環(huán)保PET吸塑罩殼在產(chǎn)品包裝上的應(yīng)用
——以牙刷包裝為例

王惠 輝山乳業(yè)（沈陽）銷售有限公司 張躍 中知恒瑞專利代理有限公司

但PET 材料的特殊性給自動(dòng)包裝生產(chǎn)線帶來了挑戰(zhàn)。與PVC 材料相比，PET 材料加工溫度高、熔點(diǎn)高、柔韌性好，對于包裝機(jī)器的沖切模具要求很高，且沖切模具更換頻率較PVC 高，無疑增加了企業(yè)生產(chǎn)成本。針對以上問題進(jìn)行分析，通過PET 片材結(jié)構(gòu)優(yōu)化、吸塑油改良和自動(dòng)包裝生產(chǎn)線升級改造，最終得到焊接效果合格的包裝成品。

一、材料部分

（一）PET 片材結(jié)構(gòu)優(yōu)化

PET 雖然已被用于吸塑包裝，但由于是結(jié)晶材料，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高，模塑溫度高，普通聚酯薄膜經(jīng)過特殊工藝處理只能得到30%以下的熱收縮率，加工成型困難，抗沖擊性能差，因此需要通過改性、共混等方法改進(jìn)其加工成型性能，來滿足牙刷吸塑包裝的要求。

APET（非結(jié)晶化聚對苯二甲酸乙二醇酯）片材是由使用間苯二甲酸及二甘醇對聚酯進(jìn)行改性后的樹脂經(jīng)擠出成型而得。APET 是熱塑性環(huán)保塑膠產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于吸塑包裝，其邊料與廢品可回收，所含化學(xué)元素同紙張一樣為碳、氫、氧，屬于可降解塑料。APET 的耐折性好，比重比一般材質(zhì)低3.7%，透明度高、強(qiáng)度高、耐低溫，能耐零下幾十?dāng)z氏度而不脆裂。與PET 相比，APET 的低溫韌性（抗沖擊性能和抗撕裂性）和耐熱性得到改善，制品外觀透明度更高。

PETG 是以二元醇進(jìn)行共聚改性所制得的PET 共聚物。PETG 的硬度、剛度和韌性都比PET 均聚物好，低溫下也保持應(yīng)有的韌性。制品的透明度更高，幾乎可以達(dá)到無色。其韌性相對APET 較低，熔點(diǎn)比APET低20℃，有更好的加工性能和吸塑性能，并且是一種可降解的環(huán)保型材料。

結(jié)合APET 和PETG 兩者優(yōu)良的特性，將PET 吸塑片材做成三層復(fù)合片材。這種三層復(fù)合片材由中間層APET、上下兩層PETG 原料按合適比例共擠產(chǎn)生。PETG 更容易被切斷，可以有效提高刀模的壽命。一般在切割A(yù)PET 的情況下，切刀的壽命只有15 萬次，刀具磨損后需要打磨。因?yàn)樯舷虑械兜拈g隙要保持在一定范圍之內(nèi)，所以切刀一般只允許打磨5 次。而做成三層復(fù)合結(jié)構(gòu)后，有效提高了刀模的壽命。另外，可以在中間層增加一定的回收材料來降低成本。

（二）吸塑油的影響

吸塑包裝一般是將不規(guī)則物體通過使用PVC 或PET 透明泡罩加以密封防護(hù)，再將泡罩與已涂敷吸塑油的紙卡（紙張）通過熱壓黏合在一起，形成完整、規(guī)則、透明的包裝形式。目前中國牙刷市場主流的包裝方式均采用真空吸塑包裝，吸塑油是連接背卡和吸塑罩殼的黏合劑。在更換吸塑泡罩材料時(shí)，吸塑油的選擇成為影響焊接效果的關(guān)鍵因素。吸塑油的主要成分是樹脂（如聚氨酯類、丙烯酸類等）和添加劑（如抗老化劑、稀釋劑等）。在牙刷背卡印刷完畢之后，可選擇在線或者離線涂布吸塑油。吸塑油的成分、黏性、稀稠度、涂布程度、涂布后背卡放置時(shí)間等都會(huì)影響牙刷吸塑焊接的效果，需要選擇與PET 材料匹配的吸塑油。

