包装性能

奶粉作为高脂肪、高蛋白的营养食品，需要采用铝箔复合包装袋等高阻隔包材进行包装储存，并且常以充氮包装或气调包装为主，以保证内部无氧或低氧环境，避免奶粉被氧化变质。那么，问题来了，如何对食品包装材料阻隔性能进行测试？大家一起讨论一下。

在塑料包装材料中，各种塑料薄膜、复合塑料薄膜具有不同的物理、机械、耐热以及卫生性能。人们根据包装的不同需要，选择合适的材料来使用。如何评价包装材料的性能呢？国内外测试方法有很多。我们应优先选择那些科学、简便、测量误差小的方法。优先选择ISO国际标准、国际先进组织标准，如ASTM、TAPPI等和我国国家标准、行业标准，如BB／T标准、QB／T标准、HB／T标准等等。 笔者在从事检验工作中，使用过一些检测方法，下面向大家简单介绍一下。 GBT 2918-1998 塑料试样状态调节和试验的标准环境规格、外观 　　塑料薄膜作为包装材料，它的尺寸规格要满足内装物的需要。有些薄膜的外观与货架效果紧密相连，外观有问题直接影响商品销售。而厚度又是影响机械性能、阻隔性的因素之一，需要在质量和成本上找到最优化的指标。因此这些指标就会在每个产品标准的要求中作出规定，相应的要求检测方法一般有： 1.厚度测定 　　GB／T6672－2001《塑料薄膜和薄片厚度测定 机械测量法》该非等效采用ISO4593：1993《塑料－薄膜和薄片－厚度测定－机械测量法》。适用于薄膜和薄片的厚度的测定，是采用机械法测量即接触法，测量结果是指材料在两个测量平面间测得的结果。测量面对试样施加的负荷应在0.5N～1.0N之间。该方法不适用于压花材料的测试。 2.长度、宽度 　　GB／T 6673－2001《塑料 薄膜与片材长度和宽度的测定》非等效采用国际标准ISO 4592：1992《塑料－薄膜和薄片－长度和宽度的测定》。该标准规定了卷材和片材的长度和宽度的基准测量方法。 　　塑料材料的尺寸受环境温度的影响较大，解卷时的操作拉力也会造成材料的尺寸变化。测量器具的精度不同，也会造成测量结果的差异。因此在测量中必须注意每个细节，以求测量的结果接近真值。 　　标准中规定了卷材在测量前应先将卷材以最小的拉力打开，以不超过5m的长度层层相叠不超过20层作为被测试样，并在这种状态下保持一定的时间，待尺寸稳定后在进行测量。 3.外观 　　塑料薄膜的外观检验一般采取在自然光下目测。外观缺陷在GB／T 2035 《塑料术语及其定义》中有所规定。缺陷的大小一般需用通用的量具，如钢板尺、游标卡尺等等进行测量。 物理机械性能 1.塑料力学性能——拉伸性能 　　塑料的拉伸性能试验包括拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、断裂伸长率等试验。 　　塑料拉伸性能试验的方法国家标准有几个，适用于不同的塑料拉伸性能试验。 　　GB／T 1040－1992 《塑料拉伸性能试验方法》一般适用于热塑性、热固性材料，这些材料包括填充和纤维增强的塑料材料以及塑料制品。适用于厚度大于1mm的材料。 　　GB／T13022－1991《塑料 薄膜拉伸性能试验方法》是等效采用国际标准ISO1184－1983《塑料 薄膜拉伸性能的测定》。适用于塑料薄膜和厚度小于1mm的片材，该方法不适用于增强薄膜、微孔片材、微孔膜的拉伸性能测试。　　以上两个标准中分别规定了几种不同形状的试样，和拉伸速度，可根据不同产品情况进行选择。如伸长率较大的材料，不宜采用太宽的试样；硬质材料和半硬质材料可选择较低的速度进行拉伸试验，软质材料选用较高的速度进行拉伸试验等等。 