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复合薄膜质量分析与制袋工艺条件pdf

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  第一s卷第a期刁川’‘。刁7 77。 ModernPlasticsProcessingandApp“cations M。d墨篇。。恶P愁。。塑g品盛pli星。i… 复合薄膜质量分析和制袋工艺条件 唐建光 (温州光华塑料集团公司,325028) 摘要:综述了复合薄膜中热封质量的评价和检查方法、影响因素,包括复合基材、复合结构和印刷排版对热封质量的影响,并讨论 了制袋机生产中的工艺条件:热封温度、热封压力、热封速度、冷却情况、热封次数等。 关键词: 热封质量 复合膜 塑料袋 包装 复合塑料膜软包装在近几年发展迅速,人们在 整度好。擦伤丝路主要由薄膜在各设备上的摩擦引 印刷油墨、阻隔材料、复合方法、复合机械、热封材 起,需重点检查制袋机的张力控制和放卷剖切架的 料、制袋设备等方面的研究日益深入,软包装的质量 各导辊表面粗糙度。 要求越来越严格,但软包装生产标准的改进更新不 热封强度的检查是将有复合袋封口的部位裁下 能满足发展的需要。 热封制袋是塑料软包装生产过程中的最后一道 工序。它是利用▲=○▼外界条件(电加热、高频脉冲、超声 分析其热封强度和热封拉伸状态。 波等)使复合薄膜热封部位的热封材料变成粘流状 B 态,借助于刀具的压力,使上下2层热封材料彼此熔 合在一起,冷却后能保持一定的强度,具有良好的密 封性,能够满足内装物的下步加工处理要求,如冷 冻、蒸煮、抽真空等,能够承受内装物的重量和腐蚀、 溶剂等的渗透,并承受产品在堆放、运输等流通领域 的外来压力、振动等。 本文以复合塑料薄膜(下称复合膜)的制袋中通 常使用的热板焊接为例,主要阐述了复合膜的热封 图1 拉伸应变一拉伸应力曲线 质量的检查方法,影响因素及制袋机的生产工艺 在实际工作中,一般只是重视热封强度,往往认 控制。 为热封强度越高越好,忽视了热封拉伸状态的重要 性。《塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》(QB/T 1 热封质量的评价 强度)为热封强度,对反映热封部位的热封拉伸状态 复合软包装袋的热封质量主要评价有外观检 断裂伸长率、屈服应力、屈服伸长则没有明确规定。 查、热封强度、耐压强度、抗冲击强度等。 其实热封拉伸状态综合反映了热封质量,反映出热 外观检查是以视觉检查复合袋的表面平整度、 封部位在拉伸过程中的破坏现象。而实际破坏往往 擦伤丝路、热封位置、冲孔位置、图案居中等情况。 发生在热封后的复合膜最薄弱的地方,不一定总是 表面平整度与制袋机的温度控制、压力控制、冷却情 发生在已热封的热封材料的界面,也不一定热封强 况、复合膜的结构设计、排版方式有关。温度过高、 收稿日期:2002—12—24。 压力太小、冷却不够、印刷材料的耐温性差、热封材 作者简介:唐建光,32岁,工程师。1992年毕业于天津轻工业学 料的低温热封性差都会引起袋子的不平整。对于热 院塑料工程专业,主要从事塑料包装材料的设计、开发与生产应用 封宽度很宽的袋子,横向排版比纵向排版的袋子平 研究。 万方数据 唐建光.复合薄膜质量分析和制袋工艺条件 度越高越好。下面列举主要的热封拉伸状态。1)发 2热封质量的影响因素 生在热封材料之间的界面破坏。界面破坏的热封部 位在出现屈服点之前发生分开,断裂表面光滑,断裂 复合膜的热封质量是综合性指标,它依赖于复 伸长率低,热封强度不高,袋子的密封性能差(如图 合膜的结构设计、热封材料的选择和生产工艺的确 1曲线A)。热封制袋生产应尽量避免界面破坏,应 定,但同时也要注意其他热封强度影响因素:复合膜 通过改变复合膜结构和热封工艺来改善。2)发生在 的结构与材料、层问的复合强度、印刷版面、油墨和 热封材料或复合膜的拉伸破坏(韧性破坏)。韧性破 胶粘剂的耐热性等。 