Что такое прибор для испытания на трение и отслаивание?

Прибор для испытания на трение и отслаивание — это устройство для испытания материалов, предназначенное для измерения сопротивления скольжению и, при наличии соответствующей конфигурации, усилия, необходимого для разделения склеенных или герметично соединённых материалов. В упаковочных лабораториях эти измерения помогают оценивать поведение плёнки при обработке, характеристики клеевого соединения и прочность шва. Трение и отслаивание — разные свойства: плёнка с низким коэффициентом трения не обязательно обеспечивает лёгкое открывание упаковки, а каждый из этих результатов по отдельности не позволяет установить, пригодна ли упаковка для использования.

Типовая система включает привод с регулируемым движением, измерительное устройство для регистрации усилия, приспособления и программное обеспечение либо дисплей для записи усилия во время перемещения. При испытании на трение нагруженная пластина обычно перемещается относительно испытуемой поверхности. При испытаниях на отслаивание или прочность шва зажимы раздвигают концы образца в соответствии с заданной конфигурацией. Применимый стандарт определяет требования к образцу, аппаратуре, скорости, кондиционированию, расчётам и оформлению результатов; одно лишь название прибора не подтверждает соответствие стандарту.

Такие испытания проводят производители плёнок, переработчики упаковочных материалов, поставщики клеевых материалов, изготовители медицинской упаковки и лаборатории контроля качества. Отдел закупок может использовать результаты для сравнения материалов-кандидатов, а производственные подразделения — для контроля стабильности между партиями. Результаты наиболее полезны, если стороны заранее согласовали точную методику испытания и подготовку образцов — до установления предельных значений приёмки или сравнения данных разных лабораторий.

Принцип измерения трения и отслаивания

Коэффициент трения — это отношение силы трения к нормальной силе, с которой две поверхности прижимаются друг к другу. Статическое трение характеризует сопротивление в момент начала относительного движения, а кинетическое — сопротивление при скольжении. В испытании с горизонтальной пластиной нормальная сила связана с массой пластины и ускорением свободного падения. Пара контактирующих поверхностей имеет значение: плёнка при контакте сама с собой может вести себя иначе, чем при контакте с металлической поверхностью, даже если все остальные настройки неизменны.

При испытании на отслаивание регистрируется усилие, необходимое для отделения гибкого слоя от другого материала при перемещении зажимов. В зависимости от методики и материала результат может представлять собой среднее усилие или усилие на единицу ширины образца. На результат могут влиять угол отслаивания, скорость разделения, жёсткость подложки, время выдержки клея и способ фиксации образца. Кривая усилия также помогает выявить неравномерное разделение, разрыв или изменение характера разрушения.

При испытании прочности шва также измеряют усилие разделения, но проверяют соединение между гибкими барьерными материалами и применяют собственные требования к образцам и оформлению результатов. Измеренное усилие может учитывать не только разделение шва, но и изгиб материала. Операторам следует фиксировать, происходит ли разрушение по шву, внутри слоя или вследствие разрыва материала: одинаковое числовое значение усилия может соответствовать разному поведению упаковки.

Методы ASTM и ISO для типовых применений

ASTM D1894 и ISO 8295 устанавливают процедуры испытания трения пластиковой плёнки и листовых материалов. Эти стандарты полезны в качестве отправной точки для сравнения скольжения, однако не следует считать результаты взаимозаменяемыми, не проверив применимые редакции и условия испытаний. Перед покупкой попросите поставщика подтвердить, что предлагаемая пластина, контактная поверхность, регулирование скорости, размеры образцов и расчёты данных подходят для метода и конфигурации, которые планирует использовать ваша лаборатория.

