手表包裝行業(yè)用熱收縮膜的可行性分析

摘 要：本試驗(yàn)收集了市場(chǎng)上現(xiàn)有的熱收縮膜，并進(jìn)行了包裝試驗(yàn)，分析了手表行業(yè)包裝中使用熱收縮膜可能存在的問題。分析試驗(yàn)結(jié)果表明，熱收縮膜在包裝手表后均會(huì)產(chǎn)生發(fā)硬的現(xiàn)象，透光度雖達(dá)到90%左右，但視覺效果均不清晰；且熱收縮包裝后有尖銳棱角，拆除較為困難，拆除過程中會(huì)刮傷表殼表面。筆者從手表的結(jié)構(gòu)及所用材料分析，認(rèn)為前市場(chǎng)上的熱收縮膜均不適合應(yīng)用于手表包裝行業(yè)；應(yīng)考慮改變思路，嘗試新的非熱收縮膜材料進(jìn)行包裝。

關(guān)鍵詞：熱收縮膜；手表行業(yè)；包裝

1 概述

熱收縮膜（簡(jiǎn)稱收縮膜）采用急聚冷卻定性的工藝法吹塑成型，這種聚冷的生產(chǎn)工藝根據(jù)高聚物定向原理，當(dāng)樹脂被完全塑化擠出成胚膜后，聚合物在玻璃化溫度和黏流溫度之間沿縱橫兩方向進(jìn)行強(qiáng)制拉伸，使聚合物的分子鏈沿拉伸方向取向，這時(shí)將薄膜急聚冷卻，將拉伸取向所產(chǎn)生的應(yīng)變“凍結(jié)”[1]。當(dāng)薄膜重新加熱到“解凍”溫度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力松弛，也就是已定向的分子鏈發(fā)生解取向，此時(shí)，被迫處于緊張狀態(tài)的拉伸鏈，則恢復(fù)到取向前松弛狀態(tài)的折疊鏈，因此賦予收縮膜良好的收縮性能[2]。尤其在包裝行業(yè)，收縮膜以其質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的特點(diǎn)，正在取代其他包裝材料。

熱收縮膜廣泛應(yīng)用于：食品、藥品、消毒餐具、文體用品、工藝禮品、印刷品、五金塑料制品、電話機(jī)、電子電器等等各種產(chǎn)品的外包裝，尤其是在不規(guī)則形體物品或商品的組合式（集束）包裝方面，既能滿足商品的防潮防塵、防觸摸、透明展示等功能，又能增加產(chǎn)品外觀吸引力，也可用于代替各類紙盒，不但節(jié)約包裝成本，而且符合包裝潮流熱收縮膜用于各種產(chǎn)品的銷售和運(yùn)輸。熱收縮膜的主要作用是穩(wěn)固、遮蓋和保護(hù)產(chǎn)品。因此，熱收縮膜必須具有較高的耐穿刺性，良好的收縮性和一定得收縮應(yīng)力，在收縮過程中，薄膜不能產(chǎn)生孔洞。

熱收縮膜的材料有很多，包括PVC聚氯乙烯，PE聚乙烯，POF多層共擠聚烯烴，PET聚對(duì)苯二甲酸，OPS聚苯乙烯等材料[3]。作為熱收縮膜的材料，有如下要求：（1）合適的收縮率，不同的制品要求不同的收縮率，這就要求收縮膜樹脂在成型后有合適的收縮率[4]；（2）易于存儲(chǔ)，收縮膜在存儲(chǔ)時(shí)均會(huì)遇到存儲(chǔ)收縮的問題，這樣在使用時(shí)收縮膜就會(huì)達(dá)不到理想的收縮率，而造成收縮膜功能的失效；（3）良好的力學(xué)性能，收縮膜作為包裝材料使用時(shí)，要求具有較好的韌性，較大的抗撕裂強(qiáng)度；（4）良好的衛(wèi)生性能；（5）良好的商品展示性[5]。

