雙向拉伸聚酰胺薄膜英文簡(jiǎn)稱為BOPA, BOPA薄膜是生產(chǎn)各種復(fù)合包裝材料的重要材料,目前成為繼BOPP、BOPET薄膜之后的第三大包裝材料。
BOPA薄膜的生產(chǎn)原料是以聚酰胺6(尼龍6)為原材料制成的。聚酰胺分子內(nèi)含有極性酰胺基(-CO-NH-),其中的-NH-基能和-C=O基形成氫鍵,氫鍵的形成是聚酰胺具有較高結(jié)晶性的重要因素之一,但不是所有聚酰胺中的分子都能結(jié)晶,還有一部分非結(jié)晶性的聚酰胺存在,這部分非結(jié)晶性的聚酰胺分子鏈中的酰胺基可以與水分子配位,即具有吸水性。
由于BOPA薄膜具有極優(yōu)異的印刷性,對(duì)氣體和氣味具有良好的氧氣阻隔性、耐高溫、耐穿刺和耐撕裂性,防油脂碳氧化物的防化學(xué)性,適用溫度范圍廣泛(-60℃-150℃),延長(zhǎng)了食品的保質(zhì)期,被廣泛應(yīng)用于油性食品的包裝和高溫蒸煮袋包裝。在實(shí)際應(yīng)用中,很少單獨(dú)使用尼龍膜包裝物品,通常是將尼龍膜作為印刷表層和其他材料復(fù)合使用或用于夾在其他材料的中間層以獲得較優(yōu)的綜合性能。
BOPA薄膜質(zhì)量問(wèn)題主要包括兩方面:產(chǎn)成品的外觀尺寸質(zhì)量和薄膜的內(nèi)在性能指標(biāo)。
一、外觀和尺寸:
A、外觀:塑料薄膜的外觀主要包括薄膜清潔度、平整度和色相等。
包裝用膜對(duì)外觀有較高的要求,一般不允許有外來(lái)雜質(zhì)、油污和褶皺等缺陷。
B、尺寸:尺寸主要是指塑料薄膜的厚度,其次是薄膜的寬度和長(zhǎng)度。
1、薄膜清潔度:指薄膜中不應(yīng)有雜質(zhì)、異物、油污等;
1)晶點(diǎn)、凝膠、滴化物:
①原料或母粒中有大分子鏈,擠出系統(tǒng)無(wú)法熔融;
②擠出系統(tǒng)溫度過(guò)高,分子交聯(lián)生成大分子鏈;
③熔體在熔體管線中停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng);
④過(guò)濾器溫度過(guò)高或過(guò)濾網(wǎng)目太大。
2)黑點(diǎn):
①原料本身不干凈有雜質(zhì)或糊料;
②擠出系統(tǒng)溫度設(shè)置過(guò)高生成糊料或擠出系統(tǒng)有死角生成糊料而未被過(guò)濾器過(guò)濾掉。(包括可擦掉黑點(diǎn)、臟點(diǎn)、白點(diǎn)等)
3)油污、油斑:這些大多來(lái)自牽引軌道,潤(rùn)滑時(shí)間、油量不合適,軌道中有膜片甩油,或是機(jī)械故障,油污一般出現(xiàn)在大膜的邊部。
4)水印:(水痕、印痕);顧名思義是水在大膜上留下的印跡,主要是除水輥除水效果差。
5)異物:在形成薄膜后到分切成產(chǎn)品過(guò)程中由于靜電等原因吸附在膜上的外來(lái)物質(zhì)。
6)蚊蟲: 膜卷內(nèi)有灰塵甚至小昆蟲、蚊蟲等異物,薄膜在分切過(guò)程中,需要被重新打開然后再?gòu)?fù)卷,這就為外界異物的進(jìn)入創(chuàng)造了條件。
2、平整度是:指膜卷表面應(yīng)平整光潔,無(wú)皺折,無(wú)暴筋、凹坑,膜卷端面齊整等;
1)暴筋、軟皺:暴筋是由于薄膜厚度公差偏厚累積而在膜卷表面形成的明顯突起。這主要是薄膜自身質(zhì)量導(dǎo)致。
①大膜卷平整度差,分切后厚度公差積累而造成軟皺、暴筋現(xiàn)象;
②由于分切張力和接觸壓力不合適。
③縱向軟皺,縱向厚薄不均引起縱向收卷凹凸不平。
2)褶皺:
①大膜卷平整度差;
②分切過(guò)程中有停車,大膜吸潮起皺形成褶皺。
3)端面不齊:指膜卷端面上有部分薄膜錯(cuò)出的現(xiàn)象,是薄膜在收卷過(guò)程中發(fā)生滑動(dòng)或薄膜寬度發(fā)生變化所致產(chǎn)生于收卷端面高低不平。
①大膜卷平整度差;
②分切過(guò)程中有停車,在開車時(shí)膜由于靜電膜有漂移;
③收卷張力小;
④大膜在刀槽輥中未展平。
