软包装及塑料薄膜机械性能检测分析

　　梁世何应永炜
　　拥有可靠的机械性能，是软包装对内装物实施最好保护的基本指标，如果软包装的机械性能不达标，在使用过程中就很容易发生破损，进而有可能发生内装物泄露的情况。所以，软包装企业在产品出厂之前会对其各项机械性能进行严格测试，而且还会考核用于软包装生产的几乎所有材料的各项机械性能指标。然而，许多企业在对软包装机械性能进行检测时，在项目的选择和标准的应用方面仍存在一些疑惑。本文，笔者对软包装及塑料薄膜的机械性能及其参照标准进行了系统分析，希望能为业内人士带来一些帮助。
　　剥离强度
　　剥离强度又称为复合强度或复合牢度，主要考察复合膜层与层之间的黏合强度。复合膜的主要生产方式是干式复合和无溶剂复合，膜间黏合质量的好坏直接影响着复合软包装的强度、阻隔性和使用寿命。如果黏合强度过低，由其生产的软包装则极易在使用过程中出现层间分离现象，从而产生泄露等问题。
　　剥离强度的测试标准应参照GBT88081988《软质复合塑料材料剥离试验方法》。剥离强度试验试样夹持示意图如图1所示，当复合膜层间不能完整剥离或复合层发生断裂时，其剥离强度判为合格，但前提需确保复合膜的拉伸强度符合相关标准要求。
　　热封强度
　　热封强度用于评定薄膜与薄膜或薄膜与其他基材（如铝箔等）进行热封时的质量。软包装一般采用热压封合的方法进行封装，包装的密封性是否完好，很大程度上取决于热封质量。在产品保存和运输过程中，若软包装的热封强度太低，可能会导致封口开裂，从而发生泄漏等问题。
　　热封强度检测试验标准应参照QBT23581998《塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》，该标准适用于各种塑料薄膜包装袋热封强度的测定。热封强度测试试样形状与尺寸如图2所示。
　　直角撕裂强度
　　直角撕裂强度一般用来考核塑料薄膜的抗撕裂能力，是指对标准试样施加拉伸负荷，使试样在直角口处撕裂，测定试样的撕裂力。
　　直角撕裂强度测试的依据是QBT11301991《塑料直角撕裂性能试验方法》，该标准适用于薄膜、薄片及其他类似的塑料材料。直角撕裂强度测试试样示意图如图3所示，如果试样太薄，可采用多片试样叠合起来进行实验，但单片和叠合试样的试验结果不可比较。
　　耐冲击性能
　　耐冲击性能用来表征塑料薄膜在冲击负荷作用下的耐冲击强度，用来评估塑料薄膜在经受高速冲击时的韧性或抵抗断裂的能力。在许多场合中，软包装或其他塑料薄膜制品不可避免地会受到突然冲击，能够耐受住这种突然负荷才能满足使用要求。因此，塑料薄膜的耐冲击性能在工程应用上是一项很重要的性能指标，可以反映不同材料抵抗高速冲击的能力。
　　GBT88092015《塑料薄膜抗摆锤冲击试验方法》规定了各种塑料薄膜的抗摆锤冲击试验。利用摆锤式薄膜冲击试验机（如图4）进行试验，实验时半球形冲头在一定速度下冲击并穿过薄膜试样，测量半球形冲头所消耗的能量，以此来评价塑料薄膜的抗摆锤冲击能力。
　　耐压性能
　　通常情况下，软包装在仓储及运输过程中受外界压力的作用，不可避免地会发生堆码破裂、挤压损伤等情况，从而影响成品质量。GBT100042008《包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合》规定，当内容物为粉状、液体或需要做充气、抽真空包装时，必须测试软包装的耐压性能和跌落性能。软包装的耐压性能是通过模拟包装仓储、运输等过程的堆码、挤压等行为，来检测试样的耐压能力，其目的是检测软包装袋的压力承受能力。
