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電暈處理于BOPP薄膜加工上的應(yīng)用  

2007/8/10 15:04:24 人評(píng)論

     BOPP在應(yīng)用于食品、掛歷、畫(huà)冊(cè)、膠粘帶等時(shí),往往需要進(jìn)行印刷、涂層、粘合等操作,由于聚丙烯材料本身的表面張力值相對(duì)偏低,僅為31達(dá)因,而在應(yīng)用于上述幾方面時(shí),一般要求薄膜單面表面張力強(qiáng)度在38達(dá)因以上,因此,在生產(chǎn)BOPP時(shí)往往需要對(duì)薄膜進(jìn)行表面處理,提高其表面張力,改善聚合物的粘接性和潤(rùn)濕性,以滿(mǎn)足使用的要求。      常用的表面處理方式有兩種:一為電暈處理;另一為火焰處理。電暈處理的原理是薄膜經(jīng)過(guò)有高壓存在的兩電極間,高壓使電極間的空氣發(fā)生電離,使電極間產(chǎn)生電子流,在薄膜表面形成氧化極化基,使薄膜表面產(chǎn)生極性,便于印刷油墨吸附;火焰處理是用特指的噴燈,燃燒一定組成和配比的煤氣和空氣,形成溫度高達(dá)2100~2800℃的氧化火焰,來(lái)達(dá)到在瞬間改變薄膜表面性能的目的,在實(shí)際處理過(guò)程中,火焰的溫度、火焰與薄膜之間的距離和處理時(shí)間是影響處理效果的重要因素。在實(shí)際應(yīng)用上,由于電暈處理簡(jiǎn)便易行,處理效果好,因此在BOPP的設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)家基本上都采用這一方式。以下是對(duì)電暈處理在BOPP加工上的測(cè)試、控制以及對(duì)薄膜性能的影響等幾方面進(jìn)探討。     1.1 BOPP薄膜電暈處理強(qiáng)度的測(cè)定      通常用于BOPP薄膜的表面張力的測(cè)試辦法是涂液法,其原理是利用甲酰胺和乙二醇乙酯兩種液體按不同比例進(jìn)行混合,得到一系列不同達(dá)因值的測(cè)試液(見(jiàn)表一),操作時(shí),將測(cè)試液涂拭在薄膜表面上,于2秒鐘液面破裂的測(cè)試液所對(duì)應(yīng)的達(dá)因值即表示薄膜電暈處理強(qiáng)度。      作為三層共擠的煙膜,其表層主要成份是具有自粘合的聚丙烯共聚物,目前國(guó)內(nèi)外常用的BOPP熱封材料主要有聚丙烯無(wú)規(guī)二元共聚物(乙烯/丙烯共聚物)如SOWAY KS413、Montel PLZ697、CHISSO XF7511等,無(wú)規(guī)三元共聚物(丙烯/乙烯/丁烯共聚物)如Solvay KS309、Sumitomo SP89 E-1、Montel EP3C39F以及混合物(三元共聚物與丁烯的混合物)如Schulman IS2739 ,這三種熱封材料各具特點(diǎn),它們對(duì)煙膜的熱封性能具有不同的影響。 2.BOPP薄膜電暈處理強(qiáng)度的影響因素電暈處理器由電極、高電位器及硅橡膠輥組成,當(dāng)電壓通過(guò)1~2MM的空氣間隙時(shí),就會(huì)產(chǎn)生連續(xù)放電,另外為了排除所產(chǎn)生的臭氧及降溫,用抽風(fēng)風(fēng)機(jī)把電暈處理器附近的空氣往外排走以及在硅橡膠輥內(nèi)部利用工藝水冷散熱。影響電暈處理效果的因素主要有以下幾種:     2.1電極類(lèi)型         電暈處理的效果與電極的設(shè)計(jì)有較大關(guān)系。設(shè)備上采用單電極或雙電極方式在處理效果上有一定的差別,雙電極比較于單電極有幾方面優(yōu)點(diǎn):1、能產(chǎn)生更高處理值,耗能更低; 2、能減少儲(chǔ)存時(shí),表面張力的下降;3、減少薄膜在電暈處理過(guò)程中的受熱;4、減少表面感應(yīng)的靜電。     