4)翹邊:翹邊發(fā)生在薄膜收卷的邊緣位置,是偏厚的薄膜邊緣經(jīng)收卷疊加使邊緣部位翹起。
①環(huán)境濕度過(guò)大;
②分切刀片不鋒利;
③紙管直線度差或端面有缺陷。
5)邊軟:(蕩邊);大膜厚度差,有偏薄現(xiàn)象。
6)擦傷、劃痕:由于膜與之接觸的輥不同步或輥上有突起異物而在膜表面造成的缺陷,可能出現(xiàn)在主線部分,也可能出現(xiàn)在分切過(guò)程中。
7)劃傷:與膜接觸的輥上有尖銳的突起把膜劃傷、劃破。
8)底皺:底皺僅僅發(fā)生于薄膜收卷開始的一段長(zhǎng)度中,表現(xiàn)為起皺和條紋多而深,其產(chǎn)生由多種因素所致。
9)縱向條紋:指膜卷表面形成環(huán)向肋線狀的條紋。在分切、復(fù)卷過(guò)程中大量空氣夾入和累積厚度公差不佳是產(chǎn)生縱向條紋的主要原因,一旦出現(xiàn)程度較為嚴(yán)重的條紋就很難消除。其原因之一是分切速度過(guò)快導(dǎo)致。一般來(lái)說(shuō),在高速下最容易發(fā)生縱向條紋和錯(cuò)層等質(zhì)量問(wèn)題。
3、色相:是指薄膜無(wú)色差,色澤均勻。
1)色差:指從端面看膜卷顏色相差太大。
2)色澤均勻度:膜卷色澤參差不齊出現(xiàn)深淺不一現(xiàn)象。
4、尺寸偏差:GB/T20218---2006標(biāo)準(zhǔn)
1)寬度偏差:寬度偏差為0,±4mm。
2)厚度極限偏差:為±10.0%。
3)厚度極限偏差:為±6.0%。
4) 接頭數(shù)目及每段長(zhǎng)度: 每卷薄膜接頭數(shù)應(yīng)少于2個(gè)。每段長(zhǎng)度應(yīng)大于1000M, 接頭應(yīng)牢固并有明顯標(biāo)志。
其余除上述外觀要求外,尼龍膜外觀質(zhì)量還應(yīng)符合GB/T20218---2006標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求:
綜上所述:薄膜的外觀質(zhì)量有以下幾點(diǎn)原因形成:
原料是否干凈,物性指標(biāo)是否符合要求;
擠出系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置是否合適;
厚度控制是否達(dá)標(biāo);
設(shè)備是否有故障;
分切參數(shù)設(shè)置是否合適,分切區(qū)溫濕度是否控制在合理范圍。
制膜、分切環(huán)境、人員是否符合食品安全衛(wèi)生要求
針對(duì)以上原因,可以在以下幾個(gè)方面進(jìn)行預(yù)防:
①嚴(yán)把原料、再造粒料關(guān),品質(zhì)決定著產(chǎn)品的質(zhì)量,必須選擇質(zhì)量良好的原料、再造粒料,嚴(yán)格檢驗(yàn)有關(guān)指標(biāo),(如含水量、粘度、熔融指數(shù)、灰分等)。力求原料、再造粒料純潔、穩(wěn)定,此外要盡量減少原料的變化;
②定期、有計(jì)劃的檢查設(shè)備狀況,及時(shí)更換設(shè)備易損件,制定合理檢修計(jì)劃,確保設(shè)備始終處于正常工作狀態(tài)。切忌設(shè)備"帶病運(yùn)轉(zhuǎn)",盡量避免出了問(wèn)題再去解決;
③制定合理的生產(chǎn)工藝,定期校對(duì)、檢查設(shè)定參數(shù)的準(zhǔn)確性,要根據(jù)氣侯、原料變化,產(chǎn)品、地域的不同要求,及時(shí)調(diào)整工藝條件,一旦確定了工藝條件,就需要嚴(yán)格操作,控制無(wú)誤,不得隨意更改和調(diào)整生產(chǎn)工藝,保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定;
④加強(qiáng)車間內(nèi)部清潔,保持車間干凈灰塵、懸浮物等,控制車間溫濕度確保生產(chǎn)環(huán)境和人員符合食品安全衛(wèi)生要求;
⑤提高操作人員的技術(shù)水平和判斷排除故障能力。
二、內(nèi)在性能: 包裝用塑料薄膜的內(nèi)在性能包括物理機(jī)械性能、光學(xué)性能、熱性能、阻隔性能等。
