ASTM F1306 Odporność na powolną penetrację elastycznych folii barierowych i laminatów

Norma „ASTM F1306 Standardowa metoda badania odporności na penetrację przy niskiej prędkości elastycznych folii barierowych i laminatów”, opracowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM), umożliwia scharakteryzowanie elastycznych folii barierowych i laminatów pod kątem ich odporności na penetrację przy niskiej prędkości sondy. Badanie przeprowadza się w temperaturze pokojowej, przykładając do materiału dwuosiowe napięcie z jedną prędkością, aż do momentu przebicia. Określa się siłę, energię oraz czas penetracji sondy do momentu zniszczenia.

Odporność na penetrację jest kluczową cechą użytkową cienkich, elastycznych materiałów, w których produkty o ostrych krawędziach mogą naruszyć integralność bariery ochronnej. Pozwala to na przedostawanie się gazów, zapachów i niepożądanych zanieczyszczeń do wnętrza opakowania, co może uszkodzić produkt i skrócić jego okres przydatności do spożycia. Reakcja materiału na penetrację zmienia się w zależności od wielu czynników, takich jak grubość folii, moduł sprężystości, szybkość penetracji, temperatura, kształt i rodzaj sondy. W związku z tym metoda ta umożliwia obserwację i pomiar reakcji materiału od przebicia do naprężenia. Chociaż do symulacji konkretnych zastosowań końcowych można zaprojektować i wykorzystać liczne kombinacje czynników eksperymentalnych, w przypadku standardowych porównań materiałów należy przestrzegać zalecanych warunków opisanych w tej metodzie.

Odporność na penetrację przy wolnym tempie w elastycznych foliach barierowych i laminatach to mechaniczna metoda badawcza służąca do oceny odporności elastycznych materiałów opakowaniowych (takich jak folie i laminaty z tworzyw sztucznych) na przebicie ostrym przedmiotem w warunkach powolnego, kontrolowanego obciążenia. Mówiąc prościej, mierzy ona trudność powolnego przebicia folii opakowaniowych ostrym przedmiotem. Symuluje to warunki, takie jak nacisk produktu wewnątrz opakowania na niego przez dłuższy czas.

Elastyczne folie barierowe i laminaty to materiały powszechnie stosowane w opakowaniach żywności, produktów medycznych i przemysłowych. Są lekkie, elastyczne i odporne na wilgoć, tlen i przebicia.

Odporność na przebicie to miara siły, jaką materiał może wytrzymać zanim ulegnie przebiciu.

Podczas badania sonda (zazwyczaj okrągła lub stożkowa) jest wciskana w folię z powolną, stałą prędkością, symulując stopniowe ciśnienie (jak podczas układania, przechowywania lub transportu), a nie nagłe uderzenia. Standardowe testy są zazwyczaj przeprowadzane zgodnie z normą ASTM F1306.

Producenci wymagają stosowania tej metody testowania, aby mieć pewność, że opakowanie:

• Trwałe w obsłudze i transporcie
• Możliwość zachowania zawartości w czasie
• Może zmniejszyć wskaźniki awaryjności, takie jak wycieki lub zanieczyszczenia

W przypadku firm oceniających lub projektujących elastyczne opakowania (np. worki próżniowe, opakowania wyrobów medycznych) ta metoda badawcza pomaga porównywać materiały i sprawdzać, czy spełniają one wymagane kryteria wydajności.

Głównym sprzętem używanym w testach jest:

• Uniwersalna maszyna wytrzymałościowa: Zwykle wyposażona w ogniwo obciążnikowe o nośności od 100 N do 500 N i kontrolowaną prędkość trawersy.
• Sonda nakłuwająca: Zwykle o końcówce kulistej lub półkulistej (np. o średnicy od 3 mm do 5 mm).
• Uchwyt do mocowania próbki: okrągły zacisk lub pierścień, który utrzymuje folię napiętą, bez przesuwania się.
• Próbka: Płaski kawałek elastycznej folii barierowej lub laminatu, który ma zostać poddany testowi.
• Oprogramowanie lub wskaźnik: Do rejestrowania siły i przemieszczenia.

Próbki są kondycjonowane na początku badania . O ile nie określono inaczej, próbki folii są kondycjonowane przez co najmniej 40 godzin w temperaturze 23 stopni Celsjusza plus/minus 2 stopnie Celsjusza i wilgotności względnej 50% plus/minus 5%.

Próbki są zazwyczaj cięte na kwadraty lub okręgi o wymiarach co najmniej 76 mm x 76 mm. Próbki powinny być płaskie, bez zmarszczek i widocznych wad.

Folię umieszcza się w uchwycie na próbkę i mocno ściska, aby wytworzyć napięcie. Obszar testowy powinien być płaski i wyśrodkowany względem sondy. Wybiera się odpowiedni rozmiar sondy (np. półkulę o średnicy 3 mm). Prędkość poprzeczki ustawia się na 250 mm/min (o ile nie zaznaczono inaczej). Kalibruje się ogniwo obciążnikowe, a odczyty przemieszczenia i siły zeruje. Następnie rozpoczyna się test. Sonda przesuwa się w dół ze stałą prędkością, aby przebić folię. Urządzenie rejestruje siłę w funkcji odległości, aż do momentu rozerwania folii lub osiągnięcia maksymalnej głębokości penetracji. Mierzy się i podaje szczytową siłę przy pęknięciu (maksymalne obciążenie).

Opcjonalnie można podać: energię pęknięcia (pole pod krzywą), odległość w miejscu pęknięcia i zachowanie po uszkodzeniu (jeśli jest to wymagane).

Wynik testu to krzywa siły i przemieszczenia. Wartość siły szczytowej służy jako miara odporności na penetrację. Pomaga to porównać wytrzymałość mechaniczną różnych folii lub struktur laminowanych.

Aby zapewnić wiarygodność statystyczną, test powtarza się co najmniej pięć razy. Testy przeprowadza się również w różnych warunkach (np. po starzeniu, wystawieniu na działanie ciepła lub zimna albo w warunkach wilgotnych).

Nasza organizacja, która od lat wspiera firmy z wszystkich sektorów, oferując szeroki zakres usług testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silnym zespołem pracowników, którzy uważnie śledzą światowe osiągnięcia w dziedzinie nauki i technologii oraz stale się rozwijają. W tym kontekście oferujemy również usługi testowe zgodne z normą ASTM F1306 dotyczącą metody badania odporności na penetrację przy małej prędkości elastycznych folii barierowych i laminatów.