手表包装行业用热收缩膜的可行性分析

1 概述

热收缩膜（简称收缩膜）采用急聚冷却定性的工艺法吹塑成型，这种聚冷的生产工艺根据高聚物定向原理，当树脂被完全塑化挤出成胚膜后，聚合物在玻璃化温度和黏流温度之间沿纵横两方向进行强制拉伸，使聚合物的分子链沿拉伸方向取向，这时将薄膜急聚冷却，将拉伸取向所产生的应变“冻结”[1]。当薄膜重新加热到“解冻”温度时，就会产生应力松弛，也就是已定向的分子链发生解取向，此时，被迫处于紧张状态的拉伸链，则恢复到取向前松弛状态的折叠链，因此赋予收缩膜良好的收缩性能[2]。尤其在包装行业，收缩膜以其质优价廉的特点，正在取代其他包装材料。

热收缩膜广泛应用于：食品、药品、消毒餐具、文体用品、工艺礼品、印刷品、五金塑料制品、电话机、电子电器等等各种产品的外包装，尤其是在不规则形体物品或商品的组合式（集束）包装方面，既能满足商品的防潮防尘、防触摸、透明展示等功能，又能增加产品外观吸引力，也可用于代替各类纸盒，不但节约包装成本，而且符合包装潮流热收缩膜用于各种产品的销售和运输。热收缩膜的主要作用是稳固、遮盖和保护产品。因此，热收缩膜必须具有较高的耐穿刺性，良好的收缩性和一定得收缩应力，在收缩过程中，薄膜不能产生孔洞。

热收缩膜的材料有很多，包括PVC聚氯乙烯，PE聚乙烯，POF多层共挤聚烯烃，PET聚对苯二甲酸，OPS聚苯乙烯等材料[3]。作为热收缩膜的材料，有如下要求：（1）合适的收缩率，不同的制品要求不同的收缩率，这就要求收缩膜树脂在成型后有合适的收缩率[4]；（2）易于存储，收缩膜在存储时均会遇到存储收缩的问题，这样在使用时收缩膜就会达不到理想的收缩率，而造成收缩膜功能的失效；（3）良好的力学性能，收缩膜作为包装材料使用时，要求具有较好的韧性，较大的抗撕裂强度；（4）良好的卫生性能；（5）良好的商品展示性[5]。

2 热收缩膜种类

2.1 PVC膜

PVC是一种乙烯基的聚合物质，其材料是一种非结晶性材料。PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂，具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。PVC（聚氯乙烯），其单体的结构简式为CH2=CHCl。

PVC膜是目前应用最广泛的一种薄膜材料。PVC膜价格低廉，温度收缩范围大，对热源的要求不高，主要加工热源是热空气、红外线或者是二者的结合。但PVC膜难回收，燃烧时产生毒气，不利于环保，在欧洲、日本等地已禁止使用[6]。

PVC制品最常用的加工工艺是挤出和注塑。随着对于PVC所使用的助剂的研发，PVC助剂性能的不断提高，使得PVC的使用领域逐渐扩大。

2.2 POF膜

POF全称多层共挤聚烯烃热收缩膜，它是将线性低密度聚乙烯作为中间层（LLDPE），共聚丙烯（pp）作为内、外层，通过三台挤出机塑化挤出，再经模头成型、膜泡吹胀等特殊工艺加工而成的[7]。

POF是一种热收缩膜，主要用于包装规则和不规则形状的产品，由于其无毒环保、高透明度、高收缩率、良好的热封性能，高光泽度、强韧性、抗撕裂、热收缩均匀及适合全自动高速包装等特点，是传统PVC热收缩膜的换代产品，广泛应用于汽车用品，塑料制品，文具，电子，化妆品，罐装饮料，医药等产品。

POF热收缩包装薄膜用途十分广泛，并具有环保无毒的优点，因此受到世界发达国家的广泛重视，已基本取代PVC热收缩包装膜成为热收缩包装材料中的主流产品[8]，市场前景广阔。

2.3 PE膜

PE聚乙烯，是一种透明的热塑性塑料。PE常用的有三大类，即：LDPE、HDPE和LLDPE三种。聚乙烯的单体是一样，只不过在合成这些聚乙烯时，其工艺条件不一样，生成三种不同的聚乙烯品种，因此三种材料的性能有较大的差异[8]。

PE薄膜是一种韧性很好的材料，广泛适用于酒类、易拉罐类、矿泉水类、各种饮料类、布匹等产品的整件集合包装，该产品柔韧性好，抗撞击、抗撕裂性强，不易破损、不怕潮、收缩率大。

2.4 PET膜

PET塑料分子结构高度对称，具有一定的结晶取向能力，故而具有较高的成膜性和成性[9]。PET是乳白色或浅黄色高度结晶性的聚合物，表面平滑而有光泽。耐蠕变、抗疲劳性、耐摩擦性好，磨耗小而硬度高，具有热塑性塑料中最大的韧性；电绝缘性能好，受温度影响小，但耐电晕性较差。无毒、耐气候性、抗化学药品稳定性好，吸水率低，耐弱酸和有机溶剂，但不耐热水浸泡，不耐碱[10]。

