padėklų arba nepatenkinamą vartotojų patirtį.

Šiame straipsnyje paaiškinama ASTM D1894 praktiniu inžinerijos požiūriu, įskaitant šio trinties koeficiento bandymas, bandymų principai, bandinių paruošimas, rezultatų interpretavimas ir įrangos parinkimas. Nesvarbu, ar esate pakuočių gamintojas, kokybės kontrolės inžinierius, laboratorijos technikas ar produktų kūrėjas, supratimas apie ASTM D1894 padeda užtikrinti pastovią produkcijos kokybę ir efektyvią gamybą.

Kodėl ASTM D1894 standartas yra svarbus

ASTM D1894 yra standartinis bandymo metodas, naudojamas nustatyti statinis trinties koeficientas ir kinetinis trinties koeficientas iš plastikinės plėvelės ir lakštų.

Šis bandymas leidžia įvertinti, kokia jėga reikalinga, kad tarp dviejų besiliečiančių paviršių prasidėtų judėjimas, ir kokia jėga reikalinga, kad judėjimas būtų išlaikytas. Šie matavimai suteikia vertingos informacijos apie pakavimo medžiagų slydimo savybes.

Pakuočių gamyboje trintis tiesiogiai veikia:

• Greitaeigės formavimo, užpildymo ir užsandarinimo operacijos
• Automatinė etikečių klijavimo įranga
• Pakavimo į dėžes ir konvejerių sistemos
• Pakuočių sukrovimo stabilumas
• Ritinių vyniojimo našumas
• Vartotojų aptarnavimo patirtis

Kadangi paviršiaus trintis daro įtaką tiek gamybos efektyvumui, tiek galutinio produkto eksploatacinėms savybėms, pakuočių COF bandymai tapo įprasta kokybės kontrolės procedūra daugelyje pramonės šakų.

Statinio ir kinetinio trinties koeficientų supratimas

Svetainė trinties koeficiento bandymas matuoja du skirtingus trinties elgesio atvejus.

Parametras	Aprašymas	Svarba
Statinis COF	Judėjimui pradėti reikalinga jėga	Rodo pradinį klijavimosi ar užsikimšimo polinkį
Kinetinis COF	Jėga, reikalinga judėjimui išlaikyti	Atspindi nuolatinį slydimo našumą

Didelis statinis trinties koeficientas (COF) gali sukelti plėvelių sulipimą, o labai mažas COF gali sumažinti paketo stabilumą. Panašiai, kinetinis trinties koeficientas (COF) daro įtaką tam, kaip sklandžiai medžiagos juda per pakavimo įrangą.

Optimalus trinties lygis priklauso nuo naudojimo paskirties, o ne nuo siekio pasiekti kuo mažesnę vertę.

ASTM D1894 bandymo principas

Principas ASTM D1894 yra paprasta.

Vienas bandinys pritvirtinamas prie horizontalios bandymo platformos, o kitas – prie svorio turinčių rogių. Rogės traukiamos kontroliuojamu greičiu naudojant bandymo prietaisą. Judėjimo metu prietaisas nuolat matuoja traukos jėgą.

Trinties koeficientas apskaičiuojamas taip:

COF = trinties jėga ÷ statinė jėga

Didžiausia jėga, reikalinga judėjimui pradėti, atitinka statinį trinties koeficientą, o vidutinė jėga, veikianti nuolatinio slydimo metu, atitinka kinetinį trinties koeficientą.

Tikslus greičio reguliavimas yra būtinas, nes trinties dydžiai priklauso nuo judėjimo greičio. Standarte ASTM D1894 nurodytas bandymo greitis yra 150 mm/min, o standarte ISO 8295 nurodyta, kad 100 mm/min, todėl labai svarbu, kad prietaisai atitiktų pasirinktą standartą.

Reikalavimai bandomajam mėginiui

Tinkamas mėginių paruošimas yra itin svarbus norint gauti patikimus duomenis.

