בתעשיית האריזה הגמישה, מקדם החיכוך של חומרי אריזת גלילים תמיד היה מוקד מרכזי הן ליצרנים והן למשתמשים. בין אם מדובר בחברות במעלה הזרם הדורשות מקדמי חיכוך נמוכים בעת רכישת מצעים הניתנים לאטימה-בחום, או במפעלי תרופות ומזון במורד הזרם הבודקים את ביצועי החלקות בעת קבלת חומרי אריזה, שניהם משקפים את השאיפה המשותפת של התעשייה לתפעול חלק באריזה אוטומטית.
עם זאת, מזה זמן רב קיימות אי הבנות וסטיות מסוימות בהבנה ובשיטות הבדיקה של התעשייה לגבי מקדמי חיכוך. בהתבסס על שנים של ניסיון מעשי ומחקר טכני, Haide Packaging סוקרת ומבהירה כאן באופן שיטתי נושא זה.
ט. המהות של מקדם חיכוך ושיטות בדיקה נוכחיות
בפיזיקה, מקדם החיכוך (μ) מוגדר כיחס בין כוח החיכוך (f) ללחץ אנכי (N), כלומר, μ=f / N. ביישום המעשי של חומרי אריזה, הוא מערב את מערכת "זוג החיכוך" שנוצרת על ידי פני החומר והאובייקט המגע שלו.
הרגלי הבדיקה הבאים נפוצים בתעשייה:
בעת רכישת מצעים הניתנים לאטום-בחום, נבדק מקדם החיכוך בין משטחי האיטום-החום שלהם (המכונה "זוג החיכוך הקר הפנימי/פנימי של המצע").
בעת אספקת חומרי גליל מוגמרים, נבדק מקדם החיכוך בין משטחי האיטום בחום- של הסרט המרוכב (המכונה "זוג החיכוך הקר הפנימי/פנימי- של הסרט המרוכב).
שתי הבדיקות נערכות בטמפרטורת החדר, אך התוצאות שלהן אינן משקפות באמת את הביצועים בפועל של החומר במכונות אריזה אוטומטיות. מחקר של Haide Packaging מראה שמה שלקוחות במורד הזרם באמת צריכים הוא ביצועי החלקות של חומר האריזה בתנאי הפעלה בפועל, לא נתוני החיכוך העצמי- של משטח החומר בטמפרטורת החדר.
II. תרחישי חיכוך אמיתיים במכונות אריזה אוטומטיות
סביבת ההפעלה של מכונות אריזה אוטומטיות מורכבת, עם סוגים שונים של זוגות חיכוך:
זוג חיכוך פנימי/מתכתי: משטח חום-חומרי האריזה ומשטח יצירת נירוסטה.
זוג חיכוך חיצוני/מתכתי: משטח חיצוני של חומר אריזה ומשטח יצירת נירוסטה.
זוג חיכוך חיצוני/גומי: משטח חיצוני של חומר אריזה וחגורת גומי סינכרונית.
לציוד מסוים אולי אין אפילו חלקי חיכוך מחליקים.
חשוב מכך, פעולה רציפה של הציוד מובילה לעלייה בטמפרטורה בנקודות חיכוך (לעיתים קרובות עולה על 40 מעלות), ויוצרות "זוג חיכוך חם". לכן, בעת הערכת החלקות של חומרי אריזה, יש לשים לב למקדם החיכוך בין החומר למשטח מתכת בטמפרטורה מסוימת, ולא לנתוני החיכוך העצמי של החומר בטמפרטורת החדר.
III. ההשפעה העיקרית של הטמפרטורה על ביצועי החיכוך
על פי תקן הקבוצה T/CAB 0122-2021 "דרישות טכניות לחלקות פני השטח של הדפסי אריזות נייר", החלקה צריכה לשקול באופן מקיף את מקדמי החיכוך הדינמיים והסטטיים, תוך תשומת לב מיוחדת להשפעת הטמפרטורה.
נתוני ניסויים מראים:
מקדם חיכוך -בחום (CPP, CPE) פנימי/פנימי- קר: 0.1–1.0.
אותו חומר פנימי/מתכתי-מקדם חיכוך קר: 0.17–0.25.
ב-40 מעלות, מקדם החיכוך החם- הפנימי/מתכתי משתנה בטווח: 0.13-0.3.
לחומרי החלקה נפוצים (אולאמיד וארוקמיד) יש נקודות התכה של 72-77 מעלות ו-78-81 מעלות, בהתאמה. כאשר טמפרטורת פני הציוד עולה עקב חיכוך מתמשך או התקני חימום, חומר ההחלקה מתרכך ונודד, מה שמוביל לעלייה במקדם החיכוך, המתבטא בסופו של דבר כחלקות תפעולית לקויה.
IV. ההמלצות המעשיות של Haide Packaging
בהתבסס על הניתוח לעיל, Haide Packaging מציעה את ההמלצות הבאות לענף:
1. הקמת מערכת הערכה נכונה
הפסיקו את המרדף הפשטני אחר "חומרים מקדם חיכוך נמוך".
ציין בבירור את סוג זוג החיכוך ואת תנאי הטמפרטורה במהלך ההערכה.
נתוני חיכוך קר פנימי/פנימי- אינם יכולים לייצג ביצועים בפועל בשימוש.
2. ייעול תקני רכש ובדיקה
בעת רכישת מצעים ניתנים לאטום-בחום, התמקד בהערכת מקדם החיכוך החם- הפנימי/מתכתי שלהם (מומלץ פחות או שווה ל-0.3).
לפני אספקת מוצרים מוגמרים, בדוק את ביצועי החיכוך בפועל של חומר האריזה תחת טמפרטורות פעולה מדומה.
עבור ציוד מיוחד (ללא חיכוך החלקה או רק חיכוך חיצוני/מתכתי), ניתן להשמיט סעיפי בדיקת מקדם חיכוך מיותרים.
3. קדם שדרוגים סטנדרטיים בתעשייה
ממליץ לעמותות וחברות רלוונטיות לשקול את תנאי ההפעלה בפועל בעת תיקון התקנים.
קבע שיטת הערכה מסווגת המבוססת על סוג הציוד ותנאי ההפעלה.
V. מסקנה
ניהול מקדמי החיכוך עבור חומרי אריזת גלילים לא צריך להישאר ברמה של בדיקות מסורתיות אלא צריך להתעמק בהבנת סביבת ההפעלה בפועל של אריזה אוטומטית. באמצעות מחקר טכני מתמשך וניסיון מעשי, Haide Packaging הקימה מערכת מקיפה להערכת ביצועי חיכוך ויישום, המספקת ללקוחות פתרונות תהליכים מלאים-, החל מבחירת חומרים ואופטימיזציה של תהליכים ועד להנחיית שימוש.
אנו מצפים לעבוד עם שותפים בתעשייה כדי לקדם את הפיתוח המדעי של מערכות להערכת חומרי אריזה, כדי להבטיח שכל גליל חומר יפעל בצורה חלקה בקווי אריזה אוטומטיים במהירות גבוהה-.