1)厚度um、平均厚度um、平均厚度公差,%:(按GB/T6672---2001標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定)
厚度的均勻性是產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,是一項(xiàng)非常重要的質(zhì)量指標(biāo)。
B0PA薄膜檢測(cè)厚度、平均厚度和平均厚度公差,而歸根到底是整個(gè)膜片的厚度的平衡均勻性。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中就應(yīng)該控制好薄膜的厚度均勻性,否則生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品就不是好的產(chǎn)品,好的產(chǎn)品應(yīng)該是縱、橫向厚度均勻,B0PA薄膜厚度是采用精度很高的在線非接觸式測(cè)厚儀和反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和控制的。影響厚度的主要有:
(1)縱向有:
①機(jī)頭溫度分布是否均勻,因?yàn)闄C(jī)頭溫度微小的變化都會(huì)引起厚度較大的變化,所以首先在設(shè)備上保證機(jī)頭溫度分布均勻。
②擠出熔體粘度的均勻性粘度與擠出量有關(guān)系,主要保證粘度均勻才能保證擠出量穩(wěn)定,達(dá)到控制厚度的目的,所以熔體在進(jìn)入模頭之前要充分的混合,使其進(jìn)入模頭后均勻、穩(wěn)定;
③設(shè)備的準(zhǔn)確性和人員的業(yè)務(wù)水平也很重要。
(2) 影響薄膜的橫向厚度均勻性的有:
①薄膜橫向厚度的均勻性與模頭開度(各熱膨脹螺栓) 的速度穩(wěn)定調(diào)節(jié)直接有關(guān)。
②薄膜橫向厚度均勻性與拉伸溫度有關(guān)
2) BOPA薄膜的機(jī)械性能:
機(jī)械性能指的是: 拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、耐撕裂度和彈性模量等。
拉伸強(qiáng)度:這是塑料薄膜最重要的力學(xué)性能,它表示在單位面積的截面上所能承受的拉力。
在一定范圍內(nèi)提高拉伸倍數(shù)可以大大提高薄膜的拉伸強(qiáng)度和拉伸彈性模量,拉伸方式和拉伸比的大小直接影響薄膜的機(jī)械強(qiáng)度。這一點(diǎn)正是B0PA膜同步生產(chǎn)工藝和分步生產(chǎn)工藝在物理性能上檢測(cè)出效果不同的一個(gè)方面。異步OA級(jí)印刷膜拉伸強(qiáng)度比同步OA級(jí)印刷膜強(qiáng)度大20%,斷裂伸長(zhǎng)率也大18%左右。提高B0PA薄膜的拉伸強(qiáng)度和彈性模量,可選用粘度偏高的樹脂,粘性高表明分子量高,大分子的鏈段長(zhǎng),分子間的引力大,拉伸成膜后的機(jī)械強(qiáng)度相應(yīng)要高一些。一般生產(chǎn)可拉伸的PA-6樹脂的相對(duì)粘度在2.7~3.5左右,水分控制在600PPM左右為好。經(jīng)烘干的原料和再造粒料的含水率在<0。1%。
1、拉伸強(qiáng)度:MPa (按GB/T13022---1991規(guī)定進(jìn)行)
影響拉伸強(qiáng)度的因素:
①原料。由于高分子聚合物的結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品性能有密切的關(guān)系,原料的相對(duì)分子量、相對(duì)分子質(zhì)量分布、雜質(zhì)的含量、結(jié)構(gòu)狀態(tài)的不同等,直接影響薄膜的拉伸強(qiáng)度。通常,在一定范圍內(nèi),薄膜的強(qiáng)度是隨相對(duì)分子質(zhì)量提高和相對(duì)分子質(zhì)量分布減小而提高的。
