醫(yī)藥軟包裝用復(fù)合膜熱封制袋工藝研究——廣州標(biāo)際

時間：2012/7/6

近些年，隨著醫(yī)藥以及藥包行業(yè)的迅速發(fā)展，特別是中成藥、顆粒劑、粉劑等藥品市場的不斷擴大，軟包裝袋由于其良好的阻隔性，在藥包領(lǐng)域中占有越來越大的比例。由于一些PTP泡罩包裝的高阻隔性要求，使得某些藥品在使用泡罩包裝后還需要在包裝外面加上一層復(fù)合膜軟包裝袋，以此來增強對藥品的保護功能，防止水汽、光照等外在因素對包裝內(nèi)藥品藥效的破壞。本文主要就制袋過程中一些主要工藝參數(shù)和實際生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的一些問題進行簡單的闡述和研究。

目前，熱封合是應(yīng)用在復(fù)合包裝材料中zui普遍、*的一種制袋方式。它是利用外界各種條件（如電加熱、高頻電壓及超聲波等）使塑料薄膜封口部位受熱變成粘流狀態(tài)，并借助一定壓力，使兩層膜熔合為一體，冷卻后保持強度。熱封合方式有很多種，比如熔斷封合、超聲波封合、高頻封合、熱空氣封合、棒式熱封合等。根據(jù)醫(yī)藥包裝的特點及要求，醫(yī)藥軟包裝袋大多都是采用棒式熱封合，它也是整個包裝袋行業(yè)中zui常見的一種熱封合方式。這種熱封方式主要是通過對加熱棒溫度、熱封時間、加熱棒與硅膠板之間壓力三者進行協(xié)調(diào)，zui終達到滿意的封合效果。一般來說，好的封合效果取決于它是否具有良好的熱封強度以及完好無損的外觀。

一、熱封制袋三要素

習(xí)慣上我們稱熱封溫度、熱封時間、熱封壓力為熱封制袋的三要素。

1.熱封溫度

熱封溫度的作用是使粘合膜層加熱到一個比較理想的粘流狀態(tài)。

由于高聚物沒有確定的熔點，是一個熔融溫度范圍，即在固相與液相之間有一個溫度區(qū)域，當(dāng)加熱到該溫度區(qū)域時，薄膜進入熔融狀態(tài)。高聚物的粘流溫度與分解溫度分別是熱封的下限與上限，粘流溫度和分解溫度差值的大小是衡量熱封難易的重要因素。

熱封溫度是根據(jù)熱封材料的特性、薄膜厚度、熱封燙壓的次數(shù)及熱封面積大小而設(shè)定。同一部位燙壓次數(shù)增加，溫度可適當(dāng)降低，熱封面積大時，溫度可略高一些。

在熱封復(fù)合制袋加工過程中，熱封溫度對熱封強度的影響zui為直接，各種材料的熔融溫度高低直接決定復(fù)合袋的zui低熱封溫度。在實際生產(chǎn)過程中，熱封溫度受熱封壓力、制袋機速以及復(fù)合基材的厚度等因素影響，因而實際熱封溫度往往要高于熱封材料的熔融溫度。熱封溫度若低于熱封材料的軟化點，則無論怎樣加大壓力或延長熱封時間，均不能使熱封層真正封合。一般來說，隨著熱封溫度的增大，熱封強度也會增加，但到了一定的溫度以后，強度不會增加（見圖1熱封強度與溫度的關(guān)系）。如果熱封溫度過高，極易損傷焊接處的熱封材料，熔融擠出產(chǎn)生“根切”現(xiàn)象，大大降低了封口的熱封強度和復(fù)合袋的耐沖擊性能。

2.熱封時間

熱封時間是指薄膜在熱刀下停留的時間，它也是影響熱封口強度和外觀的一個關(guān)鍵因素。相同的熱封溫度和壓力，熱封時間長，則熱封層熔合更充分，結(jié)合更牢固。但熱封時間過長，容易造成熱封焊縫處起皺變形，影響平整度和外觀；同時熱封時間過長，還會造成大分子分解，使封口界面密封性能惡化。

