材料的热封性能也就是热封曲线仍是必须关注的最基础的性能指标

发布时间:2019-08-20  栏目:行业动态  评论:0 Comments

英皇赌场唯一官网 1

绝大多数的复合薄膜在被投入市场前都会被加工成各式各样的包装袋,因此,热封层是各类用途的复合包装薄膜中不可缺少的一个组成部分。

在目前的复合软包装材料领域,作为热封性材料的基本构成是聚乙烯、聚丙烯类的可热封的材料,在此基础上,陆续出现了很多种改性材料,改性的方法有共混、共聚、改变聚合工艺、改变薄膜加工方法等等。

经过多种改性方法的处理之后,热封层薄膜的各项指标都发生了很明显的变化,例如起封温度的可调整范围加大了,热封强度、拉伸强度、热粘性、柔软性、阻隔性能、透明度等项指标均可在较大的范围内进行控制性调整。

但是,万变不离其宗,热封温度、热封强度仍是人们选用热封性材料时首先要考虑的指标,因此,材料的热封性能也就是热封曲线仍是必须关注的最基础的性能指标。

所谓热合曲线就是如下图所示的曲线图。

英皇赌场唯一官网 2

英皇赌场唯一官网,该曲线图的横轴是热合温度/℃,纵轴是热合强度/。

它表示了所选用的热封性材料或复合薄膜在一定热封温度区间内(在某一固定的热合压力和热合时间的条件下)的热合强度的变化趋势。

同一企业生产的同一类别但不同批次的复合薄膜的热合曲线有可能是相同,也有可能是不同的。

不同的企业所生产的同一类别的复合薄膜的热合曲线很有可能是不同的!

热合加工过程中最基本的工艺条件是热合温度、热合压力和热合时间。
三个工艺条件的综合作用结果是热合强度(N/15mm,有些企业的衡量指标是克/15mm或N/25mm)。

在上述热封曲线中,显示的是热封温度与热合强度间的关系曲线,其中隐含了已被固定了的热合压力和热合时间两个参数。

根据相关试验结果,在测定某材料的热合曲线时,在固定热合压力参数的条件下,如果延长热合时间,则上面的曲线将整体向左移动;如缩短热合时间,则上面的曲线将整体向右移动。
在固定热合时间的条件下,如果提高热合压力,则上面的曲线将整体向左移动;如降低热合压力,则上面的曲线将整体向右移动。

热合参数与热合强度的关系

关于热封参数与热合强度之间的关系,孙智慧等人曾在2005年发表过《包装塑料薄膜热封参数及强度的研究》一文(孙智慧、段青山、李萌萌,哈尔滨商业大学。
2005年全国农产品加工、食品和包装工程学术研讨会文集;百度文库,wenku.baidu.com/view/614ec84c2b160b4e767fcf16),其研究的结论如下:

1.热封时间短、热封温度较低时,热封温度与热封时间对热封强度的影响显著,否则,影响不明显。

2.热封时间短时,热封压力对热封强度显著影响,其他情况下,无明显影响。

3.相同条件下,同种塑料薄膜厚度大,其热封强度相对大。

4.热封时间短、热封温度低时,塑料薄膜不能达到很好地达到熔融状态,从而造成热封强度低,出现欠封;随着热封温度的提高或热封时间的延长,热封强度随之增大,达到最优值,热封强度趋于稳定;当热封温度过高、热封时间过长时,塑料薄膜会因温度过高而熔融流动,导致薄膜表面被烫化、热封强度降低,同样影响封口的强度与外观。

其结论中对热合压力和热合时间对热合强度的影响程度作出了充分的表述。

在目前的市场上,软包装企业中所使用的制袋机的加工速度一般在每分钟40个袋到150个袋之间,而下游客户的自动包装机的加工速度依产品的不同,其加工速度可能在40个袋每分钟到数百个袋每分钟不等。

对于单个的包装袋而言,其有效的热封时间可能在会在500毫秒到50毫秒之间变化。
有效的热封时间越短则意味着生产速度越高。
同时,按照孙智慧等人的结论,热合时间越短则热合压力对热合强度的影响就会越显著!

