淺析熱封加強刀在軟包裝制袋中的應(yīng)用

張志飛

(畢瑪時特殊軟包裝-東莞，廣東 東莞 523798)

軟包裝復(fù)合袋具有良好的阻隔性、熱封性、防潮性、經(jīng)濟(jì)性，因被廣泛用于食品的包裝。隨著人們對軟包裝復(fù)合袋質(zhì)量要求的日益提高，包裝企業(yè)和食品工廠對軟包裝復(fù)合袋的質(zhì)量檢測也越來越嚴(yán)格，因此，軟包裝行業(yè)對制袋的要求也越來越高。很多軟包裝企業(yè)在制袋過程中會遇到氣密性不良或是跌落破包的問題，本文就這些問題，提出了簡單實用的解決方案。

1 下面以熱封加強刀在一些常見袋型中的應(yīng)用為例加以解析

1.1 中封袋

圖1 中封袋熱封加強刀位置說明

如圖1所示，以一款普通規(guī)格的中封袋為例進(jìn)行說明：

（1）袋子規(guī)格：195mm袋長×130mm袋寬；

材質(zhì)結(jié)構(gòu)：BOPP28/CPP30；

復(fù)合方式：干法復(fù)合或無溶劑復(fù)合。

（2）包裝內(nèi)容物：10g海苔（對氣密性要求嚴(yán)格）。

（3）檢驗方法：向袋底噴入滲透液，靜置2h，觀察滲透液是否透過袋底。

（4）常見問題及原因：中封袋背封與底封的交界處容易發(fā)生滲漏，整個袋子氣密性不好。原因分析：底封和中封的交接位置是四層材料結(jié)構(gòu)，而兩邊的袋角位置是兩層材料結(jié)構(gòu)，此處存在厚度差，會形成一條“通道”，在包裝機上走機時，由于兩層結(jié)構(gòu)受到的壓力小，傳遞的熱量少，導(dǎo)致此處熱封層未完全熔融，不能充分填滿“通道”，熱封不完整。而此結(jié)構(gòu)BOPP做表層，耐溫性差，考慮到袋子外觀問題，熱封的溫度和壓力也受到限制。

（5）解決方案：通過增置加強刀、調(diào)整加強刀的位置及調(diào)整加熱刀的溫度、壓力、車速可以解決滲漏的問題。

①加熱刀的位置設(shè)置：小規(guī)格中封袋一般是在小型中封制袋機上制作的，這種制袋機一般有五組橫刀，我們通常會將前三組設(shè)置為加熱刀，第四組設(shè)置為加強刀，第五組設(shè)置為冷卻刀。第一組：上刀為加熱刀，下刀為硅膠墊；第二組：上刀為硅膠墊、下刀為加熱刀；第三組：上刀為加熱刀，下刀為硅膠墊，熱封刀與硅膠墊交替設(shè)置。以這種“硬碰軟”及多組刀上下交替的熱封方式，可以有效避免熱封刀受熱變形或上下刀不能完全平行而導(dǎo)致的熱封不良現(xiàn)象。將第四組設(shè)置為加強刀，加強刀主要是對易產(chǎn)生滲漏的位置進(jìn)行加強，如圖1所示。一般地，這種小規(guī)格的中封袋，加強刀選用的尺寸是長40mm×寬3mm，加強刀尺寸越小，在同等壓力作用下對袋子需要加強的部位壓強越大，壓得越深。加強刀的位置非常關(guān)鍵，要求加強刀距離熱封刀邊沿2～3mm為宜，因為加強刀壓強大、溫度高容易將袋子的熱封層破壞，如果與加熱刀平齊甚至超出熱封刀印，很容易就在加強刀處直接滲漏或破裂，起不到加強的效果。

②加熱刀的溫度設(shè)定：所有四組刀都需要墊特氟龍熱封刀布，前三組加熱刀采用“硬碰軟”交替加熱的方式，硬是指加熱刀，軟是指硅膠墊，對于這種材質(zhì)結(jié)構(gòu)，熱封刀溫度設(shè)定為160℃，硅膠墊溫度設(shè)定為80℃。注意，三組刀印一定要對齊。第四組加強刀采用“硬碰硬”的加熱方式，上刀用40mm×3mm的加強刀，下刀用10mm寬普通熱封刀（平刀），溫度設(shè)定為170℃。注意，加強刀必須在加熱刀印的后面2～3mm。