坏在拉伸过程中有明显的屈服点,颈缩现◆■象,断裂表 2.1 复合基材的影响 面粗糙,有大的断裂伸长率和高的热封强度,是最好 复合基材分为印刷基料、阻隔材料、热封材料。 的热封拉伸状态(如图1曲线)发生在复合膜 印刷基料应选择机械强度好、表面张力大、印刷 层间的剥离破坏。剥离破坏是由于复合膜层间的剥 适应性好、耐热性能好的薄膜材料。如双向拉伸聚 离强度较低,引起层间分开,失去了外层材料的补强 作用,使热封材料单独承受破坏力,使屈服应力较 低,断裂伸长率较大,热封强度不高(如图1曲线 对热封强度起补强作用,耐热性能对热封外观起平 C)。4)发生在热封材料界面和本身的混合破坏。整作用。印刷基材机械性能由大到小依次为:BO— 混合破坏是由于复合膜的刚性较大,热封材料的韧 性较好引起的破坏现象。它有粗糙的断裂表面,较 次复合、制袋后,热封强度会依次减小。印刷基材的 大的断裂伸长率,较高的热封强度,也是较好的热封 耐热性能越好,袋子的平整度会越好。 拉伸状态(如图1曲线)发生在复合膜的热封 阻隔材料具有阻隔性、气密性、防潮性、遮光性、 边缘的断根破坏。断根破坏发生在热封部位的边 保香性,选择透气性等优良的薄膜材料,是为了长期 缘,有较低的断裂伸长率,较大的热封强度,但袋子 的密封性▪▲□◁差,耐冲击强度差,主要是热封温度过高引 起的。虽然热封强度较高,但热封质量较差(如图l 曲线E)。 (PVDC)等。 耐压强度的检查是将复合袋冲灌相同重量的内 热封材料应热封性能好、化学性能稳定、符合卫 装物热封后水平放置,施加规定的压力,经过规定的 生要求,并具有一定的阻隔性。主要有聚乙烯、聚乙 时间后,检查其封口的漏损现象。在’《耐蒸□◁煮复合 烯共挤出膜、聚乙烯共聚物、聚丙烯等。评价热封材 膜、袋》(GB/T 10004—1998标准)、《双向拉伸聚丙料的性能指标一般有拉伸强度、断裂伸长率、直角撕 烯复合低密度聚乙烯(BOPP/LDPE)薄膜和包装》 裂强度、表面粗糙度、雾度、冲击强度、摩擦因数、抗 (GB/T 10005—1998标准)及《耐高温蒸煮复合膜、穿刺性能等。评价热封材料的热封性能的指标有低 袋》(BB/T003—94标准)等专业标准中,对施压时温热封性、热粘性、热封强度、热封拉伸状态、抗污染 间的规定为lmin。其实,耐压强度的检查要根据内热封性等。为了满足各种包装的要求,满足包装机 装物的重量的不同,施加不同的压力,并且根据内装 械的要求,满足内装物生产、存储的要求,需要选择 物的不同,控制不同的施压时间。若内装物是酸辣 液体、洗洁精、油等,则要延长施压时间,测定复合袋 度、刚性、耐油性、阻湿性、阻气性、耐高温性比聚乙 的耐环境应力情况。施压时间的长短,最好应由供 烯薄膜好,广泛应用于透明的食品包装和蒸煮袋。 需双方协商确定。 对于液体的连续自动灌装包装中,就要考虑使用热 抗冲击强度是将装有物品的复合袋分别以水平 及垂直方向跌落在地面上,以检查复合袋的漏袋现 象。跌落高度根据复合袋内装物的重量不同而异。 比CPP好,所以广泛应用于冷冻食品包装。 抗冲击强度与复合材料、热封质量有密切关系。复 2.2复合结构对热封质量影响 合材料的韧性越好,抗冲击强度就越好;复合袋在界 复合薄膜的热封温度由热封材料的热封温度决 面破坏、剥离破坏、断根破坏的热封拉伸状态,其抗 定,但要注意热封温度不能超过印刷膜的热定型温 冲击强度就不高。 度,否则会破坏双向拉伸薄膜的热定型,引起包装袋 万方数据 现代塑料加工应用 第15卷第4期 热封后的收缩起皱。 定型温度。否则会引起热封部位的收缩、起皱,降低 BOPP/CPP结构的包装袋透明度优良,袋子●刚了热封强度和袋子的抗冲击性能。印刷基材的耐温 挺,被广泛地应用在食品包装。但BOPP的热定型 温度与CPP的热封温度很接近,热封时易引起 生产速率;印刷基材的耐温性差,如BOPP则尽量 BOPP膜起皱,热封强度不好,热封部位易脆断。所采用较低的热封温度,而通过增加压力、降低生产速 以设计时要注意BOPP膜的厚度接近或大于CPP度或选择低温热封性材料来保证热封强度。 