COF e Envase Automático: Entenda o Impacto do Coeficiente de Atrito

O coeficiente de atrito, conhecido pela sigla COF, influencia diretamente a forma como um filme flexível desliza, avança, é tracionado e entra em contato com os componentes de uma linha automática de envase.

Quando o COF está acima ou abaixo da faixa adequada para o equipamento, podem surgir dificuldades de desbobinamento, variações de tensão, enrugamento, perda de registro, falhas na formação da embalagem, escorregamento nas correias de tração e interrupções do processo.

Por isso, o melhor resultado não é necessariamente o menor coeficiente de atrito.

O filme precisa apresentar deslizamento suficiente para atravessar a máquina sem resistência excessiva, mas também deve oferecer aderência controlada para que correias, roletes e sistemas de movimentação consigam conduzi-lo com precisão.

O ensaio de COF permite medir o atrito estático e o atrito dinâmico do filme em condições controladas. Esses resultados ajudam a comparar materiais, investigar variações entre lotes e avaliar se as superfícies da embalagem são compatíveis com as exigências do envase automático.

O que é o coeficiente de atrito?

O coeficiente de atrito é uma relação entre a força necessária para iniciar ou manter o movimento de uma superfície sobre outra e a força normal aplicada entre essas superfícies.

O resultado é adimensional, ou seja, não possui uma unidade de medida própria.

Em embalagens flexíveis, o COF pode ser determinado entre:

• filme e filme;
• lado externo e lado externo;
• lado interno e lado interno;
• lado externo e metal;
• filme e outro material presente no equipamento.

Essa identificação é essencial. Informar apenas que um filme apresenta determinado COF, sem esclarecer quais superfícies foram colocadas em contato, pode levar a uma interpretação inadequada.

A superfície externa pode precisar deslizar sobre o tubo formador ou sobre partes metálicas da máquina. Já a superfície interna precisa formar a embalagem, entrar em contato consigo mesma e participar da selagem.

Como as duas faces podem receber tratamentos, tintas, vernizes, revestimentos ou formulações diferentes, seus comportamentos de atrito não devem ser presumidos como iguais.

Qual é a diferença entre COF estático e COF dinâmico?

O coeficiente de atrito estático está relacionado à força necessária para iniciar o movimento entre duas superfícies que estavam em repouso.

O coeficiente de atrito dinâmico, também chamado de cinético ou de deslizamento, representa a resistência encontrada depois que o movimento já começou.

No ensaio, o COF estático costuma ser associado ao primeiro pico de força necessário para colocar o sistema em movimento. O COF dinâmico é determinado a partir da força registrada durante o deslocamento.

A ASTM D1894-24 estabelece um método para determinar os coeficientes de atrito inicial e de deslizamento de filmes e chapas plásticas sobre si mesmos ou sobre outras superfícies, em condições especificadas.

Como o filme percorre uma linha automática de envase?

Embora a configuração varie entre equipamentos, um filme flexível pode passar por diferentes pontos de contato durante o processo:

• desbobinamento;
• roletes de direcionamento;
• controle de tensão;
• sensores de registro;
• tubo ou ombro formador;
• correias ou roletes de tração;
• sistemas de selagem;
• corte;
• transporte e descarga da embalagem pronta.

Em uma linha VFFS, o filme é transformado em um tubo, tracionado verticalmente, selado e preenchido. Em uma linha HFFS, o material avança horizontalmente enquanto envolve ou recebe o produto.

Também existem máquinas para sachês, pouches, embalagens pré-formadas, flow packs e outros sistemas automáticos.

Cada configuração cria combinações diferentes de pressão, velocidade, área de contato, ângulo de envolvimento e material de superfície. Por isso, o resultado de COF precisa ser interpretado em relação ao equipamento e ao ponto do processo em que ocorre a falha.

Como um COF alto afeta o envase automático?

Um COF elevado indica maior resistência ao início ou à continuidade do deslizamento nas condições avaliadas.

