依據ISO14616標準測試收縮膜材料的熱縮性能

摘要：目前，國內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，本文以標準ISO14616為依據，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(guò)對測試原理、設備薄膜熱縮性能測試儀及試驗過(guò)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，廣泛應用于灌裝飲料、啤酒、乳制品、肉制品、醫藥、電子產(chǎn)品、塑料制品、文具、書(shū)本、玩具、化妝品等產(chǎn)品的包裝及標簽，具有透明、外觀(guān)精美、防潮、防塵等特點(diǎn)，常見(jiàn)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受熱發(fā)生解取向，恢復到未拉伸前的能力，即在薄膜的生產(chǎn)過(guò)程中，當其處于高彈態(tài)下時(shí)進(jìn)行強制拉伸，使分子鏈取向，當薄膜再次受熱時(shí)，分子鏈解取向，恢復到未拉伸的狀態(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(lèi)多、形狀千差萬(wàn)別的現狀要求其具有不同的收縮性能，因此加強對收縮膜熱縮性能的研究及監測就顯得尤為重要。

　　目前，國內專(zhuān)門(mén)針對薄膜收縮性能檢測的方法標準主要為GB/T 12027-2004《塑料 薄膜和薄片加熱尺寸變化率試驗方法》，該標準所使用的方法為烘箱加熱法，另外有些產(chǎn)品標準對所涉及產(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(wú)論哪種方法都僅能用于測試收縮膜的收縮率，對于收縮過(guò)程中產(chǎn)生的力值則無(wú)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、試驗原理

　　本次試驗采用空氣加熱原理進(jìn)行測試，當設備加熱腔內的溫度達到設定值時(shí)，試樣進(jìn)入加熱腔中進(jìn)行收縮試驗，收縮過(guò)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)監測，當力值降低到設定值后，試樣出腔，繼續監測試樣的尺寸及力值變化。收縮率為試驗前后試樣長(cháng)度的減小值與試驗前試樣長(cháng)度比值的百分數，試樣加熱過(guò)程中產(chǎn)生的力值即為熱縮力，試樣出腔冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的力值即為冷縮力。

2、試驗設備與樣品

　　本文采用的試驗設備為恒品公司自主研制的薄膜熱縮性能測試儀。該設備擁有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，收縮力量程為0.2 ~ 30 N，測量精度為±0.2%，并可根據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。該設備滿(mǎn)足多項國家和國際標準，如ISO 14616、DIN 53369，可定量測定塑料薄膜在熱收縮過(guò)程中的熱縮力、冷縮力以及收縮率等性能。

試驗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簽正逐步替代傳統的PVC標簽。

3、試驗過(guò)程

3.1 裁樣

　　沿OPS樣品橫向裁取10條寬為15.0 mm的試樣，長(cháng)度應保證夾具間有100 mm的有效長(cháng)度。用專(zhuān)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*平直，且力值傳感器應不受力。

3.3 參數設置

　　設置試驗溫度、結束溫度等試驗參數，點(diǎn)擊開(kāi)始試驗選項，試驗開(kāi)始。

3.4 測試過(guò)程

　　當設備加熱腔內的溫度達到試驗溫度后，試樣自動(dòng)進(jìn)腔，試驗開(kāi)始計時(shí)，試樣受熱收縮并產(chǎn)生熱縮力，當力值下降到最大熱縮力的15%~30%時(shí)，試樣自動(dòng)出腔，此后產(chǎn)生的力值為冷縮力。設備自動(dòng)記錄并實(shí)時(shí)顯示試樣進(jìn)腔到試驗結束過(guò)程中的熱縮力、冷縮力、收縮率。試驗結束后，設備顯示每組試樣的收縮率、最大熱縮力、最大冷縮力。將其余兩組試樣裝夾到設備上進(jìn)行測試。

4、試驗結果

　　本次試驗測試的是OPS收縮膜樣品在110℃、120℃下的收縮性能，測試結果見(jiàn)表1。

表1 OPS樣品收縮性能測試結果

5、結論

　　從OPS收縮膜樣品在兩種溫度條件下測得的收縮性能來(lái)看，120℃時(shí)樣品的收縮率略高于110℃，而兩種溫度下的最大熱縮力與最大冷縮力均相差無(wú)幾，即收縮力隨溫度的變化不大；所測試的OPS樣品的最大冷縮力明顯大于最大熱縮力，說(shuō)明該收縮膜在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的緊致力更大；五組樣品測試結果的偏差均較小，重復性好。依據ISO14616原理研發(fā)的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，能夠更好的應用于收縮膜的研究及質(zhì)量監控中。