的厚度,或把纵向的印刷排版改为横向的印刷排版, 热封温度设定应在热封材料的热封温度范围 以减少横封处的缩颈现象,也可以选用低温CPP, 内,一般比£r(或f。)高15~30℃。热封温度过高, 以降低热封温度,使热封部位平整不起皱。 易使热封部位的热封材料熔融挤出,降低了热封厚 破坏往往发生在热封后复合膜最薄弱的地方, 度,增加了焊边的厚度和不均匀。虽然表观热封强 其中由于复合膜的层间复合强度不够,失去了印刷 度较高,却会引起断根破坏现象,大大降低封口的耐 材料和阻隔材料的补强作用,使热封材料单独承受 冲击性能、密封性能。热封温度低于材料的软化点, 破坏拉力,导致热封强度大大降低的破坏现象较为 加大压力和延长热封时间均不能使热封层真正 普遍。 封合。 复合膜的复合强度取决于复合基材的选择和复 连续自动灌装设备的热封温度设定往往较高, 合工艺的控制。镀铝PET膜与其他材料复合时,复 所以在热封时,易受到内装物的污染、挤压和冷却速 合强度较低,因为镀铝层的附着力过低;BOPP与度的影响。 3.2 CPP的复合强度也较低,因为CPP的分子刚性较 热封压力 大。所以复合基材的选择较为重要,但也要注意复 在热封温度下,热封材料开始熔化,在粘接面上 合时薄膜的表面张力、胶粘剂的配比和涂布量、复合 施以压力,使对应的热封材料相互接触、渗透、扩散, 温度、压力、张力等工艺因素。印刷排版对热封质量 也促使薄膜表面的气体逸出,使热封材料表面的分 的影响。 子间距离缩小,产生更大的分子间作用力,从而提高 2.3 印刷排版对热封质量的影响 了热封强度。 复合膜有色部位的复合强度比无色部位低,而 热封压力由制袋机上的压力弹簧提供。对于轻 且在热封时温度较高,所以有色处的热封强度较低。 薄包装袋,热封压力应大于19600Pa。热封压力的 在设计印刷图案时,边缘热封处尽量留空,不要▪•★有任 大小与复合膜的性能、厚度、热封宽度等有关。 何印刷图案或白墨托底。薄膜纵向的机械强度比横 热封材料有较高的活化能,升温对其粘度的下 向高,复合膜的纵向热封强度也比横向热封强度高, 降影响较大,因而所需的热封压力较小,防止热封部 所以印刷图案尽量采用横向排版,可避免袋子顶部 位的熔融材料被挤出,降低热封效果。而PE,PP为 宽边热封时严•●重的缩颈现象,同时也降低破袋率。 非极性材料,活化能极小,所需压力较高,对热封强 度、界面密封性有▼▲利。 3 制袋机的生产工艺控制 热封压力应随着复合膜的厚度增加而增加。若 热封压力不足,2层薄膜难以热合,难以排尽夹在焊 3.1 热封温度 缝中间的气泡;热封压力过高,会挤走熔融材料,损 复合膜的热封温度的选择与复合△▪▲□△基材的性能、 伤焊边,引起断根。计算热封压力时,要考虑所需热 厚度、制袋机的型号、速度、热封压力等有密切关系, 封棒的宽度和实际表面积。热封棒的宽度越宽,所 直接影响热封强度的高低。 需的压力越大。热封棒宽度过宽,易使热封部位夹 复合薄膜的起封温度是由热封材料的粘流温度 带气泡,难以热封牢固。一般采用镂空的热封棒,在 (£,)或熔融温度(f。)决定,热封的最高温度不能超过最后一封加强热封牢度。相同宽度的热封棒,若表 热封材料的分解温度(f。)。f,(或£。)~£。的温度即面刻纹,其实际接触▽•●◆面积大大减少,单位面积压力相 为热封材料的热封温度范围,它是影响和控制热封 应增大。这对热封宽度较大的包装袋是有益的。 质量的关键性因素。热封温度范围越宽,热封性能 3.3 热封速度 越好,质量控制越容易、越稳定。 热封速度体现制袋机的生产效率,也是影响热 同时复合薄膜热封温度不能高于印刷基材的热 封强度和外观的重要因素。热封速度越快,热封温 万方数据 唐建光.复合薄膜质量分析和制袋工艺条件 度要相应提高,以保证热封强度和热封状态达到最 封效果,但会降低生产效率,所以有些制袋机增加了 佳值;在相同的热封温度和压力下,热封速度越慢, 纵向热封棒的长度,以增加热封次数,保证热封 热封材料熔合将更充分、更牢固,但不能引起断根 质量。 现象。 3.6热封棒间隙 在国内的制袋机上,热封时间的长短主要由制 热封棒间隙是指上热封棒接触到底板时,预定 袋机的速度决定的。