Для самоклеящихся лент ASTM D3330 описывает методы испытания адгезии при отслаивании с различными конфигурациями образцов и разделения. ISO 8510-1 и ISO 8510-2 устанавливают методы испытания на отслаивание клеевых соединений гибкого и жёсткого склеиваемых материалов при заданных углах. Выберите процедуру, соответствующую конструкции и цели сравнения. Наличие приспособления для вытягивания образца не означает, что оно автоматически подходит для любого угла отслаивания, основания или стандарта.

ASTM F88/F88M устанавливает метод определения прочности шва гибких барьерных материалов и описывает конкретные способы фиксации образца. Для упаковки медицинских изделий ISO 11607-1 и ISO 11607-2 содержат более широкие требования к упаковке и валидации процесса; одного испытания прочности шва недостаточно, чтобы подтвердить соответствие этим стандартам. paratronix предлагает Friction Peel Tester FCF-T01 для обсуждения в качестве подходящего продукта, а также оборудование для измерения коэффициента трения и испытаний медицинской упаковки. Перед указанием прибора в спецификации непосредственно уточните, какие методы и приспособления для него применимы.

Типы приборов и критерии выбора

Основные варианты — специализированные приборы для испытания на трение, приборы для определения прочности при отслаивании или прочности шва и многофункциональные системы со сменными приспособлениями. Специализированный прибор может подойти лаборатории с узким кругом задач и большим объёмом испытаний. Многофункциональный прибор позволяет объединить несколько измерений при условии, что диапазон усилия, ход, регулирование скорости и принадлежности соответствуют каждой предполагаемой методике. Сравнивайте полную конфигурацию, а не исходите из предположения, что все приборы, позиционируемые для испытаний на трение и отслаивание, выполняют одинаковые испытания.

Начните с материалов и усилий, которые предполагается измерять. Проверьте рабочий диапазон усилия и точность во всём этом диапазоне, а не только максимальную нагрузку. Оцените совместимость зажимов, массу пластины, выравнивание приспособлений, фиксацию образца, доступный ход и скорости, необходимые для ваших процедур. Для тонких или чувствительных материалов уточните, как предлагаемые зажимы предотвращают проскальзывание и повреждение. Запросите демонстрацию на репрезентативных образцах с согласованным протоколом испытаний.

Ещё один критерий закупки — обработка данных. Уточните, записывает ли система полную кривую усилия, рассчитывает ли необходимые значения, позволяет ли указывать сведения об образце и операторе и экспортировать данные в форматах, подходящих для хранения в вашей лаборатории. Узнайте о поддержке калибровки, прослеживаемости эталонного оборудования, запасных частях, обучении и совместимости программного обеспечения. До включения прибора в спецификацию заказчика или план валидации получите письменное подтверждение его конфигурации и ограничений.

Применение и планирование испытаний

Переработчики гибкой упаковки используют данные о трении для изучения движения плёнки по поверхностям оборудования и взаимодействия слоёв плёнки. Чрезмерное трение может затруднять подачу материала, тогда как очень низкое трение в некоторых процессах может создавать проблемы при обращении с ним. Подходящее целевое значение зависит от оборудования, конструкции плёнки и области применения. Сравнивайте образцы из соответствующих производственных партий, указывайте, какие стороны испытывались, и обеспечивайте одинаковые условия кондиционирования и подготовки поверхности при анализе изменений.

Производители клеевых материалов и этикеток используют измерения отслаивания для сравнения составов, оснований и условий старения. Специалисты по упаковке применяют измерения прочности шва для оценки стабильности шва и анализа характеристик открывания. Для систем стерильного барьера план испытаний также должен, при необходимости, учитывать целостность упаковки и валидацию производственного процесса. Прочный шов не обязательно удобен в использовании: наряду с измеренным усилием имеют значение характеристики открывания и характер разрушения.

Перед сравнением данных поставщиков согласуйте редакцию стандарта, ориентацию образца, место отбора, условия кондиционирования, скорость испытания, приспособление и способ расчёта. Документируйте отступления от методики и сохраняйте кривые усилия, если они важны для интерпретации. При международных продажах наряду с опубликованными стандартами могут применяться спецификации заказчика, договорные требования и нормативные требования конкретного рынка. Протокол испытаний служит основанием для принятия определённого решения, но не заменяет полную оценку соответствия изделия или требованиям рынка.

