Институт упаковочного материаловедения заказчиков упаковки

Чтобы упаковка выпускаемой готовой продукции соответствовала требованиям и ожиданиям, термоусадочная плёнка по площади всего полотна должна иметь однородность свойств, т.е. одни и те же показатели степени и напряжения усадки, плотности и толщины, а также стабильность намотки. Важны также прочность, жесткость, способность противостоять проколу и раздиру, прозрачность, глянец/блеск, равномерность окраса, свариваемость. Если эти показатели будут «плавать», качество упаковки не может быть гарантировано.

В этой теме мы собрали для вас информацию о методиках тестирования термоусадочной плёнки, применяемых для проверки её функциональных и потребительских свойств.

В FMCG компаниях, которые постоянно улучшают свою эффективность, одна из задач заказчика упаковки состоит в том, чтобы сократить время, затрачиваемое на входной контроль и при этом избежать любых несоответствий, ведущих к браку или снижению эффективности работы линий, путём обеспечения гарантированного качества поставок (Quality Assurance). Естественно, решить такую задачу можно только путём выбора поставщика с развитой системой менеджмента качества, который использует как средства автоматического контроля, так и проводит тестирование плёнок на соответствие заявленным параметрам.

Вы думаете много поставщиков осуществляет входной контроль качества полимерного сырья, проверяя соответствие новой партии цвету, размеру гранул, наличию скользящих добавок, отсутствию посторонних включений и запыленности, влажности? Почти никто не использует (Плотномер) для проверки сыпучести или насыпной плотности, не актуально.

Современные экструдеры, это маленькие производственные комплексы, которые помогают гарантировать качество выпускаемой плёнки, обладая следующими дополнительными возможностями:
• автоматическая загрузка, смешивание и подготовка компонентов с точностью до одной десятой доли процента;
• автоматический контроль и регулирование толщины плёнки;
• автоматическое регулирование ширины плёнки и точности её подачи на намотчик;
• контактная, реверсивная и центральная намотка с регулированием натяжения;
• реверсивная вытяжка, обеспечивающая совместно с универсальным намоточным устройством идеальную намотку;
• антистатическая обработка плёнки.

Процесс производства и фасовки определяется государственным стандартом 10354-82 и всё действующим специальным стандартом для термоусадочной плёнки 25951-83. В нём достаточно компактно описаны базовые требования и тесты, поэтому любому заказчику упаковки не составит труда изучить его при начале работы по этой категории.

С момента разработки этого стандарта методики тестирования не сильно изменились, но, безусловно, в связи с улучшением технологии и ростом требований маркетинга, выросло количество возможных показателей для контроля, да и измерительное оборудование стало точнее. Поэтому крупные заказчики не ограничиваются требованиями стандарта 25951-83 или ТУ поставщика, а прописывают в технической спецификации альтернативные требования испытаний по ASTM, ISO или другим релевантным стандартам.

Качественная термоусадочная плёнка при внешнем осмотре не имеет разрывов, отверстий, проколов и деформаций; отсутствуют запрессованные складки, заломы. Поступать к заказчику плёнка должна только в заводской упаковке. Согласно требованиям каждый рулон содержит две этикетки:
• на внешней стороне на этикетке указывается поставщик, идентификация товара, номер партии, дата, вес или метраж.
• вторая этикетка внутри втулки предназначена для идентификации поставщика и содержит информацию о дате изготовления, другую информацию о производстве.