2.2薄膜溫度       BOPP是擠出厚片經(jīng)激冷后,再經(jīng)縱、橫二個(gè)方向拉伸后所制得的薄膜,在進(jìn)入牽引單元后,通過(guò)冷卻、切邊、測(cè)厚、預(yù)熱等工序,然后再進(jìn)行電暈處理。這時(shí)薄膜的溫度對(duì)電暈處理的效果有直接的影響,而薄膜溫度則主要由預(yù)熱輥的設(shè)定溫度進(jìn)行控制,下表為采用單電極生產(chǎn)20微米印刷膜,在其它工藝條件不變的情況下,預(yù)熱輥的設(shè)定溫度與電暈處理的達(dá)因值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。       由以上表格可以看出,隨著薄膜的溫度的升高,薄膜的表面處理達(dá)因值也同時(shí)升高。通過(guò)預(yù)熱輥的設(shè)定溫度來(lái)調(diào)整薄膜的表面處理達(dá)因值,是在工藝控制中經(jīng)常采用的有效方法之一。     2.3生產(chǎn)線(xiàn)速度      生產(chǎn)線(xiàn)速度是影響電暈處理效果另一重要因素。BOPP薄膜是在極短的時(shí)間內(nèi)通過(guò)高壓電極間隙,而使表面達(dá)因值得以提高,于高壓電極間隙內(nèi)停留時(shí)間的長(zhǎng)短,會(huì)影響薄膜的電暈處理效果。以28微米粘膠帶基膜的生產(chǎn)為例,隨著線(xiàn)速度的不同,要達(dá)到相同的處理效果,電極電壓的調(diào)整見(jiàn)表三。      由圖2可以看出,在一定的熱封范圍內(nèi),薄膜的熱封強(qiáng)度隨著熱封層厚度的增加而增加。在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)使用需要來(lái)控制熱封層厚度,一般情況下22u標(biāo)準(zhǔn)煙膜的熱封層厚度為0.8 ~ 1.2u ,對(duì)包裝速度較慢的條包煙膜,由于使用時(shí)熱封時(shí)間稍長(zhǎng),可適當(dāng)調(diào)薄熱封層厚度。      由此可見(jiàn),電暈處理的電極電壓要隨著生產(chǎn)線(xiàn)速度的變化要作出相應(yīng)的調(diào)整,隨著生產(chǎn)線(xiàn)速度的增大而增大。     2.4電極排風(fēng)量      在電暈處理過(guò)程中,隨著空氣離子化,會(huì)產(chǎn)生等離子體,其中包含有電子、氧離子、臭氧等,等離子體會(huì)滲透薄膜,破壞其它化學(xué)鍵,激發(fā)自由游離基,與氧氣離子起作用成氧化極化基,這些基團(tuán)會(huì)對(duì)薄膜的表面潤(rùn)濕特性產(chǎn)生影響。從另一方面來(lái)說(shuō),等離子體在薄膜表面的濃度會(huì)直接影響電暈處理的效果。一般而言,電極排風(fēng)閥門(mén)的開(kāi)啟度越大,薄膜的表面處理達(dá)因值會(huì)越??;反之,電極排風(fēng)閥門(mén)的開(kāi)啟度越小,薄膜的表面處理達(dá)因值會(huì)越大。     2.5 表面材料     BOPP的生產(chǎn)會(huì)涉及到不同的材料及添加母料。從用途上區(qū)分,BOPP可分作熱封型和非熱封型兩大類(lèi),在表層的基本材料中分別是到共聚物及均聚物,由于兩者材料本身的差異,在經(jīng)受同樣的電暈處理后,兩者表面張力有一定的差異,一般來(lái)說(shuō),對(duì)于共聚物,如目前國(guó)內(nèi)外常用的SOLVAY KS413、MONTEL PLZ679、BASEAL EP5C37等,離子體滲透進(jìn)薄膜的表面效能比均聚物更大,所以熱封型薄膜會(huì)更加容易達(dá)到更高的處理強(qiáng)度。      此外,在熱封型薄膜的配方設(shè)計(jì)上,通常為了適應(yīng)包裝機(jī)器的要求,需要使用爽滑劑來(lái)改善薄膜的摩擦性能,在選擇爽滑劑時(shí)要盡可能避免使用硅酮類(lèi)爽滑劑,這是由于硅酮的表面張力比較低,在常溫下約為12達(dá)因,與PP的31達(dá)因有較大的差距,使用硅酮類(lèi)爽滑劑會(huì)大幅降低BOPP的表面張力值。      