Pagal ASTM D1894:

Pavyzdys	Tipinis dydis
Plokščias bandinys	Maždaug 250 × 130 mm
Prie rogių pritvirtinta plėvelė	Maždaug 120 × 120 mm
Storas lakštas, pritvirtintas prie rogių	63,5 × 63,5 mm

Standarte taip pat rekomenduojama:

• Tyrimas, apimantis ne mažiau kaip penkis bandinius
• Naudojant švarius, neužterštus mėginius
• Kaip išvengti pirštų atspaudų ant bandomųjų paviršių
• Mėginių keitimas po kiekvieno bandymo
• Nuoseklaus popieriaus išilginio krypties išlaikymas bandymo metu

Net nedidelis dulkių ar alyvos kiekis gali smarkiai paveikti išmatuotas trinties vertes.

Veiksniai, darantys įtaką plastikinės plėvelės trinties koeficientui

Svetainė plastikinės plėvelės trinties koeficientas tai priklauso nuo daugelio veiksnių, ne tik nuo pačios medžiagos.

Dažniausiai pasitaikantys veiksniai yra šie:

Priedai slydimui

Polietileno ir polipropileno plėvelėse dažnai yra slydimo priedų, kurie laikui bėgant migruoja į paviršių ir keičia trinties savybes.

Paviršiaus apdorojimas

„Corona“ apdorojimas, plazminis apdorojimas, dangos ir spausdinimas keičia paviršiaus energiją ir dėl to daro įtaką trinties savybėms.

Filmo senėjimas

Daugelis priedų išsiskiria palaipsniui. Todėl trinties rodikliai gali pasikeisti praėjus kelioms dienoms ar savaitėms po gamybos.

Temperatūra ir drėgmė

Aplinkos sąlygos daro įtaką polimero paviršiaus savybėms, todėl jas reikia kontroliuoti bandymų metu.

Gamybos procesas

Ekstruzijos sąlygos, aušinimo ritinio temperatūra ir apdorojimo greitis – visa tai daro įtaką paviršiaus morfologijai.

Siekiant atlikti prasmingus palyginimus, laboratorijos turėtų laikytis nuoseklių paruošimo procedūrų ir užtikrinti pastovias aplinkos sąlygas.

Popieriaus trinties koeficientas, palyginti su plastikinės plėvelės trinties koeficientu

Nors ASTM D1894 nors čia daugiausia aptariamos plastikinės plėvelės ir lakštai, panašūs trinties bandymų principai taip pat yra naudingi vertinant popieriaus trinties koeficientas.

Popierinės pakuotės naudojamos:

• Sulankstomos kartoninės dėžutės
• Gofruoti įdėklai
• Popierinės etiketės
• Lakuotas kartonas
• Spausdinimo pagrindai

Popieriaus paviršiai dažnai pasižymi skirtingomis trinties savybėmis dėl nelygumų, dangų, pluošto orientacijos ir drėgmės įsisavinimo. Daugelyje perdirbimo operacijų trintis tarp popieriaus ir plastikinių plėvelių taip pat daro įtaką įrenginių našumui.

Suprasti tiek popieriaus trinties koeficientas ir plastiko medžiagų naudojimas leidžia gamintojams optimizuoti iš kelių medžiagų sudarytas pakavimo sistemas.

Pakuočių trinties koeficiento (COF) bandymų taikymo sritys

Pakuočių COF bandymai yra plačiai naudojama visame produkto kūrimo ir gamybos procese.

Lankstusis pakavimas

• Užkandžių maišeliai
• Šaldytų maisto produktų pakuotės
• Retortiniai maišeliai
• Vakuuminiai maišeliai
• Stovintys maišeliai

Farmacinės pakuotės

• Medicininių reikmenų maišeliai
• Blisterinių pakuočių dangtelio medžiagos
• Sterilios barjerinės sistemos

Vartotojams skirti produktai

• Asmens priežiūros produktų pakuotės
• Buitinių prekių įpakavimai
• Kosmetikos lankstusis įpakavimas

Pramoninė pakuotė

• Elastinės plėvelės
• Termoplastinės plėvelės
• Apsauginiai įdėklai
• Tvirtos krepšiai

Reguliarūs trinties bandymai padeda nustatyti gamybos nuokrypius dar prieš produktams pasiekiant klientus.

Kaip pasirinkti COF bandymo įrenginį

Tinkamo pasirinkimas COF bandymo įrenginys tai reiškia ne tik atitikimą pagrindiniams standartams. Laboratorijos turėtų įvertinti keletą veikimo charakteristikų.

