包裝薄膜（mó）耐衝擊性測試方法和改進（jìn）要點

　　當（dāng）前，軟包裝行（háng）業發展迅（xùn）速，除了具有基本的保護功（gōng）能，包裝材料（liào）根據內容物的（de）特點和保質（zhì）需求，應（yīng）在阻隔性、密封性、力學性能等方麵予以合理的加強。對於質量較重的內（nèi）容物來說，包裝的（de）耐衝（chōng）擊性能無疑是關（guān）係產品安全（quán）的重要指標（biāo），需要重點關（guān）注。

　　耐（nài）衝擊性能是包裝薄（báo）膜材料的重要（yào）的力學性能之一，反映了材料抵抗外部破壞力的能力。尤其對於包裝材料與內容物間隙小或（huò）沒有（yǒu）間隙，且質量較重（chóng）的包裝，耐衝擊性能直（zhí）接影響包（bāo）裝在衝擊條件下的完整性及保護性作用，能夠（gòu）有效避免產品在流通環節中因包裝薄膜材料的耐衝擊性能差導致的（de）破損。因此，合理而有（yǒu）效的耐衝擊性能是包裝，尤其是質量較重包裝的關（guān）鍵點，也是相關企業進行（háng）包裝（zhuāng）質控的（de）重要方麵。 

耐衝擊性能（néng）檢測（cè）方（fāng）法

　　針對包裝（zhuāng）薄膜材料耐衝擊性能的質量（liàng）控（kòng）製，國內外專業機構製定了相應的（de）檢測標準，如國家標準GB/T 9639.1-2008、國際（jì）標準ISO 7765-1:198、美國標準ASTM D1709。三者在內容上具有相通（tōng）性，均指定了自由落鏢法為塑料薄膜和薄片耐衝擊性能試驗方法，即測定在給定高度的自由落鏢衝擊下，塑料薄膜和薄片試樣破（pò）損數（shù）量達50%時的能量，以衝擊破損質量表示（shì）。

　　自由落鏢法根據材料的衝擊破損質量範圍分為方法A和方法B兩種試驗方法。A法適用於衝擊破損質量為0.05kg~2kg的材料（liào），其落鏢頭部直徑（jìng）為（38±1）mm，下落（luò）高度為（0.66±0.01）m；B法適用於（yú）衝擊質量為0.3kg~2kg的材料，落鏢頭直徑為（50±1）mm，下落高度為（1.5±0.01）m。在給（gěi）定條件下，這（zhè）兩（liǎng）種方法測得的數據不具（jù）有可比性。

　　自由落鏢法的試驗儀器由落鏢池、落（luò）鏢釋放裝置（zhì）、定位工具、兩片式環形試樣夾及其他配件構成，如圖1。在設計或選購測（cè）試儀器時，需注意以下（xià）問題：1、環形試（shì）樣夾的（de）上下接觸麵之間需要附加（jiā）橡膠墊圈（quān）以減少厚度差異對測（cè）試的影響，效果最佳的墊圈規格為厚度3.0±1mm,邵氏（shì）硬度為50到60，內（nèi）徑為125±2mm, 外徑為150±3mm。2、落鏢釋放裝置利用電（diàn）磁吸附釋放落鏢鏢頭，其承重質量至少為2kg。3、落鏢頭。落鏢頭為半球形，其圓柄直徑為6.5±1mm，長度至（zhì）少為115mm，以（yǐ）滿足增（zēng）重砝碼的添加。

　　試驗前，需要根據GB/T2918的規（guī）定（dìng），取尺寸大於環形試樣夾橡膠墊圈的試樣置（zhì）於溫度（23±2）℃，相對濕度（50±5）%的環境中不少於40h，使試樣達到標（biāo）準狀態。將試樣置入環形試樣（yàng）夾中，啟（qǐ）動（dòng）落鏢釋放裝置，在不添加增重砝碼（mǎ）的前提下，進行（háng）預試驗，確保落鏢衝擊試樣的點位於試樣（yàng）的中（zhōng）心位（wèi）置且試樣不發生滑移。由於隨著落鏢質量的增加，滑移的發生幾率也會成倍上（shàng）升，因此在正式試驗（yàn）中可采用在落鏢釋放前後，於環（huán）形上夾頭內壁試樣表麵畫圈，觀察是否重合來判斷滑移（yí）程度。

