CN106092722B - 热收缩性薄膜综合性能测定设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热收缩性薄膜综合性能测定设备及方法，属于测试技术领域，设备包括底座、样品夹具和恒温控温装置，还包括样品长度调节装置、控制系统。方法包括制备样品、样品固定、测试等过程。本发明针对热收缩性膜的材料特性及其热收缩力测试环境的特殊性，利用恒温水浴稳定加热，使热收缩性薄膜受热均匀，结果稳定可靠；通过升降装置调节样品的工作状态、长度调节装置调节样品夹具间的距离，不但可以测试不同长度样品的剥离强度，也可测试不同长度样品在不同温度条件下的热收缩力，同时，在热收缩力测试中还可以进行冷收缩力的测试，大幅扩大测试的范围；另外，还可更换夹具进行膨胀力或恢复力的测试，从而实现热收缩性薄膜更多性能的测定。

Description

热收缩性薄膜综合性能测定设备及方法

技术领域

本发明属于测试技术领域，涉及一种热收缩性薄膜综合性能测定设备及方法，尤其适用于食品包装膜断裂强度测试、及其在水或油液体介质中的热收缩力性能检测、以及对被包装产品剥离强度测试。

背景技术

高分子薄膜，包括合成高分子薄膜和天然高分子薄膜被广泛应用于包装行业中，包括食品包装行业。大部分子高分子薄膜都具有一定的热收缩性，而且其热收缩性会影响薄膜的包装性能。高分子膜的热收缩性包括热收缩率和热收缩力。合适的热收缩率和热收缩力可以让被包装产品看上去饱满、紧实、贴合。稳定的热收缩率和热收缩力对于保持被包装产品尺寸的均一性也是必需的。因此，定量检测热收缩率和热收缩力有重要意义。

有关薄膜热收缩率的检测方法很多，而有关热收缩力的检测方法却非常有限。高分子薄膜的加热介质根据应用不同，通常有空气、油或水等。现有检测热收缩力的装置只能采用空气作为加热介质。而在某些包装行业中，尤其是在食品包装行业中，常常需要用水和油作为加热介质。而且，在有些情况，水和油不仅仅是加热介质，它们还直接参与薄膜的热收缩反应中。例如，纤维素膜、热收缩性薄膜在蒸煮和油炸过程，水和油就会通过亲疏水作用和氢键作用等影响它们的热收缩力。因此，开发一种可以定量检测薄膜在水和油介质中热收缩力的装置有明显意义。

在实际使用中，薄膜热收缩力产生的收缩应力必须小于薄膜自身的断裂强度。否则，薄膜在热收缩过程中很可能会出现破裂的情况。

除了热收缩力以外，某些包装膜，如午餐肉、香肠等还对薄膜与被包装产品之间的作用强度有要求。例如，非可食性薄膜要求作用强度小，而可食性薄膜则要求作用强度高。因此，定量检测薄膜与被包装产品之间的作用强度也有重要意义。这种作用强度可以用剥离强度来表征。目前用于检测剥离强度的仪器很多。

综上所述，定量检测包装薄膜的热收缩力、断裂强度、剥离强度对于评价包装薄膜的性能有重要意义。而目前市场上缺乏可以定量检测水、油介质中热收缩力的装置，更为重要的是缺乏可以集定量检测热收缩力、断裂强度、剥离强度于一身的检测装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可以实时定量检测包装薄膜在水或油介质中热收缩力、断裂强度和剥离强度的检测设备及方法。本装置和方法的成功开发可以保障高效、经济地检测薄膜综合性能，节约设备成本和设备占地面积。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

热收缩性薄膜综合性能测定设备，包括底座、样品夹具、恒温控温装置、控制系统、数据处理。所述样品夹具通过可滑动升降装置固定于所述底座上并位于恒温控温装置的正上方；所述样品夹具包括U型座I、在U型座I一端外侧通过一个支架固定的固定夹头和在U型座I内侧与固定夹头平行设置的活动夹头；所述U型座I与活动夹头之间设置有用于调节活动夹头与固定夹头之间距离的调节装置，用于调节样品长度；所述调节样品长度的调节装置包括丝杆螺母机构I、与螺母I固定的移动滑块和对丝杆I旋转驱动的丝杆电机I；所述活动夹头通过移动滑块的推拉力计与移动块固定。所述控制系统包括相互连通的数据采集器、PLC控制器和显示器，所述数据采集器与推拉力计、所述PLC控制器与数据采集器、恒温控温装置及升降装置分别用数据线连通。

