文章概要
塑料复合薄膜是由两层或多层不同的塑料薄膜经复合或挤出而形成的多层塑料薄膜。复合薄膜具有各单一材料综合性质，具有良好的热封性等性能在食品包装中得到了广泛的应用[1]。热封强度是食品包装的重要物理指标之一[2]，热封强度过高或过低会出现包装漏气、破损等异常现象。食品软包装常用的材料有聚乙烯（PE polyethylene）、双向拉伸聚丙烯（BOPP biaxially oriented polypropylene）、流延聚丙烯（CPP cast polypropylene ）、真空镀铝聚酯（VMCPP vacuum aluminized cast polypropylene）、聚酯（PET polyester）、真空镀铝聚酯（VMPET vacuum aluminized polyester）、铝箔（AL aluminum）等。徐文达等对以上材料的包装性能、复合软包装的复合方式进行了说明[3]。王东升[4]对PET/PE复合膜热封质量的影响因素进行了研究,比较分析了热封方向、温度、速度对热封质量的影响,总结得出了PET/PE 复合薄膜的最佳热封工艺参数。赵漫漫等
[5]研究了热封温度、时间、压力对 PET/AL/PE 热封强度的影响,确定了PET/AL/PE复合薄膜的有效热封温度范围。孙智慧等[6]对聚乙烯材料的热封参数及强度进行了研究，得出塑料薄膜的厚度、热封温度、时间、压力对热封强度均有影响，其中热封温度对热封强度的影响最为显著的结论。
BOPP/VMPET/CPP与PET/VMPET/CPP材质均具有良好阻隔性，印刷效果好，安全卫生，同时具有良好的热封性能及较高的强度，便于自动化及高速生产。从而在食品包装中广泛应用。在食品厂包装过程中，在同一台包装机切换使用BOPP/VMPET/CPP与PET/VMPET/CPP复合薄膜的过程中，如设备参数调整不当就会出现热封质量不稳定的问题。本实验在相同的热封压力及热封时间的前提下，采用不同的热封温度对两种复合薄膜进行封合，对热封强度、密封性进行测试和评价。
实验
1.1 材料
BOPP，厚度19μm，温州金田塑业有限公司；PET，厚度12μm，VMPET，厚度12μm，浙江长宇新材料有限公司；CPP，厚度30μm，石狮炎英塑胶有限公司；单组份水性胶水，陶氏化学中国有限公司；溶剂型聚氨酯胶水，北京高盟新材料股份有限公司。
1.2 设备与仪器
干式复合机（DL250），陕西北人印刷机械有限责任公司；立式包装机（RL420），上海瑞吉锦泓包装机械有限公司；拉力试验机（GBH-1）、密封试验仪（GB-M），广州标际包装设备有限公司。
1.3 方法
1.3.1复合薄膜合成
将BOPP19、PET12、VMPET12、CPP30四种单一材料在干式复合机进行复合，分别组成BOPP12/VMPET12/CPP30与PET12/VMPET12/CPP30三层结构的复合材料。其中BOPP19/VMPET12层与PET12/VMPET12层使用单组份水胶复合。VMPET12/CPP30使用溶剂型聚氨酯胶水复合。两种复合材料在45℃固化室固化36小时后，分切成210mm宽度的卷膜。
1.3.2复合薄膜包装
两种复合薄膜在同一台立式包装机上包装，纵封宽度15mm,横封宽度10mm。封合压力0.3MPa，纵封时间0.38秒，横封时间0.4秒，纵封温度137℃（通过以往长期实验验证获得的最佳纵封温度），横封温度设定范围为169℃-197℃，每4℃为一组，每组生产50只包装袋，每10只为一个取样段，共5个取样段。
1.3.3热封强度试验
对生产好的包装袋进行取样，每个取样段随机取样2只包装袋，每组共取样10只包装袋（表1）。将取好样的样品根据塑料薄膜包装袋热合强度试验方法（QB/T2358-1998），使用拉力试验机（GBH-1）对包装袋进行热封性能测试。为提高测试结果的准确性，每个包装袋分别测上横封、下横封、纵封三个位置，取样宽度15mm，取样展开长度100mm。测试过程中，以热封部位为中心，打开180度，把样品两端夹在试验机的两个夹具上，夹具间距离为50mm，试验速度为300mm/分钟，读取断裂时的最大载荷。
TH=热封处撕裂／膜宽；TH—热封强度（KN/m）
1.3.4密封性试验
对生产好的包装袋进行取样，每个取样段随机取样2只包装袋，每组共取样10只包装袋（表1），将取好样的样品根据软包装件密封性能试验方法（GB/T15171－1994），使用密封试验仪（GB-M）对包装袋进行密封性能测试。为提高测试结果的准确性，测试前将包装袋纵封提前进行翻折，在测试过程中，测试样品平铺并完全被压面板遮盖，投样后水平面超过压面板25mm以上（图1）。检测压力-0.6bar，检测时间30秒。
图1密封型试验
2 分析与讨论
2.1热封强度试验
纵封热封强度：取每段两只包装的热封强度平均值，根据图2所示，BOPP19/VMPET12/CPP30的纵封热封强度在24.1N/15mm-24.6N/15mm之间， PET12/VMPET12/CPP30的纵封热封强度在23.4N/15mm-24.1N/15mm之间。由此可见，当纵封温度设定在137℃时，BOPP19/VMPET12/CPP30的纵封热封强度略高于PET12/VMPET12/CPP30的纵封热封强度，两种材质的剥离强度趋于稳定，且两种材质的热封强度差异不明显。