2.撕裂性能 　　撕裂性能一般用来考核塑料薄膜和薄片及其它类似塑料材料抗撕裂的性能。 　　GB／T 16578－1996《塑料薄膜和薄片耐撕裂性能试验方法 裤形撕裂法》是等效采用国际标准ISO 6383－1：1983《塑料－薄膜和薄片－耐撕裂性能的测定 第1部分；裤形撕裂法》适用于厚度在1mm以下软质薄膜或片材。试验方法是将长方形试样在中间预先切开一定长度的切口，像一条裤子。故名裤形撕裂法。然后在恒定的撕裂速度下，使裂纹沿切口撕裂下去所需的力。使用仪器同拉伸试验仪中的非摆锤式的试验机。 　　QB／T1130－1991《塑料直角撕裂性能试验方法》适用于薄膜、薄片及其它类似的塑料材料。试验方法是将试样裁成带有900直角口的试样，将试样夹在拉伸试验机的夹具上，试样的受力方法与试样方向垂直。用一定速度进行拉伸，试验结果以撕裂过程中的最大力值作为直角撕裂负荷。试样如果太薄，可采用多片试样叠合起来进行试验。但是，单片和叠合试样的结果不可比较。叠合试样不适用于泡沫塑料片。 　　GB／T11999－1989《塑料薄膜和薄片耐撕裂性试验方法 埃莱门多夫法》是等效采用国际标准ISO 6383／2－1983《塑料薄膜和薄片耐撕裂性的测定――第二部分：埃莱门多夫法》适用于软塑料薄膜、复合薄膜、薄片，不适用于聚氯乙烯、尼龙等较硬的材料。原理是使具有规定切口的试样承受规定大小摆锤贮存的能量所产生的撕裂力，以撕裂试样所消耗的能量计算试样的耐撕裂性。 3.摩擦系数 　　静摩擦系数是指两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。 　　试验是由水平试验台、滑块、测力系统和使水平试验台上两试验表面相对移动的驱动机构等组成。 　　试验通过是将两试验表面平放在一起，在一定的接触压力下，使两表面相对移动，测得试样开始相对移动时的力和匀速移动时的力。通过计算得出试样的摩擦系数。 　　静（动）摩擦系数＝目前常用的方法标准为GB／T10006－1988《塑料薄膜和薄片摩擦系数测定法》它非等效采用国际标准ISO 8295－1986《塑料－薄膜和薄片－摩擦系数的测定》。 4.热合强度 　　塑料薄膜作为包装材料，常常用热合的方法将被包装物封装在内，是否达到良好的密封，热合的质量很重要，目前试验室常用的仪器设备是“热梯度仪”是一台可设定不同温度、压力、时间的热合试验设备，它可用于试验某种材料在某种条件下封合的最佳效果，封合质量可用QB／T 2358－1998 《塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》是常用的方法标准。本标准适用于各种塑料薄膜包装袋的热合强度测定。 　　试验是将条形试样的两端夹在拉力试验的两个夹具上，进行拉伸，破坏试样封合部位的最大力值，就是热合的力值，结果一定以单位长度的试样所用的力值来表示，即热合强度。所用的力用N／m来表示。 *]:bP&{i9 5.剥离力 　　复合薄膜是用干复式或共挤式将不同单膜复合在一起，复合的好环直接影响着复合膜的强度，阻隔性及今后的使用寿命。所以在选用包装材料前测试复合层的剥离力很重要。 　　GB／T8808－1988《软质复合塑料材料剥离试验方法》是将预先剥开起头的被测膜的预分离层的两端夹在拉力试验机上，测试剥开材料层间时所需的力。 6.抗冲击性能 　　GB／T8809－1988《塑料薄膜抗摆锤冲击试验方法》适用于各种塑料薄膜抗摆锤冲击试验。试验是测量半圆形摆锤冲击在一定速度下冲击穿过塑料膜所消耗的能量。 　　GB／T9639－1988《塑料薄膜和薄片抗冲击性能试验方法 自由落标法》适用于塑料薄膜和厚度小于1mm的薄片。试验是在给定的自由落标冲击下，测定50％塑料薄膜和薄片试样破损时的能量。以冲击破损质量表示。

