آلة اختبار الختم الحراري والالتصاق الساخن
ASTM F1921
في صناعة التعبئة والتغليف، يعد ضمان سلامة الأختام الحرارية أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على جودة المنتج وسلامته. تلعب آلات اختبار الختم الحراري والالتصاق الساخن دورًا حيويًا في تقييم قوة وموثوقية الأختام المشكلة بين المواد البلاستيكية الحرارية. تُعد هذه الاختبارات مهمة بشكل خاص للصناعات التي تعتمد على عمليات التشكيل والملء والختم (FFS)، مثل تغليف المواد الغذائية وتغليف الأجهزة الطبية. من خلال تقييم قوة الالتصاق الساخن وخصائص الختم الحراري، يمكن للمصنعين ضمان أن منتجاتهم تلبي معايير الصناعة وتعمل بشكل موثوق في ظل ظروف العالم الحقيقي.
ما هو اختبار الختم الحراري واختبار الالتصاق الساخن؟
يتضمن اختبار الختم الحراري تقييم قوة ومتانة الأختام التي يتم إنشاؤها عند ربط غشائين من البلاستيك الحراري بالحرارة. من ناحية أخرى، يقيس اختبار الالتصاق الساخن قدرة الختم الساخن على مقاومة قوى الانفصال فورًا بعد عملية الختم، قبل أن يبرد الختم تمامًا. كلا الاختبارين مهمان في الصناعات حيث تكون سلامة الختم ضرورية لضمان سلامة المنتج وجودته ومدة صلاحيته.
بالنسبة لمواد التغليف، وخاصة تلك المستخدمة في أنظمة التشكيل والملء والختم الرأسية (VFFS)، تحدد خصائص الختم الحراري والالتصاق الساخن قوة الرابطة المتكونة بين المواد في ظل ظروف معينة من درجة الحرارة والوقت والضغط. وهذا مهم بشكل خاص في السيناريوهات التي يتم فيها ملء العبوات بمنتجات ثقيلة أو ساخنة فورًا بعد الختم.
أدوات اختبار الختم الحراري والالتصاق الساخن
لإجراء اختبار ختم حراري دقيق واختبار الالتصاق الساخن، يتم استخدام معدات متخصصة مثل إتش تي تي جهاز اختبار الالتصاق الساخن تُستخدم هذه الأدوات للتحكم بدقة في معلمات مثل درجة حرارة الختم والضغط ووقت الانتظار، مما يسمح للمصنعين بمحاكاة الظروف الحقيقية. الاختبارات قابلة للتخصيص بدرجة كبيرة، وتوفر سرعات اختبار مختلفة وضوابط درجة حرارة لتتناسب مع المواد التي يتم اختبارها.
المعلمة الرئيسية
درجة حرارة الختم. | درجة الحرارة المحيطة ~250 درجة مئوية |
دقة درجة الحرارة | ±0.2 درجة مئوية |
وقت الإقامة | 0.1~9999 ثانية(ختم الحرارة) |
وقت الإقامة | 0.1~9999 ثانية(لصق ساخن) |
ضغط الختم | 0.15 ميجا باسكال~0.7 ميجا باسكال |
فكوك الختم | 50 مم × 10 مم مطلي بالتفلون |
تدفئة الفكين | تدفئة مزدوجة |
خلية الحمل | 200N (اختياري: 30N50N100N، إلخ) |
دقة | 0.5 دورة كاملة |
دقة | 0.01 نيوتن |
قوة | 220 فولت، 50 هرتز |
الميزات الرئيسية لآلات اختبار الختم الحراري والالتصاق الساخن
جودة عالية آلة اختبار الختم الحراري والالتصاق الساخن يجب أن توفر التحكم الدقيق في المعلمات المختلفة لمحاكاة الظروف الحقيقية بدقة. تتضمن الميزات الرئيسية لهذه الآلات ما يلي:
التحكم الدقيق في درجة الحرارة:يجب على أجهزة الختم الحراري وأجهزة اختبار الالتصاق الحراري الحفاظ على درجات حرارة ثابتة للختم، والتي يمكن أن تتراوح من درجة حرارة الغرفة إلى 250 درجة مئوية. يعد التحكم الدقيق أمرًا ضروريًا للحصول على نتائج اختبار موثوقة.
وقت البقاء القابل للتعديل:يجب أن تسمح الآلة بإجراء تعديلات في وقت الانتظار لتتناسب مع متطلبات المواد المختلفة. يشير وقت الانتظار إلى مقدار الوقت الذي تتعرض فيه المادة للحرارة والضغط أثناء عملية الختم.
خلايا الحمل وقياس القوة:إن القدرة على قياس القوة بدقة أمر ضروري لتحديد قوة الالتصاق الساخن. تضمن خلايا الحمل ذات الدقة العالية (على سبيل المثال، 0.5 FS) قراءات دقيقة.
واجهة سهلة الاستخدام:تم تجهيز الآلات الحديثة بأنظمة PLC (وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة) وواجهات شاشة تعمل باللمس لسهولة التشغيل وتحليل البيانات.
