收縮膜熱縮性能測試新方法

摘要：目前，國內(nèi)收縮膜收縮率的測試方法主要為油浴法與烘箱加熱法兩種，本文以標(biāo)準(zhǔn)ISO14616為依據(jù)，介紹了一種收縮膜熱縮性能測試的新方法，并利用該方法測試了OPS薄膜的收縮性能，包括收縮率、熱縮力與冷縮力，通過對測試原理、設(shè)備FST-02 薄膜熱縮性能測試儀及試驗(yàn)過程的介紹，為收縮膜熱縮性能的測試提供參考。

摘要：熱縮性能、收縮率、熱縮力、冷縮力、收縮膜、薄膜熱縮性能測試儀

收縮膜是一種使用范圍較廣的包裝材料，廣泛應(yīng)用于灌裝飲料、啤酒、乳制品、肉制品、醫(yī)藥、電子產(chǎn)品、塑料制品、文具、書本、玩具、化妝品等產(chǎn)品的包裝及標(biāo)簽，具有透明、外觀精美、防潮、防塵等特點(diǎn)，常見的收縮膜包括POF、PE、OPS、PET、PVC、PVDC等。收縮薄膜的熱縮性能源自于薄膜中的分子鏈?zhǔn)軣岚l(fā)生解取向，恢復(fù)到未拉伸前的能力，即在薄膜的生產(chǎn)過程中，當(dāng)其處于高彈態(tài)下時(shí)進(jìn)行強(qiáng)制拉伸，使分子鏈取向，當(dāng)薄膜再次受熱時(shí)，分子鏈解取向，恢復(fù)到未拉伸的狀態(tài)，使薄膜收縮。不同收縮薄膜的收縮性能并不相同，同一薄膜在不同溫度下的收縮性能也有所差異，另外，收縮膜所包裝產(chǎn)品種類多、形狀千差萬別的現(xiàn)狀要求其具有不同的收縮性能，因此加強(qiáng)對收縮膜熱縮性能的研究及監(jiān)測就顯得尤為重要。

目前，國內(nèi)專門針對薄膜收縮性能檢測的方法標(biāo)準(zhǔn)主要為GB/T 12027-2004《塑料 薄膜和薄片加熱尺寸變化率試驗(yàn)方法》，該標(biāo)準(zhǔn)所使用的方法為烘箱加熱法，另外有些產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對所涉及產(chǎn)品收縮性能的測試方法做出了要求，如GB/T10003-2008《普通用途雙向拉伸聚丙烯(PP)薄膜》、GB/T13519-2016《包裝用聚乙烯熱收縮薄膜》等，前者要求使用烘箱加熱法，后者為油浴加熱法。無論哪種方法都僅能用于測試收縮膜的收縮率，對于收縮過程中產(chǎn)生的力值則無從考究，而收縮力值的大小是影響收縮膜包裝是否緊致、是否會(huì)引起產(chǎn)品擠壓變形的重要因素。為了探究收縮膜的收縮率及收縮力情況，本文采用ISO14616《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》中規(guī)定的方法，對收縮膜的收縮率、熱縮力、冷縮力進(jìn)行測試。

1、試驗(yàn)原理

本次試驗(yàn)采用空氣加熱原理進(jìn)行測試，當(dāng)設(shè)備加熱腔內(nèi)的溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，試樣進(jìn)入加熱腔中進(jìn)行收縮試驗(yàn)，收縮過程中產(chǎn)生的尺寸及力值變化分別由位移傳感器與力值傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)力值降低到設(shè)定值后，試樣出腔，繼續(xù)監(jiān)測試樣的尺寸及力值變化。收縮率為試驗(yàn)前后試樣長度的減小值與試驗(yàn)前試樣長度比值的百分?jǐn)?shù)，試樣加熱過程中產(chǎn)生的力值即為熱縮力，試樣出腔冷卻過程中產(chǎn)生的力值即為冷縮力。

