药用低密度聚乙烯膜热封性能和热粘性能的研究

张 鹏钱承玉张 磊

（1、山东恒信检测技术开发中心 2、国家食品药品监督管理局济南药品包装材料检验中心）

药用低密度聚乙烯膜热封性能和热粘性能的研究

张 鹏1钱承玉2张 磊1

（1、山东恒信检测技术开发中心 2、国家食品药品监督管理局济南药品包装材料检验中心）

本文对国家药品包装材料标准中规定的药用低密度聚乙烯膜进行了热封强度和热粘强度的研究，考察了温度、压力、时间等工艺参数的影响。通过试验得到最佳的热封条件：热封温度为113℃；热封时间为1．0s；压力为0．3MPa；最佳的热粘强度条件：热粘温度为110～115℃；压力为0．3MPa；热封时间为1．0s。

低密度聚乙烯热封性能热粘性能温度压力

药用低密度聚乙烯膜是以低密度聚乙烯树脂为主要原料采用流涎法、吹制法生产的药用薄膜，由此薄膜通过热封制成的袋适用于固体原料药的包装［1］。包装材料的热封性能即材料热封处完全冷却后的强度是关键指标之一［2，3，4］，热粘强度是指材料密封结束后密封处温度尚未降到环境温度的规定时间段内测得的剥离所需的力，该指标是在灌装生产线上评价灌装效率和破袋率的指标。目前大多软包装灌装都是用制袋-充填-封合包装机，在灌装生产线上热封制袋与内容物填充两步操作的间隔时间很短，因此破袋率几乎完全取决于材料热封后在热封层尚未完全冷却时的热粘强度［5，6］。

目前试行的国家药品包装材料标准［1］中关于药用低密度聚乙烯膜热封强度测试方法中规定的热封温度为130℃～150℃，但是低密度聚乙烯的熔点一般在125℃以下［7］，因此在该标准规定的温度进行热封，材料会出现皱缩熔断的现象。本文通过对五种不同厂家生产的药用低密度聚乙烯膜的热封性能和热粘性能进行试验研究，得到了最佳的热封性能和热粘性能所具备的温度、热封压力和热封时间等条件。

1．试验部分

1．1 试验材料

药用低密度聚乙烯膜：样品A，膜厚度0．080mm；样品B，膜厚度0．075mm；样品C膜厚度0．100mm；样品D膜厚度0．095mm；样品E，膜厚度0．050mm。

1．2 仪器与设备

SL-10型热封／热粘强度测试仪，美国Lako Tool＆Manufacturing，Inc。M120型测厚仪，美国TMI公司。Z 2．5型材料试验机，德国Zwick／Roell公司。

1．3 试验方法

热粘强度测试按照ASTM F1921-12［6］中方法A进行测试，热封强度测试按照ASTM F2029-08［4］中的方法进行试验。按ASTM D882-12［8］中要求将样品裁成宽度为25．4mm，长度为33mm的试样。根据测试标准要求取热封强度和热粘强度的停留时间为1．0s。取热封压力为0．2MPa。热封温度从105℃开始，每间隔2℃进行一次试验，每个温度点进行3次试验取其平均值作为该温度下的热封强度。热粘温度从100℃开始，每间隔5℃进行一次试验，每个温度点进行3次试验取其平均值作为该温度下的热粘强度。

2．结果与讨论

2．1 温度对热封强度的影响

在进行热封强度测试过程中，当温度增加到115℃时，材料热封部位出现了皱缩和气泡，当温度再升高到115℃以上时，材料皱缩明显，甚至会出现熔断现象。因此结合实际应用进行热封性能测试时，将热封温度控制在115℃以下。五种低密度聚乙烯膜样品的热封性能如图1所示。从图可以看出，在热封时间为1．0s，热封压力为0．2MPa时随着温度的升高，材料的热封强度逐渐增大，五种试验样品在113℃时，热封处没有出现皱缩和气泡，因此基于实际生产的需要，取最佳的热封温度为113℃。

图1 温度对热封强度的影响

2．2 温度对热粘强度的影响

温度对热粘强度的影响如图2所示。从图中可以看出，样品A、B和E当温度达到110℃时，样品C和D当温度达到115℃时热粘强度最大，材料在热粘强度最大处出现剥离及伸长。当温度超过115℃并继续升高时，材料试验过程中在密封处断裂，热粘强度降低。因此试验样品的热粘强度最佳温度控制在110℃～115℃。

