熱縮片

生活科學趣談

熱縮片的材質是”雙軸延伸聚苯乙烯硬質膠片(Biaxilly Oriented Polystyrene,OPS)”,是聚苯乙烯(PS)膠粒經縱橫雙軸延伸製造而成。由於其具有非常好的透明度,因此常使用於切盤水果包裝盒或早期的餐盒蓋以充分顯現內容物。

OPS1

來做個測試實驗:剪下6號PS餐盒蓋中央的平坦部位,以油性簽字筆描繪出二個相同的圖案,並分別裁剪下來。

OPS2

以鑷子夾住其中一片,然後以吹風機的熱風吹拂。實驗結果證實,PS在受熱時確實會縮小,不過縮小的比例僅約二分之一,而且在壓平的過程中容易碎裂。

OPS3

接著來對照市售的熱縮片(露天拍賣,A4大小每片13元→ 請按此),先以彩色油性筆來繪出圖案。若無油性筆,則以色鉛筆或粉彩筆亦可,但是熱縮片須先以砂紙磨過其中的一面,目的是讓顏料能卡進這些縫隙中(砂紙以上下單一方向來磨,顏料則以水平方式來塗抹)

OPS4

裁下圖案,並以打孔機在圖案上方打個洞,當作吊飾細繩穿孔之用(或掛鑰匙圈)。然後在浴室中開抽風機(避免吸入有毒氣體)以鑷子夾住並用吹風機的熱風來吹。等熱縮片不再繼續縮小時,迅速以底部平坦的物體將其壓平。

OPS5

上顏料的那一面可以塗透明指甲油來保護,以免將來因碰撞而掉漆

OPS6

另一面亦可塗水晶膠來增加立體感

OPS7

雙軸延伸OPS在加熱時之所以會收縮,是因為OPS在製程中是在雙向拉伸的條件下冷卻而成,因此其內部有收縮應力的存在。 若製程中單位長度的拉力越大(PS餐盒蓋約40 達因 / 公分),則產品加熱後的收縮程度越大。這就如同將橡皮筋在拉長的情況下放進冰箱冷凍庫(ex.橡皮筋先拉緊然後在玻璃杯上儘可能多纏繞幾圈),等橡皮筋溫度夠低時,在冷凍庫內鬆開橡皮筋,這時就會看到橡皮筋變的很長。這種低溫情況下的鬆弛橡皮筋就如同OPS一樣存在著收縮內應力,一旦把這條鬆弛的橡皮筋拿出冰箱而放在室溫環境中,鬆弛的橡皮筋就會受熱而慢慢縮短。這種效應除了是內應力的釋放所造成,高溫時分子構形數目(類似於亂度;熵)的增加也是主導的重要因素,此即中學化學課程所提及的「反應趨向於能量降低與亂度變大的方向」。

延伸閱讀

PS塑膠杯在攝氏120度時的變化