进一步，还包括样品托，所述固定夹头、活动夹头更换为样品托后可进行固态刚性材料在液体介质中的膨胀力或恢复力的检测。

进一步，所述恒温控温装置为水浴锅。

进一步，所述升降装置包括U型座II、设置在U型座II内的升降座和设置在所述U型座II与升降座之间用于驱使升降座上下移动的丝杆螺母机构II，所述丝杆螺母机构II中的螺母II固定在升降座上，丝杆II固定在U型座II上。

本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的：

利用如上所述的薄膜综合性能测定设备进行测试的方法：

一、收缩力测试：

1)制备样品；

2)固定样品：手动操作将样品的两端分别固定在固定夹头上和活动夹头上，利用样品长度调节装置将样品拉直；

3)通过显示器写入控制程序；

4)通过恒温控温装置将液体介质控制在设定温度上；

5)通过升降装置将样品平稳下降到液面以下；

6)通过数据采集器将推拉力计的数据信息传送到显示器上，绘出热收缩力-时间关系曲线；

7)热收缩检测结束后，通过升降装置将样品上升至原来高度，其间继续记录样品的收缩力值，显示器上自动绘出冷收缩力-时间关系曲线，卸下样品；

8)重复2)-7)10次，测试完成。

二、剥离强度测试：

1)制备样品、固定板和胶带，固定板和胶带的长度大于样品的长度；

2)将样品膜固定于固定板表面；

3)启动电源，手动操作将铝板固定于固定夹头，胶带固定于活动夹头，利用样品长度调节装置将胶带拉直；

4)PLC控制器发出升降指令：活动夹头以一定速度向上运动，膜以180°同样速率从样品表面剥离；

5)数据采集器将数据收集并绘制剥离强度力值-时间曲线，并将剥离强度力值-时间曲线转化成剥离强度力值-距离曲线；

6)当剥离完成时，活动夹头自动回到原始位置，取下样品；

7)重复步骤2)-6)10次，完成测试；

三、断裂强度测试：

1)制备样品；

2)固定样品两端；

3)通过显示器写入控制程序；

4)断裂测试；

5)数据采集器将数据收集并绘制断裂强度力值-时间曲线，并将断裂强度力值-时间曲线转化成断裂强度力值-距离曲线；

6)当剥离完成时，活动夹头自动回到原始位置，取下样品；

7)重复步骤2)-6)10次，完成测试。

本发明的有益效果是：

本发明针对薄膜材料特性及其热收缩力测试环境特殊性，利用恒温水浴稳定加热，使薄膜受热更加均匀，结果稳定可靠；通过升降装置调节样品的工作状态、长度调节装置调节样品夹具间的距离，不但可以测试不同长度样品的剥离强度、断裂强度，也可测试不同长度样品在不同温度条件下的热收缩力，大幅提升测试的能力，同时，在热收缩力测试中还可以进行冷收缩力测试；另外，还可将固定夹头、活动夹头更换为样品托进行膨胀力或恢复力的测试；并通过控制系统实时显示和控制，使测试过程自动化、智能化，大幅减少测试工作量和降低劳动强度，并有利于提高测试质量。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为发明的热收缩性薄膜综合性能测定设备的结构示意图。

附图标记：

1-底座；2-样品夹具；21-U型座I；22-支架；23-固定夹头；24-活动夹头；3-恒温控温装置；4-升降装置；41-U型座II；42-升降座；43-丝杆螺母机构II；44-螺母II；45-丝杆II；46-驱动电机II；5-样品长度调节装置；51-丝杆螺母机构I、52-螺母I；53-移动滑块；54-丝杆I；55-丝杆电机I；6-推拉力计；7-控制系统；8-数据采集器；9-PLC控制器；10-显示器。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

发明一、热收缩性薄膜综合性能测定设备

图1为本发明的结构示意图，一种热收缩性薄膜综合性能测定设备，包括底座1、样品夹具2和恒温控温装置3，本实施例恒温控温装置3为水浴锅，样品夹具2通过升降装置4可滑动的固定于底座上并位于恒温控温装置3的正上方，

