不同软塑包装材料抗穿刺性能的比较
摘要：因包装材料在灌装与运输、使用过程中易受到内部或外部尖锐物体的戳刺，其抗穿刺性能至关重要。由于材料结构等因素的影响，不同材质软塑包装材料的抗穿刺性能存在差异。本文利用CRS-TSM智能电子拉力试验机分别测试了相同厚度的PP、PET两种薄膜材料的抗穿刺力，并通过对试验原理、设备参数及适用范围、试验过程等内容的介绍，为企业检测及评估包装材料的抗穿刺性能提供参考。
关键词：抗穿刺力、抗穿刺性能、智能电子拉力试验机、软塑包装材料、聚丙烯(PP) 、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)
1、意义
软塑包装材料因其质轻价廉、柔软、方便运输等优点被广泛应用于不同产品的包装，在包装含有硬质或尖锐部位的产品时，如尖锐的骨头、棱角、竹签等，包装材料会受到较强的穿刺作用。若包装材料的抗穿刺性能较差，则会在内部包装物的穿刺作用下发生破袋，导致包装泄漏、产品变质。因此，根据所包装内容物的特性，抗穿刺性能是软塑包装材料应具有的重要物理机械性能。
影响软塑包装材料抗穿刺性能的因素众多，如材质、厚度、分子链结构、结晶度等，如何选用抗穿刺性能更高的包装材料，需通过对材料抗穿刺力的测试，并结合材料其他性能综合考虑。
图1 抗穿刺包装产品示例
2、试验样品
为了更直观的比较不同材料的抗穿刺性能，本次试验采用厚度相同的聚丙烯(PP)薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜为试验样品。
3、试验依据
本次试验根据GB/T 10004-2008《包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合》中“穿刺强度”试验的相关规定对样品进行测试。
4、试验设备
本文采用CRS-TSM智能电子拉力试验机测试样品的抗穿刺力，该设备由亚诺天下公司自主研发生产。
图2 CRS-TSM智能电子拉力试验机
4.1 试验原理
抗穿刺力测试是采用一定直径的穿刺针以一定的速度将试样刺穿所需要的力值。穿刺力值越大，说明材料的抗穿刺性能越高。
穿刺针安装在设备的动夹具上，试样固定在设备的定夹具上，试验时穿刺针以设定的速度向试样移动，逐渐与试样接触，并刺穿试样。其中，上部动夹具中配置的力值传感器与位移传感器可分别实时监测并记录试验过程中穿刺过程产生的力值变化和穿刺针的位移变化情况，因此，通过该设备可测试穿刺过程中的力值及试样的形变情况。
4.2 设备参数
500 N、50 N两种规格的力值传感器可供选择。根据相关标准规定，设备提供50 mm/min、100 mm/min、150 mm/min、200 mm/min、250 mm/min、300 mm/min、500 mm/min七种试验速度，可根据试验标准要求自由设定。1000 mm的超长行程可以满足大变形率材料的测试。限位保护、过载保护、自动回位以及掉电记忆等智能配置，保证用户的操作安全。一台试验机集成穿刺、拉伸、剥离、撕裂等七种独立的测试程序，为用户提供了多种试验项目的选择。
4.3 适用范围
可用于塑料薄膜、薄片等材料的抗穿刺性能、拉伸性能、拉断力、抗拉强度与变形率、抗撕裂性能、剥离强度性能、热封强度性能等指标的测试；可用于输液袋盖、软橡胶瓶塞、口服液盖穿刺/拉拔力的测试；可用于胶带解卷力、塑料瓶抗压力、组合盖及果冻杯、酸奶杯盖膜的开启力等产品与包装性能的测试。可满足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余项国内外相关标准。
5、试验过程
(1) 裁样 从PP、PET薄膜样品表面分别各裁取5片直径103 mm的试样。
(2) 装样 取PP薄膜试样中的1片装夹于试样夹具中，并用固定夹具夹紧；将穿刺针固定在设备的动夹具中。
(3) 试验 在设备的控制软件上设置试样名称、试验速度、试样厚度等参数信息，点击试验选项，试验开始，穿刺针以设定的速度移动并穿刺试样，软件显示试验过程产生的位移-力值曲线，并在试验结束后显示试验结果。按照装样-点击试验的操作，依次测试其余9片试样的抗穿刺力。
6、试验结果
PP薄膜样品5片试样的测试结果值分别为10.331 N、10.574 N、10.843 N、10.721 N、11.037 N，该样品的抗穿刺力为试样测试结果的平均值10.701 N；PET薄膜样品5片试样测试结果分别为12.327 N、12.110 N、12.535 N、11.986 N、12.546 N，该样品的抗穿刺力为12.301N。
7、结论
本文分别测试了厚度相同的PP、PET两种单层膜材料的抗穿刺力，从试验结果来看，相同厚度情况下， PET薄膜样品的抗穿刺力更高，说明PET薄膜材料的抗穿刺性能较好。整个测试过程简单，设备易于操作，自动化程度高，每种样品测试结果的均匀性较好。