软包装检测与控制技术.docx

一、软塑包装行业现状与发展趋势食品、化妆品、医药等行业的飞速发展，以及包装材料和加工技术的不断提高，软塑包装在许多领域正扮演着越来越重要的角色。如在食品工业，据预测，以2003年软塑包装的销售额将超过包装加工销售额的56%，其中袋装肉食品以每年20%的速度增长最快的部分，另据美国华盛顿软包装协会所属的商业和经济研究机构出版的99年度工业报告报道，在未来五年，药品包装将成为软包装的第二大经济增长点。其他如工业品包装、保健类产品的包装，包括肥皂、化妆品、一次性制品及其他零售包装的销售量和销售额增长速度都很快。总之塑料软包装以其特有的色彩艳丽、图案新颖、价格低廉、使用方便等特点覆盖着大量的市场，已渗透到制造领域的每个部分。目前，软包装行业竞争也日趋激烈，各地纷纷发挥地区优势，来提高产品的质量，目前已形成汕头、余姚、中山、台州、桐城、雄县、东光等为龙头的软包装基地，包装厂积极引进和研制新型包材，以求满足形形色色的包装需要。但同时也有以下问题：1.市场竞争总体上日趋激烈，在低端产品上尤为突出，竞相压价，产生恶性竞争，高性能、高附加值的产品不仅少，且质量低。2.行业内部包装产品的标准执行不一，国际，行业内默认标准，国际标准共存，较为混乱，有些企业甚至无标准意识。一些新工艺，新材料目前无标准。 3.现有质量检测设备落后，进口质量检测设备价格高昂，众多的企业处在两难境地。4.检测设备利用率不高，做试验仅给出实验报告，较少进行大量的试验进行工艺研究，也存在采购检测设备为应付上级检查，给客户参观的现象。为此，我国的软塑包装行业应积极研制发展技术含量高的项目，如发展环保型，薄型化，专用多功能化软包装材料；积极引进国际标准和国外先进标准，加快行业标准化工作，提高我国产品的整体水平和参与国际竞争的能力；积极研制开发先进的质量检测设备替代进口高昂产品；积极发挥软包装行业协会作用，沟通信息，提高质量意识，交流先进经验等，值得商讨。二、软塑包装复合材料复合强度测试与控制应用单一的塑料包装越来越少，为了扩大产品用途，塑塑、铝塑等多层复合包装材料日趋广泛，而其复合的质量问题也日益突出。复合材料加工成袋后，暴露在恶劣的环境中或湿气及化学成分影响，复合层很可能造成损害。因此软包装复合强度越高越好，撕开或破坏最为理想，高粘和值可防止复合层脱离，使用高粘度的胶粘剂无疑会达到高质量的复合，但生产成本会随之增加。既能达到要求的复工合，又能节约在本，这就要求对复合层的质量进行检测分析，以求找到恰当的复合因素。以下是测试方法讨论： 1试样准备 1.1试样尺寸 A法宽度15.00.1mm，长度200mm。用于复合薄膜等。 B法宽度30.00.2mm，长度150mm。用于人造革、编织复合袋等。 1.2试样制备 将样品宽度方向的两端除去50mm，沿样品宽度方向均匀裁取纵、横试样各5条。复合方向为纵向。 沿试样长度方向将复合层与基材预先剥开50mm，被剥开部分不得有明显损伤。若试样不易剥开，可将试样一端约20mm浸入适当的溶剂中处理，待溶剂完全挥发，再进行剥离力的试验。若复合层经过这种处理，仍不能与基材的分离，则试验不可进行，直接得出实验报告。 2状态调节及试验环境试样应在温度2321C、相对湿度45%-55%的环境中放置4h以上，然后在上述环境中进行试验。 3试验速度选择 A法30050mm/min； B法20050mm/min。 4试验步骤 将试样剥开部分的两端分别夹在试验机（LDM-100，北京兰德梅克）上、下夹具上，使试样剥开部分的纵向与上、下夹具中心连线重合，并松紧适宜。试验时，未剥开部分与拉伸方向呈T型，见图1。启动试验机，该机实时显示力值和试样剥离过程中的剥离力曲线。 5试验结束自动根据试验所得曲线形状，计算其算术平均值，以牛顿（N）为单位。 