ASTM F88/F88M − 15 Standard Test Method for Seal Strength ...

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ASTM F88/F88M − 15 Standard Test Method for Seal Strength of Flexible Barrier Materials

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ASTM F88/F88M – 15 Standard Test Method for Seal Strength of Flexible Barrier Materials


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ASTM F88/F88M − 15 Standard Test Method for Seal Strength of Flexible Barrier Materials

1. 범위

1.1 연성 Barrier 재료의 Seal 강도 측정에 적용.

1.2 시험은 Flexible 재료와 강성 재료 사이 Seal에 대해 시행.

1.3 본 시험방법에 따라 시험된 Seal은 모든 출처, 실험실 또는 상품에 적용.

1.4 Seal이 들어있는 시험 Strip을 분리하는데 필요한 하중을 측정하며 시편 파괴 Mode를 식별.

1.5 SI 단위 또는 인치-파운드 단위를 별도 표준으로 평가. 각 시스템에 명시된 값은 정확한 값이 아니므로

각 시스템은 서로 독립적으로 사용하며 혼용은 불가

1.6 안전문제를 다루지 않으며 사용자의 책임.

2. Referenced Documents 2.1 ASTM Standards

D882 Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting E171 Practice for Conditioning and Testing Flexible Barrier Packaging E691 Practice for Conducting an Interlaboratory Study to Determine the Precision of a Test Method

3. 용어

3.1 정의

3.1.1 Average seal strength– 시험 조건에서 Flexible 재료를 강성 재료 또는 다른 Flexible 재료로부터 분리하는데

필요한 Seal 단위 폭당 평균 하중.

3.1.1.1 토론 — 평균 하중은 시험기에 의해 디지털화된 하중 대 Grip 이동의 Plot으로부터 계산.

시험 Strip에서 느슨함을 제거한 후 Plot은 제로 하중에서 시작.

Seal을 벗겨내는데 필요한 하중 수준을 0에서 초기 수준으로 올리는 것은 Seal 강도를 나타내지 않으며, 곡선의

해당 부분데이터는 평균 강도 계산에 포함되지 않으며 시편 파손 후 0으로 되돌아 가면 안 된다. 측정된 Seal

프로파일 곡선의 각 끝에서 폐기되는 데이터의 양은 모든 평균 Seal 강도 비교 세트(6.1.1 및 9.8.1 참조) 내에서

모든 시험에 대해 동일.

3.1.2 Flexible –180도로 굽힐 수 있는 굽힘 하중 강도와 두께를 가진 재료를 의미

3.1.3 Maximum seal strength – 시험 조건에서 Flexible 재료를 강성 재료 또는 다른 Flexible 재료로부터

분리하는데 필요한 Seal 단위 폭당 최대 하중.

FIG. 1 Tail Holding Methods

4. 의의 및 사용

4.1 Seal 강도는 공정 검증, 공정 제어 및 기능에 사용하기 위한 정량적 측정.

Seal 강도는 개봉하중 및 포장 무결성과 관련되며 포장 공정이 일관된 Seal을 생성하는 능력을 측정하는 것과

관련. 일부 최소 수준에서의 Seal 강도는 필요한 패키지 요건이며, 개봉을 용이하게 하기 위해 Seal 강도를

제한하는 것을 권장.

4.1.1 최대 Seal 강도는 중요한 정보이지만 일부 응용 분야에서는 Seal을 여는 평균 하중이 유용하며 이 경우




보고.

4.2 재료 시험 시 측정된 하중의 일부는 굽힘 하중 구성 요소이며 Seal 강도 만은 아니다. 이러한 굽힘 하중을

제어하기 위해 당긴 방향에 대해 다양한 각도로 시편을 유지하기 위해 다수의 Fixture 및 기술이 고안. 각 시험

결과에 대한 효과는 다양하므로 시험 시리즈 전체에서 한 가지 기술(기술 A, 기술 B 또는 기술 C)을 일관되게

사용하는 것을 권장.