②生產(chǎn)工藝條件。加工過(guò)程中,原料降解對(duì)產(chǎn)品的強(qiáng)度影響很大,因此要特別注意擠出過(guò)程中要防止或減少原料的降解。尼龍6易水解,也應(yīng)該注意干燥時(shí)出現(xiàn)降解的問(wèn)題。防止降解主要從控制擠出機(jī)的溫度著手,同時(shí)也要考慮盡量縮短原料在高溫下停留的時(shí)間。
對(duì)于同一種原料來(lái)講,拉伸強(qiáng)度是由分子的結(jié)晶度和取向兩方面構(gòu)成的。一般來(lái)說(shuō),拉伸強(qiáng)度隨結(jié)晶度提高而增大,隨取向增大而提高,因此保證分子高結(jié)晶度,高取向度,有利于提高拉伸強(qiáng)度。那么結(jié)晶度是什么?它又受哪些因素影響呢?結(jié)晶過(guò)程是分子由無(wú)序轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻呐挪歼^(guò)程。它包括晶核生成和晶核生長(zhǎng)兩大階段。熔點(diǎn)以下10-30℃范圍內(nèi),是熔體由高溫冷卻到過(guò)冷溫度區(qū),在此區(qū)域成核速度極小,幾乎為零;向下30-60℃范圍內(nèi),隨著溫度降低,晶核增長(zhǎng)速度很大,結(jié)晶速度迅速增大,由于成核速度較小,在此區(qū)域成核速度決定了結(jié)晶的速度;溫度低于熔點(diǎn)60℃以下時(shí),晶體生長(zhǎng)速度和成核速度都比較大,出現(xiàn)結(jié)晶速度最大值。在玻璃化溫度以上幾十度時(shí),由于分子鏈段重排的松弛過(guò)程滯后于溫度的變化速度,雖然成核較快,但晶體生長(zhǎng)速度隨之下降,整體結(jié)晶速度并不快,這個(gè)區(qū)域晶體生長(zhǎng)速度控制了結(jié)晶速度;玻璃化溫度以下,鏈段被凍結(jié),結(jié)晶速度為零。
影響結(jié)晶過(guò)程的主要因素:
①冷卻速度的影響。尼龍6從熔點(diǎn)以上溫度降到玻璃化溫度以下的冷卻速度,是決定尼龍6能否形成結(jié)晶、結(jié)晶的程度、晶體的形態(tài)與晶體尺寸大小的主要條件。冷卻速度快,結(jié)晶時(shí)間短,結(jié)晶度就小,容易形成小而密的結(jié)晶。
②熔體溫度和熔融時(shí)間的影響。一般來(lái)說(shuō),熔融溫度高,熔融時(shí)間長(zhǎng),結(jié)晶速度慢,結(jié)晶尺寸較大,熔體冷卻時(shí)晶核的生長(zhǎng)主要為均相成核;反之,主要為異相成核、晶體尺寸小而均勻,有利于薄膜的拉伸。所以熔體流出擠出機(jī)時(shí)在較低溫度下急冷,形成細(xì)小結(jié)晶,以便于有利于拉伸。
③應(yīng)力作用的影響。尼龍6在擠出、拉伸過(guò)程中,受拉伸或剪切應(yīng)力的作用時(shí),有加速結(jié)晶的作用。這是因?yàn)閼?yīng)力使尼龍6取向產(chǎn)生了誘發(fā)成核的作用。此時(shí),大分子沿受力方向伸直并形成有序區(qū)域,在有序區(qū)域形成一些"原纖",成為初級(jí)晶核。這就使結(jié)晶誘導(dǎo)時(shí)間大大縮短,晶核數(shù)量增加,結(jié)晶速度加快。
④低分子物、固體物質(zhì)、鏈結(jié)構(gòu)的影響。溶劑、增塑劑、水及蒸汽等低分子物質(zhì)與固體雜質(zhì),在一定條件下,會(huì)影響尼龍6的結(jié)晶過(guò)程。在尼龍6成型加工過(guò)程中,在外力的作用下,會(huì)有不同程度的取向作用。取向分為熔體中大分子、鏈段、添加固體粒子,在剪切流動(dòng)時(shí)沿流動(dòng)方向的流動(dòng)取向和拉伸應(yīng)力的作用下,大分子、鏈段或微晶等沿受力方向的拉伸取向。影響取向的因素:溫度和壓力。
