揉搓儀_制藥百科

概述

適用樣品

測試原理

測試標準

概述

揉搓儀，又稱揉搓試驗儀或Gelbo Tester，是一種專門用于測定柔性包裝材料耐揉搓性能的檢測設備。該設備通過機械手段模擬薄膜、復合膜等材料在生產、加工、運輸及實際使用過程中所遭受的揉搓、折壓、扭轉等復雜物理應力，對材料進行可控的、重復的揉搓作用。通過對比揉搓前后試樣在針孔數量、阻隔性能（如氧氣、水蒸氣透過率）或其他物理性能方面的變化，揉搓儀能夠量化評估材料的抗揉搓性能，為包裝材料的研發、生產質控及應用選型提供科學依據。該儀器設計嚴格符合GB/T 41347、ASTM F392及YY/T 0681.12等國內外相關測試標準，廣泛應用于食品、藥品、醫療器械、日化、電子等行業的包裝質量控制領域。

適用樣品

揉搓儀適用于多種柔性及半剛性包裝材料的抗揉搓性能測試，主要包括以下類型：

塑料薄膜與復合膜：適用于食品、藥品包裝用阻隔透明塑料復合膜、鋁塑復合膜、鍍鋁膜、涂層膜、尼龍膜等各類柔性薄膜及復合結構的材料。
醫療器械包裝材料：適用于無菌醫療器械包裝中常用的軟性屏障膜，如醫用透析紙、特衛強（Tyvek）蓋材、塑料復合膜等材料的抗揉搓性實驗。
紙張與箔材：適用于包裝用紙張、鋁箔等材料的抗揉搓性能測試。
食品藥品及日化包裝材料：可擴展應用于食品、藥品、日化產品包裝用復合塑料薄膜、瓶裝標簽、輸液袋等包裝組件的耐揉搓性能評估。

測試原理

揉搓儀的測試原理基于模擬材料在實際工況下承受的復雜力學損傷。儀器通過伺服電機驅動精密機械傳動機構，帶動試樣在被固定狀態下進行多自由度的反復揉搓動作。其主要工作原理包括：

多應力協同作用：揉搓儀能夠同時模擬材料所承受的折痕、拉伸、扭曲和壓縮等多種應力，真實再現材料在運輸、搬運及使用過程中可能遇到的揉搓和折壓行為。揉搓過程同時包含軸向運動和扭轉運動，對試樣進行往復的彎曲和擠壓。
定量化模擬與評估：通過設定揉搓頻率、揉搓角度（如440°或400°）及水平行程（如155mm或80mm），實現揉搓過程的定量化模擬。測試結束后，通過檢測揉搓前后試樣針孔數量的變化（如染色松節油法），或測量其阻隔性能（如氧氣透過率、水蒸氣透過率）的衰減程度，量化評估材料的耐揉搓性能。

測試標準

揉搓儀的設計、制造與使用嚴格遵循以下國內外相關標準，確保了測試方法的規范性和結果的可比性：

GB/T 41347-2022《柔性包裝材料耐揉搓性能的測試方法》：中國國家標準（推薦性）。該標準于2022年3月9日發布，2022年10月1日正式實施，由全國包裝標準化技術委員會歸口。文件規定了測試柔性包裝材料耐揉搓性能的方法，提供了“定量+定性”的測試驗證方法，適用于柔性包裝材料耐揉搓性能的測試。
YY/T 0681.12-2022《無菌醫療器械包裝試驗方法第12部分：軟性屏障材料抗揉搓性》：中國醫藥行業標準，由國家藥監局發布。該文件規定了軟性屏障材料抗揉搓性的試驗方法，替代了上一版（YY/T 0681.12-2014），適用于軟性屏障材料抗揉搓性的測試。
ASTM F392/F392M《撓性阻擋層材料耐撓曲度的標準試驗方法》：美國材料與試驗協會制定的國際通用標準，旨在測定軟包裝材料（柔性阻擋層材料）對彎曲形成的針孔故障的抵抗力。其在確定彎曲對阻隔性能（如氣體和/或濕氣透過率）等影響方面具有價值，是國際上廣泛應用于評價材料耐彎曲疲勞性能的核心方法之一。
GB/T 40266-2021《食品包裝用氧化物阻隔透明塑料復合膜、袋質量通則》：涉及食品包裝用復合膜的物理機械性能檢測規范。

