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塑料的热封性及热封用树脂的特性概述(安涛)

塑料的热封性是指塑料在加热到熔融状态后,它同本身或别的种类的塑料所具有的热粘合性能。这种热粘合性能在塑料包装材料的焊接和制袋中有重要的意义,随着生产向高速自动化的发展,原先的自动充灌密封包装机的生产速度仅20~30只/min,到目前可达到150~200只/min,塑料的密封性,即:热粘合性的要求大大提高了,塑料热封性不能满足这种高速自动灌装机的要求,也就不能生产出高质量的商品包装来。

  塑料的热封性至少包括以下几个内容:(一)热封强热封强度是指二层相同或不同材料在一定熔融温度下经一定压力后,热粘合在一起后达到的剥离强度。根据JISZ1526-1976 标准的规定,热封是在130℃~140℃的温度,1kgf/cm2 的压力下,于2~3秒的热封时间后测定的强度。影响热封强度的因素很多,主要的有:(1)树脂的性能;(2)树脂中添加剂的成分和添加剂的量;(3)加工成型的条件,尤其是挤出涂布加工时,表面的氧化程度;(4)复合膜时,同热封性树脂相复合的其它材料的性能不同,热封强度及热封温度也有所不同;(5)复合操作时,表面处理的程度如:电晕处理的大小等。

  高速自动包装时,需要的热封强度的同时,还需要低温热封性,广泛的热封温度范围以及热封时的热间剥离强度,即:材料的热粘合性,还必须有热封界面上有了污染物也能热封的所谓夹杂物热封性。

  聚乙烯的热封强度也同聚乙烯的厚度有关,随着热封树脂,如:PE 厚度的增加,热封强度增加,例如:当LDPE热封层厚度为20μm时,其剥离强度,即:热封强度为1.0kgf/15mm宽,而30μm厚时为1.5kgf/15mm,40μm厚时为2.5kgf/15mm宽,60μm 厚时,剥离强度可达4.2kgf/15mm宽。这就是为什么高温蒸煮袋的内封层材料PE 或PP薄膜应当在60~70μm的厚度的原因。

  热封用树脂的性能同热封强度也有密切的关系:以PT300#/LDPE20μm厚度的复合膜而言,在2kgf/cm2压力和0.5 秒的热封条件下,150℃下热封有最高的热封强度,MI=3.7g/10min,d =0.923g/cm3,热封强度为1.25kgf/15mm 宽;MI=3.0g/10min,d=0.921g/cm3,热封强度为1.4kgf/15mm 宽;MI=7.0g/10min,d =0.917g/cm3 热封强度为1.75kgf/15mm宽;MI=9.5g/10min,d=0.917g/cm3,热封强度为1.9kgf/15mm宽。说明热封强度随MI 的提高而增加。

  二、低温热封性

  低温热封性是一个热封容易程度的尺度,代表了热封开始温度和热封强度的综合因素。对于LDPE树脂来讲,低温热封性同MI和密度有密切关系。高MI和低密度的LDPE,低温热封性优。对于乙烯共聚物而言,与乙烯相共聚的单体含量和共聚单体的性能对其低温热封性有很大的影响。例如:EVA,随VA含量的增加软化温度下降,低温热封性好,随EVA 密度的提高,低温热封性提高变优。

  三、热间剥离强度

    热间剥离强度是指2kgf/cm2 的热封压力,0.5 秒热封时间,22.5°的剥离角度,剥离荷重为90g/10mm 宽,90℃~180℃的热封温度下热封熔体的强度。在日本一般使用热封热间剥离距离来表示。热间剥离距离同挤出涂布薄膜表面的氧化度成正比,而同树脂的热封条件下的熔融强度成反比,同树脂中的高熔点成分的量和高熔融的温度成反比。热间剥离距离愈小,则说明该树脂的热封性愈好,说明在热封制袋的机械力作用下已热封了的部分发生位移的可能性,即:发生已热封了的再剥离性愈小,热封树脂熔融下的初粘力好。

  四、夹杂物热封性

  这是指在热封层表面沾有灰尘、油腻、杂物或包装内容物的情况下,仍具有良好的热封强度的一种性能,具有这种夹杂物热封性的树脂有surlyn 树脂、各种粘结性树脂及LLDPE。

  各种热封用树脂中有以下一些:

  1、LDPE:这是最常用的热封用树脂,可以用挤出吹膜或挤出流涎法生产成薄膜后再同其它薄膜组成复合薄膜使用,也可在其它薄膜、铝箔、纸上挤出涂布或复合膜,还可同其它树脂共挤出成复合膜,其熔点在105℃~120℃之间,热封性、透明性、无毒性良好。
  2、MDPE 和HDPE: 熔点在120℃~135℃之间,也有良好的热封性,透明性不如LDPE,结晶度比LDPE高,薄膜强度比LDPE大,热封温度比LDPE 高,一般来讲,PE 的最佳热封温度在150℃~160℃,这时有最高的热封强度。
  3、PE 的共聚物,如:PE同其它α高碳原子的烯烃,如:辛烯、戊烯等的共聚物,茂金属PE(MPE)、LLDPE、VLDPE等,还有乙烯同丙烯酸酯、乙烯同醋酸乙烯酯、乙烯同马来酸酐等的共聚物,这些树脂的共同特点是有良好的低温热封性、高度的热封强度和良好的热粘合性。

附:张力换算表

达因 / 厘米 (dyn/cm)
克 / 厘米 (g/cm)
公斤 / 米 (kg/m)
磅 / 英尺 (lb/ft)
1
1.02×10 -3
1.02×10 -4
6.854×10 -5
980.7
1
0.1
6.72×10 -2
9807
10
1
0.672
14592
14.88
1.488
1

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