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絕大多數的復合薄膜在被投入市場(chǎng)前都會(huì )被加工成各式各樣的包裝袋，因此，熱封層是各類(lèi)用途的復合包裝薄膜中不可缺少的一個(gè)組成部分。

在目前的復合軟包裝材料領(lǐng)域，作為熱封性材料的基本構成是聚乙烯、聚丙烯類(lèi)的可熱封的材料，在此基礎上，陸續出現了很多種改性材料，改性的方法有共混、共聚（無(wú)規共聚、嵌段共聚）、改變聚合工藝（如茂金屬催化劑的應用）、改變薄膜加工方法（如多層共擠）等等。

經(jīng)過(guò)多種改性方法的處理之后，熱封層薄膜的各項指標都發(fā)生了很明顯的變化，例如起封溫度的可調整范圍加大了，熱封強度、拉伸強度、熱粘性、柔軟性、阻隔性能、透明度等項指標均可在較大的范圍內進(jìn)行控制性調整。

但是，萬(wàn)變不離其宗，熱封溫度、熱封強度仍是人們選用熱封性材料時(shí)首先要考慮的指標，因此，材料的熱封性能也就是熱封曲線(xiàn)仍是必須關(guān)注的最基礎的性能指標。

熱合曲線(xiàn)

所謂熱合曲線(xiàn)就是如下圖所示的曲線(xiàn)圖。

該曲線(xiàn)圖的橫軸是熱合溫度/℃,縱軸是熱合強度/(N/15mm)。

它表示了所選用的熱封性材料或復合薄膜在一定熱封溫度區間內（在某一固定的熱合壓力和熱合時(shí)間的條件下）的熱合強度的變化趨勢。

同一企業(yè)生產(chǎn)的同一類(lèi)別但不同批次的復合薄膜的熱合曲線(xiàn)有可能是相同，也有可能是不同的。

不同的企業(yè)所生產(chǎn)的同一類(lèi)別的復合薄膜的熱合曲線(xiàn)很有可能是不同的！

熱合加工（制袋加工或自動(dòng)包裝）過(guò)程中最基本的工藝條件是熱合溫度、熱合壓力和熱合時(shí)間。三個(gè)工藝條件的綜合作用結果是熱合強度（N/15mm，有些企業(yè)的衡量指標是克/15mm或N/25mm）。

在上述熱封曲線(xiàn)中，顯示的是熱封溫度與熱合強度間的關(guān)系曲線(xiàn)，其中隱含了已被固定了的熱合壓力和熱合時(shí)間兩個(gè)參數。

根據相關(guān)試驗結果，在測定某材料的熱合曲線(xiàn)時(shí)，在固定熱合壓力參數的條件下，如果延長(cháng)熱合時(shí)間，則上面的曲線(xiàn)將整體向左移動(dòng)；如縮短熱合時(shí)間，則上面的曲線(xiàn)將整體向右移動(dòng)。在固定熱合時(shí)間的條件下，如果提高熱合壓力，則上面的曲線(xiàn)將整體向左移動(dòng)；如降低熱合壓力，則上面的曲線(xiàn)將整體向右移動(dòng)。

熱合參數與熱合強度的關(guān)系

關(guān)于熱封參數與熱合強度之間的關(guān)系，孫智慧等人曾在2005年發(fā)表過(guò)《包裝塑料薄膜熱封參數及強度的研究》一文（孫智慧、段青山、李萌萌，哈爾濱商業(yè)大學(xué)。2005年全國農產(chǎn)品加工、食品和包裝工程學(xué)術(shù)研討會(huì )文集；百度文庫，wenku.baidu.com/view/614ec84c2b160b4e767fcf16），其研究的結論如下：

1. 熱封時(shí)間短、熱封溫度較低時(shí)，熱封溫度與熱封時(shí)間對熱封強度的影響顯著(zhù)，否則，影響不明顯。

2. 熱封時(shí)間短時(shí)，熱封壓力對熱封強度顯著(zhù)影響，其他情況下，無(wú)明顯影響。

3. 相同條件下，同種塑料薄膜厚度大，其熱封強度相對大。

4. 熱封時(shí)間短、熱封溫度低時(shí)，塑料薄膜不能達到很好地達到熔融狀態(tài)，從而造成熱封強度低，出現欠封；隨著(zhù)熱封溫度的提高或熱封時(shí)間的延長(cháng)，熱封強度隨之增大，達到最優(yōu)值，熱封強度趨于穩定；當熱封溫度過(guò)高、熱封時(shí)間過(guò)長(cháng)時(shí)，塑料薄膜會(huì )因溫度過(guò)高而熔融流動(dòng)，導致薄膜表面被燙化、熱封強度降低，同樣影響封口的強度與外觀(guān)。"

