ASTM F1921 en de testmethode voor hete kleefkracht
ASTM F1921 definieert een laboratoriummethode voor het meten van de sterkte van warmlasnaden direct na het aanbrengen ervan, voordat het materiaal afkoelt tot omgevingstemperatuur. Deze eigenschap — ook wel bekend als hete hechtkracht—is van cruciaal belang in verpakkingsomgevingen waar met hoge snelheid wordt gewerkt, met name form-fill-seal (FFS) processen.
De testmethode met hete spijkers simuleert de werkelijke afdichtingsomstandigheden door thermoplastische folies op een gecontroleerde manier te verwarmen en onder druk te zetten.
In tegenstelling tot conventionele afdichtingssterktetests die bij kamertemperatuur worden uitgevoerd, wordt bij de ASTM F1921-norm en de ‘hot tack’-testmethode het volgende beoordeeld: real-time controle van de afdichtingsintegriteit onder thermische belasting, waardoor het van groot belang is voor de stabiliteit van de productie en de betrouwbaarheid van de verpakking.
Testprocedure voor de hete-hechtingstest
ASTM F1921 bepaalt de sterkte van een warmlas onmiddellijk nadat deze is gevormd. De testcyclus omvat het lassen, het openen van de klembekken, het terugtrekken, een wachttijd/afkoeling en het losmaken van de klemmen om de kracht te meten.
1. Zegel
Twee stroken worden onder vastgestelde temperatuur, druk en verblijftijd aan elkaar gelast.
2. Open Jaws
De klemmen gaan open en het afgesloten gedeelte wordt vrijgegeven.
3. Opnemen
Het monster wordt automatisch uit de klemmen getrokken.
4. Vertraging / Afkoeling
Na het openen van de kaken begint een vooraf ingestelde vertraging (afkoeltijd).
5. Scheiden en afmeten
De grepen worden met een constante snelheid van elkaar gescheiden en de kracht die nodig is om de afdichting te openen, wordt gemeten totdat deze breekt.
Belangrijke variabelen bij het testen volgens ASTM F1921
- Afdichtingstemperatuur: Wordt doorgaans gevarieerd om een ‘hot tack’-curve te genereren
- Verblijftijd:
- Films van ≤25 µm: ~0,5 s
- Films van 25–64 µm: ~1,0 s
- 64 µm-films: ~2,5 s
- Afdichtingsdruk: 15–30 N/cm²
- Koeltijd / vertragingstijd: Bepaalt het tijdstip van de meting
- Scheidingssnelheid: Doorgaans 200 mm/min (methode A)
Deze parameters hebben een directe invloed op het uiteindelijke resultaat heetsluitsterkte van flexibele verpakkingen materialen.
Hot Tack-tester: onmisbare apparatuur voor ASTM F1921
A hete-naaldtester is speciaal ontworpen om het seal- en onmiddellijke afpelproces na te bootsen zoals vastgelegd in ASTM F1921. Geavanceerde systemen – zoals die ontwikkeld door Cell Instruments Co., Ltd. – bieden:
- Op PLC’s gebaseerde besturingssystemen met het oog op herhaalbaarheid
- PID-temperatuurregeling (nauwkeurigheid ±0,2 °C)
- Geautomatiseerde testcycli het uitsluiten van de invloed van de operator
- Instelbare testsnelheden en -drukken
- Krachtmeting met hoge resolutie
Aanbevolen oplossing
De Cell Instruments HTT-serie ondersteunt:
- Methode A (vaste vertraging) en Methode B (variabele vertraging)
- Verschillende testmodi: hete hechting, afpelproef, trektest, warmlasproef
- Snelheidstests tot 12.000 mm/min (HTT-02)
Deze flexibiliteit maakt een nauwkeurige karakterisering van verschillende materialen en afdichtingsgedrag mogelijk.
