제9장 HS 조작의 기능성 개선 - 14(가열면의 온도 분포의 설정방법)

[YDfamily]

9.7.6 가열면의 온도 분포의 설정방법

온도분포대의 선택 방법 도9.22를 사용하여 설명한다. 이것은 HS면 내측에 있어서 가열 종료 시의 용착면 온도가 144℃, peel seal 가열대와 tear seal 가열대의 접합면의 온도가 156℃로 되도록 하면, peel seal대의 HS 강도 10N/15mm부터 50N/15mm까지의 연속적인 peel seal로 된다. Tear seal 면이 160℃로 되어 있기 때문에 tear seal의 가열로 된다. 완성한 HS 샘플의 HS 강도는 (b)부터 (a)의 온도 눈금을 가열 폭으로 치환한 패턴으로서 보인다.

우선 열류 조절대의 설계를 행한다. 가열체 (1), (2) 표면온도를 상기 (a)보다 3~5℃ 높도록 설정하고, 사용 예정의 재질의 열류 조절대의 두께를 바꾸고, 열류 조절대의 외측으로부터 1mm와 평면대의 중간점 부분에 위치하도록 용착면 온도 센서를 피 가열재에 끼워 압착 시간과 용착면 온도의 관계를 구한다. 도9.21은 측정결과를 종합한 것인다. 이 결과로부터 우선 평명대의 용착면 온도가 (a)에 도달한 시간을 구하고, 이 HS 압착 시간으로 한다. 그리고, 이 압착 시간에 있어서 peel seal을 형성하는 용착면 온도가 되는 열류 조절대의 두께를 선택한다. Peel seal이 형성된 온도가 144~153℃이기 때문에, 하한의 144℃에 상당하는 열류 조절대의 두께는 용착면 온도가 이 온도 범위에 들어가는 약 0.3mm로 한다.

9.7.7 실시예의 평가

다음의 조건을 행한 compo seal의 결과를 소개한다.

∙ 가열체 표면온도: 165℃

∙ 압착시간: 0.38초

∙ 열류 조절대 재료: 테프론(등록상표)

∙ 열류 조절대 두께(1): 0.3mm

∙ Peel seal 대(3): 9mm

∙ Tear seal 대(2): 5mm

∙ 초기 압착압: 0.1MPa

얻어진 peel과 tear의 혼성 HS 샘플의 인장 시험을 행한 결과를 도9.25에 나타내었다. 열분석의 결과(용착 온도)를 기준으로 하여 170℃에서 행한 HS 샘플의 인장시험을 병기하였다.

도9.15 compo seal의 HS 결과와 종래법과의 비교

본 제안인 compo seal에서는 시작이 완만하여 접착면 박리가 명확히 관찰되었다. 그래서 인장강도는 최대치인 57N/15mm로 되고, 박리가 진행되어 tear seal 영역의 약 0.85초인 (d)에서 파단 되었다. 0.8cm 부근까지는 peel seal과 tear seal 경계 영역의 양호한 peel seal이었다. 한편 tear seal만의 HS 샘플은 시작이 빠르고, 0.35cm의 박리 치수에서 항복점(c)에 도달하여 본 발명의 경계 영역의 인장강도 보다 작인 51N/15mm에서 파단 되었다.

각 점의 인장강도는 각 점의 미소 인장 변화에 대한 응답이다. 즉 측정점마다의 일량은 [(강도; N) * (샘플링 간의 인장 거리)] / [(인장속도) * 15mm]의 파단까지의 총계로 된다. 인장강도를 동일하게 하면 연산 면적의 지수화 비교로 compo seal과 종래법 HS면의 파대 방어성의 비교가 가능하다. 종래법의 적분은 (c)점, compo seal의 혼성법의 적분 범위는 (d)점까지 행하였다. 종래법은 9.9, compo seal(혼성법)에서는 41을 얻었다. 이 수치는 접착면의 외부 응력 에너지 소비 능력으로 치환하여 평가 가능하기 때문에 혼성 가열에 의해 접착면은 부분적으로 박리하여도 HS fin이 파대 방어에 유효한 기능을 하고 있다는 평가가 가능하다. Compo seal(혼성법)의 박리 상태의 해석을 도9.26에 나타내었다. Impulse seal과 hot wire(용단) seal과의 비교 예는 도3.14에 나타내고 있다.

도9.26 compo seal의 peel의 진행 모델

9.7.8 compo seal(혼성법)의 산업상의 이용가능성

Compo seal의 HS 구조는 HS edge의 파단 방지가 가능하고 찢어짐 방어를 위해 재료의 두께를 올릴 필요가 없게 되고, HS의 합리적인 신뢰성 보증이 가능하다고 하는 이점을 갖고 있기 때문에 종래의 HS을 대체할 가능성을 기대 가능하다. 당분간은 peel seal이 불가결한 생분해성 플라스틱의 파우치 제작, seal이나 염가인 레토르트 파우치에의 적용을 고려할 수 있다.