其結論中對熱合壓力和熱合時(shí)間對熱合強度的影響程度作出了充分的表述。

熱合壓力

在目前的市場(chǎng)上，軟包裝企業(yè)中所使用的制袋機的加工速度一般在每分鐘40個(gè)袋到150個(gè)袋之間，而下游客戶(hù)的自動(dòng)包裝機的加工速度依產(chǎn)品的不同，其加工速度可能在40個(gè)袋每分鐘到數百個(gè)袋每分鐘不等。

對于單個(gè)的包裝袋而言，其有效的熱封時(shí)間可能在會(huì )在500毫秒（0.5秒）到50毫秒（0.05秒）之間變化。有效的熱封時(shí)間越短則意味著(zhù)生產(chǎn)速度越高。同時(shí)，按照孫智慧等人的結論，熱合時(shí)間越短則熱合壓力對熱合強度的影響就會(huì )越顯著(zhù)！

但是，在當前的市場(chǎng)上，不論是熱封試驗機還是自動(dòng)包裝機，其熱合溫度都是直觀(guān)、可控的，而熱合壓力和熱合時(shí)間則是可控的、但不直觀(guān)，即不能用數字來(lái)直觀(guān)地表述熱合壓力和熱合時(shí)間。

首先，國家標準中有關(guān)于熱合強度的檢測標準（QB/T 2358-1998，《塑料薄膜包裝袋熱合強度試驗方法》），但沒(méi)有關(guān)于熱合強度試驗用樣條的制備方法的標準。在GB/T 10004-2008《包裝用塑料復合膜、袋 干法復合、擠出復合》中關(guān)于"熱合強度"的相關(guān)規定是："按QB/T2358-1998的規定進(jìn)行，膜的熱封方法、條件由供需雙方商定"。

其次，幾乎所有的制袋機、自動(dòng)包裝機都不能用數字表示熱合壓力參數。這就直接導致了這樣的結果：同一批生產(chǎn)的復合薄膜，在不同的下游企業(yè)中使用"相同的"工藝參數（實(shí)際上可能是相同的熱封溫度和生產(chǎn)速度）而得到不同的熱合強度的結果（因為熱合壓力不同?。?。

另外，所有的生產(chǎn)熱合試驗機的企業(yè)在其產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中都會(huì )對試驗時(shí)的溫度、時(shí)間、壓力給出建議的范圍，其中最模糊的概念就是壓力值，比如說(shuō)，它會(huì )建議使用0.2MPa的壓力進(jìn)行熱封試驗，但可能不會(huì )明確指出這個(gè)0.2MPa是試驗機上的壓力表顯示的輸出氣壓值還是熱合試驗機上的熱封棒之間的壓強值？！在某些機型上，這兩個(gè)數值之間可能會(huì )有很大的差異?。?！

筆者建議：至少在使用熱合試驗機對復合薄膜的熱合性能進(jìn)行評價(jià)時(shí)，應將熱合壓力值統一為熱封棒之間的壓強值！

該數值的推算方法為P表=P試S棒/S缸。

在上述公式中：

P表為熱封試驗機的壓力表所顯示的氣壓值，MPa；

P試為擬定的熱封棒之間壓強值，MPa；

S缸為熱封試驗機上的氣缸內活塞的面積，mm2；

S棒為熱封試驗機上熱封棒的面積，mm2。

起封溫度

所謂"起封溫度"是一部分企業(yè)所規定的、在一定的條件（熱合時(shí)間與壓力）下、當復合材料的熱合強度達到了5N/15mm時(shí)所對應的熱合溫度℃。

