关于热收缩膜相关知识

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万利科技 2022-12-20 444 12

一、热收缩膜产生背景

饮料行业品牌众多、种类繁杂，市场竞争激烈，生产商为了吸引消费者的眼球，获得消费者的青睐，从包装设计的角度入手，出现了较多华丽的瓶身标签，这些标签大多数都是收缩膜标签。目前，收缩膜标签已发展为标签市场中的重要组成部分，且市场份额不断扩大，年增长率高达15%，远超过普通标签5%左右的年增长率，发展潜力巨大，是标签印刷行业的一大亮点。

随着社会的发展，收缩膜标签的应用已远不止饮料瓶的外包装，其他行业也逐渐发现收缩膜标签的优势并逐渐增大应用。如啤酒行业，为方便啤酒瓶的回收，表面贴的标签采用热收缩膜，回收时放入热水中浸泡，标签自动收缩脱落，避免了溶剂的使用，大大降低了除标难度，且更加环保。电池行业也增大了对收缩膜标签的使用，可以有效地简化生产工序，降低生产成本。以及玩具、日化产品、家电等行业，也逐渐开始了对热收缩膜的应用。

二、热收缩膜的分类

热收缩膜标签从薄膜类型分类主要有PVC（聚氯乙烯）、OPS（取向聚苯乙烯）、PETG（改性聚酯）等。

1、PVC热收缩膜

PVC热收缩膜不仅产能高、成本低、收缩率大（50-65%），而且温度收缩范围宽，在热收缩标签的应用最为广泛。但是PVC中含有毒增塑剂，用于直接接触食品的包装对人体有危害，且燃烧时有氯化氢酸性物质产生，腐蚀焚烧炉，还可能产生有毒气体，不利于环保，在某些国家和地区已禁止或限制使用该类收缩膜。

2、OPS热收缩膜

OPS热收缩膜的收缩力小，收缩均匀性好，收缩率接近70%，在日本的应用非常广泛，日本已完成热收缩膜领域OPS对PVC的全部替代。但是OPS的Tg点低，40℃左右就会发生变形，常温储存收缩较大，必须冷藏贮存，应用起来限制较大，仅在日本这种生产、使用、后处理等成熟的国家或地区有较大应用。

3、PETG热收缩膜

PETG热收缩膜作为标签用膜的一种，具有高收缩率（60~80%），可应用于许多几何外形复杂的瓶体大面积套标，且PETG的收缩曲线相对平坦，便于对标签的热收缩进行更为精确的控制。但是PETG的生产工艺相对复杂，且其原料之一CHDM（1,4-环己烷二甲醇）价格昂贵，导致PETG价格远高于PVC。

三、PETG热收缩膜的发展

作为标签用热收缩膜，需要具备良好的收缩性能、耐磨性能、耐候性能、印刷性能。与其他材质相比，PETG热收缩膜具有极限收缩率高，自然收缩率低，收缩曲线平整，透明度、光泽度高，印刷色彩优异等特点。且PETG与塑料瓶身同属于聚酯系列，在循环利用方面具有得天独厚的优势，是国际公认的环保型热收缩包装材料。

1、PETG的发展历史

PETG是由PTA（对苯二甲酸）、EG（乙二醇）和CHDM组成的三元共聚物，主要有直接酯化法（PTA）和酯交换法（DMT）两种合成方法，由美国的Eastman率先掌握核心技术，成功研制并投入市场。随后，韩国的SK公司开发出PTA法PETG，并于2001年正式投产。国内对PETG的研究起步较晚，且由于PETG的主要专利技术掌握在Eastman与SK两家企业手中，国内生产的PETG主要使用NPG（新戊二醇）或多种二元醇代替CHDM进行聚合，降低PET的结晶性能，获得低结晶或非晶的PETG共聚酯，其中上海石化、广东树业等已能稳定生产PETG切片并形成销售。

2、PETG热收缩膜的发展

虽然国内暂时还未突破PETG的主要核心技术，但是PETG膜的生产与应用在国内已获得较大发展。PETG膜的生产方式主要采用的是单向拉伸的方法，生产设备为德国布鲁克纳、日本制钢所或一些国产设备。由于PETG的市场需求量暂时较小，国内广东华业与河南银金达等几家公司拥有PETG专用生产线，其余大多是PET膜的生产厂家将PETG作为差异化产品在自有产线上调整工艺进行生产，如江苏爱思开希、苏州科佩、山东富维以及宜兴光辉等，后来江苏双星涉足PETG膜领域，将PETG热收缩膜的价格首次压至1.8万元/t以下（大约为1.4-1.6万元/t），PETG在市场应用上的价格限制进一步缩小。

PETG热收缩膜诞生初期厚度主要为45~50μm，在该厚度下，薄膜的挺度更佳，后续加工的印刷与套标会更容易，标签的美观性也更好。随着生产与加工工艺的成熟，PETG膜的厚度逐渐降低，但是薄膜的挺度等机械性能也随之下降，为确保高速套标机的生产效率，目前大部分产品厚度为36~45μm。