儀器特征

現代揉搓儀普遍具備以下技術特征，以滿足高精度及多樣化的檢測需求：

高精度測控系統：采用PLC工業控制系統，配合精密滾珠絲杠和伺服電機，確保測試過程的穩定性和數據的高精度。試驗速度、揉搓角度、水平行程等關鍵參數均可精確控制。
智能化操作平臺：配備7英寸HMI人機界面觸摸屏，操作直觀、簡單，可方便地選擇預置的測試標準模式（通常內置五種以上標準實驗模式），并實時監控測試狀態。
多功能測試模式：支持長行程與短行程之間的快速切換，適應不同材料及標準的測試要求。揉搓頻率通常設定為45次/分鐘。
多工位設計：提供三工位及四工位測試機型可選，支持同時測試多個試樣，提高檢測效率。注：多個試樣會平分拉壓力和旋轉扭矩。
數據輸出功能：內置微型打印機，可即時打印測試報告。可選配計算機軟件，進行數據存儲、分析和報告生成。
安全保護機制：配置限位保護、過載保護及緊急制動功能，確保操作及運行安全。

使用方法

揉搓儀的基本操作流程一般包括以下幾個步驟：

測試前準備：檢查儀器水平與各部件狀態，確保清潔無異物。開啟電源，儀器預熱至穩定狀態。
參數設置：在觸摸屏上根據測試標準（如ASTM F392）或特定方法，設置揉搓頻率（通常為45次/分鐘）、揉搓角度（440°或400°）、水平行程（155mm或80mm）、揉搓次數及試驗模式（A-F級別）。
試樣安裝：將裁剪成規定尺寸（如280mm × 200mm）的試樣平展地安裝在固定夾具與移動夾具之間，確保試樣無褶皺并牢固夾緊。
執行測試：關閉安全防護罩，啟動測試程序。儀器將按照預設參數對試樣進行自動揉搓，直至達到設定次數。
結果評估：取下試樣，采用染色松節油涂刷法觀察并統計針孔數量，或使用氣體透過率測試儀等設備檢測揉搓后試樣阻隔性能的變化。
記錄與清理：打印或保存測試結果，清理夾具及儀器表面的殘留物。

維護保養

日常清潔：每次測試后，用軟布清潔夾具、導軌及儀器表面，去除測試碎屑，防止異物影響機械精度。
運動部件保養：定期檢查絲桿、導軌等運動部件，確保潤滑良好，并根據設備說明書加注適量專用潤滑脂。
夾具檢查：定期檢查夾具夾持面是否平整、有無磨損，確保在測試過程中能牢固夾持試樣而不致滑脫。
傳感器與電機保護：避免超量程使用，防止設備空載高速運行，嚴禁在機器運行時強行觸碰運動部件。
環境管理：儀器應置于清潔、干燥、無振動的環境中，避免陽光直射和溫度劇烈波動。

校準方法與周期

校準方法：
- 速度/頻率校準：使用秒表等計時工具，測量實際揉搓頻率是否與設定值（如45次/分鐘）相符。
- 角度/行程校準：使用標準量角器或卡尺，驗證揉搓角度（440°/400°）及水平行程（155mm/80mm）的準確度。
- 力值/扭矩校準：使用標準測力儀驗證設備的拉壓力及旋轉扭矩數據，確保其在允許誤差范圍內。
- 計量規范依據：設備的校準方法可參考《JJG 475 電子式萬能試驗機檢定規程》中的通用要求執行。
校準周期：
- 建議周期為12個月，由具備資質的計量機構執行。
- 期間核查：建議每月使用標準參考材料進行性能核查，確保儀器狀態穩定。
- 特殊情形：儀器經過維修、搬運或對測試結果產生疑問時，應及時進行校準。

常見故障與排除方法

故障一：測試結果重復性差或數據波動大。
- 排除：檢查試樣安裝是否平行且無皺褶；確認夾具夾持力是否均勻，有無滑脫；檢查儀器是否在校準有效期內。
故障二：儀器運行時有異響或運動卡頓。
- 排除：立即停機檢查。清理絲桿及導軌上的異物，并涂抹適量潤滑油。若故障依舊，需聯系專業維修人員。
故障三：觸摸屏失靈或系統無法啟動。
- 排除：檢查電源連接是否牢固，保險絲是否熔斷。嘗試重啟儀器。若問題仍存在，需聯系廠家技術支持。
故障四：微型打印機不出紙或打印不清。
- 排除：檢查打印紙是否安裝正確、是否用完或卡紙；檢查打印機連接線是否松動。

重要提示：以上內容基于通用技術規范和行業標準。在實際應用中，應嚴格遵守GB/T 41347-2022《柔性包裝材料耐揉搓性能的測試方法》、YY/T 0681.12-2022《無菌醫療器械包裝試驗方法第12部分：軟性屏障材料抗揉搓性》及ASTM F392等相關標準的最新版本規定。所有測試儀器需處于有效的校準狀態，并由經過培訓的操作人員執行標準操作規程。

參考資料

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