6实验报告如下 6.1根据所测力值来判定粘合剂的使用情况选择合适的胶粘剂，如北京高盟公司的几种胶粘剂性能比较 项目YH501SLYH501S（1）进口胶D（1） 剥离强度31.8-2.21.4-1.6 100水煮优差差从试验数据可以看出YH501SL性能要优于YH501S（1）和进口胶D（1），适合塑塑复合。 6.2选择不同材料进行复合，PET/PE，PET/CPP，NY/PE等 6.3根据所显示曲线的波动情况了解复合膜复合的均匀情况；通过曲线叠加来分析本组试样的稳定情况； *据此数据来调整车间湿度、溶剂含水量、复合膜硬度、薄膜表面处理的程度、机器张力控制、生产速度、复合压力等生产工艺。 7检测时常见问题解决 7.1复合膜做T型剥离试验时，要检测的试样总会出现上翻或下摆的情况，用手固定试样并随试样下拉而移动，也很难使试样形成直角。剥离强度如何做才是准确的呢？实际上GB/T2791-1995明确规定“挠性材料与挠性材料胶接的T型剥离试验是在试样的未胶接端施加剥离力，使试样沿着胶接线产生剥离，施加的力与胶接线之间的角度可不必控制”，就是在自由状态下检测力值，不必控制角度（如图1）。7.2与铝箔复合的复合产品，在做剥离试验时，由于铝箔的机械性能很差，试验时一拉就断，无法检测其剥离强度，以无法剥离来说明剥离强度，又不太现实和准确，其强度并非高之无法剥离，有时采用在铝箔面贴胶粘带，然后取样做型剥离试验但显示的力值数据比未贴胶粘带的试样要高的多，此类情况该如何处理才能准确反映复合产品的剥离强度？实际上GB8808-88明确规定“塑料复合在塑料或其它基材（铝箔、纸等）上各种软质复合塑料测定原理沿式样长度方向将复合层与基材预剥皮50mm，被剥开部分不得有明显损伤。若试样不易剥开，可将试样一端约20mm浸入溶剂中处理待溶剂完全挥发，在进行剥离试验，若经过这种处理，仍不能与基材分离则试验不可进行”。此类情况可按国际规定做出试验不可进行的结论，说明基材与铝箔的剥离力远大于铝箔自身的撕裂力。作为企业研究其剥离力，在铝箔面粘贴胶粘带后做试验，其结果完全可以做为参考，通过对比来衡量该复合膜的质量。大量的研究表明基材对此类剥离强度有一定的影响，不同种类的基材具有不同的模量，而基材的模量又影响基材发生形变时的所需要的能量，从而影响剥离强度，它随基材厚度的增大而增大，因此在讨论该类产品的剥离性能时，要注明基材的种类和厚度、所用胶粘带的种类和厚度，否则测试的数据就失去了参考价值。7.3三层或多层复合产品结构，如BOPP印刷/PE/Vm-CPP，有时在检测第一层或第二层的剥离强度，同时把第一层或第二层拉脱，这样所检测的各层间的剥离强度就不真实和准确，有什么办法避免这种情况？在检测三层或三层以上复合结构时，有没有规定先从那一层起，次序如何？国际标准对此没有明确的规定，因此我们做此类试验后结果不但要注明剥离强度，而且要注明试验过程中出现的现象。据大量的试验表明多层复合膜各层之间的剥离强度都不一样，国家无相关的规定，企业可依据自己的实际情况制定企业标准试验方法。一般原则是在同一试样上不得同时剥离各层做试验，多层复合膜的剥离以中间层为准。 三、软塑包装材料的摩擦系数的测试可以控制和调节包装袋的开口性，包装机的包装速度等生产质量工艺指标。摩擦系数测试适合一般指厚度在0.2以下的非粘性数塑料薄膜和薄片。测试方法讨论如下 1试样及其制备 1.1试样尺寸 1.1.1每次测量一般需要二个8cm20cm的试样。1.1.2如果样品较厚或刚性较大，固定到滑块上必须用双面胶带时，一个试样的尺寸应与滑块底面尺寸（60mm63mm）一样。 2.2试样的裁取试样应在样品整个宽度或圆周（管膜时）均匀裁取。 2.3试样的面和方向 如样品的正反面或不同方向的摩擦性质不同，应分别进行试验。通常，试样的长度方向（即试验方向）应平行于样品的纵向（机械加工方向）。 2.4对试样和试验表面的要求 2.4.1试样应平整、无皱纹和可能改变摩擦性质的伤痕。试样边缘应圆滑。 