BOPP薄膜中助劑析出實(shí)例及對(duì)復(fù)合強(qiáng)度的影響
http://www.sxbltgs.net 時(shí)間:2019年10月11日 關(guān)注數(shù):1584 次 |
摘要：四川某客戶提供一復(fù)合包裝材料，其結(jié)構(gòu)為OPP/油墨/PET//CPE，內(nèi)容物為熟肉制品�？蛻舴从�:加工好的復(fù)合產(chǎn)品的表層，即OPP/PET 層間的剝離力過(guò)小，無(wú)法使用。雖然更換了多種粘合劑及PET 膜，均不能解決所面臨的問(wèn)題。
四川某客戶提供一復(fù)合包裝材料，其結(jié)構(gòu)為OPP/油墨/PET//CPE，內(nèi)容物為熟肉制品�？蛻舴从�:加工好的復(fù)合產(chǎn)品的表層，即OPP/PET 層間的剝離力過(guò)小，無(wú)法使用。雖然更換了多種粘合劑及PET 膜，均不能解決所面臨的問(wèn)題。
將該復(fù)合樣品沿薄膜的橫向剝開(kāi)時(shí)，手感剝離強(qiáng)度不高，明顯小于1N/15mm；剝開(kāi)時(shí)，紫色及黃色油墨層部分為油墨層間分離，白墨、黑墨100%轉(zhuǎn)移到PET 膜一側(cè)。
檢查 OPP 膜的表面張力的結(jié)果為:未涂膠的薄膜邊緣處的表面張力為36mN/m；其他剝開(kāi)面的表面張力均明顯小于36mN/m、大于30mN/m；檢查PET 膜的表面張力的結(jié)果為:未涂膠的薄膜邊緣處的表面張力為50mN/m；其他剝開(kāi)面的表面張力，油墨處大于36mN/m，小于38mN/m，空白處小于36mN/m，大于30mN/m；將藍(lán)色聚氨酯染色液涂在剝開(kāi)的OPP 和PET 膜上，均不能染色，說(shuō)明在剝離面上沒(méi)有膠層；將剝開(kāi)的OPP 和PET 面在墻上輕輕地摩擦一下，再次涂上染色液，數(shù)秒鐘后用餐巾紙將染色液擦去，OPP 膜一側(cè)仍不能被染色，PET 膜上的摩痕處則顯示出藍(lán)色，藍(lán)色表示在該摩痕處有聚氨酯膠層存在。
根據(jù)以往的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，未處理的 BOPP 膜的表面張力為29N/m～31mN/m，經(jīng)過(guò)電暈處理后，表面張力應(yīng)不小于40mN/m；而大部分的中小企業(yè)通常的要求是不小于36mN/m。未處理的PET 薄膜的表面張力是41N/m～44mN/m，經(jīng)過(guò)電暈處理后，其表面張力應(yīng)不小于52mN/m。目前，有一部分企業(yè)是在按照50mN/m 的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)即將投產(chǎn)的PET 膜，而大部分的中小企業(yè)仍然在按照40mN/m 的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查。筆者曾用“達(dá)因筆”檢查過(guò)一些企業(yè)的OPP 印刷膜和PET 印刷膜，發(fā)現(xiàn)這些薄膜的油墨面的表面張力均能達(dá)到50mN/m 的水平。
綜合以上的數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，很顯然，該不良復(fù)合樣品的表面張力狀態(tài)有明顯的異常。
該 PET 膜面的正常表面張力是50mN/m，這一點(diǎn)可從未經(jīng)復(fù)合加工的薄膜邊緣處得到證明；經(jīng)過(guò)復(fù)合加工處理后，其表面張力(無(wú)油墨處)下降為小于36mN/m 的水平。表面張力的大幅度下降，其原因只能理解為在其表面上覆蓋了一層低表面張力的物質(zhì)。
染色檢查結(jié)果表明:已經(jīng)固化的膠層位于PET 膜一側(cè)。染色檢查結(jié)果同時(shí)表明:在膠層上還有一層可阻止膠層被染色的某種物質(zhì)。
目視檢查的結(jié)果:絕大部分油墨層從OPP 膜上轉(zhuǎn)移到了PET 膜上；表面張力檢查結(jié)果表明:原本表面張力值可達(dá)50mN/m 的油墨面，現(xiàn)在的表面張力值只介于36N/m～38mN/m 之間。而表面張力為36mN/m 的BOPP 薄膜，剝離后的表面張力值變得明顯低于36mN/m。
種種跡象表明:前面所述的低表面張力的物質(zhì)只能來(lái)自于BOPP 薄膜。如果排除BOPP 薄膜自身發(fā)生分層的可能性，這種低表面張力的物質(zhì)只能是BOPP 薄膜中所添加的一種或幾種助劑。
在 BOPP 薄膜的生產(chǎn)過(guò)程中，為了便于加工以及使加工出來(lái)的BOPP 薄膜能夠適應(yīng)各種不同的應(yīng)用要求，通常都要加入多種不同類型的加工助劑。主要包括抗靜電劑、爽滑和抗黏連劑、增剛劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑和阻隔劑等。這些助劑的作用通常都是在助劑從薄膜內(nèi)部遷移到薄膜的表面后才會(huì)表現(xiàn)(發(fā)揮)出來(lái)。遷移到薄膜表面的助劑層除了會(huì)了顯示出與其名稱相對(duì)應(yīng)的作用之外，還會(huì)對(duì)復(fù)合軟包裝材料的加工產(chǎn)生一些不良影響。