Fixture 및 기술의 예는 그림 1참조.

4.2.1 기술 A: 미 지지 – 시편 끝부분은 반대쪽 Grip으로 고정되고 시험이 진행되는 동안 Seal은 지지되지 않은

채 유지.

4.2.2 기술 B: 90° 지지(손 사용) — 시편 끝은 반대 Grip으로 고정되며 Seal은 시험이 진행되는 동안 끝에

수직으로 90° 각도로 손으로 지지.

4.2.3 기술 C: 180°지지 – 덜 유연한 Tail은 한 Grip에 고정된 단단한 정렬 판에 대해 평평하게 지지.

더 유연한 Tail은 Seal 위로 180 ° 접히고 시험을 시행하는 동안 반대쪽 Grip에 고정.

5. 간섭

5.1 Seal 강도로 얻은 값은 Seal 강도 이외 시편 특성에 영향을 받으며 이 간섭은 부록 참조.

6. 기기

6.1 인장 시험기-일정한 Jaw-separation 유형 시험기- 기기는 측정 범위 내에서 시편 확장의 최대 2 % 거리를

이동하는 하중측정 시스템이 필요. 인장 하중과 Grip의 분리거리를 기록하기 위한 장치 필요.

이 두 측정 시스템 정확도는 ±2 %.

Jaw 분리 속도는 일정해야 하며 약 200 ~ 300 mm/분으로 조절.

Grip 시스템은 시편 미끄러짐을 최소화하고 시편에 균일한 응력을 작용.

6.1.1 평균 Seal 강도 계산이 필요한 경우, 시험기 시스템은 작업자가 Programming할 수 있는 지정된 Grip 이동

범위에 걸쳐 값을 계산. 하중 곡선 대 Grip 이동을 Plot할 수 있는 기능 필요.

6.2 시편 D882의 5.4 요구사항을 준수하는 시편 절단기- 시편을 25mm, 15mm, 25.4mm 너비로 절단하기 위한

크기로 허용 오차는 ± 0.5 %.

7. Sampling

7.1 시편 수는 대표 성능을 결정하도록 선택.

7.2 시각적 결함이 있거나 정상에서 벗어난 차이가 있는 시편의 시험은 조사 목적에 따라 적절하지 않을 수 있다.

무차별적 결함 제거는 결과 편향을 유발.

8. Aging 및 Conditioning

8.1 짧은 시간에 시험 재료의 Heat seal strength stability에 대한 정보가 없다면 E171 조건에 따라, 40 시간 이상

유지하여 안정성 확보.

8.2 Thermal Seal 조건은 Seal 강도 안정성을 달성하기에 충분한 실험에 의해 결정된 시간으로 단축 가능.

8.3 지정된 보관 또는 취급 온도에서의 Seal 강도 측정과 같은 특정 시험 목표를 충족시키기 위해 Conditioning

수정이 필요.

9. 절차

9.1 제조업체의 권장 사항에 따라 인장시험기를 교정.

9.2 그림 2 치수로 절단하여 시험용 Seal 시편을 준비.

모서리는 Seal 방향과 수직으로 깨끗하게 절단.

시험기의 Grip 치수에 따라 시편 다리가 그림보다 짧을 수 있다.

9.3 Tail 고정 기술을 준수하여 인장 시험기에서 시편의 각 Leg를 고정.

시편의 Seal 면적은 Grip 사이에서 거의 동일거리 유지.

Grip 사이의 권장 거리 (초기 구속되지 않은 시편 길이)는 아래 참조.

A Grip separation distance is recommended to be limited for highly extensible materials (100 + % elongation at seal

failure) to minimize interferences (see annex). B Refer to Fig. 2 for definition of X.




