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热缩试验仪在即食肉类二次包装材料匹配性验证中的应用案例

在即食肉类产品的终端销售包装中,常采用透明的热收缩薄膜进行二次裹包,以达到紧贴产品、提升外观、防止散落及附加品牌印刷的效

在即食肉类产品的终端销售包装中,常采用透明的热收缩薄膜进行二次裹包,以达到紧贴产品、提升外观、防止散落及附加品牌印刷的效果。然而,若薄膜的收缩特性与产品形状、生产线热通道参数不匹配,会导致包装褶皱、破膜、局部过热损伤产品表面或收缩不全影响美观等问题。某大型肉类加工企业在为其新推出的方形切片火腿肠引入全自动热收缩包装线时,就遇到了成品包装良率不稳定的挑战。

 

一、 具体问题:新产线方形火腿肠包装的良率波动

该企业新产线设计为将6根方形截面火腿肠排列成矩形阵列,然后自动覆膜并进入热缩通道。初期试产时,包装成品良率仅在85%左右波动,不良现象主要分为三类:1)包装表面出现纵向或斜向的明显皱褶;2)在火腿肠的边角处,薄膜收缩过度导致局部变薄发白,甚至破裂;3)部分包装底部收缩不完全,薄膜松弛。设备供应商已多次调整热风温度、风速和输送带速度,但改善有限,且一种问题的改善往往会加剧另一种问题。包装工程师怀疑,问题根源可能在于所选用的三层共挤聚烯烃收缩膜本身的收缩特性不适合方形产品的几何结构,但缺乏数据来证明并指导新膜材的筛选。

二、 应用RSY-02热缩试验仪进行的膜材性能诊断与筛选

企业技术中心使用RSY-02热缩试验仪,对现用膜及多种候选膜材进行了系统的收缩性能定量分析,以液体介质加热模拟均匀受热环境,排除了生产线热风不均匀的干扰。

1. 现用膜材的性能基线测试与问题关联

测试方法:从现用膜卷(记为M-Current)上裁取横向(TD,垂直于卷材方向)和纵向(MD)的试样。在RSY-02中,设定一系列温度点(110°C, 120°C, 130°C, 140°C),将试样浸入硅油中加热10秒后迅速冷却。精确测量加热前后尺寸,计算MD和TD两个方向的收缩率及两者的比值(TD/MD收缩比)。

关键数据发现:

M-Current膜在130°C(接近产线实际有效温度)下,TD方向收缩率达55%,而MD方向收缩率仅为18%,TD/MD收缩比高达3.06。

进一步观察发现,该膜的收缩在温度超过120°C后变得非常剧烈且快速。

问题关联分析:极高的横向收缩率和不对称的收缩比,是导致包装问题的直接原因。在包裹方形产品时,过高的横向收缩力使薄膜在转角处承受极大应力,导致发白或破裂;而纵向收缩力不足,无法有效收紧底部,且剧烈的收缩过程对温度波动极其敏感,易产生随机皱褶。

2. 候选膜材的定量化筛选

测试方法:采购了三种标称适用于“重型不规则产品”的收缩膜(记为M-A, M-B, M-C)。在RSY-02上执行相同的多温度点收缩率测试。

数据发现:

M-A膜:在130°C下,TD收缩率45%,MD收缩率25%,TD/MD收缩比为1.8。收缩过程相对平缓。

M-B膜:在130°C下,TD收缩率48%,MD收缩率30%,TD/MD收缩比为1.6。其收缩启动温度略低,但在125-135°C区间变化平缓。

M-C膜:性能与现用膜类似,不对称性显著(TD/MD比>2.5)。

理论优选:从收缩特性看,M-B膜具有更均衡的纵横收缩比,且收缩过程平稳,理论上能更好地适应方形产品的几何形状,均匀施加收缩力。

3. 模拟实际约束状态的验证测试

创新测试:为更真实模拟薄膜在实际包装中受产品约束的情况,实验室设计了一个简易夹具,将薄膜试样预先包裹在一个方形木块(模拟产品阵列)上并固定两端,然后整体浸入RSY-02的硅油浴中在130°C下加热。

观察与验证:

使用M-Current膜时,木块边角处的薄膜明显被拉薄,出现应力发白纹路,与生产线现象一致。

使用M-B膜时,薄膜均匀贴紧木块各面,边角覆盖良好,无明显应力集中现象。冷却后,薄膜在木块表面状态平整。

三、 数据驱动的工艺重置与标准建立

基于RSY-02提供的清晰数据,企业协同设备商实施了系统性的改进:

更换核心膜材:果断将现用膜M-Current更换为M-B膜。采购部门依据RSY-02测试报告中的关键性能数据(130°C下TD: 48±3%, MD: 30±3%)作为新的采购技术标准。

优化生产线参数:由于M-B膜的收缩特性更温和,设备工程师得以将热缩通道的温度设定从原来波动较大的高温区间,下调并稳定在一个更窄、更高效的区间(如125-128°C)。风速也相应调低,降低了能耗和产品表面过热风险。

建立膜材入厂检验规范:质量部门将RSY-02的收缩率测试纳入每批次收缩膜的必检项目。规定在130°C硅油介质中测试,TD和MD收缩率必须符合新标准范围,且TD/MD收缩比需在1.4-1.8之间,从而从源头控制了材料性能的一致性。

四、 实施成效与延伸价值

更换膜材并调整工艺后,新产线的包装一次良率稳定提升至98.5%以上,三类主要缺陷基本消失。不仅如此,由于工艺窗口变宽,生产线对微小温度波动的容忍度提高,运行更稳定。

此次案例的关键启示在于,对于热收缩包装这类高度依赖材料与设备交互的工艺,单纯调整设备参数往往治标不治本。RSY-02热缩试验仪的价值在于,它将薄膜这一“活性”材料的核心热力学性能(收缩率、各向异性、温度敏感性)进行了独立、精准的量化。这使得企业能够从复杂的生产问题中,剥离出材料因素的贡献,从而做出精准的更换决策,并将成功的性能参数固化为长期有效的质量控制标准,实现了从“救火”到“防火”的质控模式转变。