PETG熱收縮標(biāo)簽褶皺問題分析

李海良 李國慶 吳齊

（河南銀金達(dá)新材料股份有限公司）

1.前言

熱收縮膜已廣泛應(yīng)用于食品、飲料、電子電器和玩具等的包裝領(lǐng)域。熱收縮標(biāo)簽在其應(yīng)用中占有重要地位。目前，被廣泛使用的熱收縮標(biāo)簽主要有聚氯乙烯（PVC）、改性聚對苯二甲酸乙二醇酯（PETG）和拉伸聚苯乙烯（OPS）三種。PVC材料制成的熱收縮標(biāo)簽透明性好、收縮率較高，收縮率一般在40%～60%之間，而且其成本低，抗拉伸強(qiáng)度大，溫度收縮范圍大，對熱源要求不高，主要加工熱源是熱空氣、紅外線或二者的結(jié)合。但是PVC收縮膜不易回收，燃燒時(shí)產(chǎn)生毒氣，不利于環(huán)保。

目前，PVC熱收縮標(biāo)簽在國內(nèi)的飲料市場占有率可達(dá)65%以上，但是在歐洲、日本及其他一些國家和地區(qū)已禁止或限制使用。[1]

PETG材料制成的熱收縮標(biāo)簽最為環(huán)保，是替代PVC膜最理想的材料。其收縮率最高可以達(dá)到78%，且能夠預(yù)先調(diào)整收縮率。PETG熱收縮標(biāo)簽具有光澤度高、強(qiáng)度大、透明性好、收縮范圍廣、收縮起始溫度低等特點(diǎn)，能給不同外形的瓶體、瓶蓋或者瓶帽提供貼身包裝，可實(shí)現(xiàn)360°標(biāo)簽設(shè)計(jì)，凸顯產(chǎn)品形象，提升產(chǎn)品檔次等特點(diǎn)，以致于其市場占有率越來越高。[2]

PETG熱收縮標(biāo)簽的加工需要經(jīng)過印刷、分切、合掌、檢品、套標(biāo)和熱收縮等環(huán)節(jié)。其中熱收縮環(huán)節(jié)是其中最后一步也是非常關(guān)鍵的一步，決定產(chǎn)品的最終使用效果。熱收縮就是將套標(biāo)后的成品標(biāo)簽通過傳送帶輸送至熱收縮爐中，在收縮爐的高溫環(huán)境中標(biāo)簽緊貼瓶身收縮，最終保證完美的收卷效果和產(chǎn)品外觀效果，以滿足終端客戶的正常使用要求。

套標(biāo)的方法有手動套標(biāo)和套標(biāo)機(jī)套標(biāo)：手工套標(biāo)的產(chǎn)品都是切片后的單片標(biāo)簽，生產(chǎn)效率低下，但是定位準(zhǔn)確，對于批量不大的訂單還是適合的，目前在藥品、日化行業(yè)仍有一些應(yīng)用；自動套標(biāo)的產(chǎn)品都是卷狀供貨，適合大批量品種，目前在飲料、家化、食品、調(diào)味品等行業(yè)的應(yīng)用以自動套標(biāo)為主。

收縮爐主要有電收縮爐和蒸汽收縮爐兩種：電加熱的收縮方式能源利用率低，而且由于烘道內(nèi)溫度分布不均勻，容易導(dǎo)致收縮效果不一致，影響標(biāo)簽圖案的均勻收縮；蒸汽加熱的形式，其使用不同壓力、不同流量的蒸汽以調(diào)整烘道供熱量，在蒸汽烘道中有多個(gè)蒸汽噴嘴，各噴嘴位置可調(diào)，一般在烘道的進(jìn)口先收縮瓶體的底部的預(yù)收，蒸汽噴嘴的位置逐漸上升，最后收縮瓶體的瓶口位，收縮效果較電加熱效果好。[3,4]本文對PETG熱收縮標(biāo)簽在經(jīng)過蒸汽收縮爐收縮后褶皺問題，分別從不同角度進(jìn)行了探究。

2.實(shí)驗(yàn)