但是,在当前的市场上,不论是热封试验机还是自动包装机,其热合温度都是直观、可控的,而热合压力和热合时间则是可控的、但不直观,即不能用数字来直观地表述热合压力和热合时间。

首先,国家标准中有关于热合强度的检测标准(QB/T2358-1998,《塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》),但没有关于热合强度试验用样条的制备方法的标准。
在GB/T10004-2008《包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合》中关于”热合强度”的相关规定是:”按QB/T2358-1998的规定进行,膜的热封方法、条件由供需双方商定”。

其次,几乎所有的制袋机、自动包装机都不能用数字表示热合压力参数。
这就直接导致了这样的结果:同一批生产的复合薄膜,在不同的下游企业中使用”相同的”工艺参数(实际上可能是相同的热封温度和生产速度)而得到不同的热合强度的结果。

另外,所有的生产热合试验机的企业在其产品说明书中都会对试验时的温度、时间、压力给出建议的范围,其中最模糊的概念就是压力值,比如说,它会建议使用0.2MPa的压力进行热封试验,但可能不会明确指出这个0.2MPa是试验机上的压力表显示的输出气压值还是热合试验机上的热封棒之间的压强值?!在某些机型上,这两个数值之间可能会有很大的差异!!!

笔者建议:至少在使用热合试验机对复合薄膜的热合性能进行评价时,应将热合压力值统一为热封棒之间的压强值!

该数值的推算方法为P表=P试S棒/S缸。

P表为热封试验机的压力表所显示的气压值,MPa;

P试为拟定的热封棒之间压强值,MPa;

S缸为热封试验机上的气缸内活塞的面积,mm2;

S棒为热封试验机上热封棒的面积,mm2。

所谓”起封温度”是一部分企业所规定的、在一定的条件下、当复合材料的热合强度达到了5N/15mm时所对应的热合温度℃。

在利用热合曲线对材料的热封性能进行评价时,需要关注的有三点:

一是热合工艺条件,二是可达到的最高的热合强度,三是材料的起封温度。

在前面的热合曲线图中,当热合温度为107℃时,热合强度为零;当热合温度为110℃时,热合强度为3N/15mm;当热合温度为113℃时,热合强度为19N/15mm;因此,从该曲线上可以推算出该复合薄膜的起封温度大约为110.6℃。

起封温度是热封性材料的本性的一种表示,同时也与复合材料的厚度有关。
复合材料越厚,则传热速率会相应地降低,在相同的热合时间条件下,所需要的热封棒的温度就会越高。

对于相同厚度的复合包装材料而言,热封层材料的起封温度越低,如果生产速度是固定,那么所需要的热封棒的温度就越低,制成品的外观可能就越好;如果热封棒的温度是固定的,那么在达到相同的热合强度的前提下,生产的速度就可以相应提高。

通常采用较低起封温度的热封性材料的目的都是为了提高自动包装生产的效率!

热合层的熔点与起封温度

目前常用的热封层材料如PE、PP薄膜大都是三层共挤的薄膜。
其中与其他基材相贴合的一面可称之为复合面或复合层,与另一PE材料相热合的一面可称之为热合面或热合层。

通常,从热合层到复合层,其熔点是逐渐增高的。
熔点的差值最大可达到约30℃。

下图是一个三层共挤PE薄膜的DSC曲线(差示扫描量热法曲线DifferentialScanningCalorimetry)。

英皇赌场唯一官网 3

该曲线的温度扫描范围是80℃到150℃,在此范围内出现了三个峰,其对应的熔点值分别为98.5℃、114℃和119.5℃。
这三个熔点值分别对应着该PE薄膜的热合层、中间层和复合层。

在正常情况下,当两个复合膜被热合到一起时,应当只是热封层PE薄膜中的热合层被熔化;此时,可获得最好的制袋成品外观。

如果热合条件过于强烈,则会发生热封层的中间层被熔化、甚至复合层也被熔化的状况,同时,在热合压力的作用下,熔化了的热封层材料会不同程度地被从热合部位挤走,导致发生各种外观不良的现象。