NOTE 1—Seal dimension marked X varies with sealer configuration. FIG. 2 Recommended Specimen Dimensions

9.4 Grip에 시편을 측면으로 중앙에 장착. Seal Line이 당기는 방향에 수직이 되도록 시편을 Grip에 정렬하여

충분한 느슨함을 허용하여 시편이 시험 시작 전 응력을 받지 않도록 조정.

9.5 시험 중 Fin-seal tail 방향에 따라 측정된 Seal 강도의 상당한 차이가 발생.

시험 보고서는 Tail 방향 제어에 사용된 기술의 세부 사항을 표시.

9.6 Seal은 Grip 간격 200 ~ 300 mm / min에서 시험.

9.7 각 주기마다, 시편에 응력이 가해졌을 때 발생하는 최대 하중을 보고하고 시편의 파손 Mode를 기술.

9.8 시험 Strip이 접착 파손, 응집 파손 또는 박리에 의해 Seal 영역에서 박리되는 경우, 평균 박리 하중은

중요한 성능 지수이며 시험 Cycle의 일부로 시험기에 의해 측정.

9.8.1 장비 제조업체의 지침에 따라 평균 Seal 강도를 계산할 Algorithm을 선택.

그림 3은 곡선의 중앙 80 %에서만 데이터를 사용하여 평균을 계산하는 Algorithm의 효과.

9.8.2 시편이 Seal 영역에서 크게 변하지 않고 기판 재료의 파손, 찢어짐 또는 인장으로 인해 파손이 발생하는

경우, 평균 파손 파괴력은 Seal 성능을 설명하는데 거의 의미가 없으며 그러한 경우에는 기록해서는 안 된다

(부록 A1.1 참조).

9.9 하중 대 Grip 이동의 Plot은 결과 해석에 도움. 시험기는 Plot을 생성하도록 Programming.

9.10 Grip 이동으로 인해 껍질만 벗겨지는 경우에는 Seal 분리를 유발하는 에너지와 같은 다른 특성이 적절.

Seal 박리 외 다른 파손 Mode(연신, 파손, 파열, 박리(설계된 박리 Seal 분리 Mode가 아닌 경우) 또는 기타)가

존재하는 경우, 에너지 및 기타 기능은 주의해서 해석.

10. 보고서

10.1 다음을 기록.

10.1.1 시험 재료 설명.

10.1.2 Seal 형성에 사용되는 장비 및 시험방법 또는 규격.

10.1.3 Seal 시험에 사용되는 장비.

10.1.4 시험 중 주변 조건 온도와 습도.

10.1.5 Grip 분리 속도.

10.1.6 초기 Grip 분리 거리.

10.1.7 Seal 너비.

10.1.8 인장 방향과 관련한 재료의 가공방향-시험 결과와 관련.

10.1.9 하중(강도) 값을 유효 숫자 3 자리로 설정.

10.1.10 Tail (Technique A, B 또는 C) 고정 방법과 시편 고정에 사용되는 특수 Fixture.

10.1.11 서로 다른 두 재료로 Seal이 이루어지면 각 Grip에 고정된 재료를 기록.




10.1.12 시편 수와 Sampling 방법.

10.1.13 시험 결과에 영향을 줄 수 있는 기타 관련 정보.

10.1.14 시편 파괴 Mode의 시각적 결정

개별 Strip의 파손 과정에서 하나 이상의 Mode가 자주 발생. 관찰된 모든 Mode를 기록.

권장되는 Mode 분류 (그림 4 참조).

Adhesive failure of the seal, peel Cohesive failure of the material Break or tear of material in seal area or at seal edge Delamination of surface layer(s) from substrate Elongation of material Break or tear of material remote from seal

10.1.15 시편이 파손될 때 발생하는 최대 하중, N/m 또는 lbf / in로 표시.

10.1.16 평균 박리강도(해당되는 경우)(9.8 참조) —평균 계산에 사용된 방법 또는 Algorithm에 대한 설명 포함.