　　正式的落鏢衝擊試驗中，ASTM標準提供了階梯法（fǎ）和交替法兩種試驗方案，而其餘兩（liǎng）項（xiàng）標準隻介紹了前者。階梯法，是在試驗過程（chéng）中，當（dāng）完成（chéng）一個試樣試驗後，根據試驗結果即破損或未破（pò）損的情況，使（shǐ）用統一的配重塊（kuài）來增減鏢頭的重量。配重塊△m約為衝擊破（pò）損質量的5%~15%。這是（shì）國內外標準皆認可（kě）的一（yī）種測試方案，具有通用（yòng）性和普遍性。具體方法為（wéi）：選定試（shì）驗方法（fǎ）A或B，將第一（yī）個試樣平整均勻的夾緊在環形夾具上，通過操控電磁吸附裝置使落（luò）鏢垂（chuí）直落下，檢查（chá）試樣是否破損。若（ruò）第一個試樣破（pò）損，如圖2，用配重塊△m減少落體質（zhì）量（liàng）。若無破損（sǔn），則用配重塊△m增加落（luò）體質量，如此（cǐ）繼續試驗至20個試樣，統計破損試樣總數N。若N=10，則（zé）試驗完成。若N<10，補充（chōng）試樣繼續試驗直至N=10為止；若N>10，補充試樣繼（jì）續試驗直到不破損試樣的總數等於10為止。最終根據公式1、2、3計算衝擊破損質（zhì）量。

M_f=m_o+△m(A/N-0.5)    -------------------  (1)

A=   ----------  (2)        N=  ------------  (3) 

　　式中，m_o——試驗破損時的最小落體質量，g；△m——增減用的相同配重塊質量，g；n_i——落體質量（liàng）為m_i時的試樣破損（sǔn）數；z_i——落體質量為m_o到m_i時的配重塊數（m_o時，z=0）；N——破損試樣（yàng）總數。

　　交替法，是指連續測試10個試樣為一組的試樣（yàng）組，每組試樣進行試驗的落鏢質量通過統一的（de）配重塊增加或（huò）減少。至少應獲（huò）得5組衝破試（shì）樣（yàng）百分比（bǐ），分別為0%、100%和（hé）三個大於0%小於100%。按照式（4）計算衝（chōng）擊破損質量。

M_f=m_L-[△m(S/100-0.5)]    -------------------  (4)

　　式中，M_f是衝破質量，g；△m是配（pèi）重塊質量，g；m_L是能使得破損試樣的百分（fèn）比為100%的（de）最低的落鏢質量，g；S是不同落鏢（biāo）質量（從破損百分比為0對應的質量到m_L）下破（pò）損試樣的百分比（bǐ）之和。

包裝薄（báo）膜耐（nài）衝擊（jī）性能提升要點

　　上述檢測，能對包裝薄膜材料的耐衝擊性（xìng）做出快（kuài）速評判（pàn），如何進一步（bù）提升薄（báo）膜材（cái）料的耐衝擊性，需要從薄膜衝擊（jī）的（de）受力變（biàn）化（huà）進行分析。研究表明，薄膜被衝破的過（guò）程中，會從落鏢接觸部位（wèi）向外發生（shēng）彈性形變，直至通過屈服點發生變形，進而產生塑（sù）性變形，直至斷裂。根據上述薄膜衝擊的受力分析，耐衝擊（jī）性能優異的薄膜材料應具備（bèi）良好的綜合性能：首先，材質應均勻無缺陷（xiàn），利於（yú）應力（lì）的平穩擴（kuò）散，延緩薄膜破損的進程；其次，薄膜應具有良好的耐撕裂性，防止材料破損後缺口的迅速擴展；第三，也是最關鍵的，即薄膜材料的韌性，是薄膜材料的自身（shēn）特性，與分子組（zǔ）成、製（zhì）作（zuò）工藝以及外界環境因素有著密切關係，是決定薄膜耐衝擊（jī）性的主導因（yīn）素。薄膜增韌的方法（fǎ）有很多，基本上可以歸結為材料改（gǎi）性和複合薄膜兩種方式。

