作者:Doug Dodrill |技术副总裁和Henk Blom |技术服务总监
流动包装或鳍封包装提供了一种高效的方法,包装各种各样的产品。随着经济需求的变化,提高流动包装产量的必要性日益增加。在这种类型的应用中,优化材料和机械有许多变量,每个都有其优点和缺点。
本文将重点介绍为您的应用设计和选择理想的流动包装材料的五个主要考虑因素。然后,它将解决评估和测试成品流程包装的质量和完整性的选项。
摩擦系数
与大多数产品设计决策一样,竞争目标必须得到平衡。当涉及到密封胶表面时,摩擦系数是一个关键的设计点。
在产品装载方面,高COF(粘性表面)是非常可取的。当产品从送料机构转移到放卷薄膜表面时,它可以自由移动和滑动。当置于流封膜表面时,这种运动可以立即发生,但更常见的情况是前端密封器接合,压缩鳍片密封管,并将产品挤压回上游。当产品在滑动过程中改变位置时,它可能会落在末端密封爪的位置。其结果可能是有缺陷的末端密封,压碎产品与损坏的密封工具。
相反,低COF(光滑表面)出于其他原因是可取的。一个有粘性的表面往往会堆积起来,不容易滑动,因为流动包裹包是形成的。在像末端密封这样的关键区域,薄膜必须从三维管过渡到二维平面密封,当内表面粘住并抓住相反的表面而不是滑动并符合高度变化时,就很难避免褶皱和密封通道。
最终用户体验也必须考虑在内。一般来说,当接触面光滑时,从流包包装中取出产品要容易得多。处理线速度与最终用户偏好之间的潜在竞争利益必须仔细平衡。
Caulkability
密封胶类型的选择无疑是影响运行速度的最关键变量之一。广泛使用的聚合物,每一种都有其独特的优点和局限性。相对于应用程序,应该评估成本和性能的适当平衡。
实现密封封装的最困难的位置之一是鳍密封与端密封相遇的点。在这个位置,聚合物需要流动并填补由蜘蛛网聚集在一起产生的空隙。密封胶聚合物的熔体流动特性决定了其“填缝”的能力。易于移动和流动的聚合物是这一目的的理想选择。
不幸的是,聚合物具有良好的嵌缝性也有缺点。这些高流量材料天生倾向于表现出高延伸率和低模量。当包装被撕开时,这种高伸长率会导致拉伸和织带,而不是干净的撕裂。使薄膜有效密封的属性可能会成为最终用户访问产品的挫折和挑战。
通过使用共挤技术和新的聚合物进步,有可能创造出混合材料,在不牺牲最终用户体验的情况下,提供增强的嵌缝性。
密封起始温度
随着流动包裹过程速度的增加,热量必须通过薄膜传递到密封界面的时间减少。在最新的高速、大容量应用程序中,这个时间仅为几分之一秒。在这个短暂的时刻,关键密封面不可能与加热的工具达到平衡。因此,在较低温度下熔化和活化的聚合物中,较高的出线速率是最好的。虽然传统LDPE在传统速度下的性能可以接受,但需要高度工程化的聚合物来突破这些限制
根据经验,聚烯烃密度的降低将降低密封起始温度,并改善热密封窗口。然而,低密度选项再次给终端用户带来了开放挑战,因为结构变得更具弹性和抗撕裂性。
厚度
密封工具与密封界面之间的整体质量是限制加工速度的关键因素。流动薄膜或层压板中的每一层都以固定的速率传导该材料的热量。薄膜的大部分有效地起到绝缘体的作用,限制了密封的制作速度。毫不奇怪,薄膜的质量或厚度越大,驱动能量通过结构所需的时间就越长。从传热的角度来看,薄结构比厚结构性能更好。然而,仍然需要足够的密封胶体积来流动、填缝和提供坚固的密封密封。薄膜和包装壁本身的耐久性也必须在密封优化的同时考虑。如果薄膜本身受到撕裂、磨损或穿孔的损害,密封就没有什么作用。
完整性测试
流动包装包装的完整性对其功能至关重要,无论是保持包装中的水分或香气和风味,包装中的氧气,还是在医疗和诊断设备的情况下保持包装无菌。在薄膜或密封通道上没有穿过的针孔(以下简称针孔),可确保包装内的产品在预期的保质期内按设计性能运行。因此,从工艺的角度来看,能够在生产过程中检测包中的通道和针孔是很重要的。
今天有许多可用的测试方法可以检测各种大小的针孔。这些方法的完整列表目前由ASTM国际维护可以在这里找到。值得注意的是,该列表中的所有方法都有精度和偏差陈述,因此可以合理地期望它们可以被验证。列表中的一些方法(如氦气示踪气体法)更适合于研发工作,而其他方法则可以在质量控制实验室或生产线上轻松实现。
目前在生产环境中使用的最常见的包装完整性测试方法是目测(ASTM F1886)、染料泄漏测试(ASTM F3039或ASTM F1929)和气泡泄漏测试(ASTM F2096或D3078)。目视检查测试方法提供了一种定性(接受/拒绝)目视检查方法,以评估未开封、完整封条的外观特征,以确定可能影响包装完整性的缺陷的存在。该方法的灵敏度约为0.003 in(75µm),这取决于照明、对比度和检查员的经验,要求至少有一个包装的网是清晰的。
在两种染料泄漏测试中,通常只有F3039适用于流动包装包装,因为F1929适用于含有多孔网的包装,如纸张或纺粘聚烯烃。F3039使用蓝色染料检测密封件中的0.002(50µm)通道或薄膜中的0.00039(10µm)针孔。该测试执行起来非常简单,不到一分钟就可以完成,并且对通道和针孔提供了非常清晰的检测方法。
前面提到的气泡泄漏测试是相似的,因为两者都是在水下进行的,并且都需要气泡流的存在来检测包装中的泄漏。它们的不同之处在于,在D3078的情况下,真空被拉在包裹上,而它是淹没的。此测试取决于包中是否存在头部空间。另一方面,在F2096的情况下,通过包装上的孔对包装进行加压。F2096适用于检测包中的严重缺陷(0.01 in或250µm),而D3078估计能够检测到小至0.00002 in(~0.5µm)的孔。
下载我们的诚信测试PDF结论
最终,所有的制造过程都有一个速率限制约束。这种限制可能与产品本身的生产、产品进入包装线或形成和密封流动包装有关。如果流程包装过程是速率限制因素,那么应该仔细评估完成的包装需求,以查看是否可以修改前面讨论的任何变量以减少或消除该限制。通过精心的包装材料和机器设计,流包装输出率可以大幅提高,为制造商提供显著的效率和价值。
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