_________________________________________________________________________________________________________________________
Например, заказчики могут проверить такой показатель, как Толщина (мм), который можно измерять по ГОСТ, а можно по ASTM D6988.
Здесь надо акцентировать внимание на том, что не стоит руководствоваться только ГОСТ 10354-82 где допуск на толщину ± 20 %, а стоит прописывать более жёсткие требования.
Кроме того, для заказчиков важна не только Толщина плёнки, но и Разнотолщинность или полный профиль толщины плёнки (2-Сигма/%). Средняя толщина не может быть полноценным показателем, более показательно отношение минимальной и максимальной толщины, стандартное отклонение и расчетные допуски, выраженные как "2-Сигма" (удвоенное среднеквадратичное отклонение). Вы знаете разницу между продольной и поперечной разнотолщинностью? На скорость и качество процессов сварки плёнки несколько сильнее влияет поперечная разнотолщинность плёночного полотна.
Читайте подробнее про разнотолщинность
_________________________________________________________________________________________________________________________
Степень фактической усадки зависит от температуры и времени, в течение испытания. Результаты отображаются в % относительно температуры. Термическая усадка может определяться в соответствии с ГОСТ 25951 по изменению линейных размеров образцов при нагревании в воздушной среде при температуре (180±5) °С в течение 30 секунд, или альтернативно в соответствии со стандартом ASTM D2732 с использованием специальных приборов для определения естественной термоусадки.
Метод жидкостной иммерсии или метод погружения почти не применяется. Некоторые поставщики используют термошкаф . В любом случае мы рекомендуем сравнить и гармонизировать методику тестирования между поставщиком и заказчиком.

Сила холодной усадки
- большая сила холодной усадки обеспечивает улучшенное удержание товара;
Сила горячей усадки
Расчет усадки в направление обработки (продольном), %
Расчет усадки в поперечном направление, %
Из исследуемой плёнки вырезаются образцы как в продольном, так и в поперечном направлении. Образцы фиксируются в зажимах для растяжения таким образом, чтобы расстояние между зажимами составляло 100 мм и фактическое усилие равнялось нулю. Затем создаётся среда 250°С в закрытой камере в течение 1 минуты, и в это время измеряется усилие. Максимальное зарегистрированное усилие представляет собой силу горячей усадки. Затем возвращается комнатная ambient среда, а усилие растяжения продолжают отслеживать. Максимальное усилие вновь регистрируют, и этот второй максимум представляет силу холодной усадки.
Расчет силы холодной и горячей усадки (НО и ПН) S=F/A;
где S - напряжение усадки, фунт/мм2 (p/mm2)
F - сила усадки, фунт (р)
A=t×b (мм2);
b=15 мм;
t=средняя толщина, полученная из трех измерений на одном и том же образце (мм).
_________________________________________________________________________________________________________________________
Прочностные показатели возможно определить физико-механическими тестами на разрушающее напряжение (разрывная прочность) и относительное удлинение при разрыве (%) (ГОСТ 14236-81). Для выявления этих показателей в большинстве случаев используется автоматическая разрывная машина. https://youtu.be/Yj3m2ny3u24

Коэффициент сопротивления разрыву или предел прочности при растяжении альтернативно измеряется по ASTM D882-02.
Ранее применялся ASTM D1922-06a

