摘要：飲料瓶外所使用的標(biāo)簽大多為PET、PVC、PP材質(zhì)的熱收縮膜，利用加熱原理使套標(biāo)收縮進(jìn)行包裝。標(biāo)簽在收縮過程中是否可以保持良好的貼合效果，需要監(jiān)測其收縮率、收縮力等指標(biāo)是否合適。若熱收縮標(biāo)簽?zāi)さ氖湛s率或收縮力過大或者過小，則易導(dǎo)致標(biāo)簽皺縮嚴(yán)重、瓶體發(fā)生形變、標(biāo)簽不貼合等現(xiàn)象。本文以新型的薄膜熱縮性能測試儀為準(zhǔn)，結(jié)合ISO 14616標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)研究了飲料瓶PVC熱收縮標(biāo)簽?zāi)さ氖湛s性能，詳細(xì)介紹了設(shè)備的測試原理、參數(shù)及測試過程，可為標(biāo)簽?zāi)さ葻崾湛s膜的收縮性能測試方面提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：飲料瓶、標(biāo)簽、熱收縮標(biāo)簽?zāi)?、熱收縮膜、貼合性、收縮性能、收縮力、收縮率、熱縮力、冷縮力

測試意義：

飲料瓶外部常附著一層標(biāo)簽，該標(biāo)簽通常采用不干膠標(biāo)簽或者熱收縮標(biāo)簽兩類，前者是通過標(biāo)簽上的不干膠進(jìn)行搭接縫合，多為收縮環(huán)繞標(biāo)簽，以PP材質(zhì)居多；后者則為收縮套管式標(biāo)簽，是利用收縮膜標(biāo)簽的熱收縮性能，將套標(biāo)裁切成合適的尺寸后套到容器上，再利用蒸汽、紅外線或熱風(fēng)通道進(jìn)行熱處理，使套標(biāo)緊貼在容器表面，以PET、PVC、PS材質(zhì)為主。

熱收縮標(biāo)簽?zāi)な乾F(xiàn)今較為廣泛應(yīng)用的一種包裝材料，具有包裝緊實(shí)、透明美觀、貼合度強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。熱收縮膜作為高分子材料在加工時(shí)的特定高溫環(huán)境下進(jìn)行拉伸時(shí)，部分分子鏈段在拉伸方向上定向取向，無序卷曲的分子鏈段將會(huì)有序排列，待溫度急速降低時(shí)，分子鏈段取向結(jié)構(gòu)與內(nèi)應(yīng)力被“冷凍"，熱收縮膜成品即在此溫度下被定型。當(dāng)熱收縮膜被應(yīng)用時(shí)，再次被加熱到拉伸時(shí)的溫度時(shí)，被“冷凍"的分子鏈段發(fā)生解取向，恢復(fù)到無序卷曲形態(tài)，即表現(xiàn)為熱收縮現(xiàn)象。當(dāng)進(jìn)一步冷卻時(shí)，已熱收縮的薄膜將進(jìn)一步緊致，產(chǎn)生一定的冷縮力。套標(biāo)在熱收縮的過程中，若其收縮率過大，或者收縮力（包括熱縮力及冷縮力）過高，則易導(dǎo)致標(biāo)簽消耗量變大，并且標(biāo)簽收縮過度使得印刷圖案發(fā)生變形，嚴(yán)重者則出現(xiàn)塑料瓶體發(fā)生變形等現(xiàn)象；若標(biāo)簽的收縮率較小，收縮力過低，則易出現(xiàn)標(biāo)簽不貼合瓶體等現(xiàn)象。因此，及時(shí)監(jiān)控?zé)崾湛s標(biāo)簽?zāi)さ氖湛s性能對保證飲料瓶瓶體美觀、降低包裝成本等方面具有關(guān)鍵性指導(dǎo)意義。

