軟塑復(fù)合材料的測試研究-復(fù)合強度篇
一、軟塑包裝行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
食品、化妝品、醫(yī)藥等行業(yè)的飛速發(fā)展,以及包裝材料和加工技術(shù)的不斷提高,軟塑包裝在許多領(lǐng)域正扮演著越來越重要的角色。
如在食品工業(yè),據(jù)預(yù)測,以2003年軟塑包裝的銷售額將超過包裝加工銷售額的56%,其中袋裝肉食品以每年20%的速度增長zui快的部分,另據(jù)美國華盛頓軟包裝協(xié)會所屬的商業(yè)和經(jīng)濟(jì)研究機構(gòu)出版的《99年度工業(yè)報告》報道,在未來五年,藥品包裝將成為軟包裝的第二大經(jīng)濟(jì)增長點。其他如工業(yè)品包裝、保健類產(chǎn)品的包裝,包括肥皂、化妝品、一次性制品及其他零售包裝的銷售量和銷售額增長速度都很快??傊芰宪洶b以其*的色彩艷麗、圖案新穎、價格低廉、使用方便等特點覆蓋著大量的市場,已滲透到制造領(lǐng)域的每個部分。
目前,軟包裝行業(yè)競爭也日趨激烈,各地紛紛發(fā)揮地區(qū)優(yōu)勢,來提高產(chǎn)品的質(zhì)量,目前已形成汕頭、余姚、中山、臺州、桐城、雄縣、東光等為的軟包裝基地,包裝廠積極引進(jìn)和研制新型包材,以求滿足形形色色的包裝需要。但同時也有以下問題:
1.市場競爭總體上日趨激烈,在低端產(chǎn)品上尤為突出,競相壓價,產(chǎn)生惡性競爭,高性能、高附加值的產(chǎn)品不僅少,且質(zhì)量低。
2.行業(yè)內(nèi)部包裝產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不一,,行業(yè)內(nèi)默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)共存,較為混亂,有些企業(yè)甚至無標(biāo)準(zhǔn)意識。一些新工藝,新材料目前無標(biāo)準(zhǔn)。
3.現(xiàn)有質(zhì)量檢測設(shè)備落后,進(jìn)口質(zhì)量檢測設(shè)備價格高昂,眾多的企業(yè)處在兩難境地。
4.檢測設(shè)備利用率不高,做試驗僅給出實驗報告,較少進(jìn)行大量的試驗進(jìn)行工藝研究,也存在采購檢測設(shè)備為應(yīng)付上級檢查,給客戶參觀的現(xiàn)象。
為此,我國的軟塑包裝行業(yè)應(yīng)積極研制發(fā)展技術(shù)含量高的項目,如發(fā)展環(huán)保型,薄型化,多功能化軟包裝材料;積極引進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)和*標(biāo)準(zhǔn),加快行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作,提高我國產(chǎn)品的整體水平和參與競爭的能力;積極研制開發(fā)*的質(zhì)量檢測設(shè)備替代進(jìn)口高昂產(chǎn)品;積極發(fā)揮軟包裝行業(yè)協(xié)會作用,溝通信息,提高質(zhì)量意識,交流*經(jīng)驗等,值得商討。
二、軟塑包裝復(fù)合材料復(fù)合強度測試與控制應(yīng)用
單一的塑料包裝越來越少,為了擴大產(chǎn)品用途,塑塑、鋁塑等多層復(fù)合包裝材料日趨廣泛,而其復(fù)合的質(zhì)量問題也日益突出。復(fù)合材料加工成袋后,暴露在惡劣的環(huán)境中或濕氣及化學(xué)成分影響,復(fù)合層很可能造成損害。因此軟包裝復(fù)合強度越高越好,撕開或破壞zui為理想,高粘和值可防止復(fù)合層脫離,使用高粘度的膠粘劑無疑會達(dá)到高質(zhì)量的復(fù)合,但生產(chǎn)成本會隨之增加。既能達(dá)到要求的復(fù)合,又能節(jié)約在本,這就要求對復(fù)合層的質(zhì)量進(jìn)行檢測分析,以求找到恰當(dāng)?shù)膹?fù)合因素。以下是測試方法討論:
1 試樣準(zhǔn)備
1.1 試樣尺寸
A法 寬度15.0±0.1mm,長度200mm。用于復(fù)合薄膜等。
B法 寬度30.0±0.2mm,長度150mm。用于人造革、編織復(fù)合袋等。
1.2 試樣制備
將樣品寬度方向的兩端除去50mm,沿樣品寬度方向均勻裁取縱、橫試樣各5條。復(fù)合方向為縱向。
沿試樣長度方向?qū)?fù)合層與基材預(yù)先剝開50mm,被剝開部分不得有明顯損傷。若試樣不易剝開,可將試樣一端約20mm浸入適當(dāng)?shù)娜軇┲刑幚?,待溶?揮發(fā),再進(jìn)行剝離力的試驗。若復(fù)合層經(jīng)過這種處理,仍不能與基材的分離,則試驗不可進(jìn)行,直接得出實驗報告。
2 狀態(tài)調(diào)節(jié)及試驗環(huán)境
