軟包裝及塑料薄膜機械性能檢測分析
2016-10-12 09:14 來源：中國包裝網 責編：喻小嘜
- 摘要：
- 擁有可靠的機械性能，是軟包裝對內裝物實施最好保護的基本指標，如果軟包裝的機械性能不達標，在使用過程中就很容易發生破損，進而有可能發生內裝物泄露的情況。所以，軟包裝企業在產品出廠之前會對其各項機械性能進行嚴格測試，而且還會考核用于軟包裝生產的幾乎所有材料的各項機械性能指標。
【CPP114】訊：擁有可靠的機械性能，是軟包裝對內裝物實施最好保護的基本指標，如果軟包裝的機械性能不達標，在使用過程中就很容易發生破損，進而有可能發生內裝物泄露的情況。所以，軟包裝企業在產品出廠之前會對其各項機械性能進行嚴格測試，而且還會考核用于軟包裝生產的幾乎所有材料的各項機械性能指標。然而，許多企業在對軟包裝機械性能進行檢測時，在項目的選擇和標準的應用方面仍存在一些疑惑。本文，筆者對軟包裝及塑料薄膜的機械性能及其參照標準進行了系統分析，希望能為業內人士帶來一些幫助。
剝離強度
剝離強度又稱為復合強度或復合牢度，主要考察復合膜層與層之間的黏合強度。復合膜的主要生產方式是干式復合和無溶劑復合，膜間黏合質量的好壞直接影響著復合軟包裝的強度、阻隔性和使用壽命。如果黏合強度過低，由其生產的軟包裝則極易在使用過程中出現層間分離現象，從而產生泄露等問題。
剝離強度的測試標準應參照GB/T8808-1988《軟質復合塑料材料剝離試驗方法》。剝離強度試驗試樣夾持示意圖如圖1所示，當復合膜層間不能完整剝離或復合層發生斷裂時，其剝離強度判為合格，但前提需確保復合膜的拉伸強度符合相關標準要求。
熱封強度用于評定薄膜與薄膜或薄膜與其他基材(如鋁箔等)進行熱封時的質量。軟包裝一般采用熱壓封合的方法進行封裝，包裝的密封性是否完好，很大程度上取決于熱封質量。在產品保存和運輸過程中，若軟包裝的熱封強度太低，可能會導致封口開裂，從而發生泄漏等問題。
熱封強度檢測試驗標準應參照QB/T2358-1998《塑料薄膜包裝袋熱合強度試驗方法》，該標準適用于各種塑料薄膜包裝袋熱封強度的測定。
直角撕裂強度
直角撕裂強度一般用來考核塑料薄膜的抗撕裂能力，是指對標準試樣施加拉伸負荷，使試樣在直角口處撕裂，測定試樣的撕裂力。
直角撕裂強度測試的依據是QB/T1130-1991《塑料直角撕裂性能試驗方法》，該標準適用于薄膜、薄片及其他類似的塑料材料。直角撕裂強度測試試樣示意圖如圖3所示，如果試樣太薄，可采用多片試樣疊合起來進行實驗，但單片和疊合試樣的試驗結果不可比較。
耐沖擊性能
耐沖擊性能用來表征塑料薄膜在沖擊負荷作用下的耐沖擊強度，用來評估塑料薄膜在經受高速沖擊時的韌性或抵抗斷裂的能力。在許多場合中，軟包裝或其他塑料薄膜制品不可避免地會受到突然沖擊，能夠耐受住這種突然負荷才能滿足使用要求。因此，塑料薄膜的耐沖擊性能在工程應用上是一項很重要的性能指標，可以反映不同材料抵抗高速沖擊的能力。
GB/T8809-2015《塑料薄膜抗擺錘沖擊試驗方法》規定了各種塑料薄膜的抗擺錘沖擊試驗。利用擺錘式薄膜沖擊試驗機(如圖4)進行試驗，實驗時半球形沖頭在一定速度下沖擊并穿過薄膜試樣，測量半球形沖頭所消耗的能量，以此來評價塑料薄膜的抗擺錘沖擊能力。
