李玉仙 李敏 徐巧藝
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(guò)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(duì)人體有害的氯化氫氣體。
對(duì)現(xiàn)代包裝業(yè)來(lái)說(shuō)，包裝環(huán)?；⒕G色化已成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。近年來(lái)PVC制品在各個(gè)領(lǐng)域的包裝選材中都逐漸被更加環(huán)保的材質(zhì)所取代，食品及日化行業(yè)則走在各行業(yè)的前列。聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）憑借其優(yōu)良的韌性、高強(qiáng)度、高透明性，以及可回收再生利用、燃燒不產(chǎn)生有害氣體的優(yōu)異環(huán)保性能，受到消費(fèi)者和生產(chǎn)者的極大青睞。越來(lái)越多的快速消費(fèi)品企業(yè)發(fā)布可持續(xù)宣言，表示將陸續(xù)停止使用PVC材料并逐步轉(zhuǎn)向使用PET材料。牙刷包裝中使用的吸塑罩殼片材的轉(zhuǎn)換就是很好的實(shí)踐。
但PET材料的特殊性給自動(dòng)包裝生產(chǎn)線帶來(lái)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(duì)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(wú)疑增加了企業(yè)生產(chǎn)成本。針對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行分析，通過(guò)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(jí)改造，最終得到焊接效果合格的包裝成品。
一、材料部分
1.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(guò)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(guò)改性、共混等方法改進(jìn)其加工成型性能，來(lái)滿足牙刷吸塑包裝的要求。
APET（非結(jié)晶化聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）片材是由使用間苯二甲酸及二甘醇對(duì)聚酯進(jìn)行改性后的樹(shù)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(wú)色。其韌性相對(duì)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，如圖1所示。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(wàn)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(lái)降低成本。
2.吸塑油的影響
吸塑包裝一般是將不規(guī)則物體通過(guò)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(guò)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(guó)牙刷市場(chǎng)主流的包裝方式均采用真空吸塑包裝，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。
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(shù)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。
3.測(cè)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(kāi)，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(zhǎng)度不得超過(guò)1?cm。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(guò)程中吸塑包裝不會(huì)輕易破開(kāi)，產(chǎn)品到達(dá)消費(fèi)者手中時(shí)依舊密封性良好。
通過(guò)一系列模擬生產(chǎn)過(guò)程和實(shí)際運(yùn)輸過(guò)程的測(cè)試驗(yàn)證(如表1)，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(duì)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(kù)存物料的報(bào)廢，節(jié)約費(fèi)用。
二、機(jī)器改造升級(jí)
選擇優(yōu)化后的PET復(fù)合片材和匹配的吸塑油，針對(duì)PET材質(zhì)特性，對(duì)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(jí)改造。
預(yù)熱工位的問(wèn)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(kāi)機(jī)5?s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(kāi)機(jī)時(shí)對(duì)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(duì)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(zhǎng)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40?mm，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40?mm的定位孔），確保導(dǎo)柱長(zhǎng)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(zhǎng)時(shí)間使用不易變形，確保固定座的整體平面度。
通過(guò)對(duì)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)論和展望
通過(guò)優(yōu)化PET片材結(jié)構(gòu)，選擇匹配的吸塑油，對(duì)偽。常見(jiàn)的有溫變油墨、光變油墨等防偽油墨，金銀卡紙、鐳射紙、光棒鐳射紙、介子紙以及帶有微縮文字或鐳射圖案的專版紙、貓眼等承印材料，燙金、燙銀、燙全息圖案、冷轉(zhuǎn)移、冷燙、數(shù)字燙金、壓紋、凹凸、凸油、植絨、光油、磨砂、冰點(diǎn)、冰花等表面整飾工藝，還有噴印可變二維碼、3D印刷等自動(dòng)包裝機(jī)器進(jìn)行升級(jí)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(wèn)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（如圖3）。未來(lái)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。
聚砜醫(yī)療干粉吸入...
塑料包裝材料的減...
汽車功能鍵觸摸蓋I...
高性能注塑聚丙烯...