2 熱收縮膜種類

2.1 PVC膜

PVC是一種乙烯基的聚合物質(zhì)，其材料是一種非結(jié)晶性材料。PVC材料在實(shí)際使用中經(jīng)常加入穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、輔助加工劑、色料、抗沖擊劑及其它添加劑，具有不易燃性、高強(qiáng)度、耐氣侯變化性以及優(yōu)良的幾何穩(wěn)定性。PVC（聚氯乙烯），其單體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH2=CHCl。

PVC膜是目前應(yīng)用最廣泛的一種薄膜材料。PVC膜價(jià)格低廉，溫度收縮范圍大，對(duì)熱源的要求不高，主要加工熱源是熱空氣、紅外線或者是二者的結(jié)合。但PVC膜難回收，燃燒時(shí)產(chǎn)生毒氣，不利于環(huán)保，在歐洲、日本等地已禁止使用[6]。

PVC制品最常用的加工工藝是擠出和注塑。隨著對(duì)于PVC所使用的助劑的研發(fā)，PVC助劑性能的不斷提高，使得PVC的使用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大。

2.2 POF膜

POF全稱多層共擠聚烯烴熱收縮膜，它是將線性低密度聚乙烯作為中間層（LLDPE），共聚丙烯（pp）作為內(nèi)、外層，通過三臺(tái)擠出機(jī)塑化擠出，再經(jīng)模頭成型、膜泡吹脹等特殊工藝加工而成的[7]。

POF是一種熱收縮膜，主要用于包裝規(guī)則和不規(guī)則形狀的產(chǎn)品，由于其無毒環(huán)保、高透明度、高收縮率、良好的熱封性能，高光澤度、強(qiáng)韌性、抗撕裂、熱收縮均勻及適合全自動(dòng)高速包裝等特點(diǎn)，是傳統(tǒng)PVC熱收縮膜的換代產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于汽車用品，塑料制品，文具，電子，化妝品，罐裝飲料，醫(yī)藥等產(chǎn)品。

POF熱收縮包裝薄膜用途十分廣泛，并具有環(huán)保無毒的優(yōu)點(diǎn)，因此受到世界發(fā)達(dá)國(guó)家的廣泛重視，已基本取代PVC熱收縮包裝膜成為熱收縮包裝材料中的主流產(chǎn)品[8]，市場(chǎng)前景廣闊。

2.3 PE膜

PE 聚乙烯，是一種透明的熱塑性塑料。PE常用的有三大類，即：LDPE、HDPE和LLDPE三種。聚乙烯的單體是一樣，只不過在合成這些聚乙烯時(shí)，其工藝條件不一樣，生成三種不同的聚乙烯品種，因此三種材料的性能有較大的差異[8]。

PE薄膜是一種韌性很好的材料，廣泛適用于酒類、易拉罐類、礦泉水類、各種飲料類、布匹等產(chǎn)品的整件集合包裝，該產(chǎn)品柔韌性好，抗撞擊、抗撕裂性強(qiáng)，不易破損、不怕潮、收縮率大。

2.4 PET膜

PET塑料分子結(jié)構(gòu)高度對(duì)稱，具有一定的結(jié)晶取向能力，故而具有較高的成膜性和成性[9]。PET是乳白色或淺黃色高度結(jié)晶性的聚合物，表面平滑而有光澤。耐蠕變、抗疲勞性、耐摩擦性好，磨耗小而硬度高，具有熱塑性塑料中最大的韌性；電絕緣性能好，受溫度影響小，但耐電暈性較差。無毒、耐氣候性、抗化學(xué)藥品穩(wěn)定性好，吸水率低，耐弱酸和有機(jī)溶劑，但不耐熱水浸泡，不耐堿[10]。

PET做成的瓶具有強(qiáng)度大、透明性好、無毒、防滲透、質(zhì)量輕、生產(chǎn)效率高等因而受到了廣泛的應(yīng)用。PET膜的特點(diǎn)在于低收縮力（對(duì)內(nèi)部容器的壓力）和低縱向收縮率。