Читайте также по теме Качество гибких упаковочных материалов
_____________________________________________________________________________________________________________________
Модуль упругости при растяжении (модуль Юнга), МПа характеризует сопротивление материала растяжению при упругой деформации, или свойство объекта деформироваться вдоль оси при воздействии силы вдоль этой оси; определяется как отношение напряжения к удлинению. Часто модуль Юнга называют просто модулем упругости.
______________________________________________________________________________________________________________________
Прочность или сопротивление раздиру стандартно определяют путем испытания на раздир по Элмендорфу (Н) используя метод ISO 6383.
Усилие, требуемое для распространения раздира образца плёнки, измеряют с использованием маятникового устройства. Маятник колеблется под воздействием силы тяжести по дуге, разрывая образец с предварительно сделанным надрезом. Образец фиксируют с одной стороны маятником и с другой стороны стационарным зажимом. Прочность на раздир определяется силой, необходимой для разрыва образца.
______________________________________________________________________________________________________________________
Прочность на прокол
Метод определяется ASTM D 5748. Показатели при прокалывании (прочность, энергия разрушения, расстояние проникновения) определяют сопротивлением плёнки проникновению зонда (19 мм диаметром) при заданной скорости (250 мм/мин), альтернативно прочность на прокол (определяют прокалыванием шариком (энергия/Дж) при +23°С, -20°С и -40°С).
______________________________________________________________________________________________________________________
Ударная прочность плёнок
Ударопрочность при испытании на сбрасывание (грамм) в соответствии с ASTM D1709-04 или альтернативно по ISSO 7765-1, метод «А»
Идеальным для определения и анализа ударной прочности пленок является анализатор прочности при ударе пленок и листовых материалов.
Также называют Прочность по методу падающего ударника. Ударник ("дротик") с полусферическим наконечником диаметром 38 мм роняют с высоты 0,66 мм на плёнку, фиксированную поверх отверстия. Если образец разрушался, массу ударника снижают, если нет, увеличивают. Испытывают более 20 образцов. Задача - получить массу, при которой разрушится 50% образцов.
Разница в стандартах:
 В соответствии со стандартом ASTM D1709 не существует ограничений по толщине испытуемой пленки, но испытуемым материалом, может быть ТОЛЬКО пленка. В то время как по стандарту ISO7765 материалом может быть любой листовой материал, но его толщина не должна превышать 1мм.
 В соответствии со стандартом ASTM D1709, существует два способа испытаний: «лестничный способ» и альтернативный ему. По стандарту ISO, единственным способом измерения является «лестничный», UBMC обладает только этим способом испытания.
 Разница в качестве разорванных образцов (N). По ASTM, требуется только 10 последних разрывов, а также если все 20 образцов были испытаны, но число разорванных не достигает 10 штук, то тестирование продолжается, до достижения 10. Если число разорванных образцов больше 10, разорванные образцы, заменяются на новые, и испытания продолжаются, до получения 10. По стандарту ISO7765, такого правила не существует, и разорванных образцов может быть больше 10.
 Правила методов захвата. В ASTM D1709, применяются два способа захвата: электромагнитный или пневматический, тогда как в ISO, применяется только электромагнитный способ.
Подробнее http://www.ugnlab.ru/content/view/869/
__________________________________________________________________________________________________________________________
Предел текучести также измеряется согласно ASTM D882-02
__________________________________________________________________________________________________________________________
Плотность плёнки может определяться согласно ISO 1183.
__________________________________________________________________________________________________________________________
Внешний и внутренний коэффициент трения.
Этот Коэффициент иногда измеряют согласно ISO 8295. По определению он является сопротивлением скольжению между двумя поверхностями, лежащими в контакте друг с другом. Различие делается между статическим трением, которое должно преодолеваться в момент, когда начинается скольжение, и динамическим трением, которое присутствует во время скольжения при заданной скорости.
Но обычно перед постановкой на конвейер просто проверяют наличие статики.

http://polymerss.blogspot.com/2012/01/blog-post_3987.html

При входном контроле на складе заказчика редко измеряют ширину плёнки, отклонение намотки по торцу рулона, а больше проверяют массу рулонов или общий вес.
Ряд проверок необходимо выполнять во время каждого запуска производства готовой продукции.
Качественная термоусадочная плёнка также не должна иметь эстетических дефектов, в т.ч.:
• разрывы, отверстия, проколы, другие деформации;
• запрессованные складки, заломы;
• участки с неоднородным прокрасом, глянцем, прозрачностью, цветные полосы.

При установке рулона проверяется плотность намотки.

При выходе готовой продукции с линии оценивается внешний вид, для окрашенных или прозрачных плёнок с блеском производится оценка блеска или матовой поверхности (%). Можно использовать блескомер. Прозрачность плёнки или степень окрашивания лучше сравнивать с эталонными образцами.
Для плёнки с печатью проверяется устойчивость нанесённого изображения;

Проверяется образование отверстий во время усадки;

В свою очередь, матовая поверхность плёнки должна предотвращать проблему слипания плёнки и продукта, обеспечивая не слипающуюся поверхность с низким коэффициентом трения, не требуя использования добавок для достижения таких свойств и делает более простыми операции с плёнкой при упаковке. Таким образом, плёнку легче использовать на автоматических линиях.