10.1.17 결과 해석에 의미 있는 것으로 간주되는 경우 하중 대 Grip 이동의 도표.

10.1.18 간섭으로 인해 손상되지 않는 기타 데이터- 특정 시험 목적과 관련이 있는 경우.

10.1.19 적절한 것으로 간주되는 통계 계산(일반적으로 평균, 범위 및 표준편차).

TABLE 1: Materials and Techniques

TABLE 2: Test Equipment




NOTE 1—Schematic representation of seal failure modes for seals between two webs. No diagram is included for systems including an adhesive as a third component. FIG. 4 Test Strip Failure Modes

11. 정밀도와 Bias

11.1 정밀도 — Round robin은 E691을 사용하여 6개 실험실 각 3개 시험 그룹, 18개 실험실에 총 1980개의

시편을 측정. 시험 방법에 중점을 두기 위하여 변동을 제한한 Seal을 사용.

측정된 재료 및 사용된 방법에 대한 설명은 표 1 참조.

7개 제조사 인장시험 장비를 사용하여 시험하였으며 모델 및 Load cell은 표 2 참조. 실험실 내 Repeatability

(실험실 내) 및 Reproducibility(실험실 간)의 통계 요약은 SI 단위에 대해 표4, 인치 파운드 단위로 표3 참조.

그림 5는 Data를 Graph로 표시

11.2 표 4 및 3에서 ―r‖과 ―R‖ 의 개념 – Sr과 SR이 충분히 큰 데이터 집단에서 계산된 경우, 10 ~ 30개 시편을

시험한 평균치인 시험결과(참고 1 참조) 각 시험 결과는 아래 참조.

NOTE 1— 더 작은 시편 크기(n = 10)에 대한 Repeatability 및 Reproducibility 비교는 이 시험 방법의 부록 참조

11.2.1 Repeatability, "r"은 같은 실험실에서 같은 날 같은 장비를 사용하는 동일한 작업자가 얻은 동일한 재료와

방법에 대한 시험결과의 임계 차이를 나타내는 간격.

시험 결과가 해당 재료나 방법에 대해 "r" 보다 큰 경우 동등하지 않은 것으로 평가.




11.2.2 Reproducibility, ―R‖은 같은 날 다른 실험실에서 다른 장비를 사용하는 다른 작업자가 얻은 동일 재료와

방법에 대한 시험 결과 사이의 차이를 나타내는 간격.

시험 결과가 해당 재료나 방법에 대해 ―R‖ 값보다 큰 경우 동등하지 않은 것으로 평가.

11.3 11.2.1 또는 11.2.2에 따른 판단은 대략 95 %(0.95) 확률로 정확.

11.4 Bias - 본 시험방법의 편차를 추정할 수 있는 인정된 표준이 부재.

TABLE 3: r and R Summary (Inch-Pound Units) NOTE 1—In accordance with Practice E691, enter the larger of the values obtained by the use of (equation for Sr) and (equation for SR) as the final value of SR to be used for precision statements.

TABLE 4: r and R Summary (SI Units) NOTE 1- In accordance with Practice E691, enter the larger of the values obtained by the use of (equation for Sr) and (equation for SR) as the final value of SR to be used for precision statements. NOTE 2- The values stated were converted from inch-pound units.




FIG. 5 F88 Round Robin r & R (at 95 % confidence) With Average Measured Values




ANNEX (Mandatory Information) A1. INTERFERENCES

부속서(필수 정보)

A1. 간섭

A1.1 파손 Mode - 본 시험방법의 목적은 유연한 Barrier 재료의 Seal 강도 측정.

Seal을 포함하는 재료 Strip 끝을 인장하여 Seal 박리에 필요한 하중을 측정하여 Seal 강도를 결정.

인장은 원하는 Strip 파손 Mode를 초래할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.

시험 시, Grip 설정 속도로 분리 이동하며 Strip 끝을 인장하는데 필요한 하중은 지속적으로 관찰.

