淺析熱封加強刀在軟包裝制袋中的應用

張志飛

(畢瑪時特殊軟包裝-東莞，廣東 東莞 523798)

軟包裝復合袋具有良好的阻隔性、熱封性、防潮性、經濟性，因被廣泛用于食品的包裝。隨著人們對軟包裝復合袋質量要求的日益提高，包裝企業和食品工廠對軟包裝復合袋的質量檢測也越來越嚴格，因此，軟包裝行業對制袋的要求也越來越高。很多軟包裝企業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，以一款普通規格的中封袋為例進行說明：

（1）袋子規格：195mm袋長×130mm袋寬；

材質結構：BOPP28/CPP30；

復合方式：干法復合或無溶劑復合。

（2）包裝內容物：10g海苔（對氣密性要求嚴格）。

（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構，而兩邊的袋角位置是兩層材料結構，此處存在厚度差，會形成一條“通道”，在包裝機上走機時，由于兩層結構受到的壓力小，傳遞的熱量少，導致此處熱封層未完全熔融，不能充分填滿“通道”，熱封不完整。而此結構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、調整加強刀的位置及調整加熱刀的溫度、壓力、車速可以解決滲漏的問題。

①加熱刀的位置設置：小規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置為加熱刀，第四組設置為加強刀，第五組設置為冷卻刀。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致的熱封不良現象。將第四組設置為加強刀，加強刀主要是對易產生滲漏的位置進行加強，如圖1所示。一般地，這種小規格的中封袋，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，對于這種材質結構，熱封刀溫度設定為160℃，硅膠墊溫度設定為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：良好的熱封狀態的開裂方式應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，而不是出現以下狀態：

a.材料在熱封邊處斷裂，說明溫度過高或壓力過大，需適當降低溫度或減小壓力；

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

c.熱封層與次內層分層，說明復合膜層間剝離強度較低，需適當降低溫度生產。

1.2 大型中封風琴袋

圖2 中封風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琴袋為例進行說明：

（1）袋子規格：820mm袋長×415mm袋寬×120mm；風琴高材質結構：PET12/AL7/NY15/PE120；復合方式：干法復合。

（2）包裝內容物：20kg香料、20kg尼龍-66切片（對氣密性要求嚴格、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這種大尺寸中封風琴袋很容易在背封與底封的交界處及風琴與底封的交界處發生滲漏（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琴袋尺寸較大，材料較厚，更容易出現滲漏現象。此外，以PET為表層的復合膜可以耐更高溫熱封。②跌落試驗中，爆袋情況絕大部分出現在縱向摔包時，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、調整加強刀的位置及調整加熱刀的溫度、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置：較大尺寸中封風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。將第二組設置為加強刀，加強刀主要是對容易產生滲漏的這四個點進行加強（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－風琴高＋30mm。加強刀的位置非常關鍵，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結構，熱封刀溫度應設定為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區間范圍摸到一條“凸起”，這是內層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”。當出現這些現象時，說明加強刀的壓力、溫度已經調整到了比較合適的范圍，連續取三個成品袋裝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，以一款較大規格的PE筒袋為例進行說明：

（1）袋子規格：袋長1000mm×袋寬800mm；材質結構：PE100筒膜。

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

（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：熱封處出現假封、點漏等熱封不良現象。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：調整加熱方式、加強刀的位置及調整加熱刀的溫度、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生的熱封不良現象。加強刀的位置非常關鍵，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加熱刀的溫度設定：所有熱封刀都需要墊特氟龍熱封刀布，一般熱封溫度設定為140～150℃，具體溫度設置跟PE膜配方、壓力設定、車速等有關，最終以獲得完整熱封性為準。

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，以一款常見規格的噸包袋為例進行說明：

（1）袋子規格：2400mm袋長×980mm袋寬×980mm；風琴高材質結構：PET12/AL7//PE20//NY15/PE90；復合方式：干法復合、擠出復合。

（2）包裝內容物：850kg尼龍-6切片，作為內袋使用（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：兩條虛線是兩風琴（注意兩風琴不允許重合，要求距離1～4mm），兩風琴之間的部分是兩層結構，并且與兩熱封邊相交，兩熱封邊都是四層結構，厚度達到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，容易出現漏氣現象。

（5）解決方案：同樣可以通過增置加強刀、調整加強刀的位置及調整加熱刀的溫度、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行說明：

（1）袋子規格：140mm袋長×90mm袋寬×27mm插底深；材質結構：PET12/AL7/NY15/PE80；復合方式：干法復合。

（2）包裝內容物：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，造成內容物果汁氧化變質。原因分析：插底與邊封相交處四層復合膜與兩層復合膜相連，容易造成熱封不良產生縫隙，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鍵因素。

（5）解決方案：同樣可以通過增置加強刀、調整加強刀的位置及調整加熱刀的溫度、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：加強刀距離邊封內側邊沿2mm，溫度和壓力適當提高。②袋口吸管的熱封是在專門的封咀機上完成的，一般設置五組熱封刀，依次是：預熱刀、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。起關鍵作用的是吸管熱封加強刀，比吸管熱封刀窄而短。規格為：長40mm×寬6mm。加強刀溫度一般設置為220～230℃（墊特氟龍刀布），位置：距離內側熱封邊沿2～3mm為宜。

2 結語

總之，軟包裝制袋是整個產品生產過程中的最后一步，成品袋質量除與復合膜本身的結構設計、剝離強度、熱封層材質的性能等因素有關外，制袋的工藝也會直接影響最終成品的質量，其中加強刀的正確運用無疑是制袋工藝中的關鍵。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用。