6.1 머리말
플라스틱의 포장자재의 대부분의 봉함에는 HS가 사용된다. 종래의 HS관리는 온도, 시간, 압력이 지표로서 관리되고 있다. 하지만 이 3요소의 정의는 애매하기 때문에 제어 요소로서 신뢰성은 보증하기 어려운 것이었다.
본항에서는 4.2에서 제시한 용착면 온도 측정법을 이용하여, 종래부터 행하여 온 HS의 조절 항목의 온도 관련 요소를 용착면 등의 직접 측정으로 종래법의 부적합점을 설명한다.
본항에서는 다음 사항의 검토를 제시한다.
(1) 4중 HS의 각 부위의 온도응답
(2) HS의 압착압과 용착면 온도의 관계
(3) 휘발성분을 포함한 HS의 용착면 온도의 거동
(4) 발열체에 테프론 시트를 장학한 경우의 피가열체와의 접촉면의 온도 거동
(5) 발열체의 표면 온도 분포의 계측
(6) 가열체의 표면 온도의 정밀한 조정법
(7) 편면 가열의 부적합 해석
6.2 4중 HS의 각 부위의 온도 응답의 계측
스탠딩 파우치, 필로우 등의 포장은 도6.1에 나온 것처럼 단순한 2매의 HS가 아니고 4중의 HS 부위와 2중의 HS 부위가 혼재한다.
양면 동일 온도 가열의 경우에도 4중의 1-2, 2-3층, 2중의 1-1층의 용착면 온도의 응답은 다르다. 가열 온도의 적정화에는 각 부위의 온도 응답의 측정 확인이 필요하다.
동일 포장 재료를 4매 겹친 1-2, 2-3층의 용착면 온도와 가열체의 표면에 코팅한 테프론 시트/포장재료의 표층의 접촉면과 테프론 시트/가열체의 온도의 4점을 양면 동일 온도로 가열한 경우의 계측 결과의 사례를 도4.6에 나타내었다.
6.3 HS의 압착압과 용착면 온도의 관계
Heat jaw 방식의 가열을 관찰해 보면, 전열은 피가열재와의 접촉에 의해 행해진다. HS의 완성은 수 ㎛의 전열 gap에도 영향을 받기 때문에 접촉 상태에 의해 HS의 완성에 변화가 생긴다(8.2 참조).
하지만 너무 강한 압착압은 5.1.2에서 논한 것과 같이 heat sealant층이 용출하기 때문에 피해야 한다.
포장재료의 미세한 “구김(시와)”을 제거하여 용착면을 확실히 접촉시키는 적정 가압 조건의 측정이 기대되고 있다. 압착압의 기능을 도 6.2에 도해하였다.
샘플에 걸리는 압착압[MPa](heat jaw의 작동 공기압은 아님)을 샘플의 양면의 접촉이 시작하는 미세 압착압인 0.05MPa부터 0.30MPa까지 변화시켜 용착면의 온도 응답을 계측하였다. 그 결과를 도6.3에 나타내었다. 압착압이 낮은 영역(P1, P2)에서는 용착면 온도의 응답이 명확하게 늦어서, 열전도가 불완전 하다는 것을 알 수 있다. 압착압이 0.08MPa이 되면 응답은 매우 빨라진다. 간단히 압착압을 증가시켜도 응답의 변화는 보이지 않는다. 이 결과로부터 압착압이 0.08MPa 부근 이상에서 열전달 상태가 거의 일정하게 되는 것을 알 수 있다. 0.30MPa의 응답 결과를 주의 깊게 관찰하면 용융 온도 이상의 온도영역(130℃ 부근)에서 응답이 빠르게 되는 이상을 나타내고 있다. 높은 압착압에서 액상화 한 용융측의 유동이 일어나고 있는 것이 관찰되고, 높은 압착압 조작에 유의가 필요하다는 것을 시사하고 있다. Heat sealant의 용출을 제어하기 위해서는 0.1~0.2MPa에 적정 가압을 한다.