藥用低密度聚乙烯膜熱封性能和熱粘性能的研究

張 鵬錢承玉張 磊

（1、山東恒信檢測(cè)技術(shù)開發(fā)中心 2、國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局濟(jì)南藥品包裝材料檢驗(yàn)中心）

藥用低密度聚乙烯膜熱封性能和熱粘性能的研究

張 鵬1錢承玉2張 磊1

（1、山東恒信檢測(cè)技術(shù)開發(fā)中心 2、國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局濟(jì)南藥品包裝材料檢驗(yàn)中心）

本文對(duì)國(guó)家藥品包裝材料標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的藥用低密度聚乙烯膜進(jìn)行了熱封強(qiáng)度和熱粘強(qiáng)度的研究，考察了溫度、壓力、時(shí)間等工藝參數(shù)的影響。通過(guò)試驗(yàn)得到最佳的熱封條件：熱封溫度為113℃；熱封時(shí)間為1．0s；壓力為0．3MPa；最佳的熱粘強(qiáng)度條件：熱粘溫度為110～115℃；壓力為0．3MPa；熱封時(shí)間為1．0s。

低密度聚乙烯熱封性能熱粘性能溫度壓力

藥用低密度聚乙烯膜是以低密度聚乙烯樹脂為主要原料采用流涎法、吹制法生產(chǎn)的藥用薄膜，由此薄膜通過(guò)熱封制成的袋適用于固體原料藥的包裝［1］。包裝材料的熱封性能即材料熱封處完全冷卻后的強(qiáng)度是關(guān)鍵指標(biāo)之一［2，3，4］，熱粘強(qiáng)度是指材料密封結(jié)束后密封處溫度尚未降到環(huán)境溫度的規(guī)定時(shí)間段內(nèi)測(cè)得的剝離所需的力，該指標(biāo)是在灌裝生產(chǎn)線上評(píng)價(jià)灌裝效率和破袋率的指標(biāo)。目前大多軟包裝灌裝都是用制袋-充填-封合包裝機(jī)，在灌裝生產(chǎn)線上熱封制袋與內(nèi)容物填充兩步操作的間隔時(shí)間很短，因此破袋率幾乎完全取決于材料熱封后在熱封層尚未完全冷卻時(shí)的熱粘強(qiáng)度［5，6］。

目前試行的國(guó)家藥品包裝材料標(biāo)準(zhǔn)［1］中關(guān)于藥用低密度聚乙烯膜熱封強(qiáng)度測(cè)試方法中規(guī)定的熱封溫度為130℃～150℃，但是低密度聚乙烯的熔點(diǎn)一般在125℃以下［7］，因此在該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫度進(jìn)行熱封，材料會(huì)出現(xiàn)皺縮熔斷的現(xiàn)象。本文通過(guò)對(duì)五種不同廠家生產(chǎn)的藥用低密度聚乙烯膜的熱封性能和熱粘性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，得到了最佳的熱封性能和熱粘性能所具備的溫度、熱封壓力和熱封時(shí)間等條件。

1．試驗(yàn)部分

1．1 試驗(yàn)材料

藥用低密度聚乙烯膜：樣品A，膜厚度0．080mm；樣品B，膜厚度0．075mm；樣品C膜厚度0．100mm；樣品D膜厚度0．095mm；樣品E，膜厚度0．050mm。

1．2 儀器與設(shè)備

SL-10型熱封／熱粘強(qiáng)度測(cè)試儀，美國(guó)Lako Tool＆Manufacturing，Inc。M120型測(cè)厚儀，美國(guó)TMI公司。Z 2．5型材料試驗(yàn)機(jī)，德國(guó)Zwick／Roell公司。