PET做成的瓶具有强度大、透明性好、无毒、防渗透、质量轻、生产效率高等因而受到了广泛的应用。PET膜的特点在于低收缩力（对内部容器的压力）和低纵向收缩率。

2.5 PP膜

PP热收缩膜一般采用二元或三元共聚聚丙烯，通过双向拉伸工艺生产BOPP薄膜。目前低收缩率的BOPP薄膜大有市场大多数烟草公司都采用BOPP收缩膜包装。

2.6 PS膜

BOPS薄膜无味无毒，回收工艺简单，属于绿色环保产品，是取代国内目前广泛使用的PVC收缩膜的一种材料。BOPS在环保方面有两大优势：一是对使用过的制品可以回收循环使用；二是在回收或处理焚化过程中不产生任何对人体健康有害的物质。BOPS收缩率大，但分子结构不稳定，需要低温储存[11]。

2.7 其他新型薄膜

PEN作为一种新型的薄膜包装材料，与PET结构类似，但收缩行为完全不同。这是因为在PEN收缩中起主导因素的结构为萘环，在拉伸过程中PEN中诱导产生了两种刚性无定形相态，一种在151℃时发生一般情况的收缩，另一种相态200～310℃发生收缩。在定向后，PEN具有类似液晶高分子性能，这种现象的发现，必会带来收缩膜新的发展[12]。

3 热收缩膜设备

热收缩包装机是目前市场比较先进的包装方法之一，采用收缩膜包裹在产品或包装件外边，经过加热使收缩薄膜裹紧产品或包装件，充分显示物品外观，提高产品的展销性，增加美观及价值感。同时包装后的物品能密封、防潮、防污染，并保护商品免受来自外部的冲击，具有一定的缓冲性，尤其是当包装易碎品时，能防止器皿碎时飞碎。

热收缩膜包装机的特点是，采用远红外线直接加热，适用于各种规则和不规则物品的包装，可进行快速的包装，其包装温度在80～200℃。

4 手表包装行业使用热收缩膜可能出现的问题

目前，手表行业中对表壳和表带的包装主要采用的是防静电膜，如采用热收缩膜，包装温度在80～200℃，会产生下述问题：

4.1 不锈钢表壳的热膨胀系数为13～20×10-6/K（1米的不锈钢每升高1℃膨胀0.013～0.020毫米），蓝宝石玻璃的热膨胀系数为5.8×10-6/K（1米的蓝宝石玻璃每升高1℃膨胀0.0058毫米），在80～200℃的快速加热的过程中，不锈钢表壳和蓝宝石玻璃都会发生热膨胀，在玻璃位产生相互应力，破坏手表原有的结构系统，有可能使玻璃脱落和移位，导致手表防水系统的破坏。

4.2 机芯的主要材质为铜，铜的热膨胀系数为1.2～2.0×10-5/K （1米的铜材料每升高1℃膨胀0.012～0.020毫米），高于不锈钢和蓝宝石玻璃热膨胀系数，机芯属于精密仪器，其安全储存温度宜在5～35℃，相对湿度为70%以下，在80～200℃的包装温度下，机芯各轮系发生热膨胀，可能导致机芯各部件配合精度下降，致使手表走时精度降低。

图1 热收缩膜包装机

4.3 机芯中的机油在机芯走时的过程中，起到润滑作用，其安全使用温度为-41～80℃（取不同机芯零部件使用不同机油的最大区间值），80～200℃的包装温度，超出了机油的安全使用温度上限，会使机油快速的挥发，丧失其润滑性能，导致机芯轮系摩擦系数增加，降低走时精度。

4.4 在某些手表表款中，上套和玻璃均采用胶水或者热熔胶的方法进行粘接，使上套固定在表壳和玻璃位上，80～200℃的包装温度，会使固化好的胶水再次发生熔融，进而产生脱胶，导致手表的上套和玻璃产生脱落。

4.5 手表的防水性能主要靠密封橡胶圈的压缩变形实现，其安全使用温度小于60℃，80～200℃的包装温度，会使橡胶圈出现加速老化现象，降低密封橡胶圈的使用寿命，破坏手表的防水系统，使手表的防水性能大打折扣。

4.6 文中所提到的几种热收缩膜在进行热收缩后，表面均会产生发硬的现象，透光度虽达到90%左右，但视觉效果均不清晰，且热收缩包装后有尖锐棱角，拆除较为困难，拆除过程中会刮伤表壳表面。

5 结束语

经过收集热收缩膜的样品，发现目前市场上的热收缩膜均不适合应用于手表行业进行包装；下一步应考虑改变思路，尝试新的非热收缩膜材料，进行试验包装。