熱封技術(shù)及主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)

熱封技術(shù)及主要檢測(cè)指標(biāo)摘要：本文對(duì)目前包裝領(lǐng)域中使用的熱封技術(shù)進(jìn)行了概要介紹，詳細(xì)介紹了材料熱封性能的評(píng)價(jià)方法，并對(duì)如何選擇實(shí)際生產(chǎn)使用的材料的熱封溫度進(jìn)行了闡述。關(guān)鍵詞：熱封工藝，熱封參數(shù)，熱粘性，開(kāi)裂模式，熱封強(qiáng)度熱封工藝熱封制袋普遍應(yīng)用在日化產(chǎn)品包裝、食品藥品包裝等領(lǐng)域。由于在產(chǎn)品充填時(shí)包裝袋熱封處最容易出現(xiàn)泄漏，而且在實(shí)際使用時(shí)包裝袋的損傷大部分也發(fā)生在熱封部分，因此選擇合適的熱封材料以及熱封參數(shù)可以降低生產(chǎn)線的廢品率，并可有效提高包裝物整體的阻隔性能。熱壓封合是用某種方式加熱封口處材料，使其達(dá)到粘流狀態(tài)后加壓使之粘封，一般用熱壓封口裝置或熱壓封口機(jī)完成。熱封頭是熱壓封合的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)熱封頭的結(jié)構(gòu)形式及加熱方法的不同，熱壓封口的方法可分為：普通熱壓封合法、熔斷封合、脈沖封合、超聲波封合、高頻熱封、以及感應(yīng)熱封合幾種。薄膜特性不同，適用的熱封方法也不同，例如超聲波封合和高頻熱封更適用于易熱變形的薄膜，然而最常用的熱封方法還是普通熱壓封合法。普通熱壓封合法又有平板熱封、圓盤熱封、帶式熱封以及滑動(dòng)夾封合幾種，平板熱封的應(yīng)用最為普及。熱封參數(shù)材料的熱封性能（Heatsealability）包括在熱封口仍然比較熱（尚未冷卻到環(huán)境溫度）時(shí)檢測(cè)它的熱封強(qiáng)度（HotTack）以及熱封口冷卻穩(wěn)定后的熱封強(qiáng)度（UltimateStrength）兩方面，要評(píng)價(jià)材料的熱封性能需要對(duì)材料進(jìn)行這兩方面的綜合檢測(cè)。一般認(rèn)為包裝材料的熱封性能主要由熱封溫度、熱封壓力以及熱封時(shí)間來(lái)決定，其中熱封溫度是最關(guān)鍵的參數(shù)，而熱封強(qiáng)度是判斷材料熱封性能優(yōu)劣的依據(jù)。在包裝生產(chǎn)線上由于從熱封制袋到內(nèi)容物填充兩步操作的間隔時(shí)間很短，很多材料在熱封后封口溫度還沒(méi)有冷卻到常溫就需要進(jìn)行充填內(nèi)容物，熱封部分受到由填充所引起的破裂力作用，如果此時(shí)熱封部分的強(qiáng)度無(wú)法抵擋破裂力的作用，就會(huì)在包裝過(guò)程中出現(xiàn)破袋。破袋現(xiàn)象在高速立式成型制袋－充填－封口包裝機(jī)上比較突出，當(dāng)然在熱封處冷卻不徹底的低速包裝機(jī)上也存在。考察材料熱封部分在熱封后很短的時(shí)間內(nèi)（尚未冷卻）受到外力仍然保持結(jié)合在一起的能力是材料的熱粘性（HotTack）。技術(shù)上認(rèn)為材料的熱粘性是密封劑材料在熱封溫度范圍內(nèi)的粘著性能以及密封劑對(duì)多層結(jié)構(gòu)其它成分的粘合強(qiáng)度的總和。一般情況下，材料的熱粘性比冷卻后的熱封強(qiáng)度要差的多，這從圖1（摘自標(biāo)準(zhǔn)ASTMF2029-00）中可以明顯地看出。其中左側(cè)標(biāo)有“Equil.dwell”的曲線是在薄膜熱封部分完全冷卻后（圖中注釋這種材料的平衡保留時(shí)間是1000ms）檢測(cè)得到的熱封強(qiáng)度與溫度的曲線，右側(cè)標(biāo)有"100msdwell”的曲線是熱