2.4.2试样试验表面应无灰尘、指纹和任何可能改变表面性质的外来物质。 2.5试样的数量，每次试验至少测量三对试样。如需要更高的试验精度，可增加试样数量。 3试样的状态调节和试验的标准环境 在温度2321C、相对湿度45%-55%的标准环境下进行试样状态调节至少16h。然后在同样环境下进行试验。 4试验步骤（设备电子拉力机LDM-100，北京兰德梅克） 4.1薄膜（片）对薄膜（片）时的测定 4.1.1将一个试样的试验表面向上，平整地固定在水平试验台上。试样与试验台的长度方向应平行。 4.1.2将另一个试样的试验表面向下，包住滑块，用胶带在滑块前沿和上表面固定试样。 4.1.3如试样较厚或刚性较大，有可能产生弯曲力矩使压力分布不匀时，应使用1.1.2所规定的63mm63mm试样。在滑块底面和试样非试验表面间用双面胶带固定试样。 4.1.4将固定有试样的滑块无冲击地放在第一个试样中央，并使两试样的试验方向与滑动方向平行且测力系统恰好不受力。 然后启动试验 两试样接触后保持15s后，两试样相对移动，力的第一个峰值为静摩擦力Fs。两试样相对移动6cm内的力的平均值（不包括静摩擦力）为动摩擦力Fd。此过程均为自动控制。 4.1.5测试过程中，如在静摩擦力之后出现力值振荡，则不能测量动摩擦力。此时应取消滑块和负荷传感器间的弹簧，单独测量动摩擦力。由于惯性误差，这种测量不适用于静摩擦力。 4.1.6当所测对象的摩擦系数小于0.006时，建议使用北京兰德梅克设备配置的500g的滑块，以求准确。 5试验结果表示 5.1静摩擦系数 静摩擦系数由式（2）计算： 式：s静摩擦系数； Fs静摩擦力，N； Fp法向力，N。 5.2动摩擦系数 动摩擦系数由式（3）计 式中：d动摩擦系数； Fd动摩擦力，N； Fp法向力，N 5.3摩擦系数仪连接软件，打印测试报告如下 其中静标准差s，动标准差d分别表示静动摩擦系数的置信度， Us可信度=（1-s）10% Ud可信度=（1-d）100%有效判断该组试验数据的准确性，并且必须保证同时做两次试验Us，Ud以上才有意义。在复合软包装行业一般要求内袋动静摩擦系数小与0.3。对于生产膜类包装材料厂家，通过测试可选择树脂中的开口剂、爽滑剂和种类和含量来控制摩擦系数，达到用户要求。 四、包装材料的透气性测试与控制 包装材料的透气性能研究，在医药、食品行业尤其重要，其直接影响产品的质量。单一薄膜无法满足软包装的总体需求，近年来多层复合膜以优异的阻隔性、耐化学性等优势广泛应用与各领域，其中起关键作用的就是阻隔层材料。不同包装物对材料的透气性要求不同。在食品行业来看，最重要的阻隔性是氧气阻透性，一般分类为（以透氧量为例）0-5cm3/m2?atm?24h称为高阻隔，主要用在牛奶、保鲜膜、特殊的药品等包装，5-200cm3/m2?atm?24h之内为中阻隔主要用在一般食品袋，200cm3/m2?atm?24h以上为低阻隔，主要用在无任何要求以及需要蒸煮消毒特殊包装等。现在市场上透气性测试设备与方法比较如下 1.国际上测试方法较多，有浓度差法、压差法等。 2.国际上透气仪品牌有美国膜康、丹麦PBI、日本东洋精机等，他们校正仪器一般使用标准物质，而标准物质保存要求极为严格，校准比较困难。据大量的测试数据表明，仪器之间因校准困难使得测试结果可比性不强，且测试时间均较长，价格高昂。3BTY-B1透气性测试仪采用高精度的传感设备-微差压变送器，采用电涡流原理避免硅油使用，操作安全，避免传统真空发泄漏的缺点，价格适中。并且校准使用压力校验仪，直观、精确、方便。下面讨论的测试方法（透气性测试仪为例）是采用压差法，测试原理是在一定的温度下，试样两侧保持一定的气体压差，测量度样低压测的气体压力变化，计算透气系数和透气量。具体步骤如下： 1试样及预处理 1.1试样直径为75mm 1.2试样无皱褶、表面清洁。 1.3每组试样3个 1.4试样在无水氯化钙干燥器中干燥24h，或按产品标准规定处理。 