1.材料改性

　　PE、PP、BOPP、PA是塑料薄膜製造常（cháng）用的材料，其中，PE的力學性能一般，拉伸強度較低，耐（nài）衝擊性較差。PP是一種半（bàn）結晶性材料（liào），強度（dù）相較PE更高，但在（zài）低溫下脆性較大，BOPP是雙向拉伸聚丙烯，其（qí）強度較未取向的（de）薄膜有所提高。PA因為相鄰分子的（de）-C=O 和HN- 之間存在氫鍵，所以它（tā）是（shì）具（jù）有很強（qiáng）分子間作（zuò）用力的聚合物。這種強作用力以及結晶（jīng）性使其成為有韌性、高熔點的熱塑性塑料，還有很好的抗穿刺性、衝擊強度和溫度穩定性。

對於韌性較為欠缺的薄膜材料，適當的改性能有效提（tí）升其性（xìng）能（néng）。以PP為例，增韌改性有化學和（hé）物理兩種手段。化學改性是通過共聚、接枝、交聯等化學手段在PP大分子（zǐ）主鏈上引入第二單體，形成無規共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物或（huò）交聯（lián）結構，破壞分子鏈的規整性，減小球晶尺寸，從而提高PP的衝擊性能。物理手段主要包括共混和填充（chōng）等（děng），加入添加劑賦予PP新的性能，而在實際生產中，將（jiāng）塑料、橡膠或熱（rè）塑（sù）性彈性體與PP共混是應（yīng）用最廣的改性方法。

2.複（fù）合薄膜

　　除了對薄膜材料進行改性增韌（rèn）外，采用（yòng）薄膜（mó）複合工藝，通過各複合層優（yōu）劣互補，也能獲得最佳的綜合性能，如PA/PE、PET/PE、PA/CPP、PA/AL/PE等。一般外層材料，如（rú）PA、PET等主要承擔（dān）外（wài）部的衝（chōng）擊（jī）應力，而內層材料如PE、CPP多用於（yú）熱封。雖然此方（fāng）法（fǎ）原理簡單，但在複合過程中，複合膜的耐衝擊性仍存在（zài）一個變數——各複合層的厚度。以（yǐ）BOPA/LDPE為例，相關試驗表（biǎo）明隨著LDPE的（de）厚度（dù）從60μm增加（jiā）到95μm厚度時，BOPA/LDPE的衝擊破損質量從391g升高到589g，達到峰值。之後伴著LDPE厚度的繼續增加，BOPA/LDPE的衝擊破損質量反而開始下滑。這是由於BOPA的韌性優於LDPE，當後（hòu）者厚度較小（xiǎo）時，前者主導複合薄膜的（de）耐衝擊（jī）強度。但LDPE增加（jiā）到一定厚度後（hòu），複合薄膜的（de）耐衝擊強度的主導因素逐漸轉移到LDPE層上，整體向著脆化方向轉（zhuǎn）變。當落鏢衝擊在複合膜上時，韌性較差的LDPE層（céng）先破裂，因此導致了複合膜的落鏢衝擊破損質量的下降。

小結
　　耐衝擊性（xìng）能是包裝材料實際應用中的具有現實（shí）意義的指標。目前，落鏢衝擊法是國（guó）內外薄膜耐衝擊性能測試標準的統一認定方法，通過對包裝材料進行科學的日常檢測和質量控製，不僅能夠防止因材料韌性不足而出現的包（bāo）裝表麵破損情況的（de）發生，而且能作為包裝（zhuāng）材料增韌研究的（de）參（cān）考數據，因而應加以重視。