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摘要：熱封強(qiáng)度與熱粘強(qiáng)度是評價軟塑包裝熱封部位密封效果的兩個指標(biāo)，本文以PE單層膜為試驗(yàn)樣品，利用i-Thermotek 2400熱封與熱粘性能測試儀分別對樣品的熱封強(qiáng)度與熱粘強(qiáng)度進(jìn)行測試，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對分析。結(jié)果顯示，在相同的熱封參數(shù)下，樣品的熱粘強(qiáng)度明顯低于熱封強(qiáng)度，而兩者的測試值隨熱封溫度的升高均呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢。

關(guān)鍵詞：熱封強(qiáng)度、熱粘強(qiáng)度、軟塑包裝、熱封參數(shù)、密封效果

軟塑包裝材料是包裝領(lǐng)域的主力軍之一，大多通過熱封工藝對所包裝的產(chǎn)品進(jìn)行密封包裝，因此，熱封部位的密封效果如何直接影響包裝整體的密封性能。反映軟塑包裝材料熱封部位密封強(qiáng)度大小的檢測指標(biāo)主要為熱封強(qiáng)度與熱粘強(qiáng)度，前者指的是熱封部位在熱封冷卻后的兩部分熱封層間的結(jié)合牢度，后者則測試的是熱封部位冷卻前的熱封層間結(jié)合牢度。國內(nèi)對熱封強(qiáng)度的測試及研究均較早，發(fā)布的相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)也較早，如已作廢的ZBY28004-1986《塑料薄膜包裝袋熱合強(qiáng)度測定方法》及現(xiàn)行QB/T 2358-1998《塑料薄膜包裝袋熱合強(qiáng)度試驗(yàn)方法》等，而對熱粘強(qiáng)度的研究及測試相對較晚，目前有關(guān)的測試標(biāo)準(zhǔn)主要為YY/T1433-2016《醫(yī)療器械軟件包裝材料熱態(tài)密封強(qiáng)度(熱粘強(qiáng)度)試驗(yàn)方法》。本文分別通過對熱封強(qiáng)度與熱粘強(qiáng)度的測試，對比分析這兩類指標(biāo)試驗(yàn)方法及測試結(jié)果的異同。

1、試驗(yàn)設(shè)備及樣品

i-Thermotek2400熱封與熱粘性能測試儀：濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司研發(fā)生產(chǎn)，適用于各種塑料薄膜、紙塑復(fù)合膜、鍍鋁膜、鋁箔復(fù)合膜等膜狀材料的熱封強(qiáng)度、熱粘強(qiáng)度等熱封性能與熱粘性能的測試。熱封性能及熱粘性能的控制范圍均為室溫~250℃，控溫分辨率均為±0.1℃，熱封性能的控溫精度為±2℃，熱粘性能的控溫精度為±1℃；熱封壓力的控制范圍均為0.05 MPa ~ 0.7 MPa；熱封時間設(shè)置范圍均為≤ 99.9 s；強(qiáng)度測試的負(fù)荷范圍為0 ~ 50 N，精度為1級，分辨率為0.1 N；熱封強(qiáng)度測試的試驗(yàn)速度為200 mm/min、250 mm/min、300 mm/min；上、下熱封頭可獨(dú)立控溫；手動及腳踏兩種試驗(yàn)啟動模式以及防燙傷設(shè)計(jì)，保證用戶使用方便與安全。

PE薄膜：市購，厚度為40μm。

2、試驗(yàn)過程

2.1 熱封強(qiáng)度測試

(1) 沿材料的縱向方向隨機(jī)裁制長30 cm、寬6 cm的試樣8片。

(2) 在設(shè)備的控制軟件上設(shè)置熱封時間1 s，熱封壓力290 KPa，熱封溫度100℃，取出2片試樣疊放，將兩邊的熱封面相對，按試樣寬度與熱封刀平行的方向進(jìn)行熱封。將熱封溫度依次升至110℃、115℃、120℃，按照上述方法分別將對應(yīng)熱封溫度下的剩余試樣兩兩熱封。沿試樣的縱向方向，分別將每個熱封后的試樣裁剪成寬15 mm的試樣各3條。

(3) 取一條試樣裝夾在設(shè)備的兩個夾具中，設(shè)置試驗(yàn)速度為300 mm/min，啟動試驗(yàn)，測試結(jié)束后將其他試樣條分別裝夾在設(shè)備上，依次進(jìn)行熱封強(qiáng)度的測試。