試樣應(yīng)在溫度23±21°C、相對濕度45%-55%的環(huán)境中放置4h以上,然后在上述環(huán)境中進(jìn)行試驗。
3 試驗速度選擇
A法 300±50mm/min;
B法 200±50mm/min。
4 試驗步驟
將試樣剝開部分的兩端分別夾在試驗機(LD-500,北京蘭德梅克)上、下夾具上,使試樣剝開部分的縱向與上、下夾具中心連線重合,并松緊適宜。試驗時,未剝開部分與拉伸方向呈T型,見圖1。啟動試驗機,該機實時顯示力值和試樣剝離過程中的剝離力曲線。
5 試驗結(jié)束自動根據(jù)試驗所得曲線形狀,計算其算術(shù)平均值,以牛頓(N)為單位。
6 實驗報告如下
6.1 根據(jù)所測力值來判定粘合劑的使用情況選擇合適的膠粘劑,如北京高盟公司的幾種膠粘劑性能比較
項目 YH501SL YH501S(1) 進(jìn)口膠D(1)
剝離強度 ≥3 1.8-2.2 1.4-1.6
100°水煮 優(yōu) 差 差
從試驗數(shù)據(jù)可以看出YH501SL性能要優(yōu)于YH501S(1)和進(jìn)口膠D(1),適合塑塑復(fù)合。
6.2 選擇不同材料進(jìn)行復(fù)合,PET/PE,PET/CPP,NY/PE等
6.3 根據(jù)所顯示曲線的波動情況了解復(fù)合膜復(fù)合的均勻情況;通過曲線疊加來分析本組試樣的穩(wěn)定情況;
6.4 據(jù)此數(shù)據(jù)來調(diào)整車間濕度、溶劑含水量、復(fù)合膜硬度、薄膜表面處理的程度、機器張力控制、生產(chǎn)速度、復(fù)合壓力等生產(chǎn)工藝。
7 檢測時常見問題解決
7.1 復(fù)合膜做T型剝離試驗時,要檢測的試樣總會出現(xiàn)上翻或下擺的情況,用手固定試樣并隨試樣下拉而移動,也很難使試樣形成直角。剝離強度如何做才是準(zhǔn)確的呢?
實際上GB/T2791-1995明確規(guī)定“撓性材料與撓性材料膠接的T型剝離試驗是在試樣的未膠接端施加剝離力,使試樣沿著膠接線產(chǎn)生剝離,施加的力與膠接線之間的角度可不必控制”,就是在自由狀態(tài)下檢測力值,不必控制角度(如圖1)。
7.2 與鋁箔復(fù)合的復(fù)合產(chǎn)品,在做剝離試驗時,由于鋁箔的機械性能很差,試驗時一拉就斷,無法檢測其剝離強度,以無法剝離來說明剝離強度,又不太現(xiàn)實和準(zhǔn)確,其強度并非高之無法剝離,有時采用在鋁箔面貼膠粘帶,然后取樣做型剝離試驗但顯示的力值數(shù)據(jù)比未貼膠粘帶的試樣要高的多,此類情況該如何處理才能準(zhǔn)確反映復(fù)合產(chǎn)品的剝離強度?
實際上GB8808-88明確規(guī)定“塑料復(fù)合在塑料或其它基材(鋁箔、紙等)上各種軟質(zhì)復(fù)合塑料測定原理沿式樣長度方向?qū)?fù)合層與基材預(yù)剝皮50mm,被剝開部分不得有明顯損傷。若試樣不易剝開,可將試樣一端約20mm浸入溶劑中處理待溶劑*揮發(fā),在進(jìn)行剝離試驗,若經(jīng)過這種處理,仍不能與基材分離則試驗不可進(jìn)行”。此類情況可按規(guī)定做出試驗不可進(jìn)行的結(jié)論,說明基材與鋁箔的剝離力遠(yuǎn)大于鋁箔自身的撕裂力。
作為企業(yè)研究其剝離力,在鋁箔面粘貼膠粘帶后做試驗,其結(jié)果*可以做為參考,通過對比來衡量該復(fù)合膜的質(zhì)量。大量的研究表明基材對此類剝離強度有一定的影響,不同種類的基材具有不同的模量,而基材的模量又影響基材發(fā)生形變時的所需要的能量,從而影響剝離強度,它隨基材厚度的增大而增大,因此在討論該類產(chǎn)品的剝離性能時,要注明基材的種類和厚度、所用膠粘帶的種類和厚度,否則測試的數(shù)據(jù)就失去了參考價值。
7.3 三層或多層復(fù)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu),如BOPP印刷/PE/Vm-CPP,有時在檢測*層或第二層的剝離強度,同時把*層或第二層拉脫,這樣所檢測的各層間的剝離強度就不真實和準(zhǔn)確,有什么辦法避免這種情況?在檢測三層或三層以上復(fù)合結(jié)構(gòu)時,有沒有規(guī)定先從那一層起,次序如何?
標(biāo)準(zhǔn)對此沒有明確的規(guī)定,因此我們做此類試驗后結(jié)果不但要注明剝離強度,而且要注明試驗過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象。據(jù)大量的試驗表明多層復(fù)合膜各層之間的剝離強度都不一樣,國家無相關(guān)的規(guī)定,企業(yè)可依據(jù)自己的實際情況制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)試驗方法。一般原則是在同一試樣上不得同時剝離各層做試驗,多層復(fù)合膜的剝離以中間層為準(zhǔn)。