图2 温度对热粘强度的影响

2．3 压力对热封强度和热粘强度的影响

保持五种样品的热封温度为113℃，热粘温度为115℃，热封和热粘时间为1．0s，压力从0．2MPa到0．4MPa变化，压力对热封强度和热粘强度的影响如图3和图4所示。从图3可以看出，当热封压力为0．3MPa时，五种样品的热封强度均为最大值，当压力继续升高时，材料出现严重的皱缩，热封强度也降低。图4显示当压力为0．3MPa时，样品的热粘强度达到最大值，当压力继续升高时，样品封边处的材料处于半熔融状态，进行试验时材料在热封处断裂，热粘强度降低。因此，五种样品均在压力为0．3MPa时，热封强度和热粘强度达到最大值。

图3 压力对热封强度的影响

图4 压力对热粘强度的影响

2．4 热封时间对热封强度和热粘强度的影响

保持五种样品的热封温度为113℃，热粘温度为115℃，热封和热粘压力均为0．3MPa，研究热封时间对热封强度和热粘强度的影响如图5和图6所示。从图中可以看出，当热封时间为1．0s时热封强度和热粘强度达到最大值。当热封时间为0．5s时，材料热封层粘接不紧密，热封强度和热粘强度值较小。当时间超过1．0s时，由于热封时间变长，导致热封处表面出现皱缩，当时间达到2．0s时，材料热封处出现熔断现象，并且热封强度和热粘强度值也降低。因此取最佳热封时间为1．0s。

图5 热封时间对热封强度的影响

图6 热封时间对热粘强度的影响

3．结论

1）当压力和停留时间一定时，随着温度的升高，热封强度和热粘强度逐渐增大，当温度增加到一定程度后，热封强度和热粘强度达到最大，当温度继续升高时，LDPE膜出现皱缩变形现象，在实际生产中影响包装的质量，因此应控制合理的热封温度和热粘温度。

2）结合生产实际需要，当热封温度为113℃，热封时间为1．0s，压力为0．3MPa时，LDPE膜热封强度值最佳。

3）通过试验研究得出，LDPE膜的热粘强度当热粘温度为110～115℃，压力为0．3MPa，热封时间为1．0s时最佳。

［1］YBB00072005药用低密度聚乙烯膜、袋［S］．国家食品药品监督管理局，2006：1-3．

［2］赵漫漫，卢立新．热封温度对PET／Al／PE包装膜热封性能的影响［J］．合成树脂及塑料，2008，25（1）：57～61

［3］黄川华．聚乙烯膜热封性能研究［J］．塑料包装，2008，18（4）：46-49

［4］ASTM F2029-08 Standard Practices for Making Heatseals for Determination of Heatsealability of Flexible Webs as Measured by Seal Strength［S］．American Society for Testing Materials，2008．

［5］刘东芳，于佳佳，陈欣．PA／LDPE复合膜包装的热封性与热粘性研究［J］．中国包装，2013，7：50-53

［6］ASTM F 1921-12 Standard TestMethods for Hot Seal Strength（Hot Tack）of Thermoplastic Polymers and Blends Comprising the Sealing Surfaces of Flexible Webs［S］．American Society for Testing Materials，2012．

［7］杜玉宝，骆光林．浅谈包装材料热封性能的影响因素［J］．塑料包装，2007，17（4））：29-32．

［8］ASTM D882-12 Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting［S］．American Society for Testing Materials，2012

The Study on Heat Sealing and Hot Tack Performance of LDPE Films for M edical Packaging

Zhang Peng1Qian Chengyu2Zhang Lei1
（1、Shandong Hengxin Inspection Technology Development Center 2、Jinan Quality Inspection Center for Pharmaceutical Packages of China Food and Drug Administration）

In this paper，the heat sealing and hot tack performance of LDPE used in medical packaging were studied．The influence of temperature，pressure and dwell time were investigated．The optimum conditions of heat sealing were obtained，which were as follows：the temperature 113℃，the pressure 0．3MPa and the dwell time 1．0s．Itwas founded that the hot tack performance was better when the temperature was 110～115℃，the pressure was 0．3MPa and the dwell time was 1．0s．

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