③判斷熱封溫度、壓力、時間三要素搭配是否合理的簡便方法：用剪刀將整條熱封邊剪成5～10mm寬的樣條，然后用手撕的方式將每個樣條撕開，觀察撕裂口的狀態(tài)：良好的熱封狀態(tài)的開裂方式應(yīng)該是在熱封層與層間被剝離開或材料自身在非熱封處斷裂，而不是出現(xiàn)以下狀態(tài)：

a.材料在熱封邊處斷裂，說明溫度過高或壓力過大，需適當(dāng)降低溫度或減小壓力；

b.材料熱封層之間直接分離，并且熱封層沒有嚴(yán)重破壞，說明溫度偏低或壓力偏小，需適當(dāng)升高溫度、增大壓力或降低車速生產(chǎn)；

c.熱封層與次內(nèi)層分層，說明復(fù)合膜層間剝離強度較低，需適當(dāng)降低溫度生產(chǎn)。

1.2 大型中封風(fēng)琴袋

圖2 中封風(fēng)琴袋熱封加強刀位置說明

如圖2所示，以一款常見的較大中封風(fēng)琴袋為例進(jìn)行說明：

（1）袋子規(guī)格：820mm袋長×415mm袋寬×120mm；風(fēng)琴高材質(zhì)結(jié)構(gòu)：PET12/AL7/NY15/PE120；復(fù)合方式：干法復(fù)合。

（2）包裝內(nèi)容物：20kg香料、20kg尼龍-66切片（對氣密性要求嚴(yán)格、有較高的摔包要求）。

（3）檢驗方法：a.向袋底噴入滲透液，靜置2h，觀察滲透液有沒有透過袋底；b.跌落試驗：1.2m高度靜止平摔、側(cè)摔、縱摔各一次，不爆袋、不破損為合格。

（4）常見問題及原因：①這種大尺寸中封風(fēng)琴袋很容易在背封與底封的交界處及風(fēng)琴與底封的交界處發(fā)生滲漏（如圖2所示），造成香料或尼龍切片受潮。原因分析：與中封袋滲漏的原因相似，但不同之處是這種中封風(fēng)琴袋尺寸較大，材料較厚，更容易出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。此外，以PET為表層的復(fù)合膜可以耐更高溫?zé)岱狻＂诘湓囼炛?，爆袋情況絕大部分出現(xiàn)在縱向摔包時，位置就在底封處。原因分析：熱封不良是造成爆袋的主要原因。

（5）解決方案：同樣可以通過增置加強刀、調(diào)整加強刀的位置及調(diào)整加熱刀的溫度、壓力、車速解決滲漏及跌落爆袋的問題：①加熱刀熱封方式的設(shè)置：較大尺寸中封風(fēng)琴袋通常在大型制袋機上制作，這種制袋機一般只有三組橫刀，我們通常會將第一組設(shè)置為加熱刀（“K”型刀），采用上下“硬碰硬”的加熱方式。將第二組設(shè)置為加強刀，加強刀主要是對容易產(chǎn)生滲漏的這四個點進(jìn)行加強（如圖2所示）。加強刀的尺寸選長325mm×寬10mm，加強刀長度計算：袋寬－風(fēng)琴高＋30mm。加強刀的位置非常關(guān)鍵，要求加強刀距離熱封刀邊沿2～3mm為宜。第三組刀為冷卻刀。②加熱刀的溫度設(shè)定：所有刀都需要墊特氟龍熱封刀布，受到大型制袋機的橫刀組數(shù)限制，第一組熱封刀只能采用“硬碰硬”的熱封方式，因為“K”型刀較寬達(dá)到150mm，并且“硬碰硬”的加熱方式對上下加熱刀的平行度要求很高，對于這種帶鋁箔的較厚的材質(zhì)結(jié)構(gòu)，熱封刀溫度應(yīng)設(shè)定為200℃，上下刀印一定要對齊，并且要增大壓力，降低車速，盡量做到除圖2所示的容易滲漏的4點外，其他地方已經(jīng)完全熱封好。第二組加強刀也采用“硬碰硬”的加熱方式，上刀用325mm×10mm的加強刀，下刀用12mm寬普通熱封刀（平刀），溫度設(shè)定為200℃。注意，加強刀必須在加熱刀印的后面2～3mm。③依然可以用以上提到的方法來判斷熱封溫度、壓力、時間三要素搭配是否合理。另外，值得注意的是：用滲透液檢查不滲漏并不意味著可以通過跌落試驗；熱封強度可以到達(dá)100N/15mm以上，也不意味著一定可以通過跌落試驗，制袋過程中要嚴(yán)格注意2點：上下熱封刀對齊并且盡量熱封完整；加強刀四周不允許留有鋒利的棱角，需用砂紙磨圓，制袋時，距離熱封刀邊沿2～3mm，增大壓力，熱封完成后，可以看到一條明顯的加強刀印，刀印兩端復(fù)合膜甚至有些微破損（此地方有些微破損對袋子的熱封強度及袋子的氣密性沒有影響），其他地方完好，并且可以在加強刀印上方這2～3mm區(qū)間范圍摸到一條“凸起”，這是內(nèi)層PE在加強刀的高溫、高壓作用下熔融并被擠壓堆積到一起形成的“凸起”。當(dāng)出現(xiàn)這些現(xiàn)象時，說明加強刀的壓力、溫度已經(jīng)調(diào)整到了比較合適的范圍，連續(xù)取三個成品袋裝25kg塑料切片做跌落試驗，不爆袋、不破損為合格。

