影响热封制袋技术的因素

随着食品和医药包装行业的迅速发展，塑料复合软包装袋由于其良好的阻隔性，在包装领域中占有越来越大的比例。同时也对塑料复合软包装的质量要求越来越严格，热封制袋是塑料复合软包装生产过程中的最后一道工序。它是利用外界加热使复合薄膜热封部位的热封材料变成粘流状态，借助于热封刀具的压力，使上下两层热封材料彼此熔合在一起，冷却后保持一定的强度，具有良好的密封性。本文主要就复合薄膜制袋过程中一些影响因素进行简单的分析。 复合薄膜的热封质量是综合性指标，它与复合薄膜的结构、热封材料的选择和生产工艺的确定、印刷版面、油墨和胶粘剂的耐热性等都有不同的关系。 复合薄膜软包装袋的热封质量主要评价有外观检查、热封强度、耐压强度、抗冲击强度等。 外观检查是以视觉检查复合袋的表面平整度、擦伤丝路、热封位置、冲孔位置、图案居中等情况。表面平整度与制袋机的温度控制、压力控制、冷却情况、复合薄膜的结构设计、排版方式有关。温度过高、压力太小、冷却不够、印刷材料的耐温性差、热封材料的低温热封性差都会引起袋子的不平整。对于热封宽度很宽的袋子，横向排版比纵向排版的袋子平整度好。擦伤丝路主要由薄膜在各设备上的摩擦引起，需重点检查制袋机的张力控制和放卷剖切架的各导辊表面粗糙度。 复合薄膜基材的影响 复合薄膜的基材包括阻隔材料、热封材料。目前常用的基材多为机械强度好、印刷适应性好、耐热性能好的薄膜材料。如双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)、双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)、双向拉伸尼龙薄膜(BOPA)等。阻隔材料的机械性能对热封强度起补强作用，耐热性能对热封外观的平整度有影响。阻隔材料的机械性能由大到小依次为：BOPA，BOPET，BOPP。所以它们与相同的热封材料依次复合、制袋后，热封强度会依次减小。阻隔材料的耐热性能越好，袋子的平整度会越好。 热封材料应热封性能好、化学性能稳定、符合卫生要求，并具有一定的阻隔性。热封材料主要有聚乙烯、聚乙烯共挤出膜、聚乙烯共聚物、聚丙烯等。评价热封材料的性能指标一般有拉伸强度、断裂伸长率、直角撕裂强度、表面粗糙度、雾度、冲击强度、摩擦因数、抗穿刺性能等。评价热封材料的热封性能指标有低温热封性、热粘性、热封强度、热封拉伸状态、抗污染热封性等。 复合薄膜的总厚度、均匀度、平整度也是很重要的参数指标。均匀度和平整度较差会使热封压力、温度不能够均匀地传递到薄膜的热封区域上，这样沿热封刀具方向的塑料所处的粘流状态就不均一，不能确保完好的界面密闭性。 复合材料添加剂的影响 在复合聚乙烯薄膜过程中，聚乙烯经热压辊挤压后有析出的现象，一层白白的象碎粉白状，这种现象是聚乙烯在生产过程中，加入一定量的润滑剂，是一些低熔点的蜡，容易析出至薄膜表面。这层低熔点的蜡析出后最直接的危害就是大大地消弱了复合强度，也大大地减弱了热封强度，特别在封边位置，造成易开口、离层。 解决方法则是： 重新对聚乙烯进行预处理，达到理想的表面张力； 选择合适的胶粘剂，以增强其复合牢度； 减低熟化温度尽量不使物质析出，从而增加复合牢度与热封强度。 热封温度的影响 热封温度的作用是将热封层加热到一个比较理想的粘流状态。由于高聚物没有明显的熔点，通常是一个熔融温度范围，当加热到该温度区域时，薄膜进入熔融状态。高聚物的熔融温度（Tm）或粘流温度（Tf）与分解温度（Td）分别是热封温度的下限与上限，Tm（Tf）与Td之间差值的大小是影响和控制热封质量的关键性因素。差值越大，热封温度范围越宽，热封性能越好，质量控制越容易、越稳定。 同时复合薄膜热封温度不能高于复合薄膜的热定型温度。否则会引起热封部位的收缩、起皱，降低了热封强度和袋子的抗冲击性能。所以热封温度应该根据热封材料的特性、薄膜厚度、热封烫压的次数及热封面积大小而设定。同一部位烫压次数增加，温度可适当降低，热封面积大时，温度可略高一些。热封温度的设定一般比Tf(Tm)高15～30℃。 在热封复合制袋加工过程中，热封温度对热封强度的影响最为直接，各种材料的Tf（Tm）高低直接决定复合袋的最低热封温度。在实际生产过程中，热封温度还受热封压力、制袋机速以及复合基材的厚度等因素影响，因而实际热封温度往往要高于热封材料的熔融温度。热封温度若低于热封材料的软化点，则无论怎样加大压力或延长热封时间，均不能使热封层真正封合。 