Проверяется образование и острота запахов.

Прочность сварного шва может проверяться субъективно, с помощью самостоятельно разработанного метода или реже, используя анализатор термосварки. Следует иногда проводить сравнительное тестирование, подбирая более низкую температуру сварки швов. https://kovsheg.kiev.ua/o-svarke-plenok виды швов

Самое сложное, когда вам нужно не только базовое испытание с протоколом, но и сравнительное испытание для выявления преимущества свойств альтернативного рецепта.
___________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________
Дефекты возникающие при намотке пленки (для всех пленок, не только термоусадочных)

Складки - могут появляться вследствие разнотолщинности пленки, а уже об этом явлении у нас есть подробный материал;
Также упомяните неотрегулированность положения приемных и намоточных валов и уровень высоты складывания.
Спросите, есть ли прижимные валы, обеспечивающие контакт с наружной поверхностью перематываемой пленки, чтобы снизить уровень вибрации и предотвратить захват воздуха. В самом начале намотки диаметр рулона еще невелик и намотка осуществляется под большим углом, что способствует попаданию воздуха между слоями изделия и образованию вертикальных морщин. С увеличением диаметра рулона угол между прижимным валом и пленкой постепенно уменьшается.
По мере того как рулон с готовой продукцией увеличивается в размере, ему передается все большее напряжение из области соприкосновения вала с поверхностью пленки. Давление в зоне контакта возрастает из-за увеличения линейной скорости перемотки. При этом внутренние слои, наоборот, высвобождаются, что приводит к таким дефектам, как телескопичность и наплывы. Соответственно, в начале процесса пленка должна наматываться на гильзу очень туго с постепенным ослаблением. Таким образом, для предотвращения появления морщин давление в зоне контакта должно изменяться, снижаясь по мере роста диаметра рулона.
Образование вертикальных полос на поверхности рулона в дальнейшем приводит к возникновению «ребер» или прямых линий, так как при высокоскоростной намотке поверхность пленки увлекает за собой большее и большее количество воздуха. По мере увеличения диаметра рулона проблема только усугубляется. Подобные дефекты предотвратить довольно просто: достаточно ограничить скорость намотки.
Еще одной причиной может быть малая точность работы оборудования, в том числе вызванная его длительной эксплуатацией. В таком случае надо первым делом заменить в оборудовании изношенные узлы и детали и убедиться в том, что установка новых будет осуществляться с максимальной аккуратностью.

Коробление кромки - происходит из-за того, что подобные материалы имеют склонность к вытягиванию вдоль линии разреза в результате трения между изделием и краем лезвия. Воздействие данного эффекта является постоянным, так что вызванные им деформации края пленки могут накапливаться по краям рулона по мере его намотки. В большинстве случаев причиной возникновения данного дефекта является затупившееся лезвие резательной машины, которое не было вовремя заменено.

Легкие и очень тонкие пленки имеют особенность закручиваться по направлению к центру ленты, что также вызывает коробление кромки. В качестве контрмеры можно изменить угол контакта изделия с распределительным валом.

Кроме того, в тех случаях, когда пленка изготавливается из склонных к растягиванию материалов, таких как ПП и ПЭ, избыточное напряжение при намотке или же слишком высокая ее скорость могут легко привести к появлению соответствующих дефектов, в результате чего поверхность изделия становится неоднородной. Для решения данной проблемы необходимо снизить напряжение и отрегулировать скорость перемотки пленки.

Царапины - могут быть вызваны заусенцами на поверхности наматывающего вала или иногда даже прилипшем посторонним объектом.
Кроме того, при использовании высокоскоростных продольно-резальных машин периодически наблюдается проскальзывание пленки, а трение, возникающее между валом и тонким материалом, может повредить полотно (эта проблема особенно актуальна для некоторых изделий, к качеству поверхности которых предъявляются очень высокие требования, например, для пленки с покрытием из слоя алюминия или продуктов для нанесения изображений лазером).