軟包裝及塑料薄膜機(jī)械性能檢測分析

梁世何 應(yīng)永煒

擁有可靠的機(jī)械性能，是軟包裝對內(nèi)裝物實(shí)施最好保護(hù)的基本指標(biāo)，如果軟包裝的機(jī)械性能不達(dá)標(biāo)，在使用過程中就很容易發(fā)生破損，進(jìn)而有可能發(fā)生內(nèi)裝物泄露的情況。所以，軟包裝企業(yè)在產(chǎn)品出廠之前會(huì)對其各項(xiàng)機(jī)械性能進(jìn)行嚴(yán)格測試，而且還會(huì)考核用于軟包裝生產(chǎn)的幾乎所有材料的各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)。然而，許多企業(yè)在對軟包裝機(jī)械性能進(jìn)行檢測時(shí)，在項(xiàng)目的選擇和標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)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(jī)械性能及其參照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，希望能為業(yè)內(nèi)人士帶來一些幫助。

剝離強(qiáng)度

剝離強(qiáng)度又稱為復(fù)合強(qiáng)度或復(fù)合牢度，主要考察復(fù)合膜層與層之間的黏合強(qiáng)度。復(fù)合膜的主要生產(chǎn)方式是干式復(fù)合和無溶劑復(fù)合，膜間黏合質(zhì)量的好壞直接影響著復(fù)合軟包裝的強(qiáng)度、阻隔性和使用壽命。如果黏合強(qiáng)度過低，由其生產(chǎn)的軟包裝則極易在使用過程中出現(xiàn)層間分離現(xiàn)象，從而產(chǎn)生泄露等問題。

剝離強(qiáng)度的測試標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)參照GB/ T 8808-1988《軟質(zhì)復(fù)合塑料材料剝離試驗(yàn)方法》。剝離強(qiáng)度試驗(yàn)試樣夾持示意圖如圖1所示，當(dāng)復(fù)合膜層間不能完整剝離或復(fù)合層發(fā)生斷裂時(shí)，其剝離強(qiáng)度判為合格，但前提需確保復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

熱封強(qiáng)度

熱封強(qiáng)度用于評定薄膜與薄膜或薄膜與其他基材（如鋁箔等）進(jìn)行熱封時(shí)的質(zhì)量。軟包裝一般采用熱壓封合的方法進(jìn)行封裝，包裝的密封性是否完好，很大程度上取決于熱封質(zhì)量。在產(chǎn)品保存和運(yùn)輸過程中，若軟包裝的熱封強(qiáng)度太低，可能會(huì)導(dǎo)致封口開裂，從而發(fā)生泄漏等問題。

熱封強(qiáng)度檢測試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)參照QB/T 2358-1998《塑料薄膜包裝袋熱合強(qiáng)度試驗(yàn)方法》，該標(biāo)準(zhǔn)適用于各種塑料薄膜包裝袋熱封強(qiáng)度的測定。熱封強(qiáng)度測試試樣形狀與尺寸如圖2所示。

直角撕裂強(qiáng)度

直角撕裂強(qiáng)度一般用來考核塑料薄膜的抗撕裂能力，是指對標(biāo)準(zhǔn)試樣施加拉伸負(fù)荷，使試樣在直角口處撕裂，測定試樣的撕裂力。

直角撕裂強(qiáng)度測試的依據(jù)是QB/T 1130-1991《塑料直角撕裂性能試驗(yàn)方法》，該標(biāo)準(zhǔn)適用于薄膜、薄片及其他類似的塑料材料。直角撕裂強(qiáng)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但單片和疊合試樣的試驗(yàn)結(jié)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(fù)荷作用下的耐沖擊強(qiáng)度，用來評估塑料薄膜在經(jīng)受高速?zèng)_擊時(shí)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(huì)受到突然沖擊，能夠耐受住這種突然負(fù)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(yīng)用上是一項(xiàng)很重要的性能指標(biāo)，可以反映不同材料抵抗高速?zèng)_擊的能力。

GB/T 8809-2015《塑料薄膜抗擺錘沖擊試驗(yàn)方法》規(guī)定了各種塑料薄膜的抗擺錘沖擊試驗(yàn)。利用擺錘式薄膜沖擊試驗(yàn)機(jī)（如圖4）進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)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(jià)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(yùn)輸過程中受外界壓力的作用，不可避免地會(huì)發(fā)生堆碼破裂、擠壓損傷等情況，從而影響成品質(zhì)量。GB/T 10004-2008《包裝用塑料復(fù)合膜、袋干法復(fù)合、擠出復(fù)合》規(guī)定，當(dāng)內(nèi)容物為粉狀、液體或需要做充氣、抽真空包裝時(shí)，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(yùn)輸?shù)冗^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(yàn)示意圖如圖5所示，在耐壓試驗(yàn)中，上、下加壓板應(yīng)保持水平，且加壓板無變形，與試驗(yàn)袋的接觸面應(yīng)光滑，上、下加壓板的面積應(yīng)大于試驗(yàn)袋。按規(guī)定加放砝碼，保持1min，當(dāng)砝碼重量加至試驗(yàn)袋破裂時(shí)，試驗(yàn)結(jié)束，此時(shí)砝碼質(zhì)量加與加壓板質(zhì)量之和就是試驗(yàn)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(jī)械性能指標(biāo)，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(zhì)量。

