正文 第六節 擠出塗布的工藝與產品性能(3 / 3)

熱封合中最重要的性能包括最低熱封合溫度、封合強度和熱黏性。測試用的典型熱封合機由兩個加熱用的熱封條或夾鉗組成,熱封條的壓力參數一般為275kPa,封合溫度和時間是可變的。在抗張強度測試裝置內進行測試前將封口冷卻。產品用途的要求決定最低熱封合溫度。其最低熱封合溫度值是熱封合的起始溫度。熱封合範圍即從熱封合的起始溫度開始,到包裝材料結構發生變形為止。最後的封合強度是操作曲線上所得的最大封合強度。

由於在很短的封合時間內來不及傳熱,封合界麵不一定達到熱封條的溫度。Soutar估計,在紙上塗以各類封合劑,封合時間為2~3s時,封合界麵的溫度比熱封條溫度大約低7~9℃。Halle和Vancraeynest要求,50μm厚的聚烯烴薄膜在封合0.3~0.4s時間後,封合界麵的溫度應為熱封條溫度的95%左右。Theller主張,76μm厚的薄膜界麵達到已知的熱封條溫度(封合壓力448kPa),1s的封合時間已經足夠。隨著熱量達到結晶聚合物之間的界麵,表麵開始熔融。不久表麵即被潤濕,發生了擴散和粘接作用。冷卻後又重新結晶化。封合壓力必須足夠高,以使在封口結合麵之間有最緊密的分子接觸。這就使得在分子接觸區內,聚合物鏈端部從一個表麵擴散到另一個表麵。在定量60g/m2的硫酸鹽紙板上塗布20g/m2低密度聚乙烯的塗布紙板,低密度聚乙烯對低密度聚乙烯的最低熱封合溫度為150~180℃時,封合時間為0.2~1.0s。

熱黏性是指已熔融的熱封口,當受到分離作用力(例如盛裝物品的重量)時,保持其完整性的能力。熱黏性也是決定在VFFS包裝機(即包括立放、充裝和封合的機械)上被包裝物料重量的製約性因素。熱黏性對大件物品的包裝封口邊緣,在還是熱的時候抵禦振動的能力是很重要的。老式包裝機往往對薄膜結構施加一定的應力(特別是在封口處)。新型VFFS機則具有減少封口處應力或在受力狀態下使封口更快冷卻的特點。

墜重試驗、彈簧試驗和使用熱黏性測試儀是測定熱黏性的三個基本方法。但根據Sinko的研究,前兩種方法不能提供熱黏性的定量數據,使用熱黏性測試儀可獲得準確結果。國外常用Top Wave DTC型熱黏性測試儀,以準確控製封合壓力、封合時間、冷卻時間和剝離速度。對每種用途通常都要進行一係列的測試,以確定其最佳封合條件。最重要的可變參數是熱封條的溫度(封合溫度)、封合時間和冷卻時間。封合壓力和剝離速度一般分別固定在275kPa和500mm/min。根據Teller的研究,在約0.1s冷卻時間後,離子鍵聚合物的封合強度迅速增加,直至0.2s為止。冷卻時間從0.2s到1.0s,封合強度繼續穩定地增加。使用低密度聚乙烯擠出塗布時,原始溫度約95~100℃時,最終封合強度約2~6N/25mm。離子鍵共聚物的相應值則為80~90℃和13~20N/25mm。離子鍵共聚物由於交聯作用而有較高的封合強度。交聯強度隨溫度而下降,但仍足以使聚合物在100℃的普通熱封合溫度有很高的強度和熱黏性。如低密度聚乙烯的結晶度或密度較低,則原始熱封合溫度也較低。

八、摩擦因數

根據ASTM D1894的規定,摩擦因數(COF)的定義是摩擦阻力與作用力(通常是重力)之比。該係數是衡量某個材料表麵自身滑動或與另一毗鄰材料表麵相互滑動難度的尺度。在包裝機工序中,COF是特別重要的,因為在那裏基材的高滑移力或高摩擦阻力均會產生很多麻煩。根據Edwards和Foster的研究,低密度聚乙烯擠出塗布的COF與塗層厚度和滑移劑(erucamide)含量成反比。