2.5 PP膜

PP熱收縮膜一般采用二元或三元共聚聚丙烯，通過雙向拉伸工藝生產(chǎn)BOPP薄膜。目前低收縮率的BOPP薄膜大有市場(chǎng)大多數(shù)煙草公司都采用BOPP收縮膜包裝。

2.6 PS膜

BOPS薄膜無味無毒，回收工藝簡(jiǎn)單，屬于綠色環(huán)保產(chǎn)品，是取代國(guó)內(nèi)目前廣泛使用的PVC收縮膜的一種材料。BOPS在環(huán)保方面有兩大優(yōu)勢(shì)：一是對(duì)使用過的制品可以回收循環(huán)使用；二是在回收或處理焚化過程中不產(chǎn)生任何對(duì)人體健康有害的物質(zhì)。BOPS收縮率大，但分子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，需要低溫儲(chǔ)存[11]。

2.7 其他新型薄膜

PEN作為一種新型的薄膜包裝材料，與PET結(jié)構(gòu)類似，但收縮行為完全不同。這是因?yàn)樵赑EN收縮中起主導(dǎo)因素的結(jié)構(gòu)為萘環(huán)，在拉伸過程中PEN中誘導(dǎo)產(chǎn)生了兩種剛性無定形相態(tài)，一種在151℃時(shí)發(fā)生一般情況的收縮，另一種相態(tài)200～310℃發(fā)生收縮。在定向后，PEN具有類似液晶高分子性能，這種現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，必會(huì)帶來收縮膜新的發(fā)展[12]。

3 熱收縮膜設(shè)備

熱收縮包裝機(jī)是目前市場(chǎng)比較先進(jìn)的包裝方法之一，采用收縮膜包裹在產(chǎn)品或包裝件外邊，經(jīng)過加熱使收縮薄膜裹緊產(chǎn)品或包裝件，充分顯示物品外觀，提高產(chǎn)品的展銷性，增加美觀及價(jià)值感。同時(shí)包裝后的物品能密封、防潮、防污染，并保護(hù)商品免受來自外部的沖擊，具有一定的緩沖性，尤其是當(dāng)包裝易碎品時(shí)，能防止器皿碎時(shí)飛碎。

熱收縮膜包裝機(jī)的特點(diǎn)是，采用遠(yuǎn)紅外線直接加熱，適用于各種規(guī)則和不規(guī)則物品的包裝，可進(jìn)行快速的包裝，其包裝溫度在80～200℃。

4 手表包裝行業(yè)使用熱收縮膜可能出現(xiàn)的問題

目前，手表行業(yè)中對(duì)表殼和表帶的包裝主要采用的是防靜電膜，如采用熱收縮膜，包裝溫度在80～200℃，會(huì)產(chǎn)生下述問題：

4.1 不銹鋼表殼的熱膨脹系數(shù)為13～20×10-6/K（1米的不銹鋼每升高1℃膨脹0.013～0.020毫米），藍(lán)寶石玻璃的熱膨脹系數(shù)為5.8×10-6/K（1米的藍(lán)寶石玻璃每升高1℃膨脹0.0058毫米），在80～200℃的快速加熱的過程中，不銹鋼表殼和藍(lán)寶石玻璃都會(huì)發(fā)生熱膨脹，在玻璃位產(chǎn)生相互應(yīng)力，破壞手表原有的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，有可能使玻璃脫落和移位，導(dǎo)致手表防水系統(tǒng)的破壞。

4.2 機(jī)芯的主要材質(zhì)為銅，銅的熱膨脹系數(shù)為1.2～2.0×10-5/K （1米的銅材料每升高1℃膨脹0.012～0.020毫米），高于不銹鋼和藍(lán)寶石玻璃熱膨脹系數(shù)，機(jī)芯屬于精密儀器，其安全儲(chǔ)存溫度宜在5～35℃，相對(duì)濕度為70%以下，在80～200℃的包裝溫度下，機(jī)芯各輪系發(fā)生熱膨脹，可能導(dǎo)致機(jī)芯各部件配合精度下降，致使手表走時(shí)精度降低。

