熱封技術及主要檢測指標

1、熱封工（gōng）藝

    熱（rè）封製袋（dài）普遍應用在日化產品包裝、食品藥品包裝等領域。由於在產品充填時包裝袋熱封處（chù）最容易出現泄漏，而且在 實際使用時包（bāo）裝袋（dài）的損傷大部分也發生在熱封部分，因此 選擇合（hé）適的熱封材料以及熱封參數（shù）可以降低生產線的廢品率，並可有效提高包裝物整體的阻隔性能。

    熱（rè）壓（yā）封合是用某種方式（shì）加熱封（fēng）口處材料，使（shǐ）其達到粘流狀（zhuàng）態（tài）後加壓使之（zhī）粘封，一般用熱壓封口裝置或熱壓封口機完成（chéng）。熱封頭是熱壓封合的執行機構，根據熱封頭的結構形式及加熱方法的不同，熱壓（yā）封口的方法（fǎ）可分為：普通熱壓封合法、熔斷封合、脈衝封合、超聲波封合、高（gāo）頻熱（rè）封、以及感應熱封（fēng）合（hé）幾（jǐ）種（zhǒng）。薄膜特性不同，適用（yòng）的熱封方法也不（bú）同，例如超聲波（bō）封合和高頻熱封更適用於易熱變形（xíng）的薄膜，然而最常用的熱封方法還是普（pǔ）通（tōng）熱壓封合法（fǎ）。普通熱壓封合法又（yòu）有平板熱封、圓盤熱封、帶式熱封以（yǐ）及滑動夾封合（hé）幾種，平（píng）板熱封的應用最為普（pǔ）及。

2、熱封參數

    材料（liào）的熱封性能（néng）（Heatsealability）包括在熱封口仍然比較（jiào）熱（rè）（尚未冷卻到環境溫度（dù））時檢測它的熱封強度（Hot Tack）以及熱封口冷卻穩定後（hòu）的熱封（fēng）強度（Ultimate Strength）兩（liǎng）方麵，要評價材料的（de）熱封性能需要對材（cái）料進行這兩方（fāng）麵的綜合檢測。一般認為包裝材料的熱封性能主（zhǔ）要由熱封溫度、熱封壓力以及熱封時間來決定，其中熱封溫度是最（zuì）關鍵的參數，而熱（rè）封強度是判斷材料熱封（fēng）性能優劣的依據（jù）。

    在包（bāo）裝生產線上由於（yú）從熱封製袋到內容物填充兩步操作的間（jiān）隔時間很短，很多材料在（zài）熱封後封口（kǒu）溫度還沒有（yǒu）冷（lěng）卻到常溫就需要進（jìn）行充填內容物，熱（rè）封（fēng）部分受到由填充所引起的破裂力作用，如果此時熱封部分的強度無法抵擋破裂力的（de）作用，就會在包裝過程（chéng）中出現破袋。破袋現象在高速立式成型（xíng）製（zhì）袋－充（chōng）填－封口包裝機上比較突出，當然在熱封處（chù）冷卻不徹底的（de）低速包裝（zhuāng）機上也存在。

    考察材（cái）料熱封部分在熱封後很短的時間內（nèi）（尚未冷卻（què））受到外力仍然保（bǎo）持結合在一起（qǐ）的能力是材料的熱粘性（xìng）（Hot Tack）。技術上認（rèn）為材料（liào）的熱粘性是密封劑材料在熱封溫度範圍內的（de）粘著性能以及密（mì）封（fēng）劑對多層結構其它成分的粘合強度（dù）的總和。一般情況下，材（cái）料的熱粘性比冷卻後的熱封強度要（yào）差的多，這從圖 1（摘自標準 ASTM F 2029-00）中可以明顯地看出。其中左側標（biāo）有“ Equil. dwell ”的曲線是在薄膜熱封部分完全冷卻後（圖中注釋這種材料的平衡保留時間（jiān）是1000ms）檢測得到的熱封強度與溫度的（de）曲線，右側標有“100ms dwell”
的（de）曲線是（shì）熱封部分在（zài）熱封後僅間隔了 100ms（未得到充分冷卻）檢（jiǎn）測的材料熱封強度與溫度的曲線。這兩條曲線隨溫度（dù）變化的走勢相同，但是在（zài）同一溫度下僅間隔了 100ms 就檢測的材料的表觀熱（rè）封強度要比充分冷（lěng）卻後低得多。

圖 1 熱封性能檢測圖示

3、熱封試樣的開裂模式

    材（cái）料的熱封強度是單位寬度的熱封材料在熱封層（céng）麵上被剝（bāo）離所需要的力（如圖 2a 所示的（de）開裂方式），然（rán）而實際（jì）測試時，試樣往往並不是在熱封層被分開而是在其未封合（hé）部位被（bèi）拉斷，這樣材料的真實熱封強度要比測試結果稍大（dà）一些。試樣在熱封強度（dù）試驗過程中的開裂模式（Failure Mode）是評定試樣（yàng）熱封性能的重要信息，需要操（cāo）作人員仔細觀（guān）察試驗結束後材（cái）料的狀態。

    開裂模式的定義是熱封試樣（yàng）在熱封強度試驗過程中當測（cè）試夾頭分離時是以何種方式斷開的（de），通常有以下幾種形式：從熱封麵剝離（圖 2a），材料粘（zhān）合（hé）層開裂（圖2b），材料熱封層與底（dǐ）層分層（céng）（圖2c），材料在熱封（fēng）邊緣（yuán）處斷（duàn）裂（liè）（圖（tú）2d），在離熱封處較（jiào）遠的地方斷裂或撕裂（圖（tú） 2e），材料拉（lā）長（圖2f），以及在熱封麵剝離時熱封處（chù）材料（liào）出現拉長（圖2g）。

注：圖 2 摘自 ASTM F 1921-98

圖 2 熱封試樣的開裂模式

    對試樣開裂模式（shì）的正（zhèng）確判定能夠直接影響到對實（shí）際生產使用的熱封溫度的選擇。在繪製熱封曲線時通常（cháng）取（qǔ）溫度間（jiān）隔為 5 ～ 10℃進行試驗，並（bìng）需要對每個溫度點的（de）試樣開裂模式進行詳細說明（一般為圖示說明，可參見圖 1）。一般情況下，熱封溫度應該選擇在接近熱封層融化溫（wēn）度的溫度範圍內，這個溫度一般是熱封曲線中迅速上升的剝離部分及平（píng）穩部分的轉折點所對應（yīng）的溫度。如果測試（shì）材料需要用於熔合熱封，則應在高於轉折點溫度的範圍內選（xuǎn）擇（zé）；如果測試材料需要用於能夠（gòu）剝（bāo）離的熱封，那應在滿足材（cái）料的應用要求的基礎上，在低於轉折點（diǎn）溫度的範（fàn）圍內選擇合適的熱封溫度並進行試樣熱封強度（dù）的檢測。

4、總結

    通過（guò）調整材料的熱封參數可使材料達到最佳的熱封效果。然而（ér）隨著（zhe）包裝技術的不斷改（gǎi）良，我們對材料熱封質量的要求不再僅局限在（zài）牢固封住這一點（diǎn）上，而且還要（yào）求（qiú）產品在使用時能夠（gòu）達（dá）到很好的易開封（fēng）效（xiào）果。