시편 끝 인장은 시편 자체 내에서 다음과 같은 효과 중 하나 또는 조합을 유발.

Seal 가장자리에서 재료가 부러지거나 찢어짐 및 인장

Seal에서 멀리 떨어진 재료가 파손되거나 파열.

A1.1.1 이 영향은 재료 자체의 파손으로 인한 것이며 시험 보고서에 기록.

이 효과는 용접 Seal 응용 분야에 일반적이나 박리 가능한 응용의 경우, Seal 실제 강도 측정에 문제를 야기.

A1.1.2 변형, 수축 및 연소와 같은 Seal 특성은 시험 결과에 영향.

A1.2 박리속도에 대한 재료 인장의 영향- 또 다른 간섭은 시험 중 재료의 인장에 의해 발생.

Grip 이동 중 시험 Strip이 늘어나거나 벗겨지면 박리 속도가 Grip 분리 속도로 계산된 속도보다 저하.

인장 대 박리 비율은 알려져 있지 않으며 시험 중 변화하며 Peeling 속도는 더 이상 기기에 의해 제어 불가.

박리 속도는 측정된 Seal 강도 값에 영향.

A1.3 초기 Clamp 분리 거리- Seal과 Grip 사이 재질이 Seal 강도 측정을 방해할 수 있으므로 초기 Clamp 분리

거리를 최소화하기 위해 상대적으로 낮은 값으로 설정.

A1.4 박리속도 대 Grip 분리속도 - 박리 시험에서 시험 Strip을 잡고 있는 Grip 분리가 Seal의 박리로 완전히

변환될 때마다, X cm Grip 분리가 증가하면 0.5X cm 파단 Line이 Seal로 진행

이 상황에서 박리 속도는 Grip 분리 속도의 1/2.

부록(추가정보)

X1. ILS 배경, 이론 및 분석

X1.1 2004년 11장 정밀도 및 Bias에 대한 데이터를 위해 시행한 실험실 간 연구(ILS)는 18개 실험실에서 시행.

공동 참여에 관한 ASTM F02.3 및 F02.6 소위원회는 본 시험방법의 장치 요구사항을 충족하는 인장시험기로

2000개 시편을 실험.

표준에서 논의된 방법과 기술이 연구의 초점이 되었으므로 공동 소위원회는 시편이 가능한 균일.

생산 기계 시편이 아니라 제어된 실험실 시편. 따라서 이들은 각각 하나의 단일 Lot 재료를 사용하여 생성한

다음 시편 준비를 위해 세 회사 각각의 단일 실험실 기계에서 Seal하고 시험 실험실 및 지정된 담당자에게 배송

전 정의된 절단 크기로 가공.

X1.1.1 각각 다른 재료 조합을 사용하는 3개 프로토콜을 설계.

사용 재료는 필름(PET / LDPE)에 Seal된 Thermal Seal coated paper 재료, 필름(PET / LDPE)에 Seal된 코팅되지

않은 Tyvek 1073B 재료 및 일련의 재료 복합재료(3mil 필름 / 필름 및 5mil foil/foil)으로 Peelable sealant 표면을

마주 보게 한다. 각 시리즈는 최종 측정 결과와 Repeatability(r) 및 Reproducibility(R)에 대한 방법 사용의 변동

효과를 식별하도록 설계.

이러한 기술은 표 X1.1에 정리.

X1.1.2 ILS 연구는 본질적으로 분리되어 있으며 기술의 변화로 측정값이나 r & R에 공통적인 영향을 미치지 않는

한 데이터를 그룹별로 비교하지 않았다.

이 시점에서 재료 유형에 따른 영향 및 드문 경우 실험실 원인에 대해 관찰

X1.1.3 공동위원회의 결정 중 하나는 효과적인 측정 보장을 위해 시편 수량(n = 30 대 n = 10)을 권장.