　　耐压试验示意图如图5所示，在耐压试验中，上、下加压板应保持水平，且加压板无变形，与试验袋的接触面应光滑，上、下加压板的面积应大于试验袋。按规定加放砝码，保持1min，当砝码重量加至试验袋破裂时，试验结束，此时砝码质量加与加压板质量之和就是试验袋的最大耐受力。
　　拉伸性能
　　拉伸性能是塑料薄膜的重要物理机械性能指标，塑料薄膜的拉伸性能是否合格，很大程度上决定了软包装的使用质量。
　　塑料薄膜的拉伸性能可通过拉伸强度（纵横向）试验得出，塑料薄膜试样在拉伸夹具的作用下，向特定方向（纵向或横向）以一定实验速度被拉伸，直至试样断裂，拉伸强度以实验过程中塑料薄膜试样断裂时的最大作用力除以塑料薄膜的截面积来表示。
　　断裂伸长率则是指在拉伸实验中，塑料薄膜试样断裂时标线间距离的增加量与初始标距之比，该值用来衡量塑料薄膜在未断裂时的延伸能力。
　　拉伸强度和断裂伸长率应按照按GBT1040。32006《塑料拉伸性能的测定第3部分：薄塑和薄片的试验条件》规定进行试验。按照标准规定，塑料薄膜试样沿纵、横方向大约等间隔裁取，取长条型试样，试样宽度为15mm，取样总长度不小于150mm，试验速度为200mmmin，每组试样不少于5个，标距（即试验机夹具间距离）为100mm。值得注意的是，若试样变形率较大，可以考虑减小标距，但最小也不得少于50mm；制备试样时要求边缘光滑，无损伤或缺口现象，因为微小瑕疵易产生应力集中，从而导致试样内部变形集中而使得试验失效。需要强调的是，若试样的断裂部分出现在实验夹具内，则该次试验作废。
　　因为塑料薄膜是高分子聚合物，具有黏弹性，其应力松弛过程与变形速率密切相关。当低速拉伸时，高分子链段有时间进行位移重排，呈现韧性行为；当高速拉伸时，高分子链段的运动跟不上外部作用力的施加速度，呈现脆性行为。所以，在塑料薄膜的拉伸强度实验中，拉力应均匀恒定，切忌突然增大或减小。
　　耐穿刺性能
　　蒸煮肉制品软包装的耐穿刺性能是重要性能指标之一，比如禽类肉制品，其中骨头对外包装具有较强的穿刺能力，因此要对复合膜的耐穿刺强度进行检测，以减少内外界因素对包装袋的影响，减小内装物发生变质或泄露的几率。
　　穿刺强度试验装置如图6所示，GBT100042008《包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合》的规定，取直径为100mm的试样。需要注意的是，为保证实验结果的准确性和客观性，所取试样应无针孔、无褶皱、无折叠和其他质量缺陷。将试样安装在固定环上，然后用直径为1。0mm、球形顶端半径为0。5mm的穿刺针，以（505）mmmin的速度去顶刺，读取钢针穿透试样的最大负荷。试样数量5个以上，结果取平均值。
　　摩擦系数
　　在生产加工、物料填充、包装袋堆码过程中，塑料薄膜的摩擦系数是重要的性能指标。摩擦系数分为静摩擦系数和动摩擦系数，可以用其来评价软包装内外层的滑爽性能，应通过检测以确保软包装具有良好的开口性能，以及在高速包装生产线上顺利输送。
　　静摩擦系数是指两个接触表面在相对移动开始时的最大阻力与垂直施加于两个接触表面的法向力之比；动摩擦系数是指两个接触表面以一定速度相对移动时的阻力与垂直施加于两个接触表面的法向力之比。目前，静（动）摩擦系数检测依据的标准是GBT100061988《塑料薄膜和薄片摩擦系数测定法》，具体试验是将两试样表面平放在一起，在一定的接触压力下，使试样的两个表面发生相对移动，测得试样开始相对移动时的力和匀速移动时的力，通过计算得出静（动）摩擦系数。