摘要：因包裝材料在灌裝與運(yùn)輸、使用過程中易受到內(nèi)部或外部尖銳物體的戳刺，其抗穿刺性能至關(guān)重要。由于材料結(jié)構(gòu)等因素的影響，不同材質(zhì)軟塑包裝材料的抗穿刺性能存在差異。本文利用XLW(PC)智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)分別測(cè)試了相同厚度的PP、PET兩種薄膜材料的抗穿刺力，并通過對(duì)試驗(yàn)原理、設(shè)備參數(shù)及適用范圍、試驗(yàn)過程等內(nèi)容的介紹，為企業(yè)檢測(cè)及評(píng)估包裝材料的抗穿刺性能提供參考。

關(guān)鍵詞：抗穿刺力、抗穿刺性能、智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)、軟塑包裝材料、聚丙烯(PP) 、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)

1、意義

軟塑包裝材料因其質(zhì)輕價(jià)廉、柔軟、方便運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于不同產(chǎn)品的包裝，在包裝含有硬質(zhì)或尖銳部位的產(chǎn)品時(shí)，如尖銳的骨頭、棱角、竹簽等，包裝材料會(huì)受到較強(qiáng)的穿刺作用。若包裝材料的抗穿刺性能較差，則會(huì)在內(nèi)部包裝物的穿刺作用下發(fā)生破袋，導(dǎo)致包裝泄漏、產(chǎn)品變質(zhì)。因此，根據(jù)所包裝內(nèi)容物的特性，抗穿刺性能是軟塑包裝材料應(yīng)具有的重要物理機(jī)械性能。

影響軟塑包裝材料抗穿刺性能的因素眾多，如材質(zhì)、厚度、分子鏈結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度等，如何選用抗穿刺性能更高的包裝材料，需通過對(duì)材料抗穿刺力的測(cè)試，并結(jié)合材料其他性能綜合考慮。

圖1 抗穿刺包裝產(chǎn)品示例

2、試驗(yàn)樣品

為了更直觀的比較不同材料的抗穿刺性能，本次試驗(yàn)采用厚度相同的聚丙烯(PP)薄膜、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜為試驗(yàn)樣品。

3、試驗(yàn)依據(jù)

本次試驗(yàn)根據(jù)GB/T 10004-2008《包裝用塑料復(fù)合膜、袋干法復(fù)合、擠出復(fù)合》中“穿刺強(qiáng)度”試驗(yàn)的相關(guān)規(guī)定對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試。

4、試驗(yàn)設(shè)備

本文采用XLW(PC)智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試樣品的抗穿刺力，該設(shè)備由濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)。

圖2  XLW(PC)智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)

4.1 試驗(yàn)原理

抗穿刺力測(cè)試是采用一定直徑的穿刺針以一定的速度將試樣刺穿所需要的力值。穿刺力值越大，說明材料的抗穿刺性能越高。

穿刺針安裝在設(shè)備的動(dòng)夾具上，試樣固定在設(shè)備的定夾具上，試驗(yàn)時(shí)穿刺針以設(shè)定的速度向試樣移動(dòng)，逐漸與試樣接觸，并刺穿試樣。其中，上部動(dòng)夾具中配置的力值傳感器與位移傳感器可分別實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄試驗(yàn)過程中穿刺過程產(chǎn)生的力值變化和穿刺針的位移變化情況，因此，通過該設(shè)備可測(cè)試穿刺過程中的力值及試樣的形變情況。

4.2 設(shè)備參數(shù)

500 N、50 N兩種規(guī)格的力值傳感器可供選擇。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，設(shè)備提供50 mm/min、100 mm/min、150 mm/min、200 mm/min、250 mm/min、300 mm/min、500 mm/min七種試驗(yàn)速度，可根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求自由設(shè)定。1000 mm的超長行程可以滿足大變形率材料的測(cè)試。限位保護(hù)、過載保護(hù)、自動(dòng)回位以及掉電記憶等智能配置，保證用戶的操作安全。一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)集成穿刺、拉伸、剝離、撕裂等七種獨(dú)立的測(cè)試程序，為用戶提供了多種試驗(yàn)項(xiàng)目的選擇。

4.3 適用范圍

可用于塑料薄膜、薄片等材料的抗穿刺性能、拉伸性能、拉斷力、抗拉強(qiáng)度與變形率、抗撕裂性能、剝離強(qiáng)度性能、熱封強(qiáng)度性能等指標(biāo)的測(cè)試；可用于輸液袋蓋、軟橡膠瓶塞、口服液蓋穿刺/拉拔力的測(cè)試；可用于膠帶解卷力、塑料瓶抗壓力、組合蓋及果凍杯、酸奶杯蓋膜的開啟力等產(chǎn)品與包裝性能的測(cè)試。可滿足ISO37、GB/T 10004、GB 8808、GB/T 1040.1、GB/T 1040.2、GB/T 1040.3、GB/T 1040.4、GB/T 1040.5、QB/T 2358、QB/T 1130、ASTM D882、ASTM D1938、ASTM D3330等20余項(xiàng)國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

5、試驗(yàn)過程

(1) 裁樣 從PP、PET薄膜樣品表面分別各裁取5片直徑103 mm的試樣。

(2) 裝樣 取PP薄膜試樣中的1片裝夾于試樣夾具中，并用固定夾具夾緊；將穿刺針固定在設(shè)備的動(dòng)夾具中。

(3) 試驗(yàn) 在設(shè)備的控制軟件上設(shè)置試樣名稱、試驗(yàn)速度、試樣厚度等參數(shù)信息，點(diǎn)擊試驗(yàn)選項(xiàng)，試驗(yàn)開始，穿刺針以設(shè)定的速度移動(dòng)并穿刺試樣，軟件顯示試驗(yàn)過程產(chǎn)生的位移-力值曲線，并在試驗(yàn)結(jié)束后顯示試驗(yàn)結(jié)果。按照裝樣-點(diǎn)擊試驗(yàn)的操作，依次測(cè)試其余9片試樣的抗穿刺力。

6、試驗(yàn)結(jié)果

PP薄膜樣品5片試樣的測(cè)試結(jié)果值分別為10.331 N、10.574 N、10.843 N、10.721 N、11.037 N，該樣品的抗穿刺力為試樣測(cè)試結(jié)果的平均值10.701 N；PET薄膜樣品5片試樣測(cè)試結(jié)果分別為12.327 N、12.110 N、12.535 N、11.986 N、12.546 N，該樣品的抗穿刺力為12.301N。

7、結(jié)論

本文分別測(cè)試了厚度相同的PP、PET兩種單層膜材料的抗穿刺力，從試驗(yàn)結(jié)果來看，相同厚度情況下， PET薄膜樣品的抗穿刺力更高，說明PET薄膜材料的抗穿刺性能較好。整個(gè)測(cè)試過程簡(jiǎn)單，設(shè)備易于操作，自動(dòng)化程度高，每種樣品測(cè)試結(jié)果的均勻性較好。濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事包裝檢測(cè)設(shè)備生產(chǎn)研發(fā)與包裝檢測(cè)技術(shù)服務(wù)的優(yōu)良企業(yè)，始終致力于為客戶提供精度高、使用方便、適用范圍廣的檢測(cè)設(shè)備，本文所使用的設(shè)備還可用于包裝材料熱封強(qiáng)度、拉伸性能、剝離強(qiáng)度、撕裂性能等多種參數(shù)指標(biāo)的測(cè)試，具有*的性價(jià)比。愈了解，愈信任！Labthink蘭光期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進(jìn)技術(shù)溝通與合作。