收縮薄膜的生產(chǎn)工藝與原理
塑料包括無定型塑料和結(jié)晶型塑料。在生產(chǎn)薄膜的過程中, 塑料受熱熔融, 其大分子間的作用力減弱, 大分子成無序排列, 即使在薄膜冷卻后, 只要其溫度低于軟化點(diǎn)時(shí), 大分子仍是無規(guī)則狀態(tài) 。若將其再加熱至高聚物的高彈態(tài)溫度時(shí), 對(duì)薄膜進(jìn)行拉伸,大分子鏈就會(huì)沿外力作用方向(拉伸方向), 進(jìn)行有規(guī)則的定向排列。這時(shí), 對(duì)薄膜進(jìn)行冷卻, 分子鏈段的定向就被凍結(jié)起來。當(dāng)重新對(duì)薄膜進(jìn)行加熱時(shí), 由于分子鏈段的活動(dòng), 高聚物有一種恢復(fù)其拉伸前尺寸的趨勢(shì)(記憶功能), 被拉伸定向的薄膜產(chǎn)生應(yīng)力松弛,已定向的薄膜發(fā)生解取向, 薄膜就沿原來拉伸方向,收縮恢復(fù)到初始尺寸。這就是薄膜的熱收縮性 。
熱收縮膜縱向收縮率分析
依據(jù)溫度、時(shí)間變化情況測(cè)定膜縱向收縮長度,計(jì)算得膜縱向收縮率, 見圖1。
比較圖1a -c 可知, 本試驗(yàn)中的幾種熱收縮膜的縱向熱收縮率均隨包裝作業(yè)時(shí)的加熱溫度提高或加熱時(shí)間增加而增大, 其中, PE 膜的縱向熱收縮率增加較大, 收縮率可從45 %到70 %左右, 這可以從以下兩方面來解釋:一是PE 膜的結(jié)晶度高于其它3 種薄膜,一般來說, 薄膜的結(jié)晶度越高, 其分子排列越緊密, 密度越高, 因而收縮率越大;另一方面的原因可能是PE膜的縱向拉伸程度也比較高, 因而熱收縮率也比較大。比較圖1a -c 還可知PE 膜在150 ～ 180 ℃范圍熱穩(wěn)定性較好。PET 膜在溫度為100 ～ 120 ℃時(shí)加熱10 s 時(shí), 熱收縮率也比較大, 這可能也是由于其結(jié)晶度比較高引起的;但隨著溫度和加熱時(shí)間的進(jìn)一步增加, 其熱收縮率變化不大, 可能是由于PET 熱收縮膜縱向拉伸程度比較低造成的。PVC和PVC的縱向熱收率相差不大, 但由于PVC的結(jié)晶度略高于PVC, 因而其縱向收縮率也稍微高些。
圖1 薄膜的縱向熱收縮率-溫度曲線
薄膜材料橫向收縮率分析
依據(jù)溫度、時(shí)間變化情況測(cè)定膜橫向收縮長度,計(jì)算得膜橫向收縮率, 見圖2。
比較圖2a , b 和c 可知, 橫向熱收縮率依然對(duì)包裝作業(yè)時(shí)的加熱溫度和加熱時(shí)間有正依賴性, 其隨溫度與時(shí)間的變化快慢趨勢(shì)與縱向收縮類似, 但可能由于其橫向拉伸程度不一樣, 因而收縮率并不相同。例如PE 膜橫向熱收縮率在30 %～ 40 %左右, 而PET的橫向熱收縮率可以達(dá)到70 %以上, PVC 橫向熱收縮率則在40 %～ 45 %。認(rèn)為造成以上橫向收縮率差異的主要原因是這幾種薄膜的橫向拉伸程度的不同。將圖1 和圖2 相比較, 這幾種薄膜的橫向熱穩(wěn)定性溫度范圍與縱向熱穩(wěn)定范圍基本一致, 例如PE 膜的橫向熱穩(wěn)定性在150 ～ 180 ℃范圍良好;PET 在120 ～200 ℃熱穩(wěn)定性好。
圖2 薄膜的橫向熱收縮率-溫度曲線
結(jié)論
綜合以上膜縱向和橫向收縮率, 可將幾種熱收縮膜特性進(jìn)行對(duì)比, 見表1。PE 膜加熱時(shí)間較短, 縱橫收縮率較均勻, 成本較低, 但是加熱的溫度范圍較窄；PET 膜成本較高, 橫向收縮率高, 可能更適合橫向收縮的工藝設(shè)計(jì)；相對(duì)于前兩種材料，PVC 膜成本適中, 縱橫收縮率較均勻, 但是加熱時(shí)間稍長。PVC略帶雜質(zhì), 呈黑色, PVC透光率較好。
在生產(chǎn)中, 可以根據(jù)成本和不同的設(shè)計(jì)方案選擇不同的包裝材料, 如:對(duì)于印刷圖文的熱收縮薄膜, 要求有均衡的縱橫向熱收縮率;對(duì)于松軟的包裝物, 過大的熱收縮率, 會(huì)使物件變形;對(duì)于圓柱狀堅(jiān)硬物體,要求較高的橫向熱收縮率, 才能使薄膜緊貼物件 。又因?yàn)闊崾湛s薄膜的實(shí)際熱收縮率往往由被包裝物件尺寸決定, 因此在熱收縮薄膜的實(shí)際應(yīng)用中, 并不一定要達(dá)到其較大熱收縮率, 可以根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行調(diào)整。
