塑料的热封性对于软塑包装材料来讲是十分重要的一个性能要求,因为对于任何一个软塑包装制品来讲都要做成口袋;都要依靠热熔融而焊接成口袋A2型式来包装各种商品,包装商品后的口袋也要靠热封来封口,可以说热封性是软包装的主要特性要求,没有塑料的热封性,也就没有软包装。
根据日本工业标准ISZ1526-1976中的规定,标准热封强度是在130~140℃的温度、1kgf/cm2的压贴力以及2~3s的热封时间下热封LDPE挤出涂布了的热封层的剥离强度为该树脂的热封强度。
一个树脂的热封性有以下几方面的要求:
(一)标准热封强度;这是热封用树脂在最佳热封条件下的热封强度。标准热封强度,对于同一种主要基材薄膜,如:BOPA6而言,标准热封强度主要受挤出涂布热封用树脂的挤复厚度和树脂的类型的影响。例如:主基材薄膜为BOPA6 15μm厚,以LDPE挤涂复合,热封在130~140℃的温度,2kgf/cm2压力及1s时间下进行,热封强度kgf/15mm宽同厚度的关系如下:LDPE厚度μm20、30、40、50、60、70 热封强度,kgf/15mm 1.0、1.5、2.5、3.5、4.2、5.5热封强度同热封树脂厚度基本上成直线正比上升。对于同一种LDPE而言,标准热封强度同树脂的MI和密度有关,例如:对于PT300#/挤涂20μ的LDPE而言;150℃,2kgf/cm2及0.5s热封时,MI=3.7g/10mind=0.923g/cm,热封强度为1.25kgf/15mm;MI=3.0d=0.921的热封强度为1.4kgt/15mm;MI=7.0d=0.917,热封强度为1.75kgf/15mm;MI=9.5,d=0.917。热封强度为2.0kgf/15mm。由此可知热封强度随MI的提高,而显著增加。日本三井石油化学(株)上市了改进了热封强度水准的新的热封用树脂牌号VL-LDPE和CS-C的特殊聚烯烃,其150℃下热封强度可达5~6kgf/15mm。
(二)低温热封性(强度)
所谓低温热封强度是表示该树脂具有较低的热封温度,可以在较低的热封温度下得到可靠的热封强度,适宜于高速自动充灌成型设备的要求。这种树脂的热封起始温度低。对于LDPE而言,其低温热封性主要受MI和密度的影响。高MI和低密度的LDPE,低温热封性好,-5乙烯相共聚的树脂的低强热封性,受共聚单体的成分和含量有很大的关系,例如:EVA树脂,随VA含量的增加密度提高,软化温度和熔融温度降低,EVA树脂的低温热封性变好,EVA结晶度随VA含量提高而降低,当VA含量超过25%EVA成了无定形聚合物。
(三)夹杂物热封性
夹杂物热封性是指在热封树脂热封表面感染了灰尘、油腻、脏物、商品内容物粉未等的情况下,其热封性仍旧较好的一种性能叫夹杂物、热封性。夹杂物、热封性在充灌液体、粉米食品或者农药时尤为重要,夹杂物热封性较好的树脂在SurLyn(离子型树脂)、LLDPE及EMAA、EEA等树脂。
(四)热间剥离强度(距离)
热间剥离强度是指在2kgf/cm2的热封压力,0.5s的热封时间,剥离角度为22.50,剥离力为90g/10mm宽,热封温度90~180℃的热封热间剥离的距离。在日本直接使用热间剥离距离的大小来评定热间剥离强度。热间剥离距离同挤出涂布膜表面氧化变成正比,还同树脂热封条件下熔体强度、树脂中的高凝固类成分的温度和高凝固类成分的数量成反比关系。对LDPE而言,热间剥离强度,由经验而知,同熔融状态下的分子体积成一定比例关系,而分子体积是同分子的变化的长度和数量成比例的。树脂的加工挤出温度也对热间剥离距离有影响,挤出加工温度高、气隙(Air gAp)长,同空气接触时间长,挤出涂布层表面氧化程度大,即:羧基生成呈增加,而羧基不利于热封,所以树脂涂布层氧化严重的,不于天热封,热间剥离距离就大,热间剥离是指在热封制袋时,热封膜受到制袋机牵引力的作用,而发生的已热封了的面发生剥离开来的现象。刚性大的药丸包装很明显会在药丸四周由于塑料膜刚性力的作用而发生脱封。
各种树脂的VicA软化点同热间剥离距离的关系如表1所示。
上述热封性受到下列因素的影响:
(一)加工条件:涂布挤出热封层的温度愈高,热封性愈差,例如:BOPA612μm/310℃挤涂LDPE 20μm/280℃挤涂LDPE30μm其热封强度可达2.5~3.3kgt/15mm宽,而BOPA612μm/310℃挤涂LDPE20μm/310℃挤涂LDPE30μm,其热封强度仅为1~2kgf/15mm宽。
(二)树脂的添加剂:为了改善树脂薄膜滑爽性、抗静电性,可以在各种树脂中涂加各种滑爽剂、挤静电剂等添加剂,而这些添加剂在加工成型过程中,受热的作用,会移动到表面上,从而影响了薄膜的热封性,一般讲来,添加剂的添加量应最小量化,添加量在0.12%以下,加工温度290℃以下,对热封性较有利。
(三)表面处理:涂布薄膜面上,为了印刷和涂胶的需要,应进行电晕处理和底涂处理,表面处理提高了挤出涂布树脂层表面的热粘合性,却损害了热封性,薄膜的滑爽性恶化,促进了粘连。一般讲来,表面的对油墨和胶粘剂的附着力同热封性是相反的关系。
(四)老化的影响:挤出涂布薄膜,一般而言,长时间保存会发生热封温度的高温化和热封强度的降低。挤出树脂温度、老化温度、贮荐的时间都成一定比例使热封强度、低温热封强度、热间剥离强度劣化。表2为日本各公司生产的热封用LDPE树脂的级别。各种乙烯共聚物用于热封用树脂的种类列于表3中。
日本三井石油化学(株)开发生产了一种耐应力开裂性特别好的烯烃共聚物。可以是EVA和LLDPE的100倍,牌号为ミラソンCS-C系列,尤其是CSC-249-9,CSC-249-13以及CSC-249-4,聚乙烯的耐应力开裂性一般受结晶度和密度的支配,共聚物还受共聚单体性能、含量的影响。