摘要:目前,國(guó)內(nèi)收縮膜收縮率的測(cè)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(cè)試的新方法,并利用該方法測(cè)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(duì)測(cè)試原理、設(shè)備薄膜熱縮性能測(cè)試儀及試驗(yàn)過(guò)程的介紹,為收縮膜熱縮性能的測(cè)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(cè)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(guò)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(wàn)別的現(xiàn)狀要求其具有不同的收縮性能,因此加強(qiáng)對(duì)收縮膜熱縮性能的研究及監(jiān)測(cè)就顯得尤為重要。
目前,國(guó)內(nèi)專門針對(duì)薄膜收縮性能檢測(cè)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(duì)所涉及產(chǎn)品收縮性能的測(cè)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(cè)試收縮膜的收縮率,對(duì)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(cè)試》中規(guī)定的方法,對(duì)收縮膜的收縮率、熱縮力、冷縮力進(jìn)行測(cè)試。
1、試驗(yàn)原理
本次試驗(yàn)采用空氣加熱原理進(jìn)行測(cè)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(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(jiān)測(cè),當(dāng)力值降低到設(shè)定值后,試樣出腔,繼續(xù)監(jiān)測(cè)試樣的尺寸及力值變化。收縮率為試驗(yàn)前后試樣長(zhǎng)度的減小值與試驗(yàn)前試樣長(zhǎng)度比值的百分?jǐn)?shù),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(yàn)設(shè)備與樣品
本文采用的試驗(yàn)設(shè)備為恒品公司自主研制的薄膜熱縮性能測(cè)試儀。該設(shè)備擁有高精度力值傳感器和位移傳感器,可精確測(cè)定試樣的熱縮性能參數(shù),收縮力量程為0.2 ~ 30 N,測(cè)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(cè)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(cè)試1 ~ 3組試樣,可測(cè)試的試樣尺寸為130 mm × 15 mm。該設(shè)備滿足多項(xiàng)國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),如ISO 14616、DIN 53369,可定量測(cè)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(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(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(zhǎng)度應(yīng)保證夾具間有100 mm的有效長(zhǎng)度。用專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(cè)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。
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(cè)試過(guò)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(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(guò)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、最大熱縮力、最大冷縮力。將其余兩組試樣裝夾到設(shè)備上進(jìn)行測(cè)試。
4、試驗(yàn)結(jié)果
本次試驗(yàn)測(cè)試的是OPS收縮膜樣品在110℃、120℃下的收縮性能,測(cè)試結(jié)果見表1。
表1 OPS樣品收縮性能測(cè)試結(jié)果
收縮性能 | 收縮率(%) | 最大熱縮力(N) | 最大冷縮力(N) | |||
110℃ | 120℃ | 110℃ | 120℃ | 110℃ | 120℃ | |
1 | 31.78 | 35.67 | 2.66 | 2.38 | 3.23 | 3.05 |
2 | 30.25 | 35.94 | 2.47 | 2.42 | 3.04 | 3.09 |
3 | 31.36 | 36.11 | 2.59 | 2.17 | 3.18 | 3.28 |
4 | 30.28 | 35.83 | 2.16 | 2.03 | 2.99 | 3.16 |
5 | 29.99 | 35.78 | 2.60 | 2.36 | 3.27 | 3.38 |
平均值 | 30.73 | 35.87 | 2.50 | 2.27 | 3.14 | 3.19 |
5、結(jié)論
從OPS收縮膜樣品在兩種溫度條件下測(cè)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(cè)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(cè)試結(jié)果的偏差均較小,重復(fù)性好。依據(jù)ISO14616原理研發(fā)的薄膜熱縮性能測(cè)試儀可同時(shí)測(cè)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(cè)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。
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