增加热封时间,必须降低制袋 的热封压力传递到热封表面的施压距离。在相同薄 速度,降低生产效率。如果采用独立的变频电机控 膜厚度、相同热封速度时,热封棒间隙★△◁◁▽▼小,热封时间 制热封棒的升降和送料,独立调节热封时间,而不改 ▪…□▷▷•相对较小,产品的热封强度将会降低。一般热封棒 变制袋速度,就大大方便制袋机的操作与质量控制。 3.4冷却情况 能、制袋速度等有关。 冷却过程是在一定的压力下,用较低的温度对 3.7 张力控制 刚刚熔融封合的焊缝进行定型,消除应力集中,减少 张力控制装置是用来保持薄膜的平整,易于折 焊缝的收缩,提高袋子的外观平整度,提高热封◇•■★▼强度 边,间歇送料▲★-●均匀,减少袋子热封部位的收缩和翘 的过程。 曲。制袋机的张力一般在O.10~O.15MPa。 制袋机的冷却水一般是自来水或20℃左右的循 环水。水温过高、冷却棒压力不够、冷却水循环不畅、 4 结论 循环量不够等都会导致冷却不良、热封强度下降。 3.5热封次数 a) 复合软包装袋的热封质量评价包括外观检 在连续自动灌装设备和某些制袋机上,纵向热 查、热封强度、耐压强度、抗冲击强度等。建议在专 封一般采用涂复聚四氟乙烯的环型钢带焊接法,横 业标准中增加对热封强度、施压时间的规定。 向热封采用热板焊接法。但大多数制袋机的纵向和 b) 热封温度、热封压力、热封速度、冷却系 横向热封采用热板焊接法,纵向热封次数取决于热 统、热封次数、热封棒间隙、张力控制等工艺因素都 封棒的有效长度和袋长之比,横向热封次数由机台 是影响热封强度和外观的重要因素。 热封装置的组数决定。 c) 热封质量依赖于热封材料的选择和生产工 良好的热封一般要求热封次数在2次以上。横 艺的确定,但同时也要注意其他热封强度影响因素: 向热封装置多数为3组。为了满足宽边的热封要 复合膜的结构与材料、层间的复合强度、印刷版面、 求,往往增加横向热封装置,增加热封次数,以降低 油墨和胶粘剂的耐热性等。 热封温度,减小缩颈现象。对于较长规格的包装袋, 可以采用多倍送料技术,使每次送料长度减至袋长 参 考 文 献 的二分之一或三分之一,从而增加热封次数,改善热 1 张开主编.高分子物理◆◁•学.北京:化学工业出版社,1990.170 ANALYSISoFLAMINATEFILMAND QUALITY TECHNICALCoNDITIoNSINMAKINGBAGS J ‘l’ang1anguang (Wenzhou Plastic GuanghuaGroupCompany) ABSTRACT The methodsandinfluencefactorsofheatseal inlaminate evaluation,examination quality structureand werereviewed.Thetechnicalconditionsof dingcomponent,compositeprinttypesetting bag machine heatseal sealtimesand condition,heat soonwere inculding temperature,pressure,speed,c001ing discussed. seal Keywords:heatquality;laminatefilm;plasticsbag;package 万方数据 复合薄膜质量分析和制袋工艺条件 作者: 唐建光, Tang Jianguang 作者单位: 温州光华塑料集团公司,325028 刊名: 现代塑料加工应用 英文刊名: MODERN PLASTICS PROCESSING AND APPLICATIONS 年,卷(期): 2003,15(4) 参考文献(1条) 1.张开 高分子物理学 1990 本文链接:/Periodical_xdsljgyy200304006.aspx

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