样品夹具2包括U型座I 21、在U型座I 21一端外侧通过一支架22固定的固定夹头23和在U型座I 21内侧与固定夹头平行设置的活动夹头24，U型座I 21与活动夹头24之间设置有用于调节活动夹头24与固定夹头23之间距离的样品长度调节装置5，

样品长度调节装置5包括丝杆螺母机构I 51、与螺母I 52固定的移动滑块53和对丝杆I 54旋转驱动的丝杆电机I 55，活动夹头通过在移动滑块53上的推拉力计6与移动滑块53连接固定，其还包括固定在U型座I 21外侧与固定夹头相对一端的驱动电机I 55，在驱动电机I 55的作用下，移动滑块53沿丝杆I 54上下移动，调节活动夹头24与固定夹头23之间距离以满足样品的不同长度，

升降装置4包括U型座II 41、设置在U型座II 41内的升降座42和设置在U型座II41与升降座42之间用于驱使升降座42上下移动的丝杆螺母机构II 43，丝杆螺母机构II中的螺母II 44固定在升降座42上，丝杆II 45固定在U型座II 41上，在丝杆II 45的一端固定有驱动电机II 46，在驱动电机II 46的作用下，升降座42沿丝杆II 45上下移动，从而带动样品夹具2作上下移动，进行热收缩力测试，

还包括控制系统7，控制系统7包括相互连通的数据采集器8、PLC控制器9和显示器10，数据采集器8与推拉力计6用数据线连通，PLC控制器9分别与数据采集器8、驱动电机II46、驱动电机I 56用数据线连通。

本实施例针对薄膜材料(如蛋白膜)特性及其热收缩力测试环境特殊性，利用恒温水浴稳定加热，使薄膜受热更加均匀，结果稳定可靠；通过升降装置调节样品的工作状态、长度调节装置调节样品夹具间的距离，不但可以测试不同长度样品的剥离强度、断裂强度，也可测试不同长度样品在不同温度条件下的热收缩力，大幅提升测试的能力，同时，在热收缩力测试中还可以进行冷收缩力测试；并通过控制系统实时显示和控制，使测试过程自动化、智能化，大幅减少测试工作量和降低劳动强度，并有利于提高测试质量。

