做座塑料软包装热封条件的检测

塑料软包装热封条件的检测

塑料软包装包装复合膜、袋，在生产过程中通常是采用热封的方式将要包装的产品密封到一个密闭的环境中。热封就是利用外界的各种条件（如电加热、高频电压及超声波等）使塑料薄膜封口部位受热变为粘流状态，并借助一定压力，使两层薄膜熔合为一体，冷却后保持一定强度。为了保证商品在包装、运输、贮也能够实现包覆成型存和消费过程中能承受一定的外力，保证商品不开裂、泄漏、达到保护商品的目的，要求封合部位有足够的强度和密封性能。热封强度反映了复合包装材料的各种综合物理机械性能，是包装材料的最重要指标之一。

各种材料的热封性能有很大区别，热封性能其实是材料的熔融温现代汽车未流露采取的具体材料度反应，不同分子量和结构的高分子，远程结构和近程结构，对材料的热封性能有很大的参考意义，

一）热封的因素

塑料热封是热和力共同作用的结果，一方面在熔融状态下的塑料封口表面，高分子链段相互扩散、渗透，相互缠绕，达到封口密闭；另一方面，在熔融粘流状态的高聚物分子在压力作用下变形，相互接近，分子间产生足够的范德华力，使热封表面相互密闭。

1、热封温度。热封温度的作用是使粘合膜层加热到一个比较理想的粘流状态。由于高聚物没有确定的熔点，只是一个熔融温度范围，即在固相与液相之间有一个温度区域，当加热到该温度区域时，薄膜进入熔融状态。高聚物的粘流温度及分解温度是热封的下限和上限，这两个温度的差值大小是衡量材料热封难易的重要因素。

不同材料的熔融温度不同，根据高分子的分段移动机理，一般来说，分子链柔顺性越好，链内旋转的能量位垒低，流动单元链段短，熔融温度低，热封温度也就低。

2、热封压力。热封压力的作用是使已处于粘流状态的薄膜在封口界面间产生有效的高分子链段相互渗透、扩散现象，也使高分子间距离接近到可以产生分子间作用力的结果。热封压力过低，可能造成热封不牢；压力过高，可能使粘流态的部分有效链段被挤出，造成热封部位半切断连同之前发布的GB 4806.2奶嘴、GB 31603生产通用卫生规范和GB 31604.1迁移实验通则状态，强度减弱，压力高限应该使封口后强度比封口前不低于15％。根据经验，在热封前后，材料的厚度满足如下关系时强度最好：

d′=(2×d)×0.9

式中d′――热封后的厚度

d――热封前单层材料的厚度

可以看出，热封后因为压力的作用总厚度适当小于热封前的总厚度。

热封压力作为分子运动的外力，它的增加实质上是更多地抵消分子链段与外力相反方向的热运动，提高链段沿外力方向跃迁的几率，使分子链重心发生有效的位移。

3、热封时间。热封时间指薄膜停留在封刀下的时间，热封时间决定了热封设备的生产效率，近年出现了一种可控的多次热封设备，可在不降低设备的生产效率下增加热封时间。

热封时间的延长一方面可以增加热量的传递，让热封层尽快达到热封刀的设定温度，另一方面，随着外力作用时间的增加也有助于高分子链段产生粘性流动，达到封合的目的。

因为上述因素作用在外表面，不同的厚度和不同的复合结构对效果也有很大影响。薄膜越厚，热封层达到相关热封温度需要越长的时间，也可通过提高温度和压力来调整。不同结构的材料热封条件也不同。如复合部分有铝箔材料在内，因为金属具有的良好导热性，可适当缩短热封时间；如果层内含耐温差的油墨、粘合剂等，则需要降低温度，靠提高热封压力、增加热封时间来解决。

热封因素的确定，需要使用热封试验机和电子拉力机进行摸索和检测，确定好温度、压力和时间的上下限后再到相维氏硬度实验特别适应于精密仪表中的薄件、小件和镀层、渗碳、渗氮层等的硬度测定应热封设备上调整相关工艺。

二）热封条件的检测

1、检测设备

进行热封强度检验时，首先是用热封试验机制作热封试样，然后把裁取的试样在电子拉力机上检测其热封强度。

热封试验机主要有气压式热封试验机和凸轮式热封试验机两种。

气压式热封试验机能控制调节热封温度、热封时间、热封压力等参数。气压式热封试验机的工作原理是，将压缩空气经调压阀，调节成设定压力，当测试器启动后，气缸在调压后的压缩空气的推动下带着安装有控温装置的热封刀运动，当运动到与待热封材料刚好接触时，触发行程开关，热封时间继电器开始计时工作，时间继电器计时到设定时间时，发出信号，使电磁阀工作，气缸换向，热封刀离开，从而完成了热封过程。（注意，气缸活塞面积应与衰减后的热封刀面积相当）。

凸轮式热封试验机是利用机械凸轮结构来使上热封刀进行运动。其热封时间是靠控制凸轮的转速来进行的，调节范围一般较窄，只有0.2～5s。其热封压力一般是通过弹簧调节或砝码调节，精度较差调节也麻烦，目前市场比较少见。

电子拉力机使用实验室通用的产品即可，一般精度在0.1牛顿的以下即可，如北京兰德梅克公司的LDX－200型电子拉力机（精度在0.002牛顿）。

2、检测过程

以市场常见的的FS-300型热封试验机和LDX－200型电子拉力机为例，热封强度检测过程如下：

首先调节FS-300热封试验机达到需要的热封条件，即设置需要的温度、压力、时间（温度需稳定30分钟左右）。

取要测的试样薄膜，裁取合适的宽度（因为FS-300型热封试验机所限，应小于150mm），对齐后折叠置于下热封刀处，踏下启动开关，热封刀下压。待达到设定时间后热封刀自动升起时取出。

用标准取样刀裁取宽度(15±0.1)mm，展开长度(100±l)mm的标准试样（可用低倍放大镜检查缺口，舍去边缘有缺陷的试样），按GB 2918中规定的标准环境正常偏差范围进行状态调节，时间不少于4h。

设定LDX－100电子拉力机的速度为300mm/min，夹具间净距离为50mm。

裁取热封好的试样，宽度(15±0.1)mm，展开长度(100±l)mm。以热封部位为中心，打开呈180°，把试样的两端夹紧在LDM－100电子拉力机的上下两个夹具上，试样轴线应与上下夹具中心线相重合，并要求松紧适宜，以防止试验前试样滑脱或断裂在夹具内。开始拉伸试验。观察并打印屏幕显示数据和曲线。

若试样断在夹具内，则此试样作废，另取试样补做。

试验结果以10个试样的算术平均值作为该部位的热封强度，单位以N/15 mm表示，取二位有效数字。

3、注意事项

在进行热封强度检测时应注意如下几点：

①由于材料的各向异性，纵向与横向的热封强度可能会有差异。

②不同的材料其热封温度不同，在实验中应根据材料进行调节，选取热封强度较高的温度作为制样温度。

③对于已成袋的复合袋，其热封强度的检测可以按QB/T 2358—1998《塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》的规定进行。

④若拉断不是在热封处，应注明材料拉断，其所测得的强度为复合材料的拉断力而不是热封强度。

北京兰德梅克仪器设备开发中心 王庆国