Isso não significa que o filme esteja necessariamente inadequado. A dificuldade surge quando a resistência supera a capacidade de movimentação ou a faixa de controle da máquina.

Dificuldade de desbobinamento

Se as camadas da bobina apresentarem resistência excessiva à separação e ao movimento, o sistema pode exigir maior força para alimentar o filme.

Essa condição pode produzir picos de tensão, especialmente na partida e nas retomadas da linha. A movimentação deixa de ser uniforme e o equipamento passa a compensar variações que se originam na própria superfície do material.

É importante não atribuir automaticamente toda dificuldade de desbobinamento ao COF. Bloqueio, pressão de bobinamento, temperatura de armazenamento, telescopagem e deformações também podem interferir.

Arraste no tubo ou ombro formador

Em máquinas VFFS, o filme precisa deslizar ao redor do conjunto formador. Uma superfície externa com atrito elevado contra o metal pode aumentar o arraste.

Como consequência, o material pode apresentar:

• avanço irregular;
• enrugamento;
• desalinhamento;
• deformação;
• variação na tensão;
• dificuldade para manter a trajetória;
• maior esforço sobre as correias de tração.

Quanto maior a área de contato e o envolvimento do filme sobre a peça, mais relevante pode se tornar a interação entre as superfícies.

Perda de registro

Em embalagens impressas, sensores e sistemas de controle procuram manter a arte gráfica alinhada com a região de corte e selagem.

Quando o filme não avança de maneira uniforme, o equipamento pode apresentar dificuldades para repetir corretamente o comprimento de cada embalagem. O resultado pode ser uma variação na posição da impressão, do corte ou da selagem.

O COF não é a única causa possível. Tensão inadequada, configuração dos sensores, alongamento do filme, diâmetro da bobina e ajustes do equipamento também devem ser considerados.

Redução da velocidade

Uma linha que funciona em baixa velocidade pode começar a apresentar enrugamento, arraste ou instabilidade quando sua cadência aumenta.

Nessas situações, diminuir a velocidade pode reduzir temporariamente o problema, mas não identifica sua origem. Se a limitação estiver relacionada à interação entre o filme e a máquina, o estudo do COF pode ajudar a comparar materiais e localizar a condição mais crítica.

COF muito baixo também pode causar problemas?

Sim. Um filme com baixo coeficiente de atrito desliza mais facilmente, mas o excesso de deslizamento pode comprometer o controle de movimentação.

A ideia de que "quanto menor o COF, melhor o filme" não deve ser aplicada de forma generalizada.

Escorregamento nas correias de tração

Correias e roletes precisam criar contato suficiente para puxar e posicionar o filme.

Quando a superfície é excessivamente deslizante, o sistema pode girar sem transferir todo o movimento esperado ao material. O filme avança menos do que deveria ou se movimenta de forma inconsistente.

Essa diferença pode afetar comprimento, posicionamento da impressão, corte e sincronização com a dosagem.

Instabilidade durante a formação

Uma superfície muito deslizante pode dificultar a manutenção da posição lateral do filme. Pequenas forças do processo passam a deslocá-lo com maior facilidade.

Dependendo da configuração da máquina, podem surgir movimentos laterais, variações no alinhamento da selagem longitudinal ou dificuldade para manter a geometria da embalagem.

Dificuldade de empilhamento e transporte

Depois do envase, as embalagens podem passar por esteiras, acumuladores, encaixotamento e paletização.

Um COF externo muito baixo pode fazer com que as embalagens escorreguem umas sobre as outras, especialmente quando empilhadas ou inclinadas. A propriedade que favorece a passagem do filme pela máquina pode, portanto, prejudicar etapas posteriores.

Perda de controle em sistemas de alimentação

Em algumas aplicações, o equipamento depende de aderência controlada para separar, alimentar ou posicionar filmes e embalagens.

Se o material deslizar excessivamente, ventosas, correias, pinças ou roletes podem não repetir o movimento com a precisão necessária.