一般來說熱封時間主要由制袋機的速度決定。舊式的制袋機，調(diào)節(jié)熱封時間只有靠改變制袋機的速度，要延長熱封時間，就必須犧牲生產(chǎn)效率。近年來，國內(nèi)外的制袋機生產(chǎn)廠家使用獨立的變頻電機技術(shù)控制熱封刀下降和送料，使制袋機能夠在不改變制袋速度的情況下獨立調(diào)節(jié)熱封時間或在控制熱封時間不變的情況下獨立調(diào)節(jié)制袋速度，大大方便了制袋機的操作和質(zhì)量控制，提高了制袋機的生產(chǎn)效率。

3.熱封壓力

熱封壓力的作用是使已處于粘流狀態(tài)下的高聚物樹脂薄膜在熱封界面之間產(chǎn)生有效的分子相互滲透、擴散，從而達到一定的熱封效果。

要達到理想的熱封強度，必須加以合適的壓力。對于一般輕薄的醫(yī)藥包裝袋來說，熱封壓力至少要達到20 N/cm2，而且隨著復(fù)合膜總厚度的增加或熱封寬度的增加，所需壓力也應(yīng)該相應(yīng)的增加。若熱封壓力不足，兩層塑料薄膜熱封材料之間難以實現(xiàn)真正的貼合和互熔，導(dǎo)致局部熱封不上，或者難以消除熱封層中的空氣，造成虛封或不平整。

但是當(dāng)熱封壓力過大時會產(chǎn)生熔融材料擠出的現(xiàn)象，擠走了部分熱封材料，使焊縫邊形成半切斷狀態(tài)，且焊縫發(fā)脆，影響了熱封效果，降低了熱封強度。一般熱封后，封口部位的強度損失不得大于10%～15%。

壓力的變化可以改變熱封特性。顯然，壓力越大，所需熱封時間或者熱封溫度都可以降低，但同時熱封范圍將會變窄。實際操作中壓力是可以調(diào)節(jié)的，采用較高的操作溫度，通過縮短熱封時間來提高產(chǎn)量，但操作控制難度較大，必須特別小心，以免產(chǎn)生負面效果。

二、復(fù)合膜材料本身的因素

除了熱封制袋三要素的工藝參數(shù)對制袋影響較大外，復(fù)合材料的性能也是zui直接影響熱封制袋的各項性能指標(biāo)以及制袋過程中設(shè)備操作參數(shù)的重要因素之一。

1.復(fù)合膜熱封材料的種類、厚度

一般醫(yī)用復(fù)合膜包裝用熱封材料有LDPE、CPP、EVA、VC熱熔膠以及其它一些離子型樹脂surlyn共擠或改性PE、PP等薄膜。同等情況下蒸煮袋包裝常用的CPP熱封強度要比一般的LDPE強，改性的薄膜要比沒經(jīng)過改性的薄膜強度高。熱封材料的厚度一般在20～80μm，有一些特殊要求的（如蒸煮袋）也有達到100～120μm。同一種熱封材料，其熱封強度隨熱封厚度增大而增大。

此外，材料的總厚度、均勻度、平整度也是很重要的參數(shù)指標(biāo)。均勻度和平整度較差會使熱封壓力、溫度不能夠均勻地傳遞到薄膜的熱封區(qū)域上，這樣沿?zé)岱獾毒叻较虻母呔畚锼幍恼沉鳡顟B(tài)就不均一，不能確保完好的界面密閉性。

2.復(fù)合膜復(fù)合強度

復(fù)合膜是由非熱封層與熱封層經(jīng)過擠出、干法復(fù)合而來，實際意義屬于層合，不是嚴(yán)格意義的復(fù)合材料學(xué)上的復(fù)合概念。內(nèi)封層（聚乙烯等）與次內(nèi)層基材的層間復(fù)合強度對熱封質(zhì)量有著很大的影響。與內(nèi)封層相復(fù)合的其它基材對內(nèi)層熱封來說起著補強的作用，大部分復(fù)合膜熱封處的破壞都發(fā)生在復(fù)合膜的層間或脆斷，一般熱封強度要遠大于復(fù)合強度。對于復(fù)合剝離強度較低的產(chǎn)品，由于基材薄膜與表層薄膜（含次內(nèi)層）的拉伸強度、彈性模量及伸長率有很大的不同，在拉力作用下往往是熱封邊處的復(fù)合膜層間首先剝離，致使由內(nèi)層獨立承受破壞拉力，而使其它層材料失去補強作用，熱封強度等質(zhì)量指標(biāo)由此大為降低。而且在熱封的同時，熱封部位的復(fù)合強度本身也會有一定程度下降，所以要想得到充分的熱封強度，使內(nèi)封層與次內(nèi)封層之間具有相當(dāng)好的復(fù)合強度是前提條件。

