ASTM F1921 e Método de Ensaio de Adesão a Quente
A norma ASTM F1921 define um método laboratorial para medir a resistência das selagens térmicas imediatamente após a sua formação, antes de o material arrefecer até à temperatura ambiente. Esta propriedade — conhecida como resistência à aderência a quente—é fundamental em ambientes de embalagem de alta velocidade, especialmente formar-encher-selar (FFS) processos.
O método de ensaio de aderência a quente simula as condições reais de selagem através da aplicação controlada de calor e pressão a películas termoplásticas.
Ao contrário dos ensaios convencionais de resistência da vedação realizados à temperatura ambiente, a norma ASTM F1921 e o método de ensaio de aderência a quente avaliam integridade da vedação em tempo real sob tensão térmica, o que o torna extremamente relevante para a estabilidade da produção e a fiabilidade da embalagem.
Processo de ensaio de aderência a quente
A norma ASTM F1921 determina a resistência de uma selagem térmica imediatamente após a sua formação. O ciclo de ensaio inclui a selagem, a abertura das mandíbulas, a retirada, o período de espera/arrefecimento e a separação das garras para medir a força.
1. Selo
Duas tiras são seladas a uma temperatura, pressão e tempo de manutenção definidos.
2. Mandíbulas abertas
As mandíbulas abrem-se e a área selada é libertada.
3. Levantar
A amostra é retirada automaticamente de entre as mandíbulas.
4. Atraso / Arrefecimento
Após a abertura da mandíbula, inicia-se um atraso predefinido (tempo de arrefecimento).
5. Separar e medir
As pinças separam-se a uma velocidade constante e a força necessária para abrir a vedação é medida até à ruptura.
Variáveis-chave nos ensaios segundo a norma ASTM F1921
- Temperatura de selagem: Normalmente, é variada para gerar uma curva de aderência a quente
- Tempo de permanência:
- Filmes ≤25 µm: ~0,5 s
- Filmes de 25–64 µm: ~1,0 s
- Filmes de 64 µm: ~2,5 s
- Pressão de vedação: 15–30 N/cm²
- Tempo de arrefecimento / tempo de atraso: Define o intervalo de medição
- Velocidade de separação: Normalmente, 200 mm/min (Método A)
Estes parâmetros influenciam diretamente o resultado resistência da selagem a quente das embalagens flexíveis materiais.
Testador de aderência a quente: equipamento essencial para a norma ASTM F1921
A testador de aderência a quente foi especificamente concebido para reproduzir o processo de selagem e descolagem imediata definido na norma ASTM F1921. Os sistemas avançados — como os desenvolvidos pela Cell Instruments Co., Ltd. — oferecem:
- Sistemas de controlo baseados em PLC para garantir a repetibilidade
- Regulação de temperatura por PID (precisão de ±0,2 °C)
- Ciclos de teste automatizados eliminar a influência do operador
- Velocidades e pressões de ensaio ajustáveis
- Medição de força de alta resolução
Solução recomendada
A série Cell Instruments HTT suporta:
- Método A (Atraso fixo) e Método B (Atraso variável)
- Vários modos de ensaio: aderência a quente, descolagem, tração, selagem a quente
- Testes de alta velocidade até 12 000 mm/min (HTT-02)
Esta flexibilidade permite uma caracterização precisa de diferentes materiais e comportamentos de vedação.
Resistência da selagem a quente das embalagens flexíveis
O resistência da selagem a quente das embalagens flexíveis determina se uma embalagem consegue resistir a tensões imediatamente após a selagem. Uma aderência a quente fraca pode levar a:
- Abertura da vedação durante o enchimento
- Contaminação ou fuga do produto
- Menor eficiência da embalagem
- Aumento do desperdício e do tempo de inatividade
A norma ASTM F1921 ajuda os fabricantes a:
- Classificação do desempenho dos materiais
- Otimizar os parâmetros de vedação
- Garantir a robustez do processo nas operações de FFS
Métodos de ensaio ASTM F1921
—Método A vs. Método B
A norma ASTM F1921 especifica duas abordagens distintas:
Método A – Atraso fixo
- Mede a resistência da vedação a tempos de arrefecimento específicos
- Produz um Curva da resistência à aderência a quente em função do tempo
- Adequado para uma análise detalhada do comportamento de arrefecimento
Método B – Atraso variável
- Medidas força máxima após um atraso selecionado
- Mais rápido e mais simples para os testes de controlo de qualidade de rotina
- Ideal para ambientes de produção
Modos de falha nos ensaios de aderência a quente
Para interpretar corretamente os resultados da norma ASTM F1921, é essencial compreender os modos de separação das juntas. Diferentes comportamentos de falha indicam diferentes problemas relacionados com o material ou com o processo.
Descolagem do adesivo
A separação ocorre na interface entre as duas superfícies.
Indica: Má aderência interfacial ou calor/pressão insuficientes.
Peeling coesivo
A falha ocorre numa das camadas de polímero.
Indica: Forte ligação interfacial; o próprio material cede.
Delaminação
Separação entre as camadas de uma estrutura multicamadas.
Indica: Ligação fraca entre as camadas nos materiais laminados.
Intervalo para lanche
A película separa-se da área de vedação
Indica: A vedação é mais resistente do que o substrato.
Interrupção remota
A ruptura ocorre num local afastado da vedação.
Indica: A vedação é muito mais resistente do que o material.
Alongamento do material
O material não selado estica-se significativamente antes de se partir.
Indica: Elevada ductilidade e flexibilidade da película.
Descolagem com alongamento
Descolamento acompanhado de um alongamento significativo do material não selado.
Indica: Combinação entre a falha do adesivo e a ductilidade do material.
Criação de uma curva de «hot tack» para a otimização do processo
A curva de aderência a quente representa graficamente a resistência da vedação em função da temperatura. Ajuda a identificar:
- Temperatura de iniciação da vedação (SIT)
- Janela de vedação ideal
- Resistência máxima à aderência a quente
Estes dados permitem aos engenheiros ajustar com precisão os parâmetros de vedação para garantir um desempenho consistente na embalagem.
Perguntas frequentes sobre a norma ASTM F1921
- Qual é o principal objetivo da norma ASTM F1921?
Avalia o resistência à aderência a quente das vedações termoplásticas imediatamente após a vedação, garantindo a fiabilidade da embalagem durante a produção. - Em que é que a norma ASTM F1921 difere da norma ASTM F88?
ASTM F1921 medidas resistência da selagem a quente, enquanto a norma ASTM F88 mede resistência da selagem a frio após arrefecer. - Que setores recorrem aos ensaios de aderência a quente?
As indústrias alimentar, farmacêutica, de dispositivos médicos e de embalagens flexíveis dependem fortemente deste ensaio. - Qual é a diferença entre o Método A e o Método B?
O Método A mede a resistência ao longo do tempo; o Método B regista a força máxima após um intervalo. - Por que razão a aderência a quente é importante nos processos FFS?
Uma vez que as juntas sofrem tensão antes do arrefecimento, uma aderência a quente insuficiente pode causar falha na vedação durante a embalagem.