通過優(yōu)化PET 片材結(jié)構(gòu)，選擇匹配的吸塑油，對自動(dòng)包裝機(jī)器進(jìn)行升級改造，解決了PET 材料所存在的難吸塑、預(yù)加熱易變形、不易被模切的問題，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保PET吸塑泡罩在牙刷包裝上的成功應(yīng)用。未來牙刷包裝在兼顧美觀實(shí)用的同時(shí)，必定會(huì)更加廣泛深入地應(yīng)用環(huán)保的材料及工藝，如采用去膜化的材料、采用更加環(huán)保的油墨及光油等，切實(shí)踐行綠色包裝的承諾。

（三）測試方案的建立

吸塑包裝焊接效果合格的判定方法為：焊接后將吸塑片材與牙刷背卡全部用手撕開，破壞界面發(fā)生在紙纖維層，并且吸塑片材的焊接面積范圍內(nèi)附有90%以上的紙纖維；連續(xù)焊接不良的長度不得超過1cm。只有塑料片附有一定量的紙層纖維，才能滿足在生產(chǎn)、搬運(yùn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、銷售過程中吸塑包裝不會(huì)輕易破開，產(chǎn)品到達(dá)消費(fèi)者手中時(shí)依舊密封性良好。

通過一系列模擬生產(chǎn)過程和實(shí)際運(yùn)輸過程的測試驗(yàn)證，在牙刷背卡相同的條件（全轉(zhuǎn)移技術(shù)）下，所改良的吸塑油不僅滿足PET 復(fù)合材料吸塑罩殼的焊接要求，同時(shí)對PVC 材料的吸塑罩殼也可適用。這可幫助企業(yè)在進(jìn)行物料轉(zhuǎn)換時(shí)減少庫存物料的報(bào)廢，節(jié)約費(fèi)用。

二、機(jī)器改造升級

選擇優(yōu)化后的PET 復(fù)合片材和匹配的吸塑油，針對PET 材質(zhì)特性，對自動(dòng)包裝機(jī)器分別從預(yù)熱工位、模切前工位以及模切工位三個(gè)方面進(jìn)行升級改造。

預(yù)熱工位的問題在于PET 片材的軟化點(diǎn)在60℃左右，在自動(dòng)生產(chǎn)線停開機(jī)5s 以上，PET 片材會(huì)從兩邊向內(nèi)收縮變形，黏附在預(yù)熱板上，導(dǎo)致要重新接駁和清廢。解決方案是增加冷風(fēng)裝置，在停開機(jī)時(shí)對著片材和預(yù)熱板之間吹冷風(fēng)，確保片材不會(huì)收縮變形。

模切前工位的改善是根據(jù)PET 片材冷卻后更易模切、不傷切刀的原理，在模切前增加冷卻裝置，讓PET 快速冷卻并更容易被切斷，有效提高刀模的壽命。

模切工位的改善是對上固定板的材料、密度進(jìn)行調(diào)整并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，增加整體的剛性，確保長時(shí)間使用不變形，以保證整體平面度在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求之內(nèi)。導(dǎo)柱直徑加大至40mm，增加導(dǎo)柱的剛性，提升整體的穩(wěn)定性。改變導(dǎo)柱的上下定位方式，利用導(dǎo)柱的最大外圓定位（上固定板的背面加工直徑為40mm 的定位孔），確保導(dǎo)柱長時(shí)間使用不易變形。改變沖刀固定座的鑄造材料、增加相應(yīng)的熱處理，同時(shí)增加支撐點(diǎn)部位的加強(qiáng)筋，保證其長時(shí)間使用不易變形，確保固定座的整體平面度。通過對這三個(gè)工位的協(xié)同改造，可以極大改善產(chǎn)品的焊接效果。

三、結(jié)束語

聚氯乙烯（PVC）片材在包裝上的應(yīng)用十分普遍。這種材料在包裝的美觀性和保護(hù)性、包裝成本、生產(chǎn)的普及型和便利性、包裝工藝的自動(dòng)化程度等各方面的表現(xiàn)都十分突出。但聚氯乙烯在加工過程中不可避免地要添加增塑劑、防老劑等具有毒性的輔料，后期回收處理時(shí)在較高溫度下會(huì)慢慢分解出對人體有害的氯化氫氣體。