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熱收縮膜加熱後的「收縮原理」是如何產生的呢？

內容摘要

1.熱收縮膜製作的化學原理是？

2.熱收縮膜加熱後，為什麼會收縮呢？

3.如何製作「收縮率較高」的熱收縮膜？

從上一篇< 一分鐘了解「熱收縮膜」> 我們可以了解到不同材質的熱收縮膜，

而生活中其實常常都接觸得到熱收縮膜，包括啤酒、礦泉水、飲料、書籍用來包裝，

以及不同產品的銷售和運輸中使用，其主要作用就是穩固，遮蓋以及保護產品。

熱收縮膜必須要具有很高的耐穿刺性，良好的收縮性和一定的收縮應力。

但是...我們卻不夠深入了解熱收縮膜的「收縮原理」是什麼?

因此我們先來介紹一下常看見的「收縮率」的公式是如何計算，

然後接著了解熱收縮膜的「收縮原理」。

收縮率計算公式：

（收縮前尺寸-收縮後尺寸）/ 收縮前尺寸 *100%

一、熱收縮膜製作的化學原理是？

常見的塑膠薄膜，裡面化學結構當中的大分子鏈處於自然捲曲的狀態，

受熱時一般不會發生收縮的狀況。

而收縮膜的情況則不同，因為它的成膜經歷了以下這些過程：

原料熔化後在規定溫度並在外力作用下使薄膜「拉伸」，讓大分子彼此之間不能相互滑移，

不自然狀態即被凍結起來。在室溫下，塑膠薄膜裡的大分子活動能力差，不能靠分子運動來

消除這種不自然狀態，這就是室溫下熱收縮薄膜並不收縮的原因。

然而這只是一種表面現象，這種看上去很穩定的熱收縮薄膜內部已隱伏著不穩定的因素。

因為從原料到生成熱收縮膜是一個熵減的過程，熱收縮膜的熱力學狀態是不穩定的。

簡單來說，薄膜預熱後經拉伸、冷卻定型（只要不經過熱定型處理）就得到熱收縮膜。

二、熱收縮膜加熱後，為什麼會收縮呢？

當熱收縮薄膜重新加熱到一定的溫度，其凍結了的大分子會重新開始活動起來，

從不自然狀態力圖恢復到自然狀態，結果分子鏈會迅速回復到無規線團狀（蜷曲態），

薄膜發生收縮。這樣的一個過程像似與拉長的橡皮筋在放鬆後又回彈在本質上是一樣的。

三、如何製作「收縮率較高」的熱收縮膜？

評估熱收縮膜的數據包括有(1)收縮率、(2)收縮張力、(3)收縮溫度。

如果想得到收縮率較高的薄膜，會需要選用「結晶能力低」的或者「結晶度較低」的

高分子樹脂為宜。

以高分子化學來說，根據結晶度的不同，可以分為不定形（amorphous）聚合物、半結晶（semi-crystalline ）、

聚合物和結晶（liquid crystalline）聚合物。

上圖表示此模型表示高分子只能部分結晶，含有晶體和非晶區，排列的很整齊的是結晶區 (crystalline region)，其他的部分則是非晶區 (Amorphous region)。

非結晶區的分子鏈在受熱後易收縮，所需的溫度也較低，時間也較短，

而結晶區的分子鏈欲實現收縮需要將晶格破壞掉，需要將溫度提升到熔點附近，

且分子鏈的鬆弛時間較長，而這在收縮膜使用過程中不可能實現。

結論：同一種材料製備的熱收縮膜，非結晶區比例越高，則收縮率越大，收縮力也越大。

非結晶區比較多的熱收縮膜，需要的收縮溫度也較低。

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熱收縮膜加熱後的「收縮原理」是如何產生的呢？

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一、熱收縮膜製作的化學原理是？