2.1 原料和試劑

PETG熱收縮膜——河南銀金達(dá)新材料股份有限公司提供

改性油墨——某油墨廠家提供

不同形狀飲料瓶——市場購買

6844合掌劑——上海旭杜

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

印刷機(jī)——（型號J2108C、邢臺北人）

合掌機(jī)——（型號 NJ300、廣州潮安金利達(dá)包裝機(jī)械有限公司）

蒸汽熱收縮爐——（型號LM-2000、廣州市聯(lián)盟機(jī)械設(shè)備有限公司）

氣相色譜儀——（型號GC-2010、日本島津）

烘箱——（型號DHG-9023A，上海靜宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）。

2.3 實(shí)驗(yàn)樣品的制備

分別使用改性油墨A、普通PET油墨、OPP專用油墨和改性油墨對 PETG熱收縮膜進(jìn)行印刷，然后和未印刷的 PETG熱收縮膜一起使用6844合掌劑進(jìn)行合掌。最后將PETG熱收縮膜按需要根據(jù)瓶體形狀分別做成合適的熱收縮套筒標(biāo)簽。

2.4 性能測試

印刷膜種溶劑殘留借助氣相色譜儀進(jìn)行測試：將放置12 h后，將0.2 m2印刷后的熱收縮膜樣品裁成10×30 mm的碎片，放入清潔并在80度條件下預(yù)熱過的500 ml三角瓶內(nèi)，用硅膠密封好放入 80±2℃干燥箱中加熱 30分鐘后，用500ml進(jìn)樣器抽拉5次抽取500 ml瓶中氣體，注入進(jìn)樣口中進(jìn)行分析。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 油墨中溶劑殘留對標(biāo)簽收縮效果的影響

油墨中溶劑殘留是影響標(biāo)簽收縮效果的重要因素。當(dāng)印刷溶劑殘留過多容易導(dǎo)致薄膜局部結(jié)晶化，發(fā)生結(jié)晶化后的熱收縮標(biāo)簽在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近收縮率會明顯偏低，在超過玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的某區(qū)間將會發(fā)生急劇的收縮，在該情況下將會引起標(biāo)簽上部收縮褶皺。

從表1和圖1可以看出，1號改性油墨印刷后的標(biāo)簽在進(jìn)行熱收縮后出現(xiàn)瓶口褶皺現(xiàn)象，而2號和3號油墨印刷的PETG膜在進(jìn)行熱收縮后未出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象。可能原因?yàn)橛湍锏娜軇Ρ∧さ氖湛s效果造成影響，印刷后的殘留溶劑量越多薄膜存放時(shí)間越久，殘留溶劑對薄膜的腐蝕效果越嚴(yán)重，產(chǎn)品套標(biāo)收縮后出現(xiàn)瓶身褶皺問題的可能性越大。

表1 不同油墨印刷后溶劑殘留列表

圖1 不同體系油墨印刷標(biāo)簽熱收縮效果圖

3.2 收縮曲線過陡或收縮過快對熱收縮標(biāo)簽的收縮效果的影響

PETG熱收縮膜的剛性較大，在進(jìn)行熱收縮過程中會出現(xiàn)因局部氣體不能順利排出或者局部收縮不同步而導(dǎo)致收縮褶皺問題。為了實(shí)現(xiàn)不同收縮速率和不同收縮曲線的收縮效果對比，設(shè)計(jì)如下交叉驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)（為了實(shí)現(xiàn)收縮的完全，本實(shí)驗(yàn)通過調(diào)節(jié)傳送帶速度和蒸汽溫度進(jìn)行實(shí)現(xiàn)）。

從表2和圖2可以看出，同一種收縮標(biāo)簽在收縮爐中7s以上時(shí)間完成標(biāo)簽緊貼瓶身收縮，收縮效果最佳。不同類別收縮曲線標(biāo)簽，收縮曲線越陡，標(biāo)簽收縮效果越差。