1．3 試驗(yàn)方法

熱粘強(qiáng)度測(cè)試按照ASTM F1921-12［6］中方法A進(jìn)行測(cè)試，熱封強(qiáng)度測(cè)試按照ASTM F2029-08［4］中的方法進(jìn)行試驗(yàn)。按ASTM D882-12［8］中要求將樣品裁成寬度為25．4mm，長(zhǎng)度為33mm的試樣。根據(jù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求取熱封強(qiáng)度和熱粘強(qiáng)度的停留時(shí)間為1．0s。取熱封壓力為0．2MPa。熱封溫度從105℃開始，每間隔2℃進(jìn)行一次試驗(yàn)，每個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行3次試驗(yàn)取其平均值作為該溫度下的熱封強(qiáng)度。熱粘溫度從100℃開始，每間隔5℃進(jìn)行一次試驗(yàn)，每個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行3次試驗(yàn)取其平均值作為該溫度下的熱粘強(qiáng)度。

2．結(jié)果與討論

2．1 溫度對(duì)熱封強(qiáng)度的影響

在進(jìn)行熱封強(qiáng)度測(cè)試過(guò)程中，當(dāng)溫度增加到115℃時(shí)，材料熱封部位出現(xiàn)了皺縮和氣泡，當(dāng)溫度再升高到115℃以上時(shí)，材料皺縮明顯，甚至?xí)霈F(xiàn)熔斷現(xiàn)象。因此結(jié)合實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行熱封性能測(cè)試時(shí)，將熱封溫度控制在115℃以下。五種低密度聚乙烯膜樣品的熱封性能如圖1所示。從圖可以看出，在熱封時(shí)間為1．0s，熱封壓力為0．2MPa時(shí)隨著溫度的升高，材料的熱封強(qiáng)度逐漸增大，五種試驗(yàn)樣品在113℃時(shí)，熱封處沒(méi)有出現(xiàn)皺縮和氣泡，因此基于實(shí)際生產(chǎn)的需要，取最佳的熱封溫度為113℃。

圖1 溫度對(duì)熱封強(qiáng)度的影響

2．2 溫度對(duì)熱粘強(qiáng)度的影響

溫度對(duì)熱粘強(qiáng)度的影響如圖2所示。從圖中可以看出，樣品A、B和E當(dāng)溫度達(dá)到110℃時(shí)，樣品C和D當(dāng)溫度達(dá)到115℃時(shí)熱粘強(qiáng)度最大，材料在熱粘強(qiáng)度最大處出現(xiàn)剝離及伸長(zhǎng)。當(dāng)溫度超過(guò)115℃并繼續(xù)升高時(shí)，材料試驗(yàn)過(guò)程中在密封處斷裂，熱粘強(qiáng)度降低。因此試驗(yàn)樣品的熱粘強(qiáng)度最佳溫度控制在110℃～115℃。

圖2 溫度對(duì)熱粘強(qiáng)度的影響

2．3 壓力對(duì)熱封強(qiáng)度和熱粘強(qiáng)度的影響

保持五種樣品的熱封溫度為113℃，熱粘溫度為115℃，熱封和熱粘時(shí)間為1．0s，壓力從0．2MPa到0．4MPa變化，壓力對(duì)熱封強(qiáng)度和熱粘強(qiáng)度的影響如圖3和圖4所示。從圖3可以看出，當(dāng)熱封壓力為0．3MPa時(shí)，五種樣品的熱封強(qiáng)度均為最大值，當(dāng)壓力繼續(xù)升高時(shí)，材料出現(xiàn)嚴(yán)重的皺縮，熱封強(qiáng)度也降低。圖4顯示當(dāng)壓力為0．3MPa時(shí)，樣品的熱粘強(qiáng)度達(dá)到最大值，當(dāng)壓力繼續(xù)升高時(shí)，樣品封邊處的材料處于半熔融狀態(tài)，進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)材料在熱封處斷裂，熱粘強(qiáng)度降低。因此，五種樣品均在壓力為0．3MPa時(shí)，熱封強(qiáng)度和熱粘強(qiáng)度達(dá)到最大值。