作为本实施例的改进，还包括样品托(未示出)固定夹头、活动夹头更换为样品托后可进行固态刚性材料在液体介质中的膨胀力或恢复力的检测。

发明二、利用上述设备进行热收缩性薄膜综合性能测定的方法

一、收缩力测试：

1)制备样品：将具有热收缩性的薄膜(如用于食品包装的蛋白膜)制成一定尺寸的长方条；

2)固定样品：手动操作将样品的两端分别固定在固定夹头上和活动夹头上，保证样品具有一定有效长度，利用样品长度调节装置将样品拉直；

3)通过显示器写入控制程序；

4)通过恒温控温装置将液体介质控制在设定温度上；

5)通过升降装置将样品平稳下降到液面以下；

6)通过数据采集器将推拉力计的数据信息传送到显示器上，并画出热收缩力—时间关系曲线；

7)之后，通过升降装置将样品上升至原来高度，其间继续记录样品的收缩力值，并画出冷收缩力—时间关系曲线，卸下样品；

8)重复2)-7)10次，测试完成；

二、剥离强度测试：

1)制备样品：将具有热收缩性能的薄膜(如用于食品包装的蛋白膜)制成一定尺寸的长方条；

2)用胶水将样品的非膜面与固定板表面固定24h，样品的膜面用胶带贴紧固定，固定时样品与固定板、胶带一端需对齐，使固定板、胶带预留压夹位；

3)启动电源，利用压夹位，手动操作分别将铝板固定于固定夹头、胶带固定于活动夹头，利用样品长度调节装置将胶带拉直；

4)PLC控制器发出升降指令：活动夹头以一定速度向上运动，膜以180°同样速率从样品表面剥离；

5)数据采集器将数据收集并绘制剥离强度力值-时间曲线，并将剥离强度力值-时间曲线转化成剥离强度力值-距离曲线；

6)当剥离完成时，活动夹头自动回到原始位置，取下样品；

7)重复步骤2)-6)10次，完成测试。

三、断裂强度测试：

1)制备样品：将具有热收缩性的薄膜(如用于食品包装的蛋白膜)制成一定尺寸的长方条；

2)固定样品两端；

3)通过显示器写入控制程序；

4)断裂测试；

5)数据采集器将数据收集并绘制断裂强度力值-时间曲线，并将断裂强度力值-时间曲线转化成断裂强度力值-距离曲线；

6)当剥离完成时，活动夹头自动回到原始位置，取下样品；

7)重复步骤2)-6)10次，完成测试。

通过上述方法可以实时定量检测包装薄膜在水或油介质中的热收缩力、断裂强度和剥离强度的检测。本多功能的设备和方法成功解决了现有技术无法检测包装薄膜在水或油介质中的热收缩力的问题，也解决了无法同时检测热收缩力、断裂强度、剥离强度的问题，本装置和方法的成功开发可以保障高效、经济地检测薄膜综合性能，节约设备成本和设备占地面积，具有较高的推广价值。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.热收缩性薄膜综合性能测定设备，其特征在于：包括底座、样品夹具和恒温控温装置，所述样品夹具通过升降装置可滑动的固定于所述底座上并位于恒温控温装置的正上方，所述样品夹具包括U型座I、在U型座I一端外侧通过一支架可拆卸固定的固定夹头和在U型座I内侧与固定夹头平行设置的活动夹头，所述U型座I与活动夹头之间设置有用于调节活动夹头与固定夹头之间距离的样品长度调节装置，所述样品长度调节装置包括丝杆螺母机构I、与螺母I固定的移动滑块和对丝杆I旋转驱动的丝杆电机I，所述活动夹头通过移动滑块的推拉力计与移动块可拆卸固定，还包括控制系统，所述控制系统包括相互连通的数据采集器、PLC控制器和显示器，所述数据采集器与推拉力计、所述PLC控制器与数据采集器、恒温控温装置及升降装置分别用数据线连通；

所述升降装置包括U型座II、设置在U型座II内的升降座和设置在所述U型座II与升降座之间用于驱使升降座上下移动的丝杆螺母机构II，所述丝杆螺母机构II中的螺母II固定在升降座上，丝杆II固定在U型座II上。

2.根据权利要求1所述的热收缩性薄膜综合性能测定设备，其特征在于：还包括样品托，所述固定夹头、活动夹头更换为样品托后可进行固态刚性材料在液体介质中的膨胀力或恢复力的检测。

3.根据权利要求1所述的热收缩性薄膜综合性能测定设备，其特征在于：所述恒温控温装置为水浴锅。

4.利用权利要求1-3任一所述热收缩性薄膜综合性能测定设备进行收缩力测试的方法，其特征在于：

一、收缩力测试：

1)制备样品；

2)固定样品：手动操作将样品的两端分别固定在固定夹头上和活动夹头上，利用样品长度调节装置将样品拉直；

3)通过显示器写入控制程序；

4)通过恒温控温装置将液体介质控制在设定温度上；

5)通过升降装置将样品平稳下降到液面以下；

6)通过数据采集器将推拉力计的数据信息传送到显示器上，并画出热收缩力—时间关系曲线；

7)之后，通过升降装置将样品上升至原来高度，其间继续记录样品的收缩力值，并画出冷收缩力—时间关系曲线，卸下样品；

8)重复2)-7)10次，测试完成；

二、剥离强度测试：

1)制备样品、固定板和胶带，固定板和胶带的长度大于样品的长度；

2)用胶水将样品的非膜面与固定板表面固定24h，样品的膜面用胶带贴紧固定；

3)启动电源，手动操作将铝板固定于固定夹头，胶带固定于活动夹头，利用样品长度调节装置将胶带拉直；

4)PLC控制器发出升降指令：活动夹头以一定速度向上运动，膜以180°同样速率从样品表面剥离；

5)数据采集器将数据收集并绘制剥离强度力值-时间曲线，并将剥离强度力值-时间曲线转化成剥离强度力值-距离曲线；

6)当剥离完成时，活动夹头自动回到原始位置，取下样品；

7)重复步骤2)-6)10次，完成测试；

三、断裂强度测试：

1)制备样品；

2)固定样品两端；

3)通过显示器写入控制程序；

4)断裂测试；

5)数据采集器将数据收集并绘制断裂强度力值-时间曲线，并将断裂强度力值-时间曲线转化成断裂强度力值-距离曲线；

6)当剥离完成时，活动夹头自动回到原始位置，取下样品；

7)重复步骤2)-6)10次，完成测试。