【技术】软包装复合膜热封影响因素分析

随着软包装的广泛应用，作为软包装企业，深入了解复合膜的热封原理、失效模式及影响因素，有助于更好地控制工艺，从而保证产品质量。下面对软包装热封的影响因素进行了分析。

1、热封温度预测

乙烯聚合物及共聚物系列的热封温度能够非常准确地预测。

热起封温度或最低热封温度表示热封开始发生时的温度，该温度下一般热封强度低且热封区域容易剥离。随着热封温度升高，热封强度稳定在一定数值，一些文献将达到热封强度平台时的温度称为热起封温度。尽管这不是技术上的最低热封温度，但是这是达到预期的热封性能的实际最低温度。

对于77%的聚合物来说，热起封温度或最低热封温度通常是其成为无定形、非结晶或熔融状态时的温度。

对于包装行业来说，更重要的是预测热封平台起始温度。通常在包装工业中将热封烫条的温度调到比热起封温度高5~10℃，以控制波动。下面2张图片是自立袋和导嘴各自的热封曲线，这也是设计热封温度参数的依据之一。

包装工业一般认为热封“撕裂失效”是在理想或密封状态的失效行为。该失效情况认为两个热封层完全的熔融或者充分相互扩散以形成一个完整的单层，此时“连接弱点”变为薄膜本身的屈服强度。

2、热封时间

有研究者利用有限元分析法准确的预测热封表现。为了测试该模型，在两个热封薄膜（聚乙烯）的交界处放置微型热电偶，被测量的界面温度是时间的函数，利用电热板或热封棒提供热封能量。实验所得数据与利用密度、比热、热导、线性膨胀系数、弹性模量以及热传导系数等参数理论模拟所得温度进行比较，如下图。

图：界面温度与热封时间关系的有限元分析

实际上，数学模型预测的结果与实验数据十分符合。曲线中明显的小振荡是高于熔融温度以后，薄膜的熔化潜热以及薄膜的体积厚度所致。数据显示对于典型的薄膜（50μm或者更薄），热封处界面热封棒0.5s的停留时间已足够使温度达到设定温度的95%。

3、热封压力的重要性

热封的另一个变量是热封时的压力。与热封温度和时间这两个关键因素相比，压力对理想热封的影响略小。有研究表明仅需要5psi的压力即可使热封表面充分熔融。在工业生产中压力的范围一般是从25到75psi。另一方面，随着热封压力的增加，热封层中的聚合物被“挤出”的趋势增加，从而导致厚度变薄（因此变为强度的弱点）。热阻丝加热的热封模具尤为容易产生该种问题。

4、影响热封的其他因素

（1）添加剂的影响

（2）电晕处理

（3）生产过程中油墨和其它产品的影响

热封是对需要密封的表面加热，从而使熔融的聚合物相容扩散并重结晶的过程。该过程可以通过薄膜的应力和热封材料的熔融特征进行预测。热封温度比热封材料的最终熔点稍高，热封强度即薄膜的屈服应力。

作为衡量软包装复合膜（袋）质量的重要性能——“热封”性能，其在生产加工过程中受热封温度、热封时间、热封压力等众多因素的影响，软包装及上下游行业在了解热封模型及失效模式的基础上，可以更好地控制和监测包装产品的质量。

（文章节选自《软包装复合膜热封原理及影响因素分析》，作者：黄山永新 汪洋，全文已刊于《包装前沿》3月刊，敬请关注。）