圖1    飲料瓶熱收縮標(biāo)簽?zāi)ぃㄌ讟?biāo)）

檢測方法：

目前，國內(nèi)熱收縮膜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中對熱收縮性能的檢測方法多為烘箱或油浴熱收縮。但是，這兩種測試方法均只能檢測熱收縮膜的熱收縮率。而國際標(biāo)準(zhǔn)化組織發(fā)布的熱收縮膜檢測標(biāo)準(zhǔn)——ISO 14616則要求利用空氣加熱原理（即空氣?。┻M(jìn)行薄膜各種熱收縮性能的測試，包括熱收縮力、冷縮力、收縮率、收縮時(shí)間等性能。所以本試驗(yàn)將參考ISO14616-1997《塑料 聚乙烯 乙烯共聚物及其混合物熱收縮膜 收縮性能的測試》進(jìn)行熱收縮標(biāo)簽?zāi)さ臒峥s力、冷縮力以及收縮率的測試。

本解決方案將采用Labthink蘭光公司自主研制的FST-02薄膜熱縮性能測試儀結(jié)合上述標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)飲料瓶PVC熱收縮標(biāo)簽?zāi)悠返氖湛s性能。

1、試驗(yàn)儀器

FST-02薄膜熱縮性能測試儀（Labthink蘭光），高精度力值傳感器和位移傳感器可精確測定試樣的熱縮性能參數(shù)，可測試試樣收縮力量程為0.2 ~ 30 N，并可根據(jù)特殊需求定制更寬范圍的力值；收縮力測量精度為±0.2%；可測試試樣熱縮位移量程為0.125 ~ 70 mm，熱縮位移測量精度為±0.125 mm；試驗(yàn)用的加熱腔體工作溫度范圍為室溫 ~ 210℃，控溫精度±0.5℃；設(shè)備可同時(shí)測試1 ~ 3組試樣，試樣尺寸為130 mm × 15 mm。

該設(shè)備滿足多項(xiàng)國家和國際標(biāo)準(zhǔn)：ISO 14616、DIN 53369，可以精確的定量測定塑料薄膜在熱收縮過程中的熱縮力、冷縮力、以及收縮率等性能。

圖2    FST-02薄膜熱縮性能測試儀

2. 試樣的制備

沿著PVC標(biāo)簽?zāi)さ臋M、縱向分別裁取寬為15 mm的試樣各20條，每2條為1組試樣，即橫、縱向各10組試樣，每組試樣分別用于熱縮力、冷縮力、收縮率的測試。試樣長度應(yīng)保證夾具間有100 mm的有效長度。測試試樣的厚度，至少測試3點(diǎn)，取平均值。用專用制樣器在試樣表面打穿出兩個(gè)圓孔，便于試樣的裝夾。

3. 試驗(yàn)條件

地點(diǎn)：濟(jì)南蘭光包裝安全檢測中心

試驗(yàn)條件：23℃、50%RH

測試指標(biāo)：最大熱縮力、最大冷縮力、收縮率

4. 試驗(yàn)步驟

4.1 試驗(yàn)原理

將熱收縮標(biāo)簽?zāi)し謩e放置在帶有位移傳感器和力值傳感器的夾具上，迅速升溫到收縮溫度，然后冷卻，通過測試樣品在封閉加熱艙內(nèi)受熱后隨時(shí)間變化的各收縮性能曲線，從而自動(dòng)獲得熱縮力、冷縮力、收縮率及設(shè)置溫度等結(jié)果值。

4.2 試驗(yàn)步驟

FST-02薄膜熱縮性能測試儀可精確測試熱收縮膜的各種收縮力及相應(yīng)的收縮率，設(shè)備操作便捷：

l  安裝試樣：每組試樣內(nèi)其中1個(gè)試樣必須完(分隔)全平直的安裝于拉力傳感器上，拉力傳感器受力為零。另一個(gè)試樣須完(分隔)全平直的置于支架臂與位移傳感器上的夾具之間，有效長度為100 mm。