表2 不同種類收縮標(biāo)簽在不同收縮速率下收縮效果列表

圖2 1號膜和2號膜在不同收縮溫度下收縮曲線

3.3 熱收縮標(biāo)簽?zāi)Σ料禂?shù)對熱收縮效果的影響

摩擦系數(shù)是影響套標(biāo)收縮的一個(gè)重要因素。熱收縮標(biāo)簽的摩擦系數(shù)受兩方面影響，里印摩擦系數(shù)的大小與油墨顆粒的大小息息相關(guān)，表面印刷的標(biāo)簽的摩擦系數(shù)大小與膜材質(zhì)有關(guān)。膜擦系數(shù)大除了影響最終的套標(biāo)效果還與影響標(biāo)簽在瓶身的熱收縮效果有關(guān)，摩擦系數(shù)過大容易出現(xiàn)熱收縮過程中局部不能被順利拉開而出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象。

從表3可以看出，摩擦系數(shù)越高，在標(biāo)簽緊貼瓶身熱收縮過程中，標(biāo)簽越易出現(xiàn)褶皺，所以在實(shí)際應(yīng)用過程中應(yīng)盡量減小熱收縮標(biāo)簽貼瓶身面的摩擦系數(shù)，避免收縮褶皺的出現(xiàn)。

表3 不同摩擦系數(shù)標(biāo)簽收縮效果列表

3.4 厚度偏差大對熱收縮效果的影響

當(dāng)在客戶套標(biāo)收縮過程中，突然出現(xiàn)卷邊的情況，且同時(shí)有局部收縮不到位的情況，此時(shí)若加大蒸汽的量和壓力，情況改善或解決的，則基本是厚度偏差過大導(dǎo)致的。厚度偏差主要是生產(chǎn)過程中原料性質(zhì)不穩(wěn)定、過程控制不佳或者較頻繁進(jìn)行工藝調(diào)整等因素引起的。

從表4可以看出，厚度偏差越大標(biāo)簽在進(jìn)行熱收縮過程中越易出現(xiàn)褶皺問題，在厚度偏差小于等于4%情況下，標(biāo)簽在瓶身基本不出現(xiàn)褶皺問題，可能原因?yàn)楹穸绕顚κ湛s效果的影響有一定的程度，當(dāng)超過該可能影響程度雖然還存在厚度偏差現(xiàn)象，但標(biāo)簽在收縮過程中的可自行調(diào)節(jié)減弱該影響。

表4 不同厚度偏差標(biāo)簽熱收縮效果

3.5 瓶型對熱收縮效果的影響

收縮標(biāo)簽在烘道中的收縮，一般是從底部開始，逐步上升；收縮過程中標(biāo)簽與瓶體之間的空氣會從上部排出，但若是中間有比較深的加強(qiáng)筋環(huán)或收腰設(shè)計(jì)，則空氣很難排出，需要在相應(yīng)部位增加或標(biāo)簽整體從低到高都增加一條透氣口。

從圖3看在瓶1為凹痕較淺的瓶型，瓶型2由于有較深的加強(qiáng)筋而引起凹，在進(jìn)行熱收縮過程中，氣體無法正常排出，常出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象，為了達(dá)到既定熱收縮效果，常需要在標(biāo)簽表面打排氣孔來輔助熱收縮的進(jìn)行。

圖3 不同類型瓶型

4.結(jié)論

本文探究了不同因素對標(biāo)簽熱收縮過程中出現(xiàn)褶皺問題的影響，得出結(jié)論如下：

（1）隨著油墨中殘留溶劑量提高，對熱收縮標(biāo)簽的腐蝕加重，收縮過程中較易出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象；

（2）收縮曲線越陡或者收縮時(shí)間越短，收縮標(biāo)簽出現(xiàn)褶皺問題的可能性越高；

（3）降低標(biāo)簽?zāi)Σ料禂?shù)，是提升熱收縮標(biāo)簽收縮效果的重要手段；

（4）厚度偏差越大，標(biāo)簽熱收縮過程中越易出現(xiàn)因局部受熱不足出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象，而提高蒸汽量能顯著改善該問題；

（5）越復(fù)雜的瓶型，收縮過程中越易氣體不能排出而出現(xiàn)褶皺問題，而增加排氣孔是改善該問題的重要手段。