塑料薄膜的拉伸性能可通過拉伸強(qiáng)度（縱/橫向）試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)速度被拉伸，直至試樣斷裂，拉伸強(qiáng)度以實(shí)驗(yàn)過程中塑料薄膜試樣斷裂時(shí)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(shí)驗(yàn)中，塑料薄膜試樣斷裂時(shí)標(biāo)線間距離的增加量與初始標(biāo)距之比，該值用來衡量塑料薄膜在未斷裂時(shí)的延伸能力。

拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率應(yīng)按照按GB/T 1040.3-2006《塑料 拉伸性能的測定 第3部分：薄塑和薄片的試驗(yàn)條件》規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(yàn)速度為200mm/min，每組試樣不少于5個(gè)，標(biāo)距（即試驗(yàn)機(jī)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(biāo)距，但最小也不得少于50mm；制備試樣時(shí)要求邊緣光滑，無損傷或缺口現(xiàn)象，因?yàn)槲⑿¤Υ靡桩a(chǎn)生應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致試樣內(nèi)部變形集中而使得試驗(yàn)失效。需要強(qiáng)調(diào)的是，若試樣的斷裂部分出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)夾具內(nèi)，則該次試驗(yàn)作廢。

因?yàn)樗芰媳∧な歉叻肿泳酆衔?，具有黏彈性，其?yīng)力松弛過程與變形速率密切相關(guān)。當(dāng)?shù)退倮鞎r(shí)，高分子鏈段有時(shí)間進(jìn)行位移重排，呈現(xiàn)韌性行為；當(dāng)高速拉伸時(shí)，高分子鏈段的運(yùn)動(dòng)跟不上外部作用力的施加速度，呈現(xiàn)脆性行為。所以，在塑料薄膜的拉伸強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)中，拉力應(yīng)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(biāo)之一，比如禽類肉制品，其中骨頭對外包裝具有較強(qiáng)的穿刺能力，因此要對復(fù)合膜的耐穿刺強(qiáng)度進(jìn)行檢測，以減少內(nèi)外界因素對包裝袋的影響，減小內(nèi)裝物發(fā)生變質(zhì)或泄露的幾率。

穿刺強(qiáng)度試驗(yàn)裝置如圖6所示，GB/T 10004-2008《包裝用塑料復(fù)合膜、袋 干法復(fù)合、擠出復(fù)合》的規(guī)定，取直徑為100mm的試樣。需要注意的是，為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和客觀性，所取試樣應(yīng)無針孔、無褶皺、無折疊和其他質(zhì)量缺陷。將試樣安裝在固定環(huán)上，然后用直徑為1.0mm、球形頂端半徑為0.5mm的穿刺針，以（50±5）mm/min的速度去頂刺，讀取鋼針穿透試樣的最大負(fù)荷。試樣數(shù)量5個(gè)以上，結(jié)果取平均值。

摩擦系數(shù)

在生產(chǎn)加工、物料填充、包裝袋堆碼過程中，塑料薄膜的摩擦系數(shù)是重要的性能指標(biāo)。摩擦系數(shù)分為靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)，可以用其來評價(jià)軟包裝內(nèi)外層的滑爽性能，應(yīng)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(chǎn)線上順利輸送。

靜摩擦系數(shù)是指兩個(gè)接觸表面在相對移動(dòng)開始時(shí)的最大阻力與垂直施加于兩個(gè)接觸表面的法向力之比；動(dòng)摩擦系數(shù)是指兩個(gè)接觸表面以一定速度相對移動(dòng)時(shí)的阻力與垂直施加于兩個(gè)接觸表面的法向力之比。目前，靜（動(dòng)）摩擦系數(shù)檢測依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 10006-1988《塑料薄膜和薄片摩擦系數(shù)測定法》，具體試驗(yàn)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(gè)表面發(fā)生相對移動(dòng)，測得試樣開始相對移動(dòng)時(shí)的力和勻速移動(dòng)時(shí)的力，通過計(jì)算得出靜（動(dòng)）摩擦系數(shù)。