2试验条件 2.1温度：252C或按产品标准规定。 2.2压力：上下腔压力差1atm 2.3气体种类按使用要求选择，并需干燥。O2，N2或其他气体。 3试验步骤 3.1测量试样厚度，至少测量5点，取算术平均值。 3.2将试样放在粗滤纸（直径66mm）上，密封于透气室中，启动试验全过程自动测试，结束后，弹出透气性测试仪报告4通过对透气性的测试数据可用来指导包装膜的生产 4.1可选用包装膜的成分包括基础树脂如LDPE、LLDPE、PP，BOPP，PE等 4.2可选择阻隔涂层材料如EVOP、PA、PVDC；其中PVDC是目前唯一被美国FDA认可与食品接触的高阻隔透明材料，以BOPP为例，涂覆后透氧率降低1000倍。 4.3可进行阻隔涂层的工艺研究，根据需要可以是单面，或双面，也可多层涂覆阻隔层。或进行涂层方法选择如真空镀铝、物理或化学沉积法涂覆氧化硅等。 五、软塑包装封口强度测试与因素分析 封口强度对包装材料来讲是一个重要性能指标，对任何一种软包装材料都要做成包装袋来包装各种商品，包括商品都要热封或粘接来封口，达到包装目的。封口要有一定的强度才能够承受一定重量的内装物的压力，保证商品在流通过程中不开裂。包装袋封口一般有粘接和热封两种方式。粘接在粘合剂作用下，使薄膜表面与另一表面结合在一起，它广泛用于纸张印刷制品。薄膜与纸张、薄膜与铝箔等多层复合薄膜的粘合。粘结强度主要取决于材质和粘合剂种类。热封是利用外界条件（电加热、超声波等）是塑料薄膜的封口部位变成粘流状态，借助刀具压力使薄膜融合为一体，冷却后保持一定强度。热封工艺的三大因素热封温度、压力、时间，其中主要是温度。根据材为的不同和料袋运动状态需要不同的热封因素，三者必须协调配合才能获得好的热封质量。因此在实际大规模生产之前，要进行大量的实验来确定恰当的热封参数，在生产中也要定期抽检，以便监控袋的热封质量。测试方法讨论如下： 1试样 1.1取样方向 分别在塑料薄膜包装袋侧面、背面、顶部或底部，与热合部位成垂直方向上任取试样，各自作为包装袋侧面、背面、顶部或底部的热合试样。 1.2形状与尺寸 试样宽为150.1mm，展开长度为1001mm。但当不能取到展开长度为1001mm的试样时，用玻璃纸粘接带粘接与袋相同材料，使试样展开长度为1001mm。 1.3试样数量 按1.1规定每个部位裁取试样10条（至少从5个塑料薄膜包装袋上）。 1.4状态调节。 试样应在下列环境中至少作4h状态调节； 温度：232C，相对湿度：常湿状态 2试验步骤（以（LDM-100电子拉力试验机为例） 将经状态调节后的试样，以封口部位为中心线，展开呈180C，把试样的两端分别夹在试验机的两个夹具上，应使试样纵轴与上下夹具中心连线相重合，并要松紧适宜，以防试样滑脱和断裂在夹具内。调整夹具间距离，设置试验速度为30020mm/min，启动试验，自动进行力值判断，当Fn+1Fn寄存Fn+1值，当Fn+1试验过程中，若试验样断在夹具内，则此试样作废，另取试样补做。封口未拉开，材料本身断裂，此种情况封口强度大于塑料薄膜拉断力时，应予考虑生产工艺。 3计算 试验结果自动以N/15mm表示 各类袋封口强度推荐参考如下表。 4根据力值测试来调整封口时的因素 4.1热封树脂厚度：封口强度与树脂厚度基本上成直线正比上升。包装形式封口强度N/15mm(kgf/15mm)大包装34.4(3.5)复合袋22.6-34.3(2.3-3.5)一般包装，内容量较大14.7-22.6(1.5-2.3)一般包装，内容量较小5.9-14.7(0.6-1.5)一般轻包装2.9-5.9（0.3-0.6） 4.2热封温度：温度太低，薄膜不能全部融合；温度太高，薄膜易产生变形。严重的会烫伤。因此必须随各种薄膜的不同来加以调节。4.3热封时间：在一定压力下温度越高，时间相应的越短。 4.4热封压力：使以压力可以增加封接处的强度，但压力过