2.2 熱粘強(qiáng)度測試

(1) 沿材料的縱向方向隨機(jī)裁制寬15 mm，長35 cm的試樣12條。

(2) 設(shè)置延遲時間為100 ms，夾具速度1200 cm/min，熱封時間1 s，熱封壓力290 KPa，熱封溫度100℃。再將試樣夾持在熱封與熱粘性能測試儀上，啟動試驗(yàn)，設(shè)備在將試樣熱封后，達(dá)到設(shè)定的延遲時間后，即按照設(shè)定的速度測試其熱粘強(qiáng)度，另取2條試樣進(jìn)行平行試驗(yàn)。隨后將熱封溫度依次升至110℃、115℃、120℃，按照上述方法，每一溫度下均測試3條試樣的熱粘強(qiáng)度。

3、結(jié)果與討論

綜合分析，整個試驗(yàn)過程中熱封強(qiáng)度與熱粘強(qiáng)度測試過程基本相同，均是對試樣進(jìn)行熱封，然后拉扯破壞熱封后試樣的熱封部位。不同之處在于熱封后測試強(qiáng)度的時間，熱粘強(qiáng)度需要在熱封部位還未冷卻至室溫內(nèi)的幾秒（甚至1秒）時間內(nèi)完成測試，測試時間點(diǎn)的不同對熱粘強(qiáng)度測試值的影響較大。而熱封強(qiáng)度則是在熱封部位冷卻后測試，測試值不受測試所選擇的時間點(diǎn)的影響。因此，熱粘強(qiáng)度試驗(yàn)須熱封—測試一氣呵成，中間不能人為操作、干預(yù)或中斷，否則很難控制測試時間，而熱封強(qiáng)度試驗(yàn)的熱封與測試兩操作之間是可以中斷的。本次試驗(yàn)通過對延遲時間、夾具速度的界定，確保各試樣熱粘強(qiáng)度測試時間點(diǎn)保持一致。

文中所測試試樣在不同熱封溫度下熱封強(qiáng)度與熱粘強(qiáng)度的測試結(jié)果見表1。

表1 試樣熱封強(qiáng)度與熱粘強(qiáng)度測試結(jié)果

從試驗(yàn)結(jié)果來看，在同種試驗(yàn)條件下，試樣的熱粘強(qiáng)度明顯低于其熱封強(qiáng)度，即試樣熱封部位冷卻前的結(jié)合牢度低于冷卻后的結(jié)合牢度，這與未冷卻前熱封層材料的分子尚未被固定，更容易發(fā)生形變有關(guān)。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中應(yīng)重視對包裝材料熱粘強(qiáng)度的測試，特別是熱封制袋后立即進(jìn)行灌裝的生產(chǎn)模式，以防止因包裝的熱粘強(qiáng)度低而導(dǎo)致熱封邊在灌裝產(chǎn)品沖擊作用下而破損，影響包裝的密封性能，甚至發(fā)生破袋。

四種不同熱封溫度下的測試結(jié)果顯示，100℃時試樣的熱封強(qiáng)度與熱粘強(qiáng)度均zui低，115℃時熱封強(qiáng)度與熱粘強(qiáng)度均zui高，120℃時強(qiáng)度降低，且試樣發(fā)生皺縮，這說明兩種測試指標(biāo)值隨熱封溫度的升高，呈現(xiàn)出相同的先增加后降低的趨勢。根據(jù)熱封強(qiáng)度與熱粘強(qiáng)度的測試值及試樣表面的平整情況綜合判斷，對本次測試的40 μm PE薄膜樣品來說，zui合適熱封溫度范圍為110℃ ~ 115℃。

4、結(jié)語

熱封強(qiáng)度與熱粘強(qiáng)度是關(guān)系到軟塑包裝封口處是否漏氣、破袋的重要指標(biāo)，從本文對40 μm PE膜樣品該兩項(xiàng)指標(biāo)的對比測試來看，兩者的基本試驗(yàn)過程、測試結(jié)果隨熱封溫度變化的趨勢相同，而熱封強(qiáng)度與熱粘強(qiáng)度測試時間不同，且在同一熱封參數(shù)下，熱粘強(qiáng)度明顯低于熱封強(qiáng)度。