Svarbūs aspektai, į kuriuos reikia atsižvelgti:

• Atitiktis ASTM D1894 ir ISO 8295 standartams
• Stabilus traukimo greičio reguliavimas
• Aukšto tikslumo apkrovos jutiklis
• Automatinis statinio ir kinetinio trinties koeficiento (COF) apskaičiavimas
• Paprastas naudojimas
• Duomenų saugojimo ir eksporto galimybės
• Pakartotinių judesių sistema
• Paprastas mėginio montavimas

Šiuolaikinėse laboratorijose taip pat naudojamos jutiklinės sąsajos, statistinės analizės ir skaitmeninės ataskaitų rengimo funkcijos.

„Cell Instruments“ gaminamas trinties koeficiento matuoklis COF-01

Praktinės savybės

COF-01 yra sukurtas siekiant padidinti bandymų efektyvumą šiais būdais:

• Dviejų režimų statiniai ir kinetiniai bandymai
• Automatinis duomenų surinkimas
• Trinties kreivės rodymas realiuoju laiku
• Pakartojami tikslieji judesiai
• Tvirta aliuminio bandymų platforma
• Pritaikoma kalbos sąsaja
• Apsauga nuo perkrovos ir automatinis grįžimas

Šios funkcijos padeda laboratorijoms gauti nuoseklius ir pakartojamus rezultatus, tuo pačiu supaprastindamos kasdienį darbą.

Geriausios praktikos, užtikrinančios patikimus ASTM D1894 bandymus

Siekiant užtikrinti matavimų nuoseklumą:

• Paruoškite mėginius kontroliuojamomis laboratorinėmis sąlygomis.
• Kai tik įmanoma, su mėginiais dirbkite dėvėdami pirštines.
• Kiekvienam tyrimui naudokite šviežius mėginius.
• Laikykite bandymų platformą švarią.
• Periodiškai tikrinkite rogių svorį.
• Reguliariai kalibruokite apkrovos jutiklį.
• Laikykitės nurodyto traukimo greičio.
• Atlikite pakankamą skaičių pakartojimų, kad būtų užtikrintas statistinis patikimumas.

Nuoseklios laboratorinės praktikos dažnai labiau prisideda prie rezultatų pakartojamumo nei pats prietaisas.

ASTM D1894 ir susiję standartai

Nors ASTM D1894 yra vienas iš plačiausiai taikomų plastiko plėvelių trinties standartų; laboratorijose, priklausomai nuo medžiagos ir paskirties, dažnai naudojami susiję standartai.

Standartinis	Paraiška
ASTM D1894	Plastikinės plėvelės ir lakštų statinis ir kinetinis trinties koeficientas (COF)
ISO 8295	Plastikinės plėvelės ir lakštų trinties koeficientas
ASTM D2534	Vaško dangų trinties koeficientas
TAPPI T549	Popieriaus ir kartono trinties bandymai

Pasirinkus tinkamą standartą užtikrinama, kad rezultatai atitiktų produkto specifikacijas ir klientų reikalavimus.

Išvada

Paviršiaus trintis turi didelę įtaką pakavimo našumui, gamybos efektyvumui ir produkto kokybei. ASTM D1894 siūlo standartizuotą metodą, skirtą tiek statinių, tiek kinetinių trinties charakteristikų matavimui, leidžiantį gamintojams stebėti gamybos proceso nuoseklumą, įvertinti medžiagų pokyčius ir optimizuoti pakuotės savybes.

Nesvarbu, ar vertinant plastikinės plėvelės trinties koeficientas, vertinant popieriaus trinties koeficientas, arba atliekant įprastus pakuočių COF bandymai, norint gauti reikšmingus rezultatus, būtina turėti patikimą įrangą ir laikytis standartizuotų procedūrų. Aukštos kokybės COF bandymo įrenginys, kartu su tinkamu bandinių paruošimu ir kontroliuojamomis laboratorinėmis sąlygomis, leidžia gamintojams priimti pagrįstus sprendimus dėl kokybės, sumažinti gamybos svyravimus ir pagerinti pakuočių eksploatacines savybes įvairiose pramonės šakose.