Existe um valor ideal de COF para envase automático?

Não existe um valor universal adequado para todos os filmes, máquinas e produtos.

A faixa necessária depende de fatores como:

• modelo e configuração do equipamento;
• velocidade da linha;
• materiais presentes nos pontos de contato;
• desenho do tubo formador;
• sistema de tração;
• peso e comportamento do produto;
• estrutura e espessura do filme;
• presença de impressão, verniz ou revestimento;
• condições ambientais;
• etapas posteriores de transporte e encaixotamento.

Dois equipamentos podem exigir comportamentos diferentes do mesmo material. Da mesma maneira, dois lados de uma embalagem podem precisar de faixas distintas de atrito.

Por isso, a especificação deve ser construída a partir da aplicação, dos testes laboratoriais, do histórico de produção e da validação industrial.

COF e maquinabilidade são a mesma coisa?

Não.

A maquinabilidade, também chamada de desempenho de processamento, representa a capacidade do material de funcionar adequadamente no equipamento e na velocidade desejada.

O COF é uma das propriedades que influenciam esse comportamento, mas não é a única.

A própria ISO 8295:1995, referência para determinação dos coeficientes de atrito inicial e de deslizamento de filmes e chapas plásticas, informa que o método atende principalmente ao controle da qualidade e não oferece uma avaliação completa da maquinabilidade.

Além do atrito, o desempenho na linha pode depender de:

• rigidez do filme;
• módulo de elasticidade;
• espessura e sua uniformidade;
• planicidade;
• enrolamento da bobina;
• estabilidade dimensional;
• resistência à tração;
• comportamento térmico;
• selabilidade;
• hot tack;
• qualidade da impressão;
• precisão do equipamento;
• ajustes de tensão e velocidade.

Portanto, um resultado de COF dentro da especificação não garante sozinho que o filme funcionará perfeitamente. Ele fornece uma informação objetiva para comparação e investigação.

Como é realizado o ensaio de coeficiente de atrito?

No método convencional, uma amostra do material é posicionada sobre uma superfície plana. Outra amostra é fixada a um trenó com massa conhecida.

O trenó é deslocado sobre a superfície em velocidade controlada enquanto uma célula de carga registra a força necessária para iniciar e manter o movimento.

A relação entre a força de atrito medida e a força normal permite calcular o coeficiente de atrito.

A ASTM D1894-24 admite configurações com trenó estacionário e plano móvel ou com trenó móvel e plano estacionário. O método também prevê que o material seja ensaiado sobre si mesmo ou sobre outra superfície definida.

Equipamentos instrumentais registram a curva de força durante o deslocamento. O primeiro pico está relacionado ao atrito estático, enquanto uma região posterior da curva é utilizada para calcular o atrito dinâmico.

Para que os resultados sejam comparáveis, precisam ser controlados e registrados fatores como:

• superfícies colocadas em contato;
• sentido de fabricação do filme;
• condicionamento das amostras;
• temperatura;
• umidade;
• massa e características do trenó;
• velocidade de deslocamento;
• distância percorrida;
• limpeza das superfícies;
• tempo entre produção, recebimento e ensaio.

O resultado deve ser acompanhado das condições utilizadas. Um número isolado, sem identificação da configuração, possui utilidade técnica limitada.

Filme contra filme ou filme contra metal: qual contato avaliar?

A escolha depende do problema que precisa ser investigado.

Filme contra filme

Essa configuração ajuda a caracterizar o comportamento quando duas superfícies do próprio material entram em contato.

Pode ser relevante para:

• separação das voltas da bobina;
• movimentação das embalagens prontas;
• empilhamento;
• contato entre as faces interna ou externa;
• comparação entre lotes.

É necessário informar se o contato será externo com externo, interno com interno ou entre faces diferentes.

Filme contra metal

O ensaio pode ser utilizado para estudar a interação do material com uma superfície metálica definida.

