常用热封薄膜材料性能对比与热封工艺优化方法全解析！

(一)热封强度

热封强度是指二层相同或不同塑料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。根据相关标准规定，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)薄膜复合时，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。

聚乙烯的热封强度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：以某厚度的复合膜而言，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)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各种粘结性树脂及LLDPE。

各种热封用树脂：

(一) 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。

(二) 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。

(三) PE 的共聚物：

PE 同其它α碳原子的烯烃，如：辛烯、戊烯等的共聚物，茂金属(MPE)、LLDPE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。

一、被热封材料

一、被热封材料

不同的被包装物对软包装材料的热封性的要求也是不同的，例如，包装食盐等粗颗粒密度大的物品，要求软包装材料的热封强度要高；而包装洗衣粉等轻质，微细的粉末状物质，因包装时易飞扬粉尘，则要求软包装材料的夹杂物热封性要好。不同的包装材料其热封特性也不同，见表1：

表1 几种常用热封薄膜的热封特性

作为复合材料的热封层多使用LDPE，而LDPE的熔体流动速率的高低、直接影响到热封质量的好坏，LDPE的熔体流动速率高，则该树脂的分子量小，流动性好，用这种树脂做复合层的复合薄膜在热封加工时其热封温度要低一些，热封质量也要好些。

其它的复合材料的热封层还可以有CPP、EVA、离子型聚合物等。热封材料的热封特性除表中所示外，还与热封材料的厚度有关，通常其热封强度随厚度的增加而增加。复合材料的热封特性不仅与热封材料有关，还与与热封材料复合的其它结构材料的性质有关，例如，PET/LDPE包装材料在热封时就要考虑PET 的导热性和热收缩特性。

薄膜的表面状态与热封的关系

热封表面受到被包装物等物质污染。

过度电晕的薄膜----降低了材料的热封性。

薄膜的印刷油墨层----热封处的油墨都会由于受热引起油墨与基材的黏附强度减低而导致热封强度的下降。

热封薄膜中加入有防粘连剂、润滑剂、抗氧剂等助剂时，这些助剂的析出会影响材料的热封性，降低热封强度。

二、热封工艺

当热封材料确定之后，热封质量就直接与热封工艺有关了，通常主要控制的是热封的温度、压力和时间。

热封理论

热封时在热封温度以上，使塑料薄膜成为粘流态；而热封压力则使处于粘流态的塑料薄膜的界面分子间产生相互渗透、扩散的外在动力；一定的热封时间会使塑料薄膜的界面分子尽快相互渗透、扩散，使界面消失而成为一个整体，因而具有良好的密封性。

热封温度

热封材料的最低热封温度取决于材料的熔融温度，热封温度应该高于热封材料的熔融温度，但是，高于多少，要考虑被封材料是单膜还是复合膜、薄膜的厚度、热封压力、热封速度等技术指标。一般，热封压力高；热封速度慢；薄膜厚度大，则热封温度可以低一些，反之亦然。

热封压力

热封压力的大小对热封效果的影响也很大，热封压力应当适当，热封压力过低时，被热封的两层材料难以达到真正的融合，或者难以赶尽封口中间的气体，以至造成局部漏封。热封压力过大，再当热封温度稍高时，易在热封时热封刀会将封缝中的熔料挤走，导致“热切”现象。轻则降低封口的热封强度，使封口的耐冲击强度下降。一般，热封温度高；热封速度慢；薄膜材料薄些，热封压力可以小些，反之亦然。

热封时间

在相同的热封温度和热封压力下，热封时间越长，热封层的界面结合的越牢固，但是，热封时间过长易造成封缝处树脂氧化，反而降低热封效果。同时，热封时间过长还易造成封缝起皱变形，影响外观并造成漏袋。

小结

总之，不同的热封材料和加入不同的助剂以及对热封材料的不同的处理方式（电晕、印刷）等，则热封材料的特性是不同的。要根据不同的被包装物及包装工艺慎重选择。

温度、压力和时间是确定热封工艺的三个重要参数，要根据不同的热封材料和包装工艺恰当地确定，以获得最佳的热封效果。

PET/AL /PE的热封

结合热封强度试样的破坏模式与实际生产标准,确定PET/AL /PE复合薄膜的有效热封温度范围。

试验材料

• PET/AL /PE复合膜: 干式复合

• 厚度：PET15 /AL13 /PE82 ,;

• 热封试样尺寸:宽75mm,长90mm;