1.3 PE 筒袋

圖3 PE筒袋熱封加強刀位置說明

如圖3所示，以一款較大規(guī)格的PE筒袋為例進(jìn)行說明：

（1）袋子規(guī)格：袋長1000mm×袋寬800mm；材質(zhì)結(jié)構(gòu)：PE100筒膜。

（2）包裝內(nèi)容物：香料；作為內(nèi)袋使用，對熱封強度要求不高，但對氣密性要求嚴(yán)格。

（3）檢驗方法：向袋底噴入滲透液，靜置2h，觀察滲透液有沒有透過袋底。

（4）常見問題及原因：熱封處出現(xiàn)假封、點漏等熱封不良現(xiàn)象。原因分析：PE筒膜厚度不均及制袋溫度受到限制，是造成熱封不良的主要原因。

（5）解決方案：調(diào)整加熱方式、加強刀的位置及調(diào)整加熱刀的溫度、壓力、車速可以解決熱封不良的問題。①加熱刀熱封方式的設(shè)置：較大尺寸筒袋一般是在大型制袋機上制作的，這種制袋機一般只有三組橫刀，我們通常會將第一組設(shè)置為加熱刀，采用上刀為8mm寬的加熱刀、下刀墊硅膠墊及“硬碰軟”的加熱方式。將第二組設(shè)置為加強刀，加強刀寬度為5mm，也采用“硬碰軟”的加熱方式。都采用“硬碰軟”的加熱方式可以最大限度地減小因PE膜厚度不均或加熱刀不平整而產(chǎn)生的熱封不良現(xiàn)象。加強刀的位置非常關(guān)鍵，要求加強刀距離熱封刀邊沿2～3mm為宜。第三組刀為冷卻刀。②加熱刀的溫度設(shè)定：所有熱封刀都需要墊特氟龍熱封刀布，一般熱封溫度設(shè)定為140～150℃，具體溫度設(shè)置跟PE膜配方、壓力設(shè)定、車速等有關(guān)，最終以獲得完整熱封性為準(zhǔn)。

1.4 噸包袋

圖4 噸包袋熱封加強刀位置說明

圖5 企鵝包熱封加強刀位置說明

如圖4所示，以一款常見規(guī)格的噸包袋為例進(jìn)行說明：

（1）袋子規(guī)格：2400mm袋長×980mm袋寬×980mm；風(fēng)琴高材質(zhì)結(jié)構(gòu)：PET12/AL7//PE20//NY15/PE90；復(fù)合方式：干法復(fù)合、擠出復(fù)合。

（2）包裝內(nèi)容物：850kg尼龍-6切片，作為內(nèi)袋使用（外面有能承受很高強度的編織布袋），需要抽真空，對氣密性要求嚴(yán)格，要求有較高的熱封強度。