复合薄膜的耐温性好，如BOPET、BOPA等，提高热封温度能提高生产速率；复合薄膜的耐温性差，如BOPP则尽量采用较低的热封温度，而通过增加压力、降低生产速度或选择低温热封性材料来保证热封强度。 一般来说，随着热封温度的增大，热封强度也会增加，但到了一定的温度以后，强度不会增加。如果热封温度过高，易使热封部位的热封材料熔融挤出，降低了热封厚度，极易损伤焊接处的热封材料，熔融挤出产生“根切”现象，大大降低了封口的热封强度和复合袋的耐冲击性能、密封性能。 复合结构的影响 复合薄膜的热封温度由热封材料的热封温度决定，但要注意热封温度不能超过复合薄膜的热定型温度，否则会破坏双向拉伸薄膜的热定型，引起包装袋热封后的收缩起皱。 BOPP/CPP结构的包装袋透明度优良，袋子刚挺，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BOPP膜起皱，热封强度不好，热封部位易脆断。所以设计时要注意BOPP膜的厚度接近或大于CPP的厚度，或把纵向的印刷排版改为横向的印刷排版，以减少横封处的缩颈现象，也可以选用低温CPP，以降低热封温度，使热封部位平整不起皱。破坏往往发生在热封后复合薄膜最薄弱的地方，其中由于复合薄膜的层间复合强度不够，使热封材料单独承受破坏拉力，导致热封强度大大降低的破坏现象较为普遍。 印刷及排版的影响 复合薄膜印刷部位的复合强度比没有印刷的部位低，而且在热封时温度较高，所以有印刷图案处的热封强度较低。在设计印刷图案时，边缘热封处尽量留空，不要有任何印刷图案或用白墨托底。复合薄膜纵向的机械强度比横向高，复合薄膜的纵向热封强度也比横向热封强度高，所以印刷图案尽量采用横向排版，这样可避免袋子顶部宽边热封时严重的缩颈现象，同时也降低破袋率。 热封压力的影响 热封压力的作用是在热封温度下使已处于粘流状态下的复合薄膜的热封层在热封界面之间产生有效的分子相互渗透、扩散，也促使薄膜表面的气体逸出，使热封材料表面的分子间距离缩小，产生更大的分子间作用力，从而提高了热封强度。 要达到理想的热封强度，必须加以合适的压力。热封压力的大小与复合薄膜的性能、厚度、热封宽度等有关。作为复合薄膜热封层的PE，PP为非极性材料，活化能极小，升温对其粘度的下降影响较小，故所需压力较高，而且随着复合薄膜总厚度的增加或热封宽度的增加，所需压力也应该相应的增加。这样对热封强度、界面密封性有利。但要防止热封部位的熔融材料被挤出，降低热封效果。 热封压力应随着复合薄膜的厚度增加而增加。若热封压力不足，两层塑料薄膜热封材料之间难以实现真正的贴合和互熔，导致局部热封不上，或者难以消除热封层中的空气，造成虚封或封口不平整。但是当热封压力过大时又会产生熔融材料挤出的现象，挤走了部分热封材料，使热封缝边形成半切断状态，且封缝发脆，影响了热封效果，降低了热封强度。一般热封后，封口部位的强度损失不得大于10％～15％。 压力的变化可以改变热封特性。显然，压力越大，所需热封时间或者热封温度都可以降低，但同时热封范围将会变窄。实际操作中压力是可以调节的，采用较高的操作温度，通过缩短热封时间来提高产量，但操作控制难度较大，必须特别小心，以免产生负面效果。 热封时间的影响 热封时间是指复合薄膜在热封刀下停留的时间，它也是影响热封口强度和外观的一个关键因素。相同的热封温度和压力，热封时间长，则热封层熔合更充分，结合更牢固。但热封时间过长，容易造成热封缝处起皱变形，影响平整度和外观；同时热封时间过长，还会造成塑料材料的降解，使封口界面密封性能恶化。 热封速度的影响 热封速度体现制袋机的生产效率，也是影响热封强度和外观的重要因素。热封速度越快，热封温度要相应提高，以保证热封强度和热封状态达到最佳值;在相同的热封温度和压力下，热封速度越慢，热封材料熔合将更充分、更牢固，但不能引起断根现象。 复合袋内容物的影响。有些产品为粉末装，在进行灌装时易沾污封口，例如，当采用LDPE材料作为内层料时，发现封口处易破裂。这是因为LDPE对夹杂物的热封性就不是很好，这时就要更换内层膜材料或增加材料的厚度就可以提高热封强度。 油墨层及电晕面的影响 　　软包装复合袋热封后脱层印刷好坏与油墨层及电晕面有关。在实际生产过程中，为达到色彩的真实再现，难免里印和表印油墨混合印刷。从理论上分析，里印与表印油墨是不亲和的，如果印刷膜墨层采用里表混用，必然油墨层之间牢度就不好，易分层，在热封焊缝处也易造成分层现象，热封强度由此变差。解决办法是尽量避免表印油墨与里印油墨的混用，从而提高热封强度，降低分层的现象。 信息来源于：中国包装标准网