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热缩试验仪在饮料瓶集合包装热收缩膜选型与工艺优化中的应用案例

在饮料行业,采用热收缩膜将多瓶(如6瓶装)产品集合包装(Multipack),是一种成本低廉、展示效果佳的通用方案。此类

在饮料行业,采用热收缩膜将多瓶(如6瓶装)产品集合包装(Multipack),是一种成本低廉、展示效果佳的通用方案。此类包装需满足多项要求:足够的横向收缩力以提供稳定的捆扎力、良好的光学透明度以展示产品、对印刷图案的低热损伤性,以及在高速生产线上稳定的工艺性能。某大型饮料企业在其一款新品碳酸饮料全国上市初期,多个灌装厂反馈其集合包装线良率波动大,问题集中在包装外观上,严重影响了产品在商超货架的形象。

 

一、 具体问题:高速产线上集合包装的“褶皱”与“提手撕裂”

该新品采用500ml PET瓶,6瓶一组,使用印刷有品牌Logo的PE基热收缩膜进行裹包。问题表现为:1)“鬼影褶皱”:在瓶身间隙对应的薄膜位置,出现规律性的纵向细微褶皱,在光线下影响Logo展示;2)“提手处撕裂”:为方便提携而预留在膜上的提手孔边缘,在热收缩后或后续搬运中频繁发生小规模撕裂,导致提手功能失效。不同灌装厂的问题严重程度不一,即使调整热风通道温度与风速,也无法根除。包装工程师面临抉择:这是各分厂设备状态差异导致的工艺问题,还是核心的收缩膜性能指标(如横向收缩力、热稳定性)与新版高速生产线不匹配?

二、 应用RSY-02热缩试验仪进行的膜材性能深度剖析与对标

企业总部技术中心介入,使用RSY-02热缩试验仪,对当前使用的膜(记为“膜S”)及两个备用供应商的膜(“膜T”、“膜U”)进行盲样测试,以液体介质加热排除设备差异,聚焦材料本身。

1. 核心矛盾:横向收缩力与热稳定性的量化

测试方法:从三种膜上裁取纵向(MD,机器方向)和横向(TD)试样。在RSY-02中,设置从110°C到150°C的温度梯度。将试样完全浸入硅油中加热8秒(模拟产线高速通过热通道的驻留时间),迅速冷却后测量尺寸,计算收缩率。同时,使用定制夹具固定试样一端,在收缩过程中用微量力传感器测量其自由端的收缩力峰值。

关键数据发现:

膜S(问题膜):在130°C(产线常用温度)下,TD方向收缩率高达68%,但收缩力峰值出现早、衰减快,且在不同温度点波动大(±15%)。其MD方向收缩率仅10%,纵横收缩比极大。

膜T:在130°C下,TD收缩率为58%,收缩力峰值稳定且维持时间长。MD收缩率为20%,纵横收缩比更均衡。

膜U:收缩性能与膜T类似,但在145°C以上时,光学雾度开始明显增加(预热损伤迹象)。

问题关联:膜S极高的、不稳定的横向收缩力,是导致问题的核心。剧烈的、不均匀的横向收缩使薄膜在瓶间隙处被过度拉拽,形成“鬼影褶皱”;同时,巨大的收缩应力集中于提手孔的微小缺陷处,极易引发撕裂。

2. “工艺窗口”的量化定义

测试方法:针对表现更优的膜T,在RSY-02中进行“时间-温度-状态”矩阵测试。固定加热时间为8秒,变化温度(125°C, 130°C, 135°C, 140°C),评估收缩完成度、外观平整度和收缩力稳定性。

数据发现:膜T在130-135°C区间表现最佳:收缩完全、外观平整、收缩力稳定。低于此区间收缩不全;高于此区间,收缩力虽大但开始影响印刷清晰度。这为产线调试提供了一个明确且更宽容的工艺窗口。

3. 模拟真实约束状态的验证

模拟测试:将三种薄膜裁切并预先包裹在一个固定间距的六圆柱体阵列上(模拟6瓶排列),然后整体浸入RSY-02中,在130°C硅油中处理。

直观结果:

膜S包裹的模型,圆柱体间隙处薄膜紧绷、起皱,提手孔边缘变形明显。

膜T和膜U包裹的模型,薄膜均匀贴合,间隙处平整,提手孔形状保持完好。

三、 数据驱动的供应链切换与标准化工艺输出

基于实验室数据,总部做出了快速决策:

紧急材料切换与规格锁定:立即通知所有灌装厂,将集合包装膜从“膜S”统一切换为“膜T”。采购部门依据RSY-02测试报告,将关键性能数据(如:130°C/8秒条件下,TD收缩率58±3%,收缩力峰值XX±Y N,纵横收缩比2.5-3.0)更新为全国统一的采购技术标准。

制定并下发标准化工艺参数包:总部工艺工程师根据膜T的最佳工艺窗口,制定了一份详细的《XX新品集合包装作业指导书》。其中明确规定了热缩通道的推荐温度设定区间(132±3°C)、风速范围以及对应的生产线速度。这份基于材料本征性能的指南,极大缩短了各分厂的调试时间。

建立膜材入场快速检验方法:为各主要分厂配置了简化版的预热收缩测试水浴槽(原理与RSY-02一致,精度稍低但足以用于比对)。每卷膜上机前,需取样在130°C水浴中测试8秒,其横向收缩率必须落在总部给定的范围内,否则整卷退回。这确保了来料性能的一致性。

四、 实施成效与长效管理机制

统一换膜并执行新工艺标准后,各灌装厂反映的包装外观问题在一周内基本消失,提手撕裂率下降至可接受水平(<0.1%)。全国上市产品的货架形象得到统一保障。

此案例的深层价值在于,它展示了如何利用RSY-02热缩试验仪解决一个典型的、由材料、工艺、设备多个变量交织产生的复杂生产问题。通过将材料置于高度可控的实验室环境(液体介质)中进行测试,企业成功地将“材料变量”分离出来,并对其性能进行了精确的“画像”。这张“数据画像”不仅直接指导了供应商筛选和工艺参数设定,更成为连接总部研发、采购、生产与分厂执行之间的标准化语言和决策依据,实现了从“经验驱动、各自为战”到“数据驱动、集团协同”的供应链与质量管理模式升级。