（3）檢驗方法：將袋底剪下，向袋底噴入滲透液，靜置2小時，觀察滲透液有沒有透過袋底。

（4）常見問題及原因：這種大尺寸噸包袋很容易在袋底熱封刀交匯處發(fā)生滲漏（如圖4），造成“軟包”（尼龍切片包裝好后，會抽成真空，整個袋子表面會變得很硬，如果袋子熱封不良漏氣，袋子會在1～2天內(nèi)變軟，通常叫“軟包”）。原因分析：如袋底放大圖4所示：兩條虛線是兩風(fēng)琴（注意兩風(fēng)琴不允許重合，要求距離1～4mm），兩風(fēng)琴之間的部分是兩層結(jié)構(gòu)，并且與兩熱封邊相交，兩熱封邊都是四層結(jié)構(gòu)，厚度達(dá)到640μm，兩虛線之間的部分只有320μm，從而形成一條“隧道”。由于四層與兩層的厚度差較大，在熱封時很難做到將“隧道”封死，容易出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。

（5）解決方案：同樣可以通過增置加強刀、調(diào)整加強刀的位置及調(diào)整加熱刀的溫度、壓力及熱封時間來解決漏氣的問題。

①加熱刀熱封方式的設(shè)置：袋底處熱封刀采用“狗牙刀”上下“硬碰硬”的加熱方式。加強刀也采用上下“硬碰硬”的加熱方式(加強熱封是在獨立的熱封機上離線完成的)，加強刀的位置非常關(guān)鍵，要求加強刀距離兩熱封刀交叉點8～10mm。

②加熱刀的溫度設(shè)定：在熱封袋底兩條交叉的熱封邊時，取消特氟龍熱封刀布，熱封刀溫度設(shè)定為150℃，上下刀印一定要對齊，并且要增大壓力，延長熱封時間到5s。加強刀溫度設(shè)定為145℃。注意，加強刀必須在兩加熱刀印交叉點后面8～10mm。

1.5 150g 企鵝包

如圖5所示，以一款普通企鵝包為例進(jìn)行說明：

（1）袋子規(guī)格：140mm袋長×90mm袋寬×27mm插底深；材質(zhì)結(jié)構(gòu)：PET12/AL7/NY15/PE80；復(fù)合方式：干法復(fù)合。

（2）包裝內(nèi)容物：150g果汁。

（3）檢驗方法：a.耐熱性能：90℃水煮30min（以下幾項測試都是在做完水煮測試后進(jìn)行）；b.跌落試驗：1.2m高度靜止平摔、縱摔各一次，無滲漏、不破損為合格；c.抗壓測試：45KGF壓力下，保持1min，不滲漏為合格。

（4）常見問題及原因：袋子在水煮后，做抗壓測試時容易在如上圖5所示的兩處滲漏，造成內(nèi)容物果汁氧化變質(zhì)。原因分析：插底與邊封相交處四層復(fù)合膜與兩層復(fù)合膜相連，容易造成熱封不良產(chǎn)生縫隙，在高壓下縫隙會變大從而滲漏。同時，袋頂吸管處也是較易產(chǎn)生縫隙滲漏的地方（如圖5），熱封吸管的加強刀與吸管的貼合度是關(guān)鍵因素。

（5）解決方案：同樣可以通過增置加強刀、調(diào)整加強刀的位置及調(diào)整加熱刀的溫度、壓力、車速來解決滲漏的問題。①在插底四層與兩層交界處增加一組加強刀（橫刀），加強刀規(guī)格為長25mm×寬8mm，袋子邊封尺寸為6mm（邊封橫刀寬度為12mm），注意：加強刀距離邊封內(nèi)側(cè)邊沿2mm，溫度和壓力適當(dāng)提高。②袋口吸管的熱封是在專門的封咀機上完成的，一般設(shè)置五組熱封刀，依次是：預(yù)熱刀、吸管熱封刀、吸管熱封加強刀、袋頂肩部加熱刀、冷卻刀，它們都是采用上下刀“硬碰硬”的方式加熱的。起關(guān)鍵作用的是吸管熱封加強刀，比吸管熱封刀窄而短。規(guī)格為：長40mm×寬6mm。加強刀溫度一般設(shè)置為220～230℃（墊特氟龍刀布），位置：距離內(nèi)側(cè)熱封邊沿2～3mm為宜。

2 結(jié)語

總之，軟包裝制袋是整個產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的最后一步，成品袋質(zhì)量除與復(fù)合膜本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計、剝離強度、熱封層材質(zhì)的性能等因素有關(guān)外，制袋的工藝也會直接影響最終成品的質(zhì)量，其中加強刀的正確運用無疑是制袋工藝中的關(guān)鍵。本文通過幾個簡單實例解析了加強刀在軟包裝制袋中的應(yīng)用。