复合薄膜的起封温度通常高于热合层的熔点。

这种差异是由于受到了复合用基材本身的导热性及复合膜的厚度的影响,还与热合时的压强和热合时间有密切的关系。
对于不同的复合薄膜,这种差异可能会在10~25℃之间。

通过测量复合薄膜的起封温度值,可对热合层材料的熔点作出大致的判断。
如果事先测得了热合层材料的熔点,也可以对起封温度作出大致的判断。

如果已知热合材料的熔点,但在相应的起封温度下未能获得所需的热合强度,则需从热合压力和/或热合时间上去查找原因,也可以适当地提高热合温度。

根据孙智慧等人的结论:”热封时间短、热封温度低时,塑料薄膜不能达到很好地达到熔融状态,从而造成热封强度低,出现欠封;随着热封温度的提高或热封时间的延长,热封强度随之增大,达到最优值,热封强度趋于稳定;当热封温度过高、热封时间过长时,塑料薄膜会因温度过高而熔融流动,导致薄膜表面被烫化、热封强度降低”,笔者模拟地描绘了如下图的可热封材料的热封曲线。

英皇赌场唯一官网 4

该曲线表示任何一种可热封材料的热合强滚轮热封包装ABC度都存在一个上升段oa、平稳段ab和下降段bc,而且,对于某种特定的可热封材料其从上升段oa至下降段bc的温度区间都是不一样的,有的材料可能是从90℃到160℃,有的材料则可能是从130℃到200℃。

因此,软包装材料加工企业手中至少应当有两套热合曲线的数据,一套是所谓的”标准条件”下的热合曲线数据,例如热封时间为1秒、热封压力为0.2MPa,另一套为模拟下游客户的实际应用条件的热合曲线数据,例如下游客户的生产速度为100包每分钟,则可将热合时间初定为0.2秒,热合压力暂定为0.2MPa。

“标准的”热合曲线用于对自己提供的不同批次的包装材料以及竞争对手提供的同类包装材料进行比较与评价。

“模拟的”热封曲线用于给下游客户提供基础的生产工艺参数的建议(利用处于”平稳段”的热合温度-热合强度数据)。
同时,还可以根据下游客户所反馈的实际生产温度及相应的热合强度或状态的数据或结果,对下游客户所使用的自动包装机的热合压力状态作出大致的判断,进而对热合温度作出适当的调整(降低或提高热合温度,在相同的运行速度条件下)。

例如,某客户的某机台正在使用A厂提供的包材进行正常的生产,此时,被要求换用B厂的同类包材。
经开机运行,发现用B厂的包材所加工出来的滚轮热封制品出现了热封层被挤出、铝箔层与热封层间发生分离的现象。
在此情况下,通常可认为其原因是B厂的包材的热封层的熔点明显低于A厂的包材的热封层的熔点,在”相同”的热封条件下,B厂的热封层材料被熔融后、部分地被从封口处”挤走”了。
相应的对策应当是:

1、根据B厂的热合曲线数据判断现行的热合温度是否处于合理区间内?

2、如果判断现行的热合温度是处于合理区间内的,则应在保持加工速度不变的前提下适当地降低热合压力!

3、如果判断现行的热合温度不是处于合理区间内的,则应在保持加工速度不变的前提下适当地降低热合温度!

在进行上述试验或调整时,必须注意的是设备运行速度应当固定或稳定,因为设备运行速度直接会影响热合时间参数!运行速度低于正常速度意味着热合时间变长了!如运行速度快于正常速度则意味着热合时间变短了。

有时,某些客户不允许包材企业的技术人员对其自动包装机的工艺参数作任何调整,仅要求任何包材企业提供的包材都必须适用于该客户现行的工艺条件!在这种情况下,包材企业的人员应当收集客户正在正常使用的包材的样品,在企业内部对比检测自有的和采集来的样品的热合曲线和其他相关力学指标,检讨其差距,然后采取相应的措施。

作为复合软包装材料的应用者则应该利用软包装材料生产企业提供的、或自行测得的热合曲线对同一供货商提供的不同批次的、或不同供应商提供的同类复合包装材料的热合性能进行评价,进而指导、调整自身的生产工艺条件,以保证自身的生产的顺利进行。

留下评论

网站地图xml地图