封口强度对包装材料来讲是一个重要的性能指标，因为任何一种软包装材料都要做成包装袋来包装各种商品，包装商品都要通过热封或粘接来封口，达到包装目的。而封口要有一定的强度才能够承受一定重量内装物的压力，保证商品在流通过程中不开裂。 热封是利用外界条件(电加热、超声波等)使塑料薄膜的封口部位变成粘流状态，借助刀具压力使薄膜融合为一体，冷却后能保持一定强度。 热封工艺的三大因素是热封温度、压力、时间，其中主要的是温度。根据材料的不同和料袋运动状态的不同需要不同的热封因素，三者必须协调配合才能获得好的热封质量。因此在实际大规模生产之前，要进行大量的实验来确定恰当的热封参数。 二、获得软包装材料热封性能的途径 首先选用热封试验仪，传统的热封试验仪，温度、压力、时间分别由单独的元器件来控制，且精度、性能较差，不但起不到指导生产的作用，甚至会造成重大的质量事故。 兰德梅克FS-300热封试验仪采用"热封温度、压力、时间"单片机集中数字控制，且在技术上做如下处理： 1．压力：采用高精度压力控制元器件，双刚性连接同步回路设计，不但提高了出力效率，而且保证了热封头的重合精度。 2．时间：采用磁型开关控制，就是当上封头在慢速下降到磁型开关时，磁行开关会使上封头全速下压试样，同时开始计时，当达到设定时间后，上封头会全速回 位。该设备把1s分成65000份，可以控制到1／65000，所以时间控制是非常准确的。热封时间一般就是几秒钟，对时间准确的控制是体现设备精确性的 一个重要方面。 3．温度：数字PID温度控制系统，使用比例积分微分，实现更精确、更稳定的智能温度控制，误差在±1℃，采用铝制的加热元件，使加热非常均匀，从而保证封口表面的温度一致(即均温设计)，通过以上处理，确保温度、压力、时间达到精确的控制。 试样热封后，进行热封强度的实验，参照标准ZBY2804。 1．实验环境：温度23±2℃，相对湿度为常湿状态。 2．试验步骤(以兰光(XLW-G)PC型智能电子拉力试验机为例： 试样宽为：15±0.1mm，展开长度为100±1mm：②将经状态调节后的试样，以封口部位为中心线，展开呈180°，把试样的两端分别夹在试验机的两 个夹具上，应使试样纵轴与上下夹具中心的连线相重合，并要松紧适宜，以防试样滑脱和断裂在夹具内；③调整夹具间的距离，设置试验速度为300± 20mm／min，启动试验，设备自动进行力值判断，当Fn+1Fn寄存Fn+1值，当Fn+1Fn×70％设备自动判断停机，排除人为 干扰；④参照国家标准实验方法试验，试验过程中，当试样断裂在夹具内，该试样作废，另取试样补做。此种情况说明封口强度大于塑料薄膜拉断力时，应考虑生产 工艺。 3．试验结果讨论。根据力值测试来调整热封试验仪温度、压力、时间的参数，经验如下： 热封树脂厚度：封口强度与 树脂厚度基本上成直线正比上升；②热封温度：温度太低，薄膜不能全融合；温度太高，薄膜会变形，严重的会烫伤。因此必须随各种薄膜的不同来加以调节；③热 封时间：在一定压力下温度越高，时间相应地越短；④热封压力：施以压力可以增加封接处的强度，但压力过大会使接缝处薄膜强度削弱；⑤薄膜材质的选择以及表 面处理的不同都对封口强度有影响；⑥封口强度参考如下表。 总之，通过以上途径获得软包装材料最恰当的热封参数，以达到最佳的生产工艺。