파괴적인 시험방법의 데이터가 통계적으로 정확하기 위해서는 큰 표본 크기가 필요. 시편 수량은 모든

실험실에서 모든 재료와 기술을 시험하기 위해 매우 많은 수의 시편을 제작(18개 실험실 × 30개의 시편 × 11개

기술). 이 숫자를 줄여 ILS가 표 X1.1에 표시된 3개의 독립된 시리즈로 이동. 분석 결과의 정확성 또는 신뢰도

문제를 해결하기 위해 실험실에서 보고한 처음 10개 데이터 포인트를 사용하여 데이터를 n = 30 및 n = 10으로

분할하여 데이터 분석. 연구 결과는 표 X1.2 참조.

전반적으로, 데이터 시리즈의 평균 측정값은 0.1 # / in 미만으로 차이가 나고, "r"은 실제로 3 시리즈에 대해

실행된 시험의 73 %에서 수준이 향상되거나 5 % 미만으로 증가. 시리즈 A의 0.02 차이가 17 % 증가하고 시리즈




B의 0.1과 0.18이 22 ~ 26 %를 차지하는 잘못된 하중(시리즈 B Reverse) 시험과 90 °지지 Tail에서

Reproducibility가 가장 많이 저하. 다른 방식으로 보면, 그림 X1.2는 중첩된 각 표본 크기에 대해 ±3 표준편차를

사용하여 평균을 표시. 이 시각적 이미지는 n = 30 결과를 보고하면 변동의 감소 또는 증가에 큰 차이가

나타나지 않을 수 있음을 표시.

X1.1.4 더 적은 표본 크기에서 r & R을 보고함으로써, 본 시험방법의 사용자는 더 적은 수의 표본, 즉 10 대

30을 실행함으로써 본 시험방법에 대한 일치를 측정.

X1.1.5 ILS 실행 중 다른 실험실과 비교할 때 불규칙성이 있는지 데이터를 검토. 장비 제조업체 및 모델을 Load

cell 크기 또는 작동 범위와 함께 보고하여 변동이 증가 또는 감소하는데 중요한 역할을 했는지 확인하고 적절한

기술 문제를 논의하고 해결.

E691 데이터와 지침 검토 후 모든 실험실과 각 데이터를 적절한 변동성 측정 기준으로 수용하기로 결정.

X1.1.6 Series 재료 Line을 가로 지르는 관측에 대하여, 그림 X1.1에 나타난 변동 측정치(표준편차)는 기술이 90°

지원에서 180° 지원으로 변경됨에 따라 변동 증가. 구체적인 내용은 아니지만 변경효율이 달라질 수 있다.

변동 계수(CV) 측정 값은 두 측정 값의 변경으로 인한 영향을 측정하기 위해 표준편차를 평균으로 나눈다.

변동성 증가(표준편차)의 영향은 측정된 값의 크기(평균)에 따라 다르다. 측정된 값은 180° 지원 방법에서

실질적으로 증가하기 때문에 표준편차 증가의 영향은 90 ° 지원데이터의 영향보다 적다.

TABLE X1.1 Series Descriptions

NOTE 1—The tail angle of peel (see Fig. 1 Tail Holding Methods) Unsupported, Supported 90° by hand, Supported 180° (All Series). NOTE 2—Differences in material flexibility: 3-mil film with a peelable sealant layer versus 5-mil foil composite with same peelable surface (Series ―C‖). NOTE 3—Incorrect loading: most flexible supported 180° and least flexible material bent back. NOTE 4—Crosshead speed range: the standard allows for a range of 8 to 12 in./min (Series ―A‖). NOTE 5—Data reported as maximum value across the full width of the peel or average value calculated over the center 80 % of peel length (Series ―B‖). TABLE X1.2 Sample Size Comparisons




FIG.: X1.1 Series Data at Sample Sizes n=10 and n=30.

FIG.: X1.2 Direction of Change in Standard Deviation with Different Tail Angle of Peel Techniques

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