Essa configuração pode contribuir para investigações relacionadas ao deslizamento sobre componentes do equipamento. Entretanto, a superfície utilizada no laboratório deve ser descrita, pois acabamento, limpeza e material podem alterar o resultado.

Uma placa metálica plana não reproduz integralmente a geometria, os ângulos, a pressão, a temperatura e o estado superficial de uma máquina industrial.

Filme contra correias ou outras superfícies

Quando a falha parece estar associada a uma correia, revestimento ou componente específico, pode ser necessário desenvolver uma avaliação comparativa utilizando uma superfície representativa.

Nesse caso, o procedimento precisa ser claramente documentado. Um protocolo adaptado não deve ser apresentado como se fosse idêntico ao método normativo.

Por que o lado do filme precisa ser identificado?

Filmes flexíveis podem apresentar estruturas assimétricas.

A face externa pode receber impressão, tratamento superficial, verniz de proteção ou uma camada resistente ao calor. A face interna pode conter a camada selante e aditivos formulados para outra finalidade.

Em materiais laminados, as propriedades da superfície são determinadas pela camada que permanece exposta, não apenas pelo polímero predominante na estrutura.

Trocar as faces durante o ensaio pode produzir resultados completamente diferentes.

Por isso, a solicitação deve identificar:

• lado interno;
• lado externo;
• sentido máquina;
• sentido transversal;
• superfície que entrará em contato com o equipamento;
• combinação de faces que será avaliada.

Marcar as amostras antes do corte ajuda a evitar inversões durante a preparação.

Por que o COF pode mudar com o tempo?

Alguns filmes utilizam agentes deslizantes capazes de migrar para a superfície. O desenvolvimento do efeito pode continuar depois da fabricação.

Temperatura, tempo de armazenamento, estrutura do filme, quantidade de aditivo e condições de contato entre as camadas podem alterar o comportamento observado.

Isso significa que o COF medido logo depois da produção pode não ser igual ao resultado obtido após dias ou semanas.

Para homologação e controle de qualidade, pode ser necessário definir claramente a idade da amostra no momento do ensaio.

Quais fatores podem alterar o coeficiente de atrito?

Aditivos deslizantes

Agentes deslizantes são utilizados para reduzir a resistência entre superfícies. Tipo, concentração, compatibilidade e migração podem afetar o resultado.

Uma alteração de formulação aparentemente pequena pode modificar a resposta do filme na máquina.

Agentes antibloqueio

Aditivos antibloqueio ajudam a reduzir a aderência entre camadas do filme, criando irregularidades microscópicas na superfície.

Embora possam influenciar o comportamento de deslizamento, bloqueio e coeficiente de atrito não representam exatamente a mesma propriedade.

Tratamento corona

O tratamento superficial utilizado para melhorar impressão, revestimento ou adesão pode alterar características da face tratada.

O COF deve ser verificado na estrutura final, especialmente quando o tratamento faz parte da superfície exposta.

Impressão, tintas e vernizes

Uma tinta ou verniz pode se tornar a superfície real de contato com componentes da máquina.

Dessa forma, o COF do filme sem impressão não necessariamente representa o material convertido e pronto para o envase.

Laminação e cura

Processos de laminação podem modificar rigidez, planicidade e características superficiais. A cura dos adesivos e o armazenamento posterior também devem ser considerados na definição do momento de ensaio.

Temperatura

O comportamento de polímeros, revestimentos e aditivos pode mudar com a temperatura.

A ASTM D1894-24 prevê, como opção, a medição em temperaturas diferentes de 23 °C por aquecimento ou resfriamento do plano de ensaio. Quando o processo ocorre em uma condição térmica relevante, o protocolo precisa ser discutido antes da avaliação.

Umidade e contaminação

Água, poeira, gordura, resíduos do produto e agentes de limpeza podem alterar o contato entre as superfícies.

As amostras devem ser manuseadas cuidadosamente e as condições do ensaio precisam ser registradas.