溫度是通過(guò)粘度和松弛時(shí)間的作用來(lái)影響取向過(guò)程的。溫度升高,粘度下降,在恒定應(yīng)力的作用下,高彈形變與粘性形變都要增大,由于高彈形變?cè)黾佑邢蓿承孕巫儼l(fā)展卻很快,有利于取向。然而,隨著溫度升高,大分子熱運(yùn)動(dòng)加劇,松弛時(shí)間縮短,也會(huì)使取向程度增大,因此,有效取向是取決于兩個(gè)過(guò)程的平衡結(jié)果。在實(shí)際生產(chǎn)中是在玻璃化溫度以上熔點(diǎn)以下區(qū)間拉伸的,在這個(gè)溫度區(qū)間,取向程度與預(yù)拉伸溫度之間存在以下關(guān)系:在給定拉伸比和拉伸速度下,降低拉伸溫度,分子排列形變就會(huì)增大,粘性變形就會(huì)減小,有助于提高取向度趨勢(shì)。因此,在拉伸之后應(yīng)該將材料快速冷卻到低于玻璃化溫度。驟冷速率越快保持定向程度越高。
②結(jié)構(gòu)。
尼龍6的拉伸比較復(fù)雜,在拉伸過(guò)程中,有晶體的產(chǎn)生,也會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變和晶相的定向。而且,由于晶體在較短的時(shí)間內(nèi)就能產(chǎn)生,拉伸過(guò)程中分子的取向能夠加速結(jié)晶,因此不容易提高取向的均勻度。取向如何影響強(qiáng)度?結(jié)晶取向后,伸直鏈段數(shù)目增多,折疊鏈段數(shù)目減小。晶片之間的鏈接鏈段增加,使拉伸強(qiáng)度提高,通常隨取向度提高,密度和強(qiáng)度都相應(yīng)的提高,而伸長(zhǎng)率則逐漸降低。
PA6熔點(diǎn)(Tm)一般為215℃~221℃、PA6玻璃化溫度(Tg)為47~70℃。
(玻璃化溫度:無(wú)定型聚合物大分子鏈段自由運(yùn)動(dòng)的最低溫度。通常用Tg表示。)
2、斷裂長(zhǎng)率:%(GB/T13022-1991)
斷裂伸長(zhǎng)率:表示一定長(zhǎng)度薄膜的單位截面承受最大拉力發(fā)生斷裂時(shí)的長(zhǎng)度減去薄膜原來(lái)長(zhǎng)度與原來(lái)長(zhǎng)度之比。斷裂伸長(zhǎng)率表示薄膜的韌性。
除了原料的因素外,在微觀上斷裂伸長(zhǎng)率也是受到結(jié)晶和取向的影響,結(jié)晶度過(guò)高,雖然拉伸強(qiáng)度增加,但斷裂伸長(zhǎng)率就會(huì)降低,隨著取向度的增大,伸長(zhǎng)率是逐漸降低的。
3、直角撕裂力:mN(QB/T1130-1991)
QB/T1130-1991《塑料直角撕裂性能試驗(yàn)方法》適用于薄膜、薄片及其它類似的塑料材料。試驗(yàn)方法是將試樣裁成帶有90度直角口的試樣,將試樣夾在拉伸試驗(yàn)機(jī)的夾具上,試樣的受力方法與試樣方向垂直。用一定速度進(jìn)行拉伸,試驗(yàn)結(jié)果以撕裂過(guò)程中的最大力值作為直角撕裂負(fù)荷。
4、彈性模量:Mp a (GB/T1040.1-2006)
彈性模量:是一個(gè)重要的力學(xué)性能指標(biāo)。在彈性范圍內(nèi)縱向應(yīng)力與縱向應(yīng)變之比叫做彈性模量,也稱楊氏模量。
是描述物質(zhì)彈性的一個(gè)物理量, 是體積、模量、剪切模數(shù)的一個(gè)總稱,即對(duì)彈性體施加一個(gè)外界作用應(yīng)力后,彈體會(huì)發(fā)生形狀的變化。反映了材料對(duì)力的作用和縮性變形的能力及材料在彈性范圍內(nèi)抵抗變形的難易程度。彈性模數(shù)越大,斷裂、韌性越大。拉伸后迅速冷卻使分子鏈段的取向被凍結(jié)起來(lái),但分子之間總是存在一定的內(nèi)應(yīng)力,當(dāng)溫度升高(超過(guò)玻璃化溫度)時(shí),薄膜就有恢復(fù)未拉伸尺寸的趨勢(shì),即具有"彈性記憶"性。
5、抗沖擊性能:GB/T8809-1988《塑料薄膜抗擺錘沖擊試驗(yàn)方法》
適用于各種塑料薄膜抗擺錘沖擊試驗(yàn)。試驗(yàn)是丈量半圓形擺錘沖擊在一定速度下沖擊穿過(guò)塑料膜所消耗的能量。
GB/T9639-1988《塑料薄膜和薄片抗沖擊性能試驗(yàn)方法自由落標(biāo)法》適用于塑料薄膜和厚度小于1mm的薄片。試驗(yàn)是在給定的自由落標(biāo)沖擊下,測(cè)定50%塑料薄膜和薄片試樣破損時(shí)的能量。以沖擊破損質(zhì)量表示。