4.3 機(jī)芯中的機(jī)油在機(jī)芯走時(shí)的過程中，起到潤(rùn)滑作用，其安全使用溫度為-41～80℃（取不同機(jī)芯零部件使用不同機(jī)油的最大區(qū)間值），80～200℃的包裝溫度，超出了機(jī)油的安全使用溫度上限，會(huì)使機(jī)油快速的揮發(fā)，喪失其潤(rùn)滑性能，導(dǎo)致機(jī)芯輪系摩擦系數(shù)增加，降低走時(shí)精度。

4.4 在某些手表表款中，上套和玻璃均采用膠水或者熱熔膠的方法進(jìn)行粘接，使上套固定在表殼和玻璃位上，80～200℃的包裝溫度，會(huì)使固化好的膠水再次發(fā)生熔融，進(jìn)而產(chǎn)生脫膠，導(dǎo)致手表的上套和玻璃產(chǎn)生脫落。

4.5 手表的防水性能主要靠密封橡膠圈的壓縮變形實(shí)現(xiàn)，其安全使用溫度小于60℃，80～200℃的包裝溫度，會(huì)使橡膠圈出現(xiàn)加速老化現(xiàn)象，降低密封橡膠圈的使用壽命，破壞手表的防水系統(tǒng)，使手表的防水性能大打折扣。

4.6 文中所提到的幾種熱收縮膜在進(jìn)行熱收縮后，表面均會(huì)產(chǎn)生發(fā)硬的現(xiàn)象，透光度雖達(dá)到90%左右，但視覺效果均不清晰，且熱收縮包裝后有尖銳棱角，拆除較為困難，拆除過程中會(huì)刮傷表殼表面。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過收集熱收縮膜的樣品，發(fā)現(xiàn)目前市場(chǎng)上的熱收縮膜均不適合應(yīng)用于手表行業(yè)進(jìn)行包裝；下一步應(yīng)考慮改變思路，嘗試新的非熱收縮膜材料，進(jìn)行試驗(yàn)包裝。

參考文獻(xiàn)

[1]何曼君，陳韋孝，董西俠.高分子物理[M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2003：97-100.

[2]李衛(wèi)東.新型包裝材料-POF[J].中國(guó)包裝，2003，3：106.

[3]柳峰，徐冬梅，徐曉等.淺淡塑料熱收縮膜的發(fā)展[J].包裝與食品機(jī)械，2008，26（2）：56-60.

[4]湯文杰.淺談收縮膜套樹脂的發(fā)展[J].今日印刷，2007，7：55-56.

[5]陳智修.聚氯乙烯熱收縮膜一步法加工成型工藝的研究[J].聚氯乙烯，2005，3：23-25.

[6]林詠波.三層供擠聚烯烴熱收縮膜（POF）的加工及應(yīng)用[J].塑料包裝，2003，13（3）：34-44.

[7]林詠波.三層供擠聚烯烴熱收縮膜（POF）的加工及應(yīng)用[J].塑料，2003，32（5）：70-72.

[8]王艷芳.高壓聚乙烯收縮膜生產(chǎn)技術(shù)探討[J].合成樹脂及塑料，200

4，21（4）：17-18.

[9]楊濤.熱收縮標(biāo)簽?zāi)がF(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì).2011年會(huì)刊資料.

[10]馮樹銘.熱收縮膜PET薄膜的應(yīng)用前景十分看好[J].中國(guó)包裝工業(yè)，2005（11）：68-70.

[11]洪之全.綠色環(huán)保型PS熱收縮膜的特點(diǎn)及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)[J].塑料包裝，2007，17（2）：29-33.

[12]溫紹國(guó)，周持興，王松堯.聚烯烴熱收縮膜收縮曲線的測(cè)定及其應(yīng)用研究[J].塑料包裝，200l，11（3）：13-17.