不同軟塑包裝材料抗穿刺性能的比較

摘要：因包裝材料在灌裝與運輸、使用過程中易受到內部或外部尖銳物體的戳刺，其抗穿刺性能至關重要。由于材料結構等因素的影響，不同材質軟塑包裝材料的抗穿刺性能存在差異。本文利用CRS-TSM智能電子拉力試驗機分別測試了相同厚度的PP、PET兩種薄膜材料的抗穿刺力，并通過對試驗原理、設備參數及適用范圍、試驗過程等內容的介紹，為企業檢測及評估包裝材料的抗穿刺性能提供參考。

關鍵詞：抗穿刺力、抗穿刺性能、智能電子拉力試驗機、軟塑包裝材料、聚丙烯(PP) 、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)

1、意義

軟塑包裝材料因其質輕價廉、柔軟、方便運輸等優點被廣泛應用于不同產品的包裝，在包裝含有硬質或尖銳部位的產品時，如尖銳的骨頭、棱角、竹簽等，包裝材料會受到較強的穿刺作用。若包裝材料的抗穿刺性能較差，則會在內部包裝物的穿刺作用下發生破袋，導致包裝泄漏、產品變質。因此，根據所包裝內容物的特性，抗穿刺性能是軟塑包裝材料應具有的重要物理機械性能。

影響軟塑包裝材料抗穿刺性能的因素眾多，如材質、厚度、分子鏈結構、結晶度等，如何選用抗穿刺性能更高的包裝材料，需通過對材料抗穿刺力的測試，并結合材料其他性能綜合考慮。

圖1 抗穿刺包裝產品示例

2、試驗樣品

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

3、試驗依據

本次試驗根據GB/T 10004-2008《包裝用塑料復合膜、袋干法復合、擠出復合》中“穿刺強度”試驗的相關規定對樣品進行測試。

4、試驗設備

本文采用CRS-TSM智能電子拉力試驗機測試樣品的抗穿刺力，該設備由亞諾天下公司自主研發生產。

圖2  CRS-TSM智能電子拉力試驗機

4.1 試驗原理

抗穿刺力測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。

穿刺針安裝在設備的動夾具上，試樣固定在設備的定夾具上，試驗時穿刺針以設定的速度向試樣移動，逐漸與試樣接觸，并刺穿試樣。其中，上部動夾具中配置的力值傳感器與位移傳感器可分別實時監測并記錄試驗過程中穿刺過程產生的力值變化和穿刺針的位移變化情況，因此，通過該設備可測試穿刺過程中的力值及試樣的形變情況。

4.2 設備參數

500 N、50 N兩種規格的力值傳感器可供選擇。根據相關標準規定，設備提供50 mm/min、100 mm/min、150 mm/min、200 mm/min、250 mm/min、300 mm/min、500 mm/min七種試驗速度，可根據試驗標準要求自由設定。1000 mm的超長行程可以滿足大變形率材料的測試。限位保護、過載保護、自動回位以及掉電記憶等智能配置，保證用戶的操作安全。一臺試驗機集成穿刺、拉伸、剝離、撕裂等七種獨立的測試程序，為用戶提供了多種試驗項目的選擇。

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、抗拉強度與變形率、抗撕裂性能、剝離強度性能、熱封強度性能等指標的測試；可用于輸液袋蓋、軟橡膠瓶塞、口服液蓋穿刺/拉拔力的測試；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品與包裝性能的測試?？蓾M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余項國內外相關標準。

5、試驗過程

(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；將穿刺針固定在設備的動夾具中。

(3) 試驗 在設備的控制軟件上設置試樣名稱、試驗速度、試樣厚度等參數信息，點擊試驗選項，試驗開始，穿刺針以設定的速度移動并穿刺試樣，軟件顯示試驗過程產生的位移-力值曲線，并在試驗結束后顯示試驗結果。按照裝樣-點擊試驗的操作，依次測試其余9片試樣的抗穿刺力。

6、試驗結果

PP薄膜樣品5片試樣的測試結果值分別為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試結果的平均值10.701 N；PET薄膜樣品5片試樣測試結果分別為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、結論

本文分別測試了厚度相同的PP、PET兩種單層膜材料的抗穿刺力，從試驗結果來看，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。整個測試過程簡單，設備易于操作，自動化程度高，每種樣品測試結果的均勻性較好。