耐壓性能
通常情況下，軟包裝在倉儲及運輸過程中受外界壓力的作用，不可避免地會發生堆碼破裂、擠壓損傷等情況，從而影響成品質量。GB/T10004-2008《包裝用塑料復合膜、袋干法復合、擠出復合》規定，當內容物為粉狀、液體或需要做充氣、抽真空包裝時，必須測試軟包裝的耐壓性能和跌落性能。軟包裝的耐壓性能是通過模擬包裝倉儲、運輸等過程的堆碼、擠壓等行為，來檢測試樣的耐壓能力，其目的是檢測軟包裝袋的壓力承受能力。
耐壓試驗示意圖如圖5所示，在耐壓試驗中，上、下加壓板應保持水平，且加壓板無變形，與試驗袋的接觸面應光滑，上、下加壓板的面積應大于試驗袋。按規定加放砝碼，保持1min，當砝碼重量加至試驗袋破裂時，試驗結束，此時砝碼質量加與加壓板質量之和就是試驗袋的最大耐受力。
拉伸性能
拉伸性能是塑料薄膜的重要物理機械性能指標，塑料薄膜的拉伸性能是否合格，很大程度上決定了軟包裝的使用質量。
塑料薄膜的拉伸性能可通過拉伸強度(縱/橫向)試驗得出，塑料薄膜試樣在拉伸夾具的作用下，向特定方向(縱向或橫向)以一定實驗速度被拉伸，直至試樣斷裂，拉伸強度以實驗過程中塑料薄膜試樣斷裂時的最大作用力除以塑料薄膜的截面積來表示。
斷裂伸長率則是指在拉伸實驗中，塑料薄膜試樣斷裂時標線間距離的增加量與初始標距之比，該值用來衡量塑料薄膜在未斷裂時的延伸能力。
拉伸強度和斷裂伸長率應按照按GB/T1040.3-2006《塑料拉伸性能的測定第3部分：薄塑和薄片的試驗條件》規定進行試驗。按照標準規定，塑料薄膜試樣沿縱、橫方向大約等間隔裁取，取長條型試樣，試樣寬度為15mm，取樣總長度不小于150mm，試驗速度為200mm/min，每組試樣不少于5個，標距(即試驗機夾具間距離)為100mm。值得注意的是，若試樣變形率較大，可以考慮減小標距，但最小也不得少于50mm;制備試樣時要求邊緣光滑，無損傷或缺口現象，因為微小瑕疵易產生應力集中，從而導致試樣內部變形集中而使得試驗失效。需要強調的是，若試樣的斷裂部分出現在實驗夾具內，則該次試驗作廢。
因為塑料薄膜是高分子聚合物，具有黏彈性，其應力松弛過程與變形速率密切相關。當低速拉伸時，高分子鏈段有時間進行位移重排，呈現韌性行為;當高速拉伸時，高分子鏈段的運動跟不上外部作用力的施加速度，呈現脆性行為。所以，在塑料薄膜的拉伸強度實驗中，拉力應均勻恒定，切忌突然增大或減小。
耐穿刺性能
蒸煮肉制品軟包裝的耐穿刺性能是重要性能指標之一，比如禽類肉制品，其中骨頭對外包裝具有較強的穿刺能力，因此要對復合膜的耐穿刺強度進行檢測，以減少內外界因素對包裝袋的影響，減小內裝物發生變質或泄露的幾率。
蒸煮肉制品軟包裝的耐穿刺性能是重要性能指標之一，比如禽類肉制品，其中骨頭對外包裝具有較強的穿刺能力，因此要對復合膜的耐穿刺強度進行檢測，以減少內外界因素對包裝袋的影響，減小內裝物發生變質或泄露的幾率。
摩擦系數
在生產加工、物料填充、包裝袋堆碼過程中，塑料薄膜的摩擦系數是重要的性能指標。摩擦系數分為靜摩擦系數和動摩擦系數，可以用其來評價軟包裝內外層的滑爽性能，應通過檢測以確保軟包裝具有良好的開口性能，以及在高速包裝生產線上順利輸送。
