飲料瓶外標簽收縮貼合性的檢測解決方案

摘要：飲料瓶外所使用的標簽大多為PET、PVC、PP材質的熱收縮膜，利用加熱原理使套標收縮進行包裝。標簽在收縮過程中是否可以保持良好的貼合效果，需要監測其收縮率、收縮力等指標是否合適。若熱收縮標簽膜的收縮率或收縮力過大或者過小，則易導致標簽皺縮嚴重、瓶體發生形變、標簽不貼合等現象。本文以新型的薄膜熱縮性能測試儀為準，結合ISO 14616標準試驗研究了飲料瓶PVC熱收縮標簽膜的收縮性能，詳細介紹了設備的測試原理、參數及測試過程，可為標簽膜等熱收縮膜的收縮性能測試方面提供技術參考。

關鍵詞：飲料瓶、標簽、熱收縮標簽膜、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簽，該標簽通常采用不干膠標簽或者熱收縮標簽兩類，前者是通過標簽上的不干膠進行搭接縫合，多為收縮環繞標簽，以PP材質居多；后者則為收縮套管式標簽，是利用收縮膜標簽的熱收縮性能，將套標裁切成合適的尺寸后套到容器上，再利用蒸汽、紅外線或熱風通道進行熱處理，使套標緊貼在容器表面，以PET、PVC、PS材質為主。

　　熱收縮標簽膜是現今較為廣泛應用的一種包裝材料，具有包裝緊實、透明美觀、貼合度強等優點。熱收縮膜作為高分子材料在加工時的特定高溫環境下進行拉伸時，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有序排列，待溫度急速降低時，分子鏈段取向結構與內應力被“冷凍”，熱收縮膜成品即在此溫度下被定型。當熱收縮膜被應用時，再次被加熱到拉伸時的溫度時，被“冷凍”的分子鏈段發生解取向，恢復到無序卷曲形態，即表現為熱收縮現象。當進一步冷卻時，已熱收縮的薄膜將進一步緊致，產生一定的冷縮力。套標在熱收縮的過程中，若其收縮率過大，或者收縮力（包括熱縮力及冷縮力）過高，則易導致標簽消耗量變大，并且標簽收縮過度使得印刷圖案發生變形，嚴重者則出現塑料瓶體發生變形等現象；若標簽的收縮率較小，收縮力過低，則易出現標簽不貼合瓶體等現象。因此，及時監控熱收縮標簽膜的收縮性能對保證飲料瓶瓶體美觀、降低包裝成本等方面具有關鍵性指導意義。

圖1  飲料瓶熱收縮標簽膜（套標）

檢測方法：

　　目前，國內熱收縮膜產品標準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。而標準化組織發布的熱收縮膜檢測標準——ISO 14616則要求利用空氣加熱原理（即空氣浴）進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、收縮時間等性能。所以本試驗將參考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》進行熱收縮標簽膜的熱縮力、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合上述標準檢驗飲料瓶PVC熱收縮標簽膜樣品的收縮性能。

1、試驗儀器

　　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測定試樣的熱縮性能參數，可測試試樣收縮力量程為0.2 ~ 30 N，并可根據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；試驗用的加熱腔體工作溫度范圍為室溫 ~ 210℃，控溫精度±0.5℃；設備可同時測試1 ~ 3組試樣，試樣尺寸為130 mm × 15 mm。

　　該設備滿足多項國家和標準：ISO 14616、DIN 53369，可以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標簽膜的橫、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，取平均值。用制樣器在試樣表面打穿出兩個圓孔，便于試樣的裝夾。

3. 試驗條件

地點：濟南蘭光包裝安全檢測中心

試驗條件：23℃、50%RH

測試指標：zui大熱縮力、zui大冷縮力、收縮率

4. 試驗步驟

4.1 試驗原理

　　將熱收縮標簽膜分別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受熱后隨時間變化的各收縮性能曲線，從而自動獲得熱縮力、冷縮力、收縮率及設置溫度等結果值。

4.2 試驗步驟

　　FST-02薄膜熱縮性能測試儀可測試熱收縮膜的各種收縮力及相應的收縮率，設備操作便捷：

• 安裝試樣：每組試樣內其中1個試樣必須*平直的安裝于拉力傳感器上，拉力傳感器受力為零。另一個試樣須*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

• 根據PVC標簽膜的參考溫度，設置試驗溫度、結束溫度等試驗參數，點擊開始試驗選項，試驗開始。
• 當設備加熱艙內的溫度達到試驗溫度后，試樣自動進艙，試驗開始計時，試樣受熱收縮并產生熱縮力，當熱縮力的數值下降約15% ~ 30%時，使試樣離開加熱艙并停止計時。則記錄*設置溫度下薄膜在15~30秒之內出現的zui大熱縮力、zui大冷縮力、收縮率、zui大熱縮力出現時間等參數。
• 重復上述步驟，直至橫、縱向的10組試樣均完成測試。計算zui大熱縮力、zui大冷縮力與收縮率的平均值。
• *設置溫度即可實現熱收縮膜在15~30秒內出現zui大收縮率的溫度。如果所記錄的試樣zui大收縮力數值出現在置于加熱罩中不足15秒時，則逐步將設定溫度降低10 ℃，重復試驗，直至zui大收縮力數值出現在15秒 ~ 30秒之間。相反，如果達到zui大收縮力的時間大于30秒，則逐步將設定溫度升高10 ℃，重復試驗，直至zui大收縮力出現在15秒 ~ 30秒之間。

4.3 試驗結果

　　飲料瓶PVC標簽膜在*設置溫度下橫向的zui大熱縮力、zui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zui大熱縮力、zui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%。從上述數據可以看出，該PVC標簽膜為橫向收縮膜，即標簽的橫向圍繞著瓶體進行收縮。

總結：

　　采用FST-02薄膜熱縮性能測試儀測試熱收縮標簽膜時，可同時測試標簽膜的熱縮力、冷縮力及收縮率等性能指標，這是目前傳統的烘箱法、油浴法*的。該設備的度、智能化程度、試驗效率較高，除了熱收縮標簽膜以外，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、五金件等各種產品的熱收縮膜的收縮性能測試。