抗靜電劑對(duì)BOPP薄膜電暈處理效果也會(huì)有一定的影響。在BOPP薄膜的生產(chǎn)中,抗靜電劑大多數(shù)添加在芯層,由于抗靜電劑的具有遷移性,滲透出表面的抗靜電劑會(huì)影響薄膜的表面電暈處理特性,處理強(qiáng)度值會(huì)有一定程度的降低。     2.6表面材料      BOPP薄膜在生產(chǎn)后還會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)狀態(tài)的變化,在幾天內(nèi),聚合物由無(wú)定形變化成晶體形,從而影響電暈處理的效果。處理強(qiáng)度會(huì)隨著時(shí)間的推移先是逐步下降,最后漸漸保持穩(wěn)定。電暈處理的消減幅度與貯存溫度有關(guān),溫度越高,消減幅度越快。     3.電暈處理對(duì)薄膜物理特性的影響      電暈處理除了可以改變薄膜的表面達(dá)因值外,還會(huì)對(duì)薄膜的其他物理性能產(chǎn)生影響,主要包括以下幾方面:     3.1摩擦系數(shù) 由于電暈處理的原理是薄膜經(jīng)過(guò)有兩高壓電極產(chǎn)生電子流,使薄膜表面產(chǎn)生極性,而薄膜處理面與非薄膜處理面相比,位于薄膜芯層的添加劑(包括抗靜電劑及爽滑劑)更加容易通過(guò)薄膜處理面滲出。以ABA類(lèi)型薄膜即內(nèi)、外兩面配方結(jié)構(gòu)相同的薄膜為例,未經(jīng)電暈處理的薄膜內(nèi)、外兩面的摩擦系數(shù)是一致的,但是在經(jīng)過(guò)電暈處理后,薄膜處理面的摩擦系數(shù)值比非處理面的摩擦系數(shù)值低。表四是經(jīng)單面電暈處理的22微米ABA類(lèi)型普通小包煙膜在生產(chǎn)后,處理面與非處理面的靜、動(dòng)摩擦系數(shù)的跟蹤測(cè)試比較。           表4 單面電暈處理的22微米ABA類(lèi)型普通小包煙膜的兩面摩擦系數(shù)跟蹤測(cè)試比較 表四的數(shù)據(jù)可看出,從生產(chǎn)到14天,薄膜芯層的添加劑處于高速的遷移期,處理面與非處理面的靜、動(dòng)摩擦系數(shù)都呈快速下降趨勢(shì),14天后數(shù)值趨于穩(wěn)定。由整體上比較,處理面的摩擦系數(shù)較非處理面的摩擦系數(shù)低。     3.2收縮率 由于電暈處理的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的熱量,因此薄膜的收縮率會(huì)有一定程度的下降。     3.3熱封強(qiáng)度      在生產(chǎn)BOPP熱封型薄膜時(shí),表層使用的材料為乙烯-丙烯共聚物。如在前面所提及到的,在實(shí)際生產(chǎn)上如需達(dá)到同樣的處理強(qiáng)度,共聚物僅需要比較低的處理電壓值。但需要注意的是,過(guò)高的電暈處理值會(huì)引發(fā)共聚物間的交聯(lián)作用,導(dǎo)致熱封型薄膜失去熱封效能。因此在實(shí)際生產(chǎn)熱封型薄膜中,尤其是調(diào)節(jié)較高電暈處理值時(shí),熱封強(qiáng)度是一項(xiàng)必備的檢測(cè)措施。     4 結(jié)論 (1) 電暈處理應(yīng)用于BOPP薄膜生產(chǎn)時(shí),測(cè)試時(shí)基本采用涂液法。 (2) 影響電暈處理效果的主要包括有電極類(lèi)型、薄膜溫度、生產(chǎn)線(xiàn)速度、電極排風(fēng)量、表面材料和表面材料等幾方面因素。 (3) 電暈處理會(huì)影響薄膜的摩擦系數(shù)、收縮率和熱封強(qiáng)度等方面的物理性能。 來(lái)源:塑料頻道

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