A la indústria de l'embalatge flexible, el coeficient de fricció dels materials d'embalatge en rotlle sempre ha estat un focus clau tant per als productors com per als usuaris. Tant si es tracta d'empreses aigües amunt que requereixen coeficients de fricció baixos a l'hora d'adquirir substrats segellables amb calor-, com de fàbriques farmacèutiques i alimentàries aigües avall que comproven el rendiment de suavitat quan reben materials d'embalatge, tots dos reflecteixen la recerca habitual de la indústria d'un bon funcionament en envasos automatitzats.
Tanmateix, durant molt de temps, hi ha hagut certs malentesos i desviacions en la comprensió i els mètodes de prova de la indústria pel que fa als coeficients de fricció. Basant-se en anys d'experiència pràctica i investigació tècnica, Haide Packaging revisa i aclareix sistemàticament aquest tema aquí.
I. L'essència del coeficient de fricció i les pràctiques d'assaig actuals
En física, el coeficient de fricció (μ) es defineix com la relació entre la força de fricció (f) i la pressió vertical (N), és a dir, μ=f / N. En l'aplicació pràctica dels materials d'embalatge, implica el sistema de "parells de fricció" format per la superfície del material i el seu objecte en contacte.
Els següents hàbits de prova són freqüents a la indústria:
En comprar substrats segellables per calor, es prova el coeficient de fricció entre les seves superfícies de segellat per calor (anomenat "parell de fricció interior/interior-fred del substrat").
Quan s'entreguen materials de rotlle acabats, es prova el coeficient de fricció entre les superfícies de segellat de calor-de la pel·lícula composta (anomenat "parell de fricció interior/interior-de pel·lícula composta en fred").
Ambdues proves es realitzen a temperatura ambient, però els seus resultats no reflecteixen realment el rendiment real del material en màquines d'envasament automatitzades. La investigació de Haide Packaging mostra que el que realment necessiten els clients aigües avall és el rendiment de suavitat del material d'embalatge en condicions de funcionament reals, no les dades d'auto-fricció de la superfície del material a temperatura ambient.
II. Escenaris de fricció reals en màquines d'envasat automatitzades
L'entorn operatiu de les màquines d'envasament automatitzades és complex, amb diversos tipus de parells de fricció:
Parell de fricció interior/metall: superfície de segellat-del material d'embalatge i superfície de conformació d'acer inoxidable.
Parell de fricció exterior/metall: superfície exterior del material d'embalatge i superfície de formació d'acer inoxidable.
Parell de fricció exterior / cautxú: superfície exterior del material d'embalatge i cinturó síncron de goma.
És possible que alguns equips ni tan sols tinguin peces de fricció lliscants.
Més important encara, el funcionament continu de l'equip condueix a un augment de la temperatura als punts de fricció (sovint superant els 40 graus), formant un "parell de fricció calenta". Per tant, quan s'avalua la suavitat dels materials d'embalatge, s'ha de parar atenció al coeficient de fricció entre el material i una superfície metàl·lica a una temperatura determinada, en lloc de les dades d'auto-fricció del material a temperatura ambient.
III. L'impacte clau de la temperatura en el rendiment de la fricció
Segons l'estàndard del grup T/CAB 0122-2021 "Requisits tècnics per a la suavitat de la superfície de les impressions d'embalatge de paper", la suavitat hauria de tenir en compte de manera integral els coeficients de fricció dinàmics i estàtics, amb especial atenció a l'impacte de la temperatura.
Les dades experimentals mostren:
Coeficient de fricció interior/interior-substrat segellable per calor (CPP, CPE): 0,1–1,0.
Coeficient de fricció en fred-interior/metall del mateix material: 0,17–0,25.
A 40 graus, el coeficient de fricció en calent-interior/metall varia en el rang: 0,13-0,3.
Els agents antilliscants comuns (oleamida i erucamida) tenen punts de fusió de 72-77 graus i 78-81 graus, respectivament. Quan la temperatura de la superfície de l'equip augmenta a causa de la fricció contínua o els dispositius d'escalfament, l'agent de lliscament s'estova i migra, donant lloc a un augment del coeficient de fricció, manifestant-se finalment com una mala suavitat operativa.
IV. Recomanacions pràctiques de Haide Packaging
A partir de l'anàlisi anterior, Haide Packaging proposa les següents recomanacions per a la indústria:
1. Establir un sistema d'avaluació correcte
Atureu la recerca simplista de "materials de baix coeficient de fricció".
Especifiqueu clarament el tipus de parell de fricció i les condicions de temperatura durant l'avaluació.
Les dades de fricció en fred-interior/interior no poden representar el rendiment real en ús.
2. Optimitzar els estàndards d'adquisició i proves
Quan compreu substrats segellables per calor, centreu-vos en avaluar el seu coeficient de fricció en calent-interior/metall (recomanat Menor o igual a 0,3).
Abans de lliurar els productes acabats, comproveu el rendiment de fricció real del material d'embalatge a temperatures de funcionament simulades.
Per a equips especials (sense fricció lliscant o només fricció exterior/metall), es poden ometre clàusules de prova de coeficient de fricció innecessàries.
3. Promoure actualitzacions estàndard de la indústria
Recomaneu que les associacions i empreses rellevants tinguin en compte les condicions de funcionament reals a l'hora de revisar les normes.
Establir un mètode d'avaluació classificada en funció del tipus d'equip i les condicions de funcionament.
V. Conclusió
La gestió dels coeficients de fricció dels materials d'embalatge en rotllos no s'ha de mantenir al nivell de les proves tradicionals, sinó que ha d'aprofundir en la comprensió de l'entorn operatiu real dels envasos automatitzats. Mitjançant la investigació tècnica contínua i l'experiència pràctica, Haide Packaging ha establert un sistema integral d'avaluació i aplicació del rendiment de la fricció, que ofereix als clients solucions completes de-procés, des de la selecció de materials i l'optimització del procés fins a la guia d'ús.
Esperem treballar amb socis del sector per promoure el desenvolupament científic de sistemes d'avaluació de materials d'embalatge, garantint que cada rotllo de material funcioni sense problemes a les línies d'envasament automatitzades d'alta-velocitat.