摘要：因包裝材料在灌裝與運(yùn)輸、使用過程中易受到內(nèi)部或外部尖銳物體的戳刺，其抗穿刺性能至關(guān)重要。由于材料結(jié)構(gòu)等因素的影響，不同材質(zhì)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(yàn)機(jī)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(yàn)原理、設(shè)備參數(shù)及適用范圍、試驗(yàn)過程等內(nèi)容的介紹，為企業(yè)檢測及評(píng)估包裝材料的抗穿刺性能提供參考。

關(guān)鍵詞：抗穿刺力、抗穿刺性能、智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)、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(zhì)輕價(jià)廉、柔軟、方便運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于不同產(chǎn)品的包裝，在包裝含有硬質(zhì)或尖銳部位的產(chǎn)品時(shí)，如尖銳的骨頭、棱角、竹簽等，包裝材料會(huì)受到較強(qiáng)的穿刺作用。若包裝材料的抗穿刺性能較差，則會(huì)在內(nèi)部包裝物的穿刺作用下發(fā)生破袋，導(dǎo)致包裝泄漏、產(chǎn)品變質(zhì)。因此，根據(jù)所包裝內(nèi)容物的特性，抗穿刺性能是軟塑包裝材料應(yīng)具有的重要物理機(jī)械性能。

影響軟塑包裝材料抗穿刺性能的因素眾多，如材質(zhì)、厚度、分子鏈結(jié)構(gòu)、結(jié)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(jié)合材料其他性能綜合考慮。

圖1 抗穿刺包裝產(chǎn)品示例

2、試驗(yàn)樣品

為了更直觀的比較不同材料的抗穿刺性能，本次試驗(yàn)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(yàn)樣品。

3、試驗(yàn)依據(jù)

本次試驗(yàn)根據(jù)GB/T 10004-2008《包裝用塑料復(fù)合膜、袋干法復(fù)合、擠出復(fù)合》中“穿刺強(qiáng)度”試驗(yàn)的相關(guān)規(guī)定對樣品進(jìn)行測試。

4、試驗(yàn)設(shè)備

本文采用CRS-TSM智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)測試樣品的抗穿刺力，該設(shè)備由亞諾天下公司自主研發(fā)生產(chǎn)。

圖2  CRS-TSM智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)

4.1 試驗(yàn)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(shè)備的動(dòng)夾具上，試樣固定在設(shè)備的定夾具上，試驗(yàn)時(shí)穿刺針以設(shè)定的速度向試樣移動(dòng)，逐漸與試樣接觸，并刺穿試樣。其中，上部動(dòng)夾具中配置的力值傳感器與位移傳感器可分別實(shí)時(shí)監(jiān)測并記錄試驗(yàn)過程中穿刺過程產(chǎn)生的力值變化和穿刺針的位移變化情況，因此，通過該設(shè)備可測試穿刺過程中的力值及試樣的形變情況。

4.2 設(shè)備參數(shù)

500 N、50 N兩種規(guī)格的力值傳感器可供選擇。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，設(shè)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(yàn)速度，可根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求自由設(shè)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(hù)、過載保護(hù)、自動(dòng)回位以及掉電記憶等智能配置，保證用戶的操作安全。一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)集成穿刺、拉伸、剝離、撕裂等七種獨(dú)立的測試程序，為用戶提供了多種試驗(yàn)項(xiàng)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(qiáng)度與變形率、抗撕裂性能、剝離強(qiáng)度性能、熱封強(qiáng)度性能等指標(biāo)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(chǎn)品與包裝性能的測試。可滿足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(xiàng)國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

5、試驗(yàn)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(shè)備的動(dòng)夾具中。

(3) 試驗(yàn) 在設(shè)備的控制軟件上設(shè)置試樣名稱、試驗(yàn)速度、試樣厚度等參數(shù)信息，點(diǎn)擊試驗(yàn)選項(xiàng)，試驗(yàn)開始，穿刺針以設(shè)定的速度移動(dòng)并穿刺試樣，軟件顯示試驗(yàn)過程產(chǎn)生的位移-力值曲線，并在試驗(yàn)結(jié)束后顯示試驗(yàn)結(jié)果。按照裝樣-點(diǎn)擊試驗(yàn)的操作，依次測試其余9片試樣的抗穿刺力。

6、試驗(yàn)結(jié)果

PP薄膜樣品5片試樣的測試結(jié)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(jié)果的平均值10.701 N；PET薄膜樣品5片試樣測試結(jié)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(jié)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(yàn)結(jié)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(gè)測試過程簡單，設(shè)備易于操作，自動(dòng)化程度高，每種樣品測試結(jié)果的均勻性較好。