3.復(fù)合膜表層材料

印刷基材和其它復(fù)合層基材的耐熱性對復(fù)合袋的平整性有著重要的影響。一般來說，表層材料耐熱性越好，袋子的平整性等外觀性能也就越好，因此復(fù)合膜表層材料往往也會限制制袋機的熱封溫度。根據(jù)實踐經(jīng)驗，一般表層為PET、PA等耐高溫性較高的基材時，生產(chǎn)過程中?？梢酝ㄟ^提高熱封溫度來加快制袋速度，而不會影響制袋的外觀；表層材料為BOPP等耐高溫性較差的基材時，盡量采用較低的熱封溫度。通過改善熱封壓力和延長熱封時間來保證熱封強度和外觀，避免為了加快生產(chǎn)速度而提高熱封溫度。

三、制袋常見問題分析

1.封邊有花斑、氣泡

①材料因素。如PT、NY等吸濕性材料在保存時易吸收水分，在高溫制袋時易產(chǎn)生氣泡、氣斑。另外復(fù)合粘合劑因尚未*固化，在高溫?zé)岱鈺r耐溫不夠、剝離強度差，也易脫層產(chǎn)生氣斑。

②熱封邊部位較寬時易產(chǎn)生氣斑，應(yīng)調(diào)整壓力，調(diào)大間隙，將夾氣擠掉。薄膜走動時有波動會夾進空氣，進刀前應(yīng)排干凈，進熱封刀前夾板應(yīng)適當(dāng)夾緊。

③制袋控制不當(dāng)，如硅橡膠板長時間使用變形、高溫布破損、熱封刀上有臟物等。制袋速度、溫度、壓力等工藝參數(shù)不適當(dāng)和不協(xié)調(diào)也會產(chǎn)生氣斑。

2.熱封強度差

熱封強度差是制袋過程中zui常出現(xiàn)的疑難問題。

①熱封材料的影響

熱封材料的種類不同，熱封強度不同，如PP、PE、EVA熱封強度不一致；同種薄膜不同聚合方法的產(chǎn)品，熱封強度不同；材料的厚度、均勻性等也會影響熱封強度；熱封層不同的加工方法，如吹塑、流延膜等，均影響熱封強度。薄膜的保存時間過長，析出物增多，經(jīng)過電暈處理熱封強度差。吸濕性材料吸潮，熱封面脫層，剝離強度下降。

②復(fù)合膜加工工藝的影響

印刷油墨耐溫性差或在油墨中添加劑不適當(dāng)，在制袋高溫下，印刷層發(fā)生脫層，熱封強度下降。熱封邊應(yīng)盡量設(shè)計成無圖案。復(fù)合工藝中粘合劑選擇也很重要，粘合劑的配比、粘度等參數(shù)的合理與否均會影響封口強度。在擠出復(fù)合或涂布工藝中，加工溫度高，材料表面氧化程度大，羧基生成量增加，不利于熱封。

③制袋工藝的影響

熱封后的封邊冷卻不夠，定型不足，不能消除內(nèi)應(yīng)力，影響強度及外觀，應(yīng)及時檢查，加強冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。熱封次數(shù)越多，熱封強度越高。縱向熱封次數(shù)取決于縱向焊刀的有效長度和袋長之比；橫向熱封次數(shù)由機臺橫向熱封裝置的組合數(shù)決定。良好的熱封，要求熱封次數(shù)至少在兩次以上。

3.封口膜皺、翹曲

①熱封溫度，引起不均衡收縮。

②熱封時間太長，間接導(dǎo)致溫度積累，使膜表面過熱。

③制袋張力控制不當(dāng)，影響了薄膜的平整度，破壞了間隙送料的均衡性。

④間隙偏大，控制在1～1.5mm之間。

4.裁切線與橫封邊不平齊

①裁切刀的下刃裝得太低。

②切刀下面導(dǎo)梳變彎，高于下刀位置。

③切刀基座安裝不平齊。

5.上下片對不準(zhǔn)

①材料的厚度不均勻，有松弛現(xiàn)象。

②浮動輥張力太小。

③運行過程中有些輥轉(zhuǎn)動不平衡。

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