9.7 Peel seal과 tear seal을 혼성한 새로운 HS 방법: compo seal
9.7.1 서언
종래의 HS은 열접착층이 액상으로 되는 고온 영역의 가열이 행해지고, 접착면이 하나같이 tear seal로 되어 있다. HS의 시작에는 계면 박리하는 peel seal이 있다. 그렇지만 tear seal에 비하여 peel seal은 형성시키는 가열 온도 영역이 좁은데다 미소하고, 종래 이 tear seal와 peel seal을 의도적으로 혼성시킨 예도 없고, 또한 혼성 시킬 필요성도 논하지 않았다.
종래의 tear seal의 상태로 가열한 seal에서는 seal선에 힘이 가해져도 접착면은 박리되지 않고, edge에서 끊어짐이 발생한다. Tear seal에서는 tear 응력을 HS선의 edge에서만 받아 전면체에서는 받지 않는다.
접착층이 액상이 되는 고온 가열 상태에서는 가열체의 압착압에서 용융한 접착층이 HS 선에 발생하는 폴리옥을 형성한다. 밀봉된 파우치나 용기에 외력을 가하면 불균일 하게 변형하기 때문에 응력이 집중된 tuck가 발생한다.
Tuck 선단과 HS edge에 생긴 폴리옥의 생성 개소가 일치하면 미세면에 새롭게 응력이 집중되어 판다 핀홀의 발생으로 이어진다.
종래에는 이 대책을 위해서 접착층을 두껍게 하거나 튼튼한 재료를 선택하고 있는데 이 방법은 재료 코스트가 높아지거나 가열 시간의 연장 또는 가열 온도의 고온화 설정으로 되어 있어 찢어짐이나 핀홀의 원인의 발본적인 개량으로 되지 않는다(도9.1 참조).
종래의 tear seal 영역의 가열의 HS 방밥에서는 접착면은 응집 접착으로 되고, JIS법 Z 0238의 인장강도는 크게 되는데 접착선에는 파괴력의 완충기능이 없기 때문에, 미소부위에 파괴 응력이 집중하면 파대나 핀홀의 발생은 피하기 어렵고, 재료의 두께의 증가나 튼튼한 재료의 선택으로 되고ㅡ 포장재료가 갖는 평균적인 내파대성을 이용할 수 없고 코스트 업이 된다. 한편 peel seal은 인장당도는 tear seal을 못 미치는데, 파괴 응력이 가해지면 계면 박리를 일으킨다. 계면 박리에서는 박리 강도와 박리 면적의 크기에 상당하는 에너지의 소비가 발생하기 때문에 파괴 응력의 흡수 충역 기능을 가지게 된다.
하지만 종래의 피가열재는 peel seal이 발현하는 가열 온도대가 수 ℃이므로 적당한 조절 방법이 없이 peel seal을 피해 오고 있다.
본 제안의 목적은 폴리옥의 생성이 없고, 또한 파대 응력을 분산하여 파대나 핀홀이 발생하기 힘들고, 염가의 포장재료로 높은 신뢰성으로 HS이 가능한 HS 구조를 제공하는 것이다. 9.2.2에 기술한 peel seal의 특징의 실시방법으로 된다.
9.7.2 Peel seal과 tear seal의 혼성 HS 방법의 이론
용착면 온도의 승온 속도는 가열체로부터의 공급 열량으로 결정된다. 가열체에 직접 접촉하는 경우가 가장 빠르게 되고, 테프론 필름이나 공극에 의해 열류가 제한되면 느리게 된다. 이 모습을 도9.21에 나타내었다. HS 강도를 용착면 온도를 기준으로 하여 채취하면 도9.22에 나타난 데이터를 얻을 수 있다. HS 강도 곡선의 peel seal과 tear seal의 경계를 포함하는 온도대를 가열면으로 전개하면 HS면에 peel seal과 tear seal을 혼성하는 것이 가능하다. 필자는 HS의 피 포장물 측에 peel seal 대를 설정할 수 있도록 tear seal과 peel seal의 병용을 검토하였다.
그렇지만 이 방법은 HS을 2회 행하는 것으로 되기 때문에 실용성에서는 부족하다. 2가지의 히터를 이용하여 가열면에 강약을 갖게 하는 방법이나 가열체에 구배(勾配)를 설계한 받침대를 설계하여 저 압착압(0.05Mpa 이하)으로 tear seal과 peel seal을 형성하는 방법을 검토하였다. 온도 조절은 가능하였는데 가열체의 상호 간섭이나 압착 불균일이 일어나고, 실용상 문제가 있었다. 검토를 진행하여 6.7에서 논한 재료 내의 열류를 이용하면 가열의 온도차를 연속화 가능하기 때문에, 가열체 표면에 열전달율이 다른 받침대를 장착하는 방법을 고찰하고, 1가지의 가열체의 수mm부터 10수mm까지의 표면에 도9.21에 나타난 온도 분포를 만들어 내는 것을 성공하였다. 이것을 “compo seal”이라고 명명하였다.