圖3 壓力對(duì)熱封強(qiáng)度的影響

圖4 壓力對(duì)熱粘強(qiáng)度的影響

2．4 熱封時(shí)間對(duì)熱封強(qiáng)度和熱粘強(qiáng)度的影響

保持五種樣品的熱封溫度為113℃，熱粘溫度為115℃，熱封和熱粘壓力均為0．3MPa，研究熱封時(shí)間對(duì)熱封強(qiáng)度和熱粘強(qiáng)度的影響如圖5和圖6所示。從圖中可以看出，當(dāng)熱封時(shí)間為1．0s時(shí)熱封強(qiáng)度和熱粘強(qiáng)度達(dá)到最大值。當(dāng)熱封時(shí)間為0．5s時(shí)，材料熱封層粘接不緊密，熱封強(qiáng)度和熱粘強(qiáng)度值較小。當(dāng)時(shí)間超過(guò)1．0s時(shí)，由于熱封時(shí)間變長(zhǎng)，導(dǎo)致熱封處表面出現(xiàn)皺縮，當(dāng)時(shí)間達(dá)到2．0s時(shí)，材料熱封處出現(xiàn)熔斷現(xiàn)象，并且熱封強(qiáng)度和熱粘強(qiáng)度值也降低。因此取最佳熱封時(shí)間為1．0s。

圖5 熱封時(shí)間對(duì)熱封強(qiáng)度的影響

圖6 熱封時(shí)間對(duì)熱粘強(qiáng)度的影響

3．結(jié)論

1）當(dāng)壓力和停留時(shí)間一定時(shí)，隨著溫度的升高，熱封強(qiáng)度和熱粘強(qiáng)度逐漸增大，當(dāng)溫度增加到一定程度后，熱封強(qiáng)度和熱粘強(qiáng)度達(dá)到最大，當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí)，LDPE膜出現(xiàn)皺縮變形現(xiàn)象，在實(shí)際生產(chǎn)中影響包裝的質(zhì)量，因此應(yīng)控制合理的熱封溫度和熱粘溫度。

2）結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際需要，當(dāng)熱封溫度為113℃，熱封時(shí)間為1．0s，壓力為0．3MPa時(shí)，LDPE膜熱封強(qiáng)度值最佳。

3）通過(guò)試驗(yàn)研究得出，LDPE膜的熱粘強(qiáng)度當(dāng)熱粘溫度為110～115℃，壓力為0．3MPa，熱封時(shí)間為1．0s時(shí)最佳。

［1］YBB00072005藥用低密度聚乙烯膜、袋［S］．國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局，2006：1-3．

［2］趙漫漫，盧立新．熱封溫度對(duì)PET／Al／PE包裝膜熱封性能的影響［J］．合成樹脂及塑料，2008，25（1）：57～61

［3］黃川華．聚乙烯膜熱封性能研究［J］．塑料包裝，2008，18（4）：46-49

［4］ASTM F2029-08 Standard Practices for Making Heatseals for Determination of Heatsealability of Flexible Webs as Measured by Seal Strength［S］．American Society for Testing Materials，2008．

［5］劉東芳，于佳佳，陳欣．PA／LDPE復(fù)合膜包裝的熱封性與熱粘性研究［J］．中國(guó)包裝，2013，7：50-53

［6］ASTM F 1921-12 Standard TestMethods for Hot Seal Strength（Hot Tack）of Thermoplastic Polymers and Blends Comprising the Sealing Surfaces of Flexible Webs［S］．American Society for Testing Materials，2012．

［7］杜玉寶，駱光林．淺談包裝材料熱封性能的影響因素［J］．塑料包裝，2007，17（4））：29-32．

［8］ASTM D882-12 Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting［S］．American Society for Testing Materials，2012

The Study on Heat Sealing and Hot Tack Performance of LDPE Films for M edical Packaging

Zhang Peng1Qian Chengyu2Zhang Lei1
（1、Shandong Hengxin Inspection Technology Development Center 2、Jinan Quality Inspection Center for Pharmaceutical Packages of China Food and Drug Administration）

In this paper，the heat sealing and hot tack performance of LDPE used in medical packaging were studied．The influence of temperature，pressure and dwell time were investigated．The optimum conditions of heat sealing were obtained，which were as follows：the temperature 113℃，the pressure 0．3MPa and the dwell time 1．0s．Itwas founded that the hot tack performance was better when the temperature was 110～115℃，the pressure was 0．3MPa and the dwell time was 1．0s．

Plastic film the lowest possible price Earnings difficulties Started to decline