在本實(shí)例中，很顯然，造成復(fù)合產(chǎn)品剝離強(qiáng)度不良的原因就是BOPP 薄膜中的助劑析出所致。
芥酸酰胺是生產(chǎn) BOPP 薄膜的常用助劑，主要用作爽滑劑。
芥酸酰胺的化學(xué)品名為順式二十二碳一烯酸酰胺為蠟狀(小圓珠狀)無(wú)異味固體，不溶于水，在酮、酯、醇、醚、苯類等有機(jī)溶劑中有一定溶解性，具有較高熔點(diǎn)，較好的熱穩(wěn)定性。純度為99%的高純芥酸酰胺的熔點(diǎn)為79℃～82℃。其表面張力為30N/m～31mN/m。作為爽滑劑的芥酸酰胺加入到薄膜中后，其效果是通過(guò)檢查薄膜的表面摩擦系數(shù)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)的。
上圖是在 50 微米厚的PP 薄膜中摻入1000ppm 的油酸酰胺和芥酸酰胺后，薄膜表面摩擦系數(shù)的經(jīng)時(shí)變化曲線。
圖中的紅線為加入芥酸酰胺后的曲線，藍(lán)線為加入油酸酰胺后曲線。從圖中可以看出，在放置了200 小時(shí)后，摻入了芥酸酰胺的PP 薄膜的表面摩擦系數(shù)從大約0.92 下降到了0.4。如果延長(zhǎng)放置時(shí)間，表面摩擦系數(shù)還會(huì)繼續(xù)下降，但最終會(huì)穩(wěn)定在某一數(shù)值上。
目前市售的 BOPP 薄膜大多為三層共擠方式生產(chǎn)的，芥酸酰胺等助劑通常是放在薄膜的芯層里，拉制好的薄膜在放置、分切、運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程中，助劑會(huì)逐漸遷移到薄膜的表面。隨著遷移到薄膜表面的爽滑劑數(shù)量的增多，薄膜表面的摩擦系數(shù)就會(huì)逐漸下降。
在拉制薄膜的同時(shí)要進(jìn)行電暈處理，使原本為29N/m～31mN/m 的表面張力值上升到42N/m～44mN/m。隨著遷移到薄膜表面的爽滑劑數(shù)量的逐漸增多，薄膜的表面張力值就會(huì)逐漸下降。當(dāng)薄膜內(nèi)外爽滑劑的分布達(dá)到平衡時(shí)，表面張力的下降就會(huì)暫時(shí)停止。也可以這樣理解:在表面張力為42N/m～44mN/m 的薄膜處理面，當(dāng)表面張力為30N/m～31mN/m 的爽滑劑分子占據(jù)了越來(lái)越多的“點(diǎn)位”后，“綜合”的表面張力值就會(huì)有所下降。
從眾多軟包裝行業(yè)同仁的多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，CPE(IPE)薄膜中的爽滑劑的分布平衡點(diǎn)受環(huán)境溫度的影響比較大，環(huán)境溫度降低時(shí)，爽滑劑向薄膜表面遷移的數(shù)量增多；環(huán)境溫度升高時(shí)，爽滑劑向薄膜內(nèi)部遷移的數(shù)量增多。其宏觀的表現(xiàn)是:如某一復(fù)合薄膜的剝離強(qiáng)度較低，且剝開(kāi)時(shí)PE 薄膜有明顯的助劑析出現(xiàn)象時(shí)，將該復(fù)合薄膜在熟化室放置一段時(shí)間后，在熱狀態(tài)下，其剝離強(qiáng)度會(huì)明顯上升；而將該復(fù)合薄膜從熟化室中取出并充分冷卻后，剝離強(qiáng)度又會(huì)恢復(fù)到原來(lái)剝離強(qiáng)度較低的狀態(tài)OPP 與CPE 屬同系物，助劑的遷移量隨溫度變化的特點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是相同的。
在冬季的低溫條件下，薄膜內(nèi)的助劑更多地聚集在薄膜的表面層，在完成了印刷復(fù)合加工后剝離檢查中，復(fù)合薄膜從位于兩層薄膜間的助劑層間發(fā)生剝離。
由于析出的助劑分子并未完全覆蓋薄膜的表面，所以，檢查剝離面的表面張力值時(shí)，檢測(cè)值并不等于爽滑劑的30N/m～31mN/m。依筆者的經(jīng)驗(yàn)，干燥的油墨表面及固化后的聚氨酯膠層表面的表面張力均在50mN/m 之上，而在此案例中所檢測(cè)到的表面張力值均遠(yuǎn)小于50mN/m，這充分說(shuō)明了，造成本案例中客戶投訴的原因不是油墨附著力不好，不是膠粘劑的粘接力差，而是BOPP 薄膜中的助劑大量析出所致。
本案例可能反映出了另一個(gè)問(wèn)題，就是BOPP 薄膜的制造廠，在確定助劑的添加量時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮不同季節(jié)、不同地域的特定情況，可能冬季生產(chǎn)薄膜時(shí)，需要減少助劑的加入量，夏季生產(chǎn)時(shí)，需要增加助劑的加入量。
(來(lái)自:包裝園地軟包裝)
