PETG熱收縮標簽褶皺問題分析

李海良 李國慶 吳齊

（河南銀金達新材料股份有限公司）

1.前言

熱收縮膜已廣泛應用于食品、飲料、電子電器和玩具等的包裝領域。熱收縮標簽在其應用中占有重要地位。目前，被廣泛使用的熱收縮標簽主要有聚氯乙烯（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、紅外線或二者的結合。但是PVC收縮膜不易回收，燃燒時產生毒氣，不利于環保。

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

PETG材料制成的熱收縮標簽最為環保，是替代PVC膜最理想的材料。其收縮率最高可以達到78%，且能夠預先調整收縮率。PETG熱收縮標簽具有光澤度高、強度大、透明性好、收縮范圍廣、收縮起始溫度低等特點，能給不同外形的瓶體、瓶蓋或者瓶帽提供貼身包裝，可實現360°標簽設計，凸顯產品形象，提升產品檔次等特點，以致于其市場占有率越來越高。[2]

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

套標的方法有手動套標和套標機套標：手工套標的產品都是切片后的單片標簽，生產效率低下，但是定位準確，對于批量不大的訂單還是適合的，目前在藥品、日化行業仍有一些應用；自動套標的產品都是卷狀供貨，適合大批量品種，目前在飲料、家化、食品、調味品等行業的應用以自動套標為主。

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，而且由于烘道內溫度分布不均勻，容易導致收縮效果不一致，影響標簽圖案的均勻收縮；蒸汽加熱的形式，其使用不同壓力、不同流量的蒸汽以調整烘道供熱量，在蒸汽烘道中有多個蒸汽噴嘴，各噴嘴位置可調，一般在烘道的進口先收縮瓶體的底部的預收，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熱收縮標簽在經過蒸汽收縮爐收縮后褶皺問題，分別從不同角度進行了探究。

2.實驗

2.1 原料和試劑

PETG熱收縮膜——河南銀金達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 實驗設備

印刷機——（型號J2108C、邢臺北人）

合掌機——（型號 NJ300、廣州潮安金利達包裝機械有限公司）

蒸汽熱收縮爐——（型號LM-2000、廣州市聯盟機械設備有限公司）

氣相色譜儀——（型號GC-2010、日本島津）

烘箱——（型號DHG-9023A，上海靜宏實驗設備有限公司）。

2.3 實驗樣品的制備

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熱收縮膜進行印刷，然后和未印刷的 PETG熱收縮膜一起使用6844合掌劑進行合掌。最后將PETG熱收縮膜按需要根據瓶體形狀分別做成合適的熱收縮套筒標簽。

2.4 性能測試

印刷膜種溶劑殘留借助氣相色譜儀進行測試：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度條件下預熱過的500 ml三角瓶內，用硅膠密封好放入 80±2℃干燥箱中加熱 30分鐘后，用500ml進樣器抽拉5次抽取500 ml瓶中氣體，注入進樣口中進行分析。

3.實驗結果與討論

3.1 油墨中溶劑殘留對標簽收縮效果的影響

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

從表1和圖1可以看出，1號改性油墨印刷后的標簽在進行熱收縮后出現瓶口褶皺現象，而2號和3號油墨印刷的PETG膜在進行熱收縮后未出現褶皺現象。可能原因為油墨里的溶劑會對薄膜的收縮效果造成影響，印刷后的殘留溶劑量越多薄膜存放時間越久，殘留溶劑對薄膜的腐蝕效果越嚴重，產品套標收縮后出現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簽的收縮效果的影響

PETG熱收縮膜的剛性較大，在進行熱收縮過程中會出現因局部氣體不能順利排出或者局部收縮不同步而導致收縮褶皺問題。為了實現不同收縮速率和不同收縮曲線的收縮效果對比，設計如下交叉驗證實驗（為了實現收縮的完全，本實驗通過調節傳送帶速度和蒸汽溫度進行實現）。

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

表2 不同種類收縮標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 熱收縮標簽摩擦系數對熱收縮效果的影響

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

從表3可以看出，摩擦系數越高，在標簽緊貼瓶身熱收縮過程中，標簽越易出現褶皺，所以在實際應用過程中應盡量減小熱收縮標簽貼瓶身面的摩擦系數，避免收縮褶皺的出現。

表3 不同摩擦系數標簽收縮效果列表

3.4 厚度偏差大對熱收縮效果的影響

當在客戶套標收縮過程中，突然出現卷邊的情況，且同時有局部收縮不到位的情況，此時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致的。厚度偏差主要是生產過程中原料性質不穩定、過程控制不佳或者較頻繁進行工藝調整等因素引起的。

從表4可以看出，厚度偏差越大標簽在進行熱收縮過程中越易出現褶皺問題，在厚度偏差小于等于4%情況下，標簽在瓶身基本不出現褶皺問題，可能原因為厚度偏差對收縮效果的影響有一定的程度，當超過該可能影響程度雖然還存在厚度偏差現象，但標簽在收縮過程中的可自行調節減弱該影響。

表4 不同厚度偏差標簽熱收縮效果

3.5 瓶型對熱收縮效果的影響

收縮標簽在烘道中的收縮，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筋環或收腰設計，則空氣很難排出，需要在相應部位增加或標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由于有較深的加強筋而引起凹，在進行熱收縮過程中，氣體無法正常排出，常出現褶皺現象，為了達到既定熱收縮效果，常需要在標簽表面打排氣孔來輔助熱收縮的進行。

圖3 不同類型瓶型

4.結論

本文探究了不同因素對標簽熱收縮過程中出現褶皺問題的影響，得出結論如下：

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

（2）收縮曲線越陡或者收縮時間越短，收縮標簽出現褶皺問題的可能性越高；

（3）降低標簽摩擦系數，是提升熱收縮標簽收縮效果的重要手段；

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

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