在利用熱合曲線(xiàn)對材料的熱封性能進(jìn)行評價(jià)時(shí)，需要關(guān)注的有三點(diǎn)：

一是熱合工藝條件，二是可達到的最高的熱合強度，三是材料的起封溫度。

在前面的熱合曲線(xiàn)圖中，當熱合溫度為107℃時(shí)，熱合強度為零；當熱合溫度為110℃時(shí)，熱合強度為3N/15mm；當熱合溫度為113℃時(shí)，熱合強度為19N/15mm；因此，從該曲線(xiàn)上可以推算出該復合薄膜的起封溫度大約為110.6℃。

起封溫度是熱封性材料的本性的一種表示，同時(shí)也與復合材料的厚度有關(guān)。復合材料越厚，則傳熱速率會(huì )相應地降低，在相同的熱合時(shí)間條件下，所需要的熱封棒的溫度就會(huì )越高。

對于相同厚度的復合包裝材料而言，熱封層材料的起封溫度越低，如果生產(chǎn)速度是固定，那么所需要的熱封棒的溫度就越低，制成品的外觀(guān)可能就越好；如果熱封棒的溫度是固定的，那么在達到相同的熱合強度的前提下，生產(chǎn)的速度就可以相應提高。

通常采用較低起封溫度的熱封性材料的目的都是為了提高自動(dòng)包裝生產(chǎn)的效率！

熱合層的熔點(diǎn)與起封溫度

目前常用的熱封層材料如PE、PP薄膜大都是三層共擠的薄膜。其中與其他基材相貼合的一面可稱(chēng)之為復合面或復合層，與另一PE材料相熱合的一面可稱(chēng)之為熱合面或熱合層。

通常，從熱合層到復合層，其熔點(diǎn)是逐漸增高的。熔點(diǎn)的差值最大可達到約30℃。

下圖是一個(gè)三層共擠PE薄膜的DSC曲線(xiàn)（差示掃描量熱法曲線(xiàn)Differential Scanning Calorimetry）。

該曲線(xiàn)的溫度掃描范圍是80℃到150℃，在此范圍內出現了三個(gè)峰，其對應的熔點(diǎn)值分別為98.5℃、114℃和119.5℃。這三個(gè)熔點(diǎn)值分別對應著(zhù)該PE薄膜的熱合層、中間層和復合層。

在正常情況下，當兩個(gè)復合膜被熱合到一起時(shí)，應當只是熱封層PE薄膜中的熱合層被熔化；此時(shí)，可獲得最好的制袋成品外觀(guān)。

如果熱合條件過(guò)于強烈，則會(huì )發(fā)生熱封層的中間層被熔化、甚至復合層也被熔化的狀況，同時(shí)，在熱合壓力的作用下，熔化了的熱封層材料會(huì )不同程度地被從熱合部位擠走，導致發(fā)生各種外觀(guān)不良的現象。

復合薄膜的起封溫度通常高于熱合層的熔點(diǎn)。

這種差異是由于受到了復合用基材本身的導熱性及復合膜的厚度的影響，還與熱合時(shí)的壓強和熱合時(shí)間有密切的關(guān)系。對于不同的復合薄膜，這種差異可能會(huì )在10~25℃之間。

通過(guò)測量復合薄膜的起封溫度值，可對熱合層材料的熔點(diǎn)作出大致的判斷。如果事先測得了熱合層材料的熔點(diǎn)，也可以對起封溫度作出大致的判斷。

如果已知熱合材料的熔點(diǎn)，但在相應的起封溫度下未能獲得所需的熱合強度，則需從熱合壓力和/或熱合時(shí)間上去查找原因，也可以適當地提高熱合溫度。

如何利用熱合曲線(xiàn)

根據孫智慧等人的結論："熱封時(shí)間短、熱封溫度低時(shí)，塑料薄膜不能達到很好地達到熔融狀態(tài)，從而造成熱封強度低，出現欠封；隨著(zhù)熱封溫度的提高或熱封時(shí)間的延長(cháng)，熱封強度隨之增大，達到最優(yōu)值，熱封強度趨于穩定；當熱封溫度過(guò)高、熱封時(shí)間過(guò)長(cháng)時(shí)，塑料薄膜會(huì )因溫度過(guò)高而熔融流動(dòng)，導致薄膜表面被燙化、熱封強度降低"，筆者模擬地描繪了如下圖的可熱封材料的熱封曲線(xiàn)。