الامتثال لمعيار ASTM F1921:من المهم أن تلبي آلة الاختبار متطلبات ASTM F1921، مما يضمن إجراء الاختبارات في ظل ظروف موحدة.
أهمية قوة الالتصاق الساخن
تقيس اختبارات الالتصاق الساخن قوة الختم فورًا بعد عملية الختم الحراري، قبل أن تبرد المادة. وهذا أمر بالغ الأهمية لخطوط التعبئة والتغليف حيث يحدث الختم والملء في وقت واحد، وخاصة عندما يتعلق الأمر بمحتويات ثقيلة. بدون قوة الالتصاق الساخن الكافية، قد يفشل ختم العبوة أثناء المراحل المبكرة من التبريد، مما يؤدي إلى الانسكابات أو المساس بسلامة المنتج.
تُعد قوة الالتصاق الساخن عاملاً رئيسيًا في تطبيقات التشكيل والملء والختم الرأسي (VFFS). في هذه الأنظمة، يحدث الختم بسرعة، مما يترك وقتًا قصيرًا للختم ليبرد قبل ملء العبوة بمحتوياتها. يقيم الاختبار أقصى قوة يمكن أن تتحملها الطبقة المختومة وهي لا تزال ساخنة، مما يساعد الشركات المصنعة على تقييم متانة الختم في ظروف العالم الحقيقي.
فهم ASTM F1921 ودوره في اختبار الالتصاق الساخن
ASTM F1921 هي طريقة الاختبار القياسية لقياس قوة الالتصاق الساخن للبوليمرات والمخاليط البلاستيكية الحرارية المستخدمة في الأشرطة المرنة. وهي توفر إرشادات محددة لقياس القوة المطلوبة لفصل منطقة محكمة الغلق بالحرارة أثناء وجودها في حالة ساخنة. تُستخدم هذه المعايير على نطاق واسع في صناعة التعبئة والتغليف لضمان أداء وسلامة الأختام في المواد المرنة.
تتضمن طريقة اختبار ASTM F1921 سد شريحتي عينة بين فكين ساخنين تحت ظروف درجة حرارة وضغط ووقت بقاء متحكم فيهما. بعد تشكيل السد، يتم فصل العينة المختومة، وقياس القوة المطلوبة للفصل. تساعد هذه العملية في تحديد ما إذا كانت العبوة المختومة حرارياً ستصمد تحت الضغط الذي قد تواجهه أثناء دورة حياتها.
تحدد هذه المواصفة طريقتين لتحديد قوة الالتصاق الساخن للبوليمرات البلاستيكية الحرارية:
- الطريقة أ (التأخير الثابت):يقيس قوة الالتصاق الساخن في أوقات مختلفة بعد فصل الفك، مع تأخير محدد مسبقًا.
- الطريقة ب (التأخير المتغير):يقيس الحد الأقصى لقوة الالتصاق الساخن في فترات تأخير مختلفة.
باتباع إرشادات ASTM F1921، يمكن للمصنعين التأكد من أن مواد التغليف الخاصة بهم تلبي معايير القوة المطلوبة. وهذا يضمن أن التغليف سوف يعمل بشكل جيد في ظل الظروف الحقيقية، مثل أثناء الإنتاج عالي السرعة وعند التعرض لعوامل بيئية مختلفة.
إجراءات الاختبار لاختبار الالتصاق الساخن
1. تحضير العينة
قبل البدء في اختبارات الختم الحراري والالتصاق الساخن، يتم قطع عينات المواد إلى الحجم المطلوب. لاختبار الالتصاق الساخن، تكون شرائح العينة عادةً بعرض يتراوح بين 15 مم و25 مم. يمكن معالجة المواد في ظل ظروف جوية خاضعة للرقابة لضمان الدقة.
2. عملية الختم
يتم وضع العينة بين فكين ساخنين، حيث يطبقان الضغط والحرارة لتشكيل الختم. تعتمد معلمات درجة الحرارة والضغط المستخدمة على المادة المحددة التي يتم اختبارها ونوع التغليف الذي يتم إنتاجه. على سبيل المثال، قد تتطلب الأفلام ذات الطبقات الأكثر سمكًا درجات حرارة أعلى أو فترات بقاء أطول.
3. قياس الالتصاق الساخن
بمجرد إغلاق المادة، يتم سحبها بسرعة من الفكين. يتم قياس القوة المطلوبة لفصل المادة المغلقة. هذه القوة هي قوة الالتصاق الساخن، ويتم تقييمها على فترات زمنية مختلفة، عادةً في منحنى التبريد.
- طريقة التأخير الثابت:يقيس القوة في فترات زمنية مختلفة بعد إجراء الختم.
- طريقة التأخير المتغير:يحدد الحد الأقصى للقوة المبذولة أثناء سحب الختم.
وتعتبر هذه الاختبارات ضرورية لضمان قدرة الأختام على تحمل القوى التي تمارس عليها أثناء الإنتاج والتخزين.