3)薄膜的光學(xué)性能:光學(xué)性能指: 霧度、透光率、光澤度
1、霧度%(GB/T2410-1980規(guī)定)
霧度:透過(guò)透明薄膜而偏離入射光方向的散射光通量與投射光通量之比,用百分比表示。霧度表示透明材料的清晰透明程度。霧度與薄膜材料本身固有性質(zhì)及所用添加物有關(guān),例如,薄膜的結(jié)晶度和取向度,添加劑的種類、粒徑大小和用量等。但也與成型加工過(guò)程和環(huán)境有關(guān)。霧度主要受結(jié)晶和取向影響比較大,一般隨結(jié)晶度增加,晶體增大,霧度加大;而提高取向度,霧度下降。
雙向拉伸薄膜通常都采用二氧化硅作開口劑,開口劑只需在表層加入,這樣薄膜中所含開口劑的量相對(duì)減少許多,對(duì)薄膜光學(xué)性能的影響也就小得多。一般對(duì)母料添加劑的選擇和添加有特殊的要求和控制,又要有良好的透明度,同時(shí)也要考慮膜的開口性和爽滑度,開口劑量以方便薄膜收卷/放卷操作,薄膜之間不發(fā)生粘連為原則。若加量太多則會(huì)影響到薄膜的霧度加大。在這一方面,同步法生產(chǎn)的尼龍簿膜性能上基本上沒有多大區(qū)別。
2、透光率%:(GB/T2410-1980)測(cè)定薄膜的光通量大小。霧度和透光率可采用球面霧度儀測(cè)量,量程0~100%。
3、光澤度%:(GB/T8807-1988) 表示薄膜表面平整、光滑的程度,可通過(guò)對(duì)光線的反射能力來(lái)測(cè)定。
光澤度使用光澤度儀測(cè)定,對(duì)高光澤度材料的測(cè)量采用20°折射,對(duì)中高光澤度材料常用45°折射,其量程為0~160;中等光澤度材料使用60°折射。
4)熱收縮率:% (按GB/T12027--2004標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定) 塑料薄膜的熱穩(wěn)定性。
主要有兩個(gè)含義, 一是指其熱收宿率,它表征塑料薄膜在受熱情況下的尺寸穩(wěn)定性或者說(shuō)是薄膜受熱變形的程度,二是指薄膜在加工過(guò)程中的熱穩(wěn)定性即在結(jié)晶干燥. 熔融擠出. 拉膜過(guò)程中熱降解的程度,對(duì)于薄膜的尺寸穩(wěn)定性而言,主要是通過(guò)定型溫度,使其結(jié)晶取向更加完善,內(nèi)應(yīng)力得以充分釋放,同時(shí)在熱定型末端要讓薄膜有足夠的熱松弛過(guò)程,隨后使之盡快冷卻定型,并固定下來(lái)。這樣可大大增強(qiáng)其熱穩(wěn)定性,降低其受熱后的熱收縮率。同步法生產(chǎn)的尼龍薄膜與異步法生產(chǎn)的尼龍簿膜,從物理檢測(cè)上的另一個(gè)不同點(diǎn)就在于熱收縮率不同,同步法生產(chǎn)的尼龍膜縱向熱收縮率相對(duì)較小,約在1.5%左右,而橫向收縮率一般小于l%。而異步法生產(chǎn)的尼龍膜收縮率偏大些,約在2%左右。一般檢測(cè)熱收縮性能有:
1、縱、橫向熱收縮率: 可用160℃ 30min測(cè)一般的縱、橫向的收縮率(恒溫箱烘烤收縮處理)。
2、±45度 角對(duì)角線熱收縮率差值:(供測(cè)弓形效應(yīng)大小)
3、O°、90 °度角熱收縮率:測(cè)水煮蒸煮用熱收縮率(2、3檢測(cè)條件為120 ℃ 4Omin水煮)。
4、收縮率差值:縱、橫向收縮率差值應(yīng)≤0.5%,以免產(chǎn)生起皺、翹角。
5)表面性能:包括表面潤(rùn)濕張力、摩擦系數(shù)、表面粗糙度;
1、表面潤(rùn)濕張力(電暈):mN/m(GB/T14216-1993規(guī)定)表示塑料薄膜表面自由能的大小。
包裝用塑料薄膜的最大應(yīng)用領(lǐng)域是彩色印刷與真空鍍鋁。印刷和鍍鋁對(duì)塑料薄膜的表面潤(rùn)濕張力都有很高的要求。塑料薄膜表面自由能大小取決于薄膜材料本身的分子結(jié)構(gòu)。聚烯烴屬非極性高分子材料,其表面自由能較低,即潤(rùn)濕張力很小,必須對(duì)其進(jìn)行表面處理,以提高表面濕張力,才能進(jìn)行油墨的印刷。聚酯雖是極性高分子材料,為適應(yīng)高速印刷的需要,也需要進(jìn)行電暈處理,以進(jìn)一步提高其表面潤(rùn)濕張力。