横向热封强度：横向热封强度的取值规则为每组10个包装袋，取热封强度平均值，根据图3所示，随着温度的升高两种复合材料的横向热封强度先逐步增加，当到达一定温度后，横向热封强度逐步下降。当横封温度在169℃-173℃区间时，BOPP19/VMPET12/CPP30材料的横向热封强度在20.21N/15mm-21.32N/15mm之间，PET12/VMPET12/CPP30材料的横向热封强度在23.33N/15mm-23.55N/15mm之间，BOPP19/VMPET12/CPP30材料的横向热封强度低于PET12/VMPET12/CPP30材料的横向热封强度。当横封温度在177℃-189℃区间时，BOPP19/VMPET12/CPP30材料的横向热封强度在24.33N/15mm-26.88N/15mm之间，PET12/VMPET12/CPP30材料的横向热封强度在23.10N/15mm-25.39N/15mm之间，BOPP19/VMPET12/CPP30材料的横向热封强度高于PET12/VMPET12/CPP30材料的横向热封强度。当横封温度在193℃-197℃区间时，BOPP19/VMPET12/CPP30材料的横向热封强度在25.65N/15mm-24.32N/15mm之间，PET12/VMPET12/CPP30材料的横向热封强度在25.88N/15mm-25.44N/15mm之间，BOPP19/VMPET12/CPP30材料的横向热封强度又重回低于PET12/VMPET12/CPP30材料的横向热封强度。
2.2密封性试验
密封型试验的取样规则为每组10个包装袋，对每一个包装袋进行密封性试验，根据表2所示，当横封温度在169℃时，BOPP19/VMPET12/CPP30材质包装袋10包全部漏气，漏气率100%；当横封温度在173℃时，BOPP19/VMPET12/CPP30材质包装袋5包漏气，漏气率50%；当横封温度在177℃－185℃时，BOPP19/VMPET12/CPP30材质包装袋不漏气，漏气率0%；当横封温度在189℃时，BOPP19/VMPET12/CPP30材质包装袋有6包漏气，漏气率60%；当横封温度在193℃时，BOPP19/VMPET12/CPP30材质包装袋有8包漏气，漏气率80%；当横封温度在197℃时，BOPP19/VMPET12/CPP30材质包装袋10包全部漏气，漏气率100%。根据表3所示，当横封温度在169℃时，PET12/VMPET12/CPP30材质包装袋6包漏气，漏气率60%；当横封温度在173℃－193℃时，PET12/VMPET12/CPP30材质包装袋不漏气，漏气率0%；当横封温度在197℃时，PET12/VMPET12/CPP30材质包装袋4包漏气，漏气率40%。
综上所述，当横封温度低于最佳横封温度范围时，T字口热封层融熔结合部位可能因为没有完全融合，出现漏封，导致漏气。当横封温度低于最佳横封温度范围时，T字口热封层融熔结合部位可能因为融熔过度，出现熔断或针孔，导致漏气。
当横封温度在177℃－185℃时, BOPP19/VMPET12/CPP30材质包装袋漏气率为0%，该材质最佳横封温度范围为181℃±4℃。当横封温度在173℃－193℃时, PET12/VMPET12/CPP30材质包装袋漏气率为0%。该材质最佳横封温度范围为183℃±10℃。
结论
复合薄膜的热封强度与密封性受热封时间、热封压力及热封温度的影响。立式包装机包装过程中，先用纵向热封器对卷成圆筒的接口部位薄膜进行纵向热封，得到密封管筒，然后筒状薄膜移动到横向热封器的地方进行横封，构成包装袋筒。再由横向热封器热封并在居中切断，形成包装袋单元体，同时形成下一个筒袋的底部封口。所以当热封时间与热封压力固定的情况下，热封温度对热封强度与密封性影响较为明显。
根据多次重复试验可以证明，在使用立式包装机包装BOPP19/VMPET12/CPP30材质时最佳横封温度为177℃－185℃，包装PET12/VMPET12/CPP30材质时最佳横封温度为173℃－193℃。BOPP19/VMPET12/CPP30最佳横封温度范围相对较小。同一台包装机在进行BOPP/VMPET/CPP与PET/VMPET/CPP材质的切换时一定要注意两种材质的特性选择最佳的横封温度范围，选择合适的横封温度进行生产，特别是当PET12/VMPET12/CPP30材质切换成BOPP19/VMPET12/CPP30材质时，一定要重新设定适用于BOPP/VMPET/CPP材质的热封温度进行生产，减少品质隐患。
此次试验主要以热封温度对复合薄膜的热封强度与密封性的影响进行了探讨，热封压力、热封时间对复合薄膜的热封强度与密封性的影响没有进行深入的研究，在后续的生产及实验过程中再次加以完善及跟踪测试。
小编：四川金中德科学技术研究院
来源：