Контроль качества, калибровка и оформление результатов

Начните с документированной процедуры, основанной на выбранном стандарте и задачах лаборатории. Подготавливайте образцы единообразно, маркируйте испытуемые поверхности и направление, кондиционируйте их в соответствии с требованиями. Проверьте образцы на видимые дефекты, а контактные поверхности — на загрязнения и повреждения. Установите требуемую пластину или зажимы, проверьте выравнивание, задайте указанную скорость и ход. Фиксируйте отклонения от процедуры, а не изменяйте настройки без документирования ради получения желаемого результата.

Обслуживайте прибор для испытания на трение и отслаивание в соответствии с инструкциями производителя и системой качества лаборатории. Устанавливайте интервалы калибровки и проверки с учётом использования и стабильности прибора, применимых требований и рисков: универсального интервала, подходящего для каждой лаборатории, не существует. Проверяйте измерение усилия и соответствующие параметры движения или размеров с помощью подходящих прослеживаемых эталонов. Ведите записи о техническом обслуживании и калибровке; если при проверке выявлено, что прибор вышел за пределы допуска, оцените результаты, полученные с его помощью.

В полезном протоколе указывают материал, партию, размеры и ориентацию образцов, условия кондиционирования, метод и его редакцию, конфигурацию прибора, настройки испытания, количество образцов и расчётные результаты. При необходимости включите наблюдения, например проскальзывание зажимов, разрыв или необычный характер разрушения. Анализируйте не только средние значения, но и вариабельность; перед выводами о партии используйте подходящий план выборочного контроля. При возникновении разногласий сохранённые образцы, исходные данные и чёткая запись отклонений помогут объяснить различия между лабораториями.

Совокупная стоимость, будущие тенденции и дальнейшие шаги

Совокупная стоимость владения не ограничивается ценой прибора. Учтите приспособления для каждого метода, дополнительные датчики усилия при необходимости, установку, обучение операторов, калибровку, техническое обслуживание, программное обеспечение, расходные материалы и возможные простои. Многофункциональная система может сократить дублирование оборудования, однако смена приспособлений и валидация нескольких процедур также требуют времени. Сравнивайте коммерческие предложения с одинаковым составом поставки и уточняйте, какие принадлежности и услуги включены в стоимость, предлагаются отдельно или зависят от местного поставщика услуг.

Оценивайте окупаемость относительно установленной исходной точки сравнения, например затрат на испытания у подрядчика, сроков выполнения, повторных испытаний или стоимости материалов, ожидающих результатов. Рассчитайте ожидаемую производительность и время сотрудников, затем учтите текущие расходы и ресурсы, необходимые для внедрения надёжных внутренних методик. Более быстрое расследование проблем или более эффективное сравнение поставщиков могут иметь ценность, однако их следует считать оценочными показателями, если собственные операционные данные не подтверждают измеримую экономию.

Лаборатории всё чаще заинтересованы в цифровом учёте, интегрированных рабочих процессах и методах испытаний, подходящих для меняющихся конструкций упаковки, в том числе для перерабатываемых конструкций и дизайнов с меньшим расходом материалов. Эти тенденции делают гибкость приспособлений и доступ к данным важными критериями оценки, но не следует считать, что автоматизация устраняет необходимость разработки методик. Чтобы обсудить проект, предоставьте paratronix сведения о материалах, целевых стандартах и их редакциях, ожидаемом диапазоне усилия, производительности и требованиях к отчётности. Запросите конфигурацию и коммерческое предложение, а для дополнительной информации о выборе ознакомьтесь со статьёй «Как выбрать прибор для испытания на трение и отслаивание гибких упаковочных плёнок».