潤(rùn)濕張力的測(cè)定一般采用配制好的不同達(dá)因水,用棉簽蘸某一達(dá)因水在平放的塑料薄膜表面涂布,如在2秒鐘內(nèi)不收縮,可再使用標(biāo)值較高達(dá)因水重試;若在2秒鐘內(nèi)發(fā)生收縮,則表明上一次使用的達(dá)因水所標(biāo)的數(shù)字就是該薄膜的表面潤(rùn)濕張力。
聚烯烴處理前的表面潤(rùn)濕張力約為33達(dá)因/厘米,處理后增加到38達(dá)因/厘米,才能進(jìn)行印刷。聚酯的表面潤(rùn)濕張力處理前為42達(dá)因/厘米,處理后,可達(dá)56達(dá)因/厘米。
主要是電極影響比較大,電極功率穩(wěn)定,無(wú)污染,潤(rùn)濕張力就很容易控制。
雖然B0PA膜屬于極性高聚物,其表面自由能大,表面潤(rùn)濕張力可達(dá)40mNm,但對(duì)于高速印刷的油墨附著力和膠粘劑粘接力來(lái)說(shuō)仍需進(jìn)-步提高其潤(rùn)濕張力。采用電暈法可通過(guò)調(diào)節(jié)施加于電極上的功率, 電極與電暈處理輥之間的距離等參數(shù)來(lái)控制塑料薄膜的表面張力。一般經(jīng)過(guò)表面處理的張力可達(dá)52-56mN/m。若用于中間層的B0PA膜一定使用雙面電暈處理的薄膜才能達(dá)到理想的復(fù)合牢固度,(另一面應(yīng)達(dá)50mN/m)否則很容易引起復(fù)合脫層現(xiàn)象。一般用于高溫蒸煮袋中間層的雙面電暈處理的尼龍膜處理度應(yīng)偏大些較理想。一般尼龍膜電暈處理度在58dyn以下, 若用于雙面電暈, 兩面電暈值應(yīng)相差4dyn以上, 免以印刷層產(chǎn)生粘拉脫墨。
2、摩擦系數(shù):摩擦系數(shù)分為:靜/動(dòng)摩擦系數(shù) (GB/T10006-1988規(guī)定)
摩擦系數(shù)主要是薄膜表面的粗糙度反映。跟膜表層添加母粒數(shù)量種類有關(guān),還和電暈有關(guān),電暈值大,表面粗糙,摩擦系數(shù)就大。對(duì)于摩擦系數(shù)的要求是不能太小,太小膜與膜之間會(huì)發(fā)生粘連,使用時(shí)易打滑;也不能太大,太大收卷困難,不利于高速印刷。
靜摩擦是指兩接觸表面在相對(duì)移動(dòng)開始時(shí)的最大阻力與垂直施加于兩個(gè)接觸表面的法向力之比。動(dòng)摩擦系數(shù)是指兩接觸表面以一定速度相對(duì)移動(dòng)時(shí)的阻力與垂直施加于兩個(gè)接觸表面的法向力之比。
塑料薄膜的摩擦系數(shù)在制膜和制袋過(guò)程中,一方面它是薄膜開口性的量化評(píng)定指標(biāo),其次又可作為自動(dòng)包裝機(jī)運(yùn)行速度,張力調(diào)節(jié), 薄膜運(yùn)行中磨損的參考數(shù)據(jù)之一。摩擦系數(shù)的大小可以通過(guò)添加劑的選擇和用量來(lái)控制,-般B0PA膜處理面摩擦系數(shù)在0.4-0.7之間。若為自動(dòng)包裝產(chǎn)品,薄膜與設(shè)備面接觸的那面其摩擦系數(shù)在0.20~0.30之間為好。摩擦系數(shù)太大薄膜使用起來(lái)阻力較大,容易產(chǎn)生斷膜破裂現(xiàn)象。隨著薄膜中添加劑含量的增加薄膜的摩擦系數(shù)會(huì)變小,霧度會(huì)加大。若用于高速打碼用膜, 其表面動(dòng)摩擦系數(shù)在0.15~0.20之間,并測(cè)膜面與金屬面摩擦發(fā)熱時(shí)的摩擦系數(shù)。
3、粗糙度(表面光潔度) :um (GB/T14234-1993塑料件表面粗糙度)