COF e bloqueio são a mesma coisa?

Não.

O bloqueio representa uma aderência indesejada entre camadas de filme mantidas em contato, normalmente sob determinadas condições de pressão, temperatura e tempo.

O COF mede a resistência ao início ou à continuidade do movimento entre superfícies.

Um filme pode apresentar dificuldade para separar as camadas da bobina por bloqueio e, depois de separado, possuir baixo atrito durante o deslizamento. Também pode apresentar pouco bloqueio, mas um COF elevado.

Se a bobina não abre adequadamente, avaliar apenas o coeficiente de atrito pode não explicar todo o problema. O histórico de armazenamento, a pressão de enrolamento e uma avaliação específica de bloqueio também podem ser necessários.

Quais sinais podem indicar um problema relacionado ao COF?

O coeficiente de atrito deve ser investigado quando a operação apresenta:

• picos de tensão durante o desbobinamento;
• avanço irregular do filme;
• escorregamento nas correias;
• enrugamento próximo ao formador;
• deslocamento lateral;
• perda intermitente de registro;
• variação no comprimento das embalagens;
• redução inesperada da velocidade;
• necessidade frequente de reajustes;
• diferenças de desempenho entre bobinas;
• embalagens que escorregam no empilhamento;
• um fornecedor ou lote que funciona e outro aparentemente semelhante que falha.

Esses sinais não comprovam, isoladamente, que o COF seja a causa. Eles indicam que a propriedade deve fazer parte da investigação.

Como investigar uma falha de envase relacionada ao atrito?

O primeiro passo é localizar exatamente onde o filme deixa de se comportar como esperado.

Se o problema ocorre no desbobinamento, devem ser avaliados bobina, tensão, bloqueio e contato entre as camadas.

Se aparece no tubo formador, torna-se importante analisar a face externa, o estado superficial do componente, a área de contato e a tração aplicada.

Quando existe escorregamento nas correias, o contato entre filme e sistema de tração precisa ser considerado.

A investigação pode seguir esta sequência:

• registrar equipamento, velocidade e parâmetros;
• identificar o ponto em que surge a instabilidade;
• mapear as superfícies envolvidas;
• separar amostras aprovadas e problemáticas;
• verificar lote, idade e condições de armazenamento;
• medir COF estático e dinâmico em configurações representativas;
• comparar os resultados com o histórico de produção;
• realizar ajustes controlados e validar na linha.

Enviar somente uma amostra defeituosa limita a comparação. Sempre que possível, é recomendável encaminhar também um material que funcione corretamente no mesmo equipamento.

Um ensaio de laboratório reproduz a velocidade da linha?

Não de forma completa.

O método laboratorial cria uma condição padronizada e controlada para comparar materiais. Uma máquina de envase trabalha com velocidades, acelerações, temperaturas, ângulos, pressões e áreas de contato mais complexas.

O ensaio convencional de COF é muito útil para controle de qualidade, homologação e investigação comparativa, mas não deve ser interpretado como uma reprodução integral da linha.

Esse limite é especialmente importante em equipamentos de alta velocidade. Um filme pode apresentar resultado adequado no teste padronizado e ainda exigir ajustes por causa da dinâmica real do processo.

A melhor abordagem combina caracterização laboratorial e validação industrial.

O COF deve ser avaliado antes ou depois da impressão e laminação?

Depende do objetivo.

Quando a finalidade é controlar a produção de um filme-base, o ensaio pode ser realizado antes da conversão.

Quando o objetivo é prever ou investigar o desempenho no envase, o material final costuma ser mais representativo, pois impressão, verniz, laminação, tratamentos e armazenamento podem alterar as superfícies.

Em projetos de desenvolvimento, pode ser útil avaliar diferentes etapas para descobrir em qual delas ocorre a mudança de comportamento.

É possível definir uma especificação de COF?

Sim, desde que a especificação seja construída com base em dados representativos.