• 热封强度试样尺寸:宽15mm,长90mm。

试验方法

1.热封性能试验

试验研究热封工艺参数:热封温度、热封时间、热封压力对PET/AL /PE热封强度的影响。

热封温度( T) : 100～242℃:热封压力( P) : 0.1～0.3MPa;热封时间( t) : 0.1～2 s。

采用SL22型热封试验仪进行热封试验。将试样以内层PE层面对面的形式放置在上下钳口之间。热封区域宽10mm。

每种工况试验重复5次。

2.热封强度试验

依据QB /T 2358-1998《塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》 ,拉伸速率为300mm /min。每种工况试验重复5次。

结果与讨论

1　热封参数对热封强度的影响

1. 1　热封时间对热封强度的影响

• 取同一热封压力(均为0.3MPa ) , 热封温度为100、105、115和145℃,热封时间为0.5、1、1.5和2 s,

• 热封时间与热封强度的对应关系:温度较低(100℃)时,随热封时间的增加热封强度略有提高;当温度达到105℃后,热封时间对热封强度的影响不显著。

热封压力对热封强度的影响

取同一热封时间(均为1 s) ,热封温度为100、105、135和195℃,热封压力为0.1、0.2 和0.3MPa,

热封压力对热封强度的影响: 温度较低(100℃)时,随着热封压力的增大热封强度略有增加;当温度达到105℃后,热封压力对热封强度的影响不显著。

热封温度对热封强度的影响

(热封时间为0.5 s): 结果发现,在100 ～135℃范围内,热封温度对热封强度的影响极为显著。热封强度由100℃时的接近0值,增加到105℃的20N /15mm左右;直至135℃的最大值46N /15mm左右;其后,随着温度的进一步升高,其对热封强度的影响不显著,热封强度趋于稳定。同时发现,总体上热封压力对热封强度的影响不显著。

结合工程实际有效热封温度范围确定

1)有效热封下限温度的确定

工程实际中,软包装材料的有效热封温度范围应充分考虑其应用产品即包装质量。

从热封的定义知,热封必须使薄膜的内封层熔融而成黏流状态 。因此有效的热封下限温度至少要达到内层PE的熔融温度(熔点) 。

分析100、105和110℃下3个试样热封区域横截面的SEM 微观照片 。结果发现,100℃时,热封部分的两PE层中间有明显的缝隙,未封合; 105℃时,两PE层之间部分封合,部分有缝隙;110℃时,两PE层已完全封合,未见缝隙或分界线。说明105℃为PE 熔融的临界点, 有部分PE 熔合,110℃达到熔点以上,材料全部熔合。

结合热封强度试验可知,当到达110℃时,每一组试验条件下的热封强度值均大于15N /15mm,符合相关标准中规定的对于热封层为PE的包装材料的封口强度要求。因此,确定试样的有效热封下限温度为110℃。

2)有效热封上限温度的确定

• 热封上限温度的确定应考虑热封试样的拉伸破坏模式、外观效果进行判定。

• 热封试样的拉伸破坏模式通常有以下几种 :

• A (界面破坏) :发生在热封材料之间的界面,断裂伸长

• 率低,热封强度不高,包装袋的密封性能差。

• B (内聚破坏) :发生在热封材料或复合膜的拉伸破坏,在拉伸过程中有颈缩现象,断裂伸长率和韧性破坏较大,是很好的热封拉伸状态。

• C (剥离破坏) :发生在复合膜的层间,是由于复合膜层间的剥离强度与热封强度相比较低,引起层间分开,断裂伸长较大。

• D (断根破坏) :发生在复合膜的热封边缘,有较低的断裂伸长,较大的热封强度,但包装袋的密封性和耐冲击强度差。　　

考虑热封的外观效果。在实际生产中,封边外观直接影响着包装质量及商品的货架效果。封边外观要求平整,无变形、无皱缩 。由热封试验在冷却后的表观判定所知,当到达160℃,热封部分外表面有轻微的皱缩现象,表明热封温度偏高,开始破坏复合袋内层的应力挺度,且热封部分以外靠近封边的内层PE也出现少许粘连点;继续升温的过程中封边皱缩的现象逐渐加重,到242℃时,外层PET材料过熔且严重皱缩。因此在实际生产中, 应将热封温度控制在160℃以下。

结合工程实际的热封工艺参数确定

在工程实际应用中,软包装或制袋的速度如果为20～120件/min ,工作周期为3～0.5 s ,而目前高速封口制袋机工作周期一般不超过1 s。考虑到整个周期中热封所占时间一般在50%左右,因此,有效的热封时间通常为0.5s左右。为避免热封压力过大使熔融材料挤出而降低热封强度,热封压力一般控制在0.1～0.3MPa。

综上所述,对于PET/AL /PE复合薄膜有效热封温度边界:可确定PET/AL /PE复合薄膜有效热封的温度--时间边界。

例如封合时间为0.5 s (热封压力0.1 ～0.3MPa) 。时,PET/AL /PE复合薄膜有效热封的温度范围应115 ～160℃。

来源：网络