靜摩擦系數是指兩個接觸表面在相對移動開始時的最大阻力與垂直施加于兩個接觸表面的法向力之比;動摩擦系數是指兩個接觸表面以一定速度相對移動時的阻力與垂直施加于兩個接觸表面的法向力之比。目前，靜(動)摩擦系數檢測依據的標準是GB/T10006-1988《塑料薄膜和薄片摩擦系數測定法》，具體試驗是將兩試樣表面平放在一起，在一定的接觸壓力下，使試樣的兩個表面發生相對移動，測得試樣開始相對移動時的力和勻速移動時的力，通過計算得出靜(動)摩擦系數。
剝離強度
剝離強度又稱為復合強度或復合牢度，主要考察復合膜層與層之間的黏合強度。復合膜的主要生產方式是干式復合和無溶劑復合，膜間黏合質量的好壞直接影響著復合軟包裝的強度、阻隔性和使用壽命。如果黏合強度過低，由其生產的軟包裝則極易在使用過程中出現層間分離現象，從而產生泄露等問題。
剝離強度的測試標準應參照GB/T8808-1988《軟質復合塑料材料剝離試驗方法》。剝離強度試驗試樣夾持示意圖如圖1所示，當復合膜層間不能完整剝離或復合層發生斷裂時，其剝離強度判為合格，但前提需確保復合膜的拉伸強度符合相關標準要求。
熱封強度用于評定薄膜與薄膜或薄膜與其他基材(如鋁箔等)進行熱封時的質量。軟包裝一般采用熱壓封合的方法進行封裝，包裝的密封性是否完好，很大程度上取決于熱封質量。在產品保存和運輸過程中，若軟包裝的熱封強度太低，可能會導致封口開裂，從而發生泄漏等問題。
熱封強度檢測試驗標準應參照QB/T2358-1998《塑料薄膜包裝袋熱合強度試驗方法》，該標準適用于各種塑料薄膜包裝袋熱封強度的測定。
直角撕裂強度
直角撕裂強度一般用來考核塑料薄膜的抗撕裂能力，是指對標準試樣施加拉伸負荷，使試樣在直角口處撕裂，測定試樣的撕裂力。
直角撕裂強度測試的依據是QB/T1130-1991《塑料直角撕裂性能試驗方法》，該標準適用于薄膜、薄片及其他類似的塑料材料。直角撕裂強度測試試樣示意圖如圖3所示，如果試樣太薄，可采用多片試樣疊合起來進行實驗，但單片和疊合試樣的試驗結果不可比較。
耐沖擊性能
耐沖擊性能用來表征塑料薄膜在沖擊負荷作用下的耐沖擊強度，用來評估塑料薄膜在經受高速沖擊時的韌性或抵抗斷裂的能力。在許多場合中，軟包裝或其他塑料薄膜制品不可避免地會受到突然沖擊，能夠耐受住這種突然負荷才能滿足使用要求。因此，塑料薄膜的耐沖擊性能在工程應用上是一項很重要的性能指標，可以反映不同材料抵抗高速沖擊的能力。
GB/T8809-2015《塑料薄膜抗擺錘沖擊試驗方法》規定了各種塑料薄膜的抗擺錘沖擊試驗。利用擺錘式薄膜沖擊試驗機(如圖4)進行試驗，實驗時半球形沖頭在一定速度下沖擊并穿過薄膜試樣，測量半球形沖頭所消耗的能量，以此來評價塑料薄膜的抗擺錘沖擊能力。
耐壓性能
通常情況下，軟包裝在倉儲及運輸過程中受外界壓力的作用，不可避免地會發生堆碼破裂、擠壓損傷等情況，從而影響成品質量。GB/T10004-2008《包裝用塑料復合膜、袋干法復合、擠出復合》規定，當內容物為粉狀、液體或需要做充氣、抽真空包裝時，必須測試軟包裝的耐壓性能和跌落性能。軟包裝的耐壓性能是通過模擬包裝倉儲、運輸等過程的堆碼、擠壓等行為，來檢測試樣的耐壓能力，其目的是檢測軟包裝袋的壓力承受能力。