Uma faixa pode ser definida após:

• avaliar materiais com bom desempenho;
• comparar lotes aprovados e problemáticos;
• padronizar as faces ensaiadas;
• definir idade e condicionamento das amostras;
• relacionar os resultados à velocidade da linha;
• confirmar o comportamento na produção;
• considerar etapas posteriores, como empilhamento e encaixotamento.

Copiar a especificação de outro filme ou equipamento pode gerar uma faixa inadequada.

Além do valor médio, é importante analisar a dispersão dos resultados. Um lote com grande variabilidade pode provocar funcionamento intermitente, mesmo quando a média aparentemente atinge o limite.

Quando solicitar o ensaio de COF?

O ensaio é especialmente indicado quando a empresa:

• desenvolve uma nova embalagem;
• altera a estrutura ou a espessura do filme;
• troca resina, aditivo, tinta ou verniz;
• homologa um novo fornecedor;
• aumenta a velocidade do envase;
• transfere o material para outro equipamento;
• observa diferenças entre lotes;
• enfrenta escorregamento ou arraste;
• identifica enrugamento e perda de registro;
• precisa comparar as faces interna e externa;
• investiga dificuldade de empilhamento;
• desenvolve uma estrutura reciclável ou monomaterial.

Materiais mais sustentáveis podem apresentar comportamento superficial diferente da estrutura substituída. A avaliação do COF ajuda a verificar se a mudança exige ajustes de formulação ou processamento.

Quais ensaios complementam a análise do COF?

O coeficiente de atrito avalia uma parte da interação entre material e equipamento. Dependendo do problema, outros ensaios podem ser necessários.

Hot tack

Avalia a resistência da selagem enquanto ela ainda está quente. É relevante quando a solda abre durante ou imediatamente depois do envase.

Resistência da selagem

Mede a força da união depois do resfriamento. Ajuda a avaliar o desempenho mecânico da solda estabilizada.

Termosselabilidade

Permite estudar como temperatura, pressão e tempo afetam a formação da selagem.

Tração e alongamento

Ajudam a compreender como o filme responde aos esforços de tracionamento e às variações de tensão da linha.

Bloqueio

Investiga a aderência entre camadas mantidas em contato e pode ser relevante quando existe dificuldade para abrir ou desbobinar o filme.

Integridade e vazamento

Verificam microfuros, canais e falhas de fechamento que não são determinados pelo ensaio de COF.

OTR e WVTR

Avaliam a barreira ao oxigênio e ao vapor de água. Essas propriedades ajudam a definir a proteção do produto, mas não demonstram como o filme será movimentado no equipamento.

Quais informações enviar ao laboratório?

Para definir um protocolo adequado, informe:

• estrutura e espessura do filme;
• identificação das faces interna e externa;
• sentido de fabricação;
• etapa em que a amostra foi coletada;
• idade do material;
• produto que será acondicionado;
• tipo de equipamento;
• velocidade da linha;
• ponto em que ocorre a falha;
• superfícies envolvidas;
• condições de armazenamento;
• presença de impressão, verniz ou revestimento;
• especificação utilizada, caso exista;
• objetivo da análise.

Quando houver uma falha industrial, encaminhar amostras aprovadas e problemáticas amplia a capacidade de comparação.

Também é importante proteger as superfícies durante o transporte. Dobras, sujeira, abrasão e contato excessivo podem alterar a região analisada.

Avalie o COF antes que o filme limite sua linha automática

Problemas de deslizamento não devem ser tratados apenas com alterações sucessivas de velocidade, tensão ou pressão.

O ensaio de coeficiente de atrito permite comparar materiais sob condições controladas, identificar diferenças entre superfícies e verificar se o comportamento do filme é compatível com o processo de envase.

A equipe da ADMESER pode analisar a aplicação, o tipo de contato e a falha observada para orientar a definição do protocolo mais adequado.

Fale com a ADMESER, envie as informações do filme e da linha de envase e solicite uma avaliação técnica do coeficiente de atrito da sua embalagem.