封部分在熱封后僅間隔了100ms（未得到充分冷卻）檢測(cè)的材料熱封強(qiáng)度與溫度的曲線。這兩條曲線隨溫度變化的走勢(shì)相同，但是在同一溫度下僅間隔了100ms就檢測(cè)的材料的表觀熱封強(qiáng)度要比充分冷卻后低得多。FMni梅E3.4rrtifl 剛zfotoringccnstnicUwi:10|oWPWOhwNl?MDPE/18Mm&WIHDF^W聲ntaramrQinPEEL|jl■FUSED沁gL =曲iET血師甘I險(xiǎn)fltehlMfAefr1aiwehde愴EpeElm:Chwvl鼻novraa-1Wurt-It*IN*MmbabIfibpwjsure■60pa畢13IRa)AT131D2107L12JAWreMPeRATURE忙117 litAT131D2107L12JAWreMPeRATURE忙117 lit圖1熱封性能檢測(cè)圖示3.熱封試樣的開(kāi)裂模式材料的熱封強(qiáng)度是單位寬度的熱封材料在熱封層面上被剝離所需要的力（如圖2a所示的開(kāi)裂方式），然而實(shí)際測(cè)試時(shí)，試樣往往并不是在熱封層被分開(kāi)而是在其未封合部位被拉斷，這樣材料的真實(shí)熱封強(qiáng)度要比測(cè)試結(jié)果稍大一些。試樣在熱封強(qiáng)度試驗(yàn)過(guò)程中的開(kāi)裂模式（FailureMode）是評(píng)定試樣熱封性能的重要信息，需要操作人員仔細(xì)觀察試驗(yàn)結(jié)束后材料的狀態(tài)。開(kāi)裂模式的定義是熱封試樣在熱封強(qiáng)度試驗(yàn)過(guò)程中當(dāng)測(cè)試夾頭分離時(shí)是以何種方式斷開(kāi)的，通常有以下幾種形式：從熱封面剝離（圖2a）,材料粘合層開(kāi)裂（圖2b）,材料熱封層與底層分層（圖2c），材料在熱封邊緣處斷裂（圖2d），在離熱封處較遠(yuǎn)的地方斷裂或撕裂（圖2e），材料拉長(zhǎng)（圖2f），以及在熱封面剝離時(shí)熱封處材料出現(xiàn)拉長(zhǎng)（圖2g）o注：圖2摘自ASTMF1921-98

時(shí)IMATEft[ft_□￡LAi*[wAreONFAD,UtffSE^L KAT￡R]iM.PfFZ iCHESCVE CflH翦HE<PCTL>時(shí)IMATEft[ft_□￡LAi*[wAreONFAD,UtffSE^L KAT￡R]iM.PfFZ iCHESCVE CflH翦HE<PCTL>a bTYPE， BRj-AK：BREasOTE^HIftpC兀I USGBr[3NPEEL*dBhUTa圖2熱封試樣的開(kāi)裂模式對(duì)試樣開(kāi)裂模式的正確判定能夠直接影響到對(duì)實(shí)際生產(chǎn)使用的熱封溫度的選擇。在繪制熱封曲線時(shí)通常取溫度間隔為5?10°C進(jìn)行試驗(yàn)，并需要對(duì)每個(gè)溫度點(diǎn)的試樣開(kāi)裂模式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明（一般為圖示說(shuō)明，可參見(jiàn)圖1）。一般情況下，熱封溫度應(yīng)該選擇在接近熱封層融化溫度的溫度范圍內(nèi)，這個(gè)溫度一般是熱封曲線中迅速上升的剝離部分及平穩(wěn)部分的轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度。如果測(cè)試材料需要用于熔合熱封，則應(yīng)在高于轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度的范圍內(nèi)選擇；如果測(cè)試材料需要用于能夠剝離的熱封，那應(yīng)在滿足材料的應(yīng)用要求的基礎(chǔ)上，在低于轉(zhuǎn)折