3、PETG热收缩膜的应用

欧美国家目前暂时还未明确禁止PVC在热收缩膜领域的应用，但是以可口可乐为代表的许多大型国际企业的环保意识走在前端，已提前将产品的外包装收缩膜由PVC更换为PETG。早在2010年，可口可乐公司就已经开始着手将其旗下的“果粒橙”、“果粒奶优”等标签由PVC向PETG转化，百事可乐、雀巢等国际大型饮料企业也将其旗下的许多收缩标签改为PETG膜。在日化方面，保洁、联合利华等在克服了多项技术难题后，将旗下的“夏士莲”、“力士”等品牌的热收缩标签改为PETG。国内的许多饮料企业也在逐步加强环保投入，如娃哈哈、农夫山泉等企业的许多产品已采用PETG套标包装，电池的龙头企业南孚电池外包的标签也是PETG。随着PETG热收缩膜工艺的成熟以及成本的进一步降低，必将进一步扩大应用范围，达到对其他热收缩膜尤其是PVC的大量取代。

四、PETG热收缩膜的生产与技术

1、原材料

PETG本质上是一种改性PET聚酯，因此PETG膜的生产制造与PET相似，根据主/辅挤出机的功能，原材料分为芯层使用的有光切片与表层使用的功能母粒。

2、PETG膜的生产工艺

PETG收缩膜作为一种改性聚酯薄膜，性能与下游应用方面与普通聚酯有较大差异，生产工艺相对于普通PET也存在一定的差异。

2.1 干燥

国内以NPG改性的PETG加工过程极易水降解，对于一些使用单螺杆挤出机的公司，PETG在进挤出机前需要提前干燥。对于仍有一定结晶能力的PETG通常使用转鼓在110℃结晶干燥4h以上，而无定型PETG则在干燥塔中低温干燥（70℃以下）4-6h。若挤出机为双螺杆型，挤出机自带的真空排气系统可以有效除去PETG中的水分，则可省去干燥步骤。

2.2 挤出

PETG与PET的性能差异如下表所示，PETG的熔融温度较低，加工温度一般为240-260℃，双螺杆挤出机由于剪切更为剧烈，可进一步适当降低加工温度。值得注意的是，由于PETG的非晶性，高温条件下易发生粘连结块，若挤出机的入口处温度过高易导致下料口架桥，因此生产时通常将挤出机的入口温度降至200℃以下。

2.3 拉伸

PETG膜是收缩膜，根据下游应用的要求一般为单向收缩，分别为MD拉伸和TD拉伸，其中MD拉伸主要用于电池标签，市场需求较低，生产厂家较少。国内大多数PETG膜为TD拉伸，因为饮料标签一般为套标法收缩标签，要求PETG收缩膜沿着瓶身横向收缩，有些要求较高的收缩膜在生产时MD方向会设计微量的拉伸（拉伸比低于110%），防止收缩标签在后续应用中发生横向收缩时纵向尺寸自然变大。

TD拉伸工艺一般有两种设计思路：①较高的预热温度，较低的拉伸温度；②与BOPET类似的递进法设计预热拉伸温度。两种思路各有优劣，主要看产线的情况。

收缩膜一般需要60-70℃的定型，以释放内应力。而如果是有一定结晶性能的材料，还需要迅速的冷却，防止产品冷却过程发生结晶现象，影响产品收缩性能、光学性能和力学性能。

由于大部分印刷厂使用溶剂型油墨进行印刷，PETG收缩膜一般不需要电晕处理。而不进行电晕处理还能很好的控制产品表面的静电，防止因静电过大而影响后续的加工及使用。

2.4 收卷分切与包装

PETG膜要作为标签应用，后续还需要多步加工工序，在收卷时要保证良好的松紧度与表观的平整性，避免后续印刷时套色不准等问题。

2.5 存储与运输

PETG非晶，软化点较低（70℃左右），PETG膜长期在高温环境下可能发生变形导致尺寸、外观变差，也会对后续的印刷等工序造成影响。因此，PETG膜应存储在避光阴凉处，运输时也尽量避免长时间的太阳曝晒。

五、PETG热收缩标签的加工及应用

将PETG热收缩膜变成超市货架上饮料的包装标签需要经过印刷、分条、合掌、套标等多步后续加工步骤，国内代表性的收缩标签生产厂家主要有北京安姆科、上海紫泉、合肥思艾及浙江诚信等。其中北京安姆科是世界最大的标签制造商，也是可口可乐收缩标签供应商之一。合肥思艾作为世界第二大标签制造企业，是啤酒标签的最大厂商，与喜力、虎牌等使用收缩标签的啤酒企业建立了长期的合作关系。

1、印刷

热收缩膜标签的颜色繁多，图案复杂，印刷量较大，为保证印刷质量，大多使用溶剂型油墨进行凹版印刷，保证图案的层次性与立体性。随着环保要求的提高，逐渐有些企业也在开始使用水性油墨与柔版印刷。由于PETG的收缩特性，印刷后的油墨只能冷风干燥，对油墨的要求较高。

2、分条

一般情况下，印刷厂会根据各自印刷机宽度和产品宽度，选择3-5个版面同时印刷，印刷完成后再使用分条机裁切成单个版面的小卷。

3、合掌

PETG标签通常使用的是套标工艺，在进入套标车间前，需要将标签制作成筒状。将多种溶剂配制成的混合溶液作为合掌胶水微量涂布在印刷好的合掌线部位，胶水对PETG进行轻微腐蚀，使其具备粘性，然后贴合压实，制作成筒状并收卷存放。也有部分手工套标的厂家，合掌后裁成单个标签。

4、套标

一般使用套标机和蒸汽收缩炉连用制成最终成品，少部分使用手动套标后进入蒸汽收缩炉。