Heetlassterkte van flexibele verpakkingen
De heetsluitsterkte van flexibele verpakkingen bepaalt of een verpakking direct na het sealen bestand is tegen belasting. Een zwakke hete hechting kan leiden tot:
- De afdichting openen tijdens het vullen
- Productverontreiniging of lekkage
- Verminderde verpakkingsefficiëntie
- Meer afval en meer stilstand
ASTM F1921 helpt fabrikanten om:
- Beoordeling van de prestaties van het materiaal
- De afdichtingsparameters optimaliseren
- Zorg voor procesbetrouwbaarheid bij FFS-activiteiten
ASTM F1921-testmethoden
—Methode A versus methode B
ASTM F1921 beschrijft twee verschillende benaderingen:
Methode A – Vaste vertraging
- Meet de afdichtingssterkte bij specifieke afkoeltijden
- Levert een curve van de hechtkracht in functie van de tijd
- Geschikt voor een gedetailleerde analyse van het koelgedrag
Methode B – Variabele vertraging
- Maatregelen maximale kracht na een ingestelde vertraging
- Sneller en eenvoudiger voor routinematige kwaliteitscontroles
- Ideaal voor productieomgevingen
Foutmodi bij het testen van hete hechtingen
Om de resultaten van ASTM F1921 correct te kunnen interpreteren, is het essentieel om inzicht te hebben in de verschillende manieren waarop afdichtingen losraken. Verschillende faalpatronen duiden op verschillende materiaal- of procesproblemen.
Zelfklevende strip
De scheiding vindt plaats op het grensvlak tussen de twee oppervlakken.
Geeft aan: Slechte hechting tussen de oppervlakken of onvoldoende warmte/druk.
Cohesieve afpeling
De storing treedt op in een van de polymeerlagen.
Geeft aan: Sterke hechting aan het grensvlak; het materiaal zelf bezwijkt.
Delaminatie
Scheiding tussen de lagen van een meerlaagse structuur.
Geeft aan: Zwakke hechting tussen de lagen in gelamineerde materialen.
Materiaalpauze
De vis zwemt weg uit het gebied waar de zeehonden zich bevinden
Geeft aan: De afdichting is sterker dan de ondergrond.
Onderbreking op afstand
De breuk treedt op op een plek die ver van de afdichting ligt.
Geeft aan: De afdichting is veel sterker dan het materiaal.
Rek van het materiaal
Niet-verzegeld materiaal rekt aanzienlijk uit voordat het breekt.
Geeft aan: Hoge vervormbaarheid en flexibiliteit van de folie.
Schil met rek
Afbladderen, gepaard gaande met een aanzienlijke rek van het niet-verzegelde materiaal.
Geeft aan: Een combinatie van hechtingsfalen en de ductiliteit van het materiaal.
Een hot-tack-curve opstellen voor procesoptimalisatie
A curve van de hete tack geeft de hechtingssterkte van de afdichting weer als functie van de temperatuur. Dit helpt bij het vaststellen van:
- Starttemperatuur van de afdichting (SIT)
- Optimaal afdichtingsvenster
- Maximale hechtkracht bij warme toetsing
Dankzij deze gegevens kunnen ingenieurs de afdichtingsparameters nauwkeurig afstemmen voor consistente verpakkingsprestaties.
Veelgestelde vragen over ASTM F1921
- Wat is het belangrijkste doel van ASTM F1921?
Het evalueert de hete hechtkracht van thermoplastische afdichtingen direct na het afdichten, waardoor de betrouwbaarheid van de verpakking tijdens de productie wordt gewaarborgd. - Waarin verschilt ASTM F1921 van ASTM F88?
ASTM F1921 maatregelen hete afdichtingssterkte, terwijl ASTM F88 het volgende meet koudhechtsterkte na afkoeling. - Welke sectoren maken gebruik van hot-tack-tests?
De voedingsmiddelen-, farmaceutische, medische hulpmiddelen- en flexibele verpakkingsindustrieën zijn in hoge mate afhankelijk van deze test. - Wat is het verschil tussen methode A en methode B?
Bij methode A wordt de kracht in de loop van de tijd gemeten; bij methode B wordt de maximale kracht na een bepaalde vertraging geregistreerd. - Waarom is de hete hechtkracht belangrijk bij FFS-processen?
Omdat afdichtingen vóór het afkoelen onder spanning staan, kan een onvoldoende hechting bij hoge temperatuur leiden tot defect aan de afdichting tijdens het verpakken.