圖3    制樣、裝樣過程

l  根據(jù)PVC標(biāo)簽?zāi)さ膮⒖紲囟?，設(shè)置試驗(yàn)溫度、結(jié)束溫度等試驗(yàn)參數(shù)，點(diǎn)擊開始試驗(yàn)選項(xiàng)，試驗(yàn)開始。

l  當(dāng)設(shè)備加熱艙內(nèi)的溫度達(dá)到試驗(yàn)溫度后，試樣自動(dòng)進(jìn)艙，試驗(yàn)開始計(jì)時(shí)，試樣受熱收縮并產(chǎn)生熱縮力，當(dāng)熱縮力的數(shù)值下降約15% ~ 30%時(shí)，使試樣離開加熱艙并停止計(jì)時(shí)。則記錄最佳設(shè)置溫度下薄膜在15~30秒之內(nèi)出現(xiàn)的最大熱縮力、最大冷縮力、收縮率、最大熱縮力出現(xiàn)時(shí)間等參數(shù)。

l  重復(fù)上述步驟，直至橫、縱向的10組試樣均完成測試。計(jì)算最大熱縮力、最大冷縮力與收縮率的平均值。

l  最佳設(shè)置溫度即可實(shí)現(xiàn)熱收縮膜在15~30秒內(nèi)出現(xiàn)最大收縮率的溫度。如果所記錄的試樣最大收縮力數(shù)值出現(xiàn)在置于加熱罩中不足15秒時(shí)，則逐步將設(shè)定溫度降低10 ℃，重復(fù)試驗(yàn)，直至最大收縮力數(shù)值出現(xiàn)在15秒 ~ 30秒之間。相反，如果達(dá)到最大收縮力的時(shí)間大于30秒，則逐步將設(shè)定溫度升高10 ℃，重復(fù)試驗(yàn)，直至最大收縮力出現(xiàn)在15秒 ~ 30秒之間。

4.3 試驗(yàn)結(jié)果

飲料瓶PVC標(biāo)簽?zāi)ぴ谧罴言O(shè)置溫度下橫向的最大熱縮力、最大冷縮力以及收縮率的平均值分別為3.06 N/15mm、3.28 N/15mm、38.1%，而縱向的最大熱縮力、最大冷縮力以及收縮率的平均值分別為0.101 N/15mm、0.674 N/15mm、1.95%。從上述數(shù)據(jù)可以看出，該PVC標(biāo)簽?zāi)闄M向收縮膜，即標(biāo)簽的橫向圍繞著瓶體進(jìn)行收縮。

總結(jié)：

采用FST-02薄膜熱縮性能測試儀測試熱收縮標(biāo)簽?zāi)r(shí)，可同時(shí)測試標(biāo)簽?zāi)さ臒峥s力、冷縮力及收縮率等性能指標(biāo)，這是目前傳統(tǒng)的烘箱法、油浴法無(分隔)法比擬的。該設(shè)備的精準(zhǔn)度、智能化程度、試驗(yàn)效率較高，除了熱收縮標(biāo)簽?zāi)ひ酝?，還可廣泛用于腸衣膜、集束包裝膜、消毒餐具包裝膜、文體用品、工藝禮品、五金件等各種產(chǎn)品的熱收縮膜的收縮性能測試。Labthink蘭光一直致力于為全球客戶提供專業(yè)的檢測服務(wù)與設(shè)備，為客戶提供大量的包裝材料性能數(shù)據(jù)參考。同時(shí)，Labthink蘭光提供包材阻隔性、機(jī)械性能強(qiáng)度等各種性能的檢測儀器及解決方案，您可以登陸濟(jì)南蘭光公司網(wǎng)站查看具體信息或直接致電咨詢。Labthink蘭光期待與各行業(yè)中的用戶增進(jìn)技術(shù)交流與合作。