2、試驗(yàn)設(shè)備與樣品

本文采用的試驗(yàn)設(shè)備為Labthink蘭光公司自主研制的FST-02薄膜熱縮性能測試儀。該設(shè)備擁有高精度力值傳感器和位移傳感器，可測定試樣的熱縮性能參數(shù)，收縮力量程為0.2 ~ 30 N，測量精度為±0.2%，并可根據(jù)特殊需求定制更寬范圍的力值；熱縮位移量程為0.125 ~ 70 mm，測量精度為±0.125 mm；加熱腔體工作溫度范圍為室溫 ~ 210℃，控溫精度±0.5℃；可同時(shí)測試1 ~ 3組試樣，可測試的試樣尺寸為130 mm × 15 mm。該設(shè)備滿足多項(xiàng)國家和標(biāo)準(zhǔn)，如ISO 14616、DIN 53369，可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1  FST-02薄膜熱縮性能測試儀

試驗(yàn)所用樣品為雙向拉伸聚苯乙烯OPS收縮膜，鑒于其良好的使用性能及環(huán)保性，該材料作為一種新型的收縮標(biāo)簽正逐步替代傳統(tǒng)的PVC標(biāo)簽。

3、試驗(yàn)過程

3.1 裁樣

沿OPS樣品橫向裁取10條寬為15.0 mm的試樣，長度應(yīng)保證夾具間有100 mm的有效長度。用制樣器在每條試樣表面形成兩個(gè)圓孔，便于試樣的裝夾。每2條試樣為一組，分別用于測試試樣的收縮率與收縮力。

3.2 裝樣

取任意三組試樣，分別裝夾到設(shè)備的三組夾具上，每組夾具均包括分別配置了力值傳感器、位移傳感器的兩個(gè)試樣夾具。裝夾的試樣應(yīng)*平直，且力值傳感器應(yīng)不受力。

圖2 試樣裝夾圖

3.3 參數(shù)設(shè)置

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。

3.4 測試過程

當(dāng)設(shè)備加熱腔內(nèi)的溫度達(dá)到試驗(yàn)溫度后，試樣自動(dòng)進(jìn)腔，試驗(yàn)開始計(jì)時(shí)，試樣受熱收縮并產(chǎn)生熱縮力，當(dāng)力值下降到zui大熱縮力的15%~30%時(shí)，試樣自動(dòng)出腔，此后產(chǎn)生的力值為冷縮力。設(shè)備自動(dòng)記錄并實(shí)時(shí)顯示試樣進(jìn)腔到試驗(yàn)結(jié)束過程中的熱縮力、冷縮力、收縮率。試驗(yàn)結(jié)束后，設(shè)備顯示每組試樣的收縮率、zui大熱縮力、zui大冷縮力。將其余兩組試樣裝夾到設(shè)備上進(jìn)行測試。

4、試驗(yàn)結(jié)果

本次試驗(yàn)測試的是OPS收縮膜樣品在110℃、120℃下的收縮性能，測試結(jié)果見表1。

表1 OPS樣品收縮性能測試結(jié)果

5、結(jié)論

從OPS收縮膜樣品在兩種溫度條件下測得的收縮性能來看，120℃時(shí)樣品的收縮率略高于110℃，而兩種溫度下的zui大熱縮力與zui大冷縮力均相差無幾，即收縮力隨溫度的變化不大；所測試的OPS樣品的zui大冷縮力明顯大于zui大熱縮力，說明該收縮膜在冷卻過程中產(chǎn)生的緊致力更大；五組樣品測試結(jié)果的偏差均較小，重復(fù)性好。依據(jù)ISO14616原理研發(fā)的FST-02薄膜熱縮性能測試儀可同時(shí)測試收縮膜的收縮率、熱縮率與冷縮力，與傳統(tǒng)的油浴法、烘箱加熱法僅能測試收縮率相比，該方法可以更全面的反映收縮膜的熱縮性能，能夠更好的應(yīng)用于收縮膜的研究及質(zhì)量監(jiān)控中。