該曲線(xiàn)表示任何一種可熱封材料的熱合強滾輪熱封包裝ABC（八）度都存在一個(gè)上升段oa、平穩段ab和下降段bc，而且，對于某種特定的可熱封材料其從上升段oa至下降段bc的溫度區間都是不一樣的，有的材料可能是從90℃到160℃，有的材料則可能是從130℃到200℃。

因此，軟包裝材料加工企業(yè)手中至少應當有兩套熱合曲線(xiàn)的數據，一套是所謂的"標準條件"下的熱合曲線(xiàn)數據，例如熱封時(shí)間為1秒、熱封壓力為0.2MPa（熱封棒之間的壓強值），另一套為模擬下游客戶(hù)的實(shí)際應用條件的熱合曲線(xiàn)數據，例如下游客戶(hù)的生產(chǎn)速度為100包每分鐘，則可將熱合時(shí)間初定為0.2秒，熱合壓力暫定為0.2MPa（熱封棒之間的壓強值）。

"標準的"熱合曲線(xiàn)用于對自己提供的不同批次的包裝材料以及競爭對手提供的同類(lèi)包裝材料進(jìn)行比較與評價(jià)。

"模擬的"熱封曲線(xiàn)用于給下游客戶(hù)提供基礎的生產(chǎn)工藝參數的建議（利用處于"平穩段"的熱合溫度-熱合強度數據）。同時(shí)，還可以根據下游客戶(hù)所反饋的實(shí)際生產(chǎn)溫度及相應的熱合強度或狀態(tài)的數據或結果，對下游客戶(hù)所使用的自動(dòng)包裝機的熱合壓力狀態(tài)作出大致的判斷（大于或小于熱合試驗機的壓力），進(jìn)而對熱合溫度作出適當的調整（降低或提高熱合溫度，在相同的運行速度條件下）。

例如，某客戶(hù)的某機臺正在使用A廠(chǎng)提供的包材進(jìn)行正常的生產(chǎn)，此時(shí)，被要求換用B廠(chǎng)的同類(lèi)包材。經(jīng)開(kāi)機運行，發(fā)現用B廠(chǎng)的包材所加工出來(lái)的滾輪熱封制品出現了熱封層被擠出、鋁箔層與熱封層間發(fā)生分離的現象。在此情況下，通?？烧J為其原因是B廠(chǎng)的包材的熱封層的熔點(diǎn)明顯低于A(yíng)廠(chǎng)的包材的熱封層的熔點(diǎn)，在"相同"的熱封條件下，B廠(chǎng)的熱封層材料被熔融后、部分地被從封口處"擠走"了。相應的對策應當是：

1、根據B廠(chǎng)的熱合曲線(xiàn)數據判斷現行的熱合溫度是否處于合理區間內？

2、如果判斷現行的熱合溫度是處于合理區間內的，則應在保持加工速度不變的前提下適當地降低熱合壓力！

3、如果判斷現行的熱合溫度不是處于合理區間內的，則應在保持加工速度不變的前提下適當地降低熱合溫度！

在進(jìn)行上述試驗或調整時(shí)，必須注意的是設備運行速度應當固定或穩定，因為設備運行速度直接會(huì )影響熱合時(shí)間參數！運行速度低于正常速度意味著(zhù)熱合時(shí)間變長(cháng)了！如運行速度快于正常速度則意味著(zhù)熱合時(shí)間變短了。

有時(shí)，某些客戶(hù)不允許包材企業(yè)的技術(shù)人員對其自動(dòng)包裝機的工藝參數作任何調整，僅要求任何包材企業(yè)提供的包材都必須適用于該客戶(hù)現行的工藝條件！在這種情況下，包材企業(yè)的人員應當收集客戶(hù)正在正常使用的包材的樣品，在企業(yè)內部對比檢測自有的和采集來(lái)的樣品的熱合曲線(xiàn)和其他相關(guān)力學(xué)指標，檢討其差距，然后采取相應的措施。

作為復合軟包裝材料的應用者（藥廠(chǎng)、食品廠(chǎng)等）則應該利用軟包裝材料生產(chǎn)企業(yè)提供的、或自行測得的熱合曲線(xiàn)對同一供貨商提供的不同批次的、或不同供應商提供的同類(lèi)復合包裝材料的熱合性能進(jìn)行評價(jià)，進(jìn)而指導、調整自身的生產(chǎn)工藝條件，以保證自身的生產(chǎn)的順利進(jìn)行。