耐壓試驗示意圖如圖5所示，在耐壓試驗中，上、下加壓板應保持水平，且加壓板無變形，與試驗袋的接觸面應光滑，上、下加壓板的面積應大于試驗袋。按規定加放砝碼，保持1min，當砝碼重量加至試驗袋破裂時，試驗結束，此時砝碼質量加與加壓板質量之和就是試驗袋的最大耐受力。
拉伸性能
拉伸性能是塑料薄膜的重要物理機械性能指標，塑料薄膜的拉伸性能是否合格，很大程度上決定了軟包裝的使用質量。
塑料薄膜的拉伸性能可通過拉伸強度(縱/橫向)試驗得出，塑料薄膜試樣在拉伸夾具的作用下，向特定方向(縱向或橫向)以一定實驗速度被拉伸，直至試樣斷裂，拉伸強度以實驗過程中塑料薄膜試樣斷裂時的最大作用力除以塑料薄膜的截面積來表示。
斷裂伸長率則是指在拉伸實驗中，塑料薄膜試樣斷裂時標線間距離的增加量與初始標距之比，該值用來衡量塑料薄膜在未斷裂時的延伸能力。
拉伸強度和斷裂伸長率應按照按GB/T1040.3-2006《塑料拉伸性能的測定第3部分：薄塑和薄片的試驗條件》規定進行試驗。按照標準規定，塑料薄膜試樣沿縱、橫方向大約等間隔裁取，取長條型試樣，試樣寬度為15mm，取樣總長度不小于150mm，試驗速度為200mm/min，每組試樣不少于5個，標距(即試驗機夾具間距離)為100mm。值得注意的是，若試樣變形率較大，可以考慮減小標距，但最小也不得少于50mm;制備試樣時要求邊緣光滑，無損傷或缺口現象，因為微小瑕疵易產生應力集中，從而導致試樣內部變形集中而使得試驗失效。需要強調的是，若試樣的斷裂部分出現在實驗夾具內，則該次試驗作廢。
因為塑料薄膜是高分子聚合物，具有黏彈性，其應力松弛過程與變形速率密切相關。當低速拉伸時，高分子鏈段有時間進行位移重排，呈現韌性行為;當高速拉伸時，高分子鏈段的運動跟不上外部作用力的施加速度，呈現脆性行為。所以，在塑料薄膜的拉伸強度實驗中，拉力應均勻恒定，切忌突然增大或減小。
耐穿刺性能
蒸煮肉制品軟包裝的耐穿刺性能是重要性能指標之一，比如禽類肉制品，其中骨頭對外包裝具有較強的穿刺能力，因此要對復合膜的耐穿刺強度進行檢測，以減少內外界因素對包裝袋的影響，減小內裝物發生變質或泄露的幾率。
蒸煮肉制品軟包裝的耐穿刺性能是重要性能指標之一，比如禽類肉制品，其中骨頭對外包裝具有較強的穿刺能力，因此要對復合膜的耐穿刺強度進行檢測，以減少內外界因素對包裝袋的影響，減小內裝物發生變質或泄露的幾率。
摩擦系數
在生產加工、物料填充、包裝袋堆碼過程中，塑料薄膜的摩擦系數是重要的性能指標。摩擦系數分為靜摩擦系數和動摩擦系數，可以用其來評價軟包裝內外層的滑爽性能，應通過檢測以確保軟包裝具有良好的開口性能，以及在高速包裝生產線上順利輸送。
靜摩擦系數是指兩個接觸表面在相對移動開始時的最大阻力與垂直施加于兩個接觸表面的法向力之比;動摩擦系數是指兩個接觸表面以一定速度相對移動時的阻力與垂直施加于兩個接觸表面的法向力之比。目前，靜(動)摩擦系數檢測依據的標準是GB/T10006-1988《塑料薄膜和薄片摩擦系數測定法》，具體試驗是將兩試樣表面平放在一起，在一定的接觸壓力下，使試樣的兩個表面發生相對移動，測得試樣開始相對移動時的力和勻速移動時的力，通過計算得出靜(動)摩擦系數。
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