薄膜的表面粗糙度是包裝薄膜的一個(gè)隱性指標(biāo)。表面粗糙度是指薄膜表面所具有的在較小間距上的微小峰谷不平度的微觀任何尺寸特征的綜合評(píng)價(jià)。適當(dāng)?shù)拇植谟欣谟∷⒑蛷?fù)合,它是用Ra(輪廓平均算術(shù)偏差)表示,單位是um。薄膜的粗糙度對(duì)淺網(wǎng)印刷尤為重要,過(guò)于粗糙會(huì)造成油墨、膠粘劑不能填滿凹穴,影響薄膜兩者間的結(jié)合力而導(dǎo)致分層。
對(duì)于膠液或油墨,填平凹凸不平的膜外表面網(wǎng)穴有很大的難度,因此對(duì)于膜的表面光潔度(粗糙度)要求就更嚴(yán)格些。以往,一般薄膜表面粗糙度控制在 Ra=0.08~0.16um。由于無(wú)溶劑上膠量少,那么對(duì)于用于無(wú)溶劑復(fù)合用的薄膜表面粗糙度應(yīng)有所減少。
6)阻隔性能:阻隔性能是B0PA膜一項(xiàng)重要的質(zhì)量指標(biāo),主要有透氧、透濕率;
1、氧氣透過(guò)量:(GB/T1038--2000)cm3/m2.d.pa (阻隔性) 以15um計(jì)算;
阻隔性是指塑料薄膜阻止氧氣. 水蒸氣透過(guò)塑料薄膜的能力,最常關(guān)注的是氧氣透過(guò)率和水汽透過(guò)率。阻隔性直接影響被包裝物的保質(zhì)期。阻隔性與塑料材料的固有化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān),根據(jù)塑料材料的不同,有高阻隔, 中阻隔及低阻隔之分。無(wú)論是異步法或同步法生產(chǎn)的尼龍簿膜,其水蒸氣透過(guò)率和氧氣透過(guò)率基本相同。
目前,國(guó)內(nèi)通常應(yīng)用的透氣性試驗(yàn)方法是GB/T1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過(guò)性試驗(yàn)方法-壓差法》,試驗(yàn)儀器由低壓腔和高壓腔組成。測(cè)試時(shí)將薄膜試樣貼在高壓腔與低壓腔之間,兩腔密閉后用真空泵抽真空,然后向高壓腔內(nèi)充1個(gè)大氣壓的試驗(yàn)氣體,通過(guò)測(cè)量低壓腔的壓力增量來(lái)計(jì)算氣體的透過(guò)率。
B0PA薄膜屬于高阻隔材料,如果在其表面通過(guò)真空鍍鋁工藝,鍍上一層極薄的鋁層或涂上一層PVDC材料就可以極大地提高B0PA薄膜的阻隔性。但是B0PA是一種吸濕性極強(qiáng)的薄膜,-旦吸濕其阻隔性能大大下降,并且薄膜會(huì)收縮變形而影響到印刷套印準(zhǔn)確率、制袋前后片錯(cuò)位,嚴(yán)重會(huì)使復(fù)合牢固度降低,務(wù)必引起注意。一般使用尼龍膜最好在23℃左右,干濕度在65%左右,若干濕度差在80%以上一般不要進(jìn)行復(fù)合生產(chǎn),以免因水分太高引起印刷和復(fù)合質(zhì)量問(wèn)題。一般濕度較高的天氣使用尼龍膜生產(chǎn)可開啟印復(fù)設(shè)備的預(yù)熱系統(tǒng),先將水分烘干再生產(chǎn);蛟谏a(chǎn)前將尼龍膜放在熟化室1至2小時(shí)后再投入生產(chǎn)效果會(huì)好些,測(cè)透氧率不但要測(cè)常態(tài)下的,更要測(cè)耐高溫高濕后含水率在80%RH時(shí)的透氧率。
2、阻隔水蒸氣性能 :
透濕法的試驗(yàn)按GB/T1037-2000《塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗(yàn)方法杯式法》規(guī)定進(jìn)行。溫度23±1℃,相對(duì)濕度(90±2)%。
該方法適用于塑料薄膜、復(fù)合塑料薄膜、片材和人造革等材料。被測(cè)試樣在規(guī)定的溫度、相對(duì)溫度條件下,將試樣用混合的石蠟和蜂蠟封在透濕杯上,杯內(nèi)裝一定量的干燥劑,試樣的兩端保持一定的水蒸氣壓差。稱量封好試樣在試驗(yàn)前和加濕后重量的變化,其增量即水蒸氣透過(guò)量。
GB/T6981-2003《軟包裝容器透濕度試驗(yàn)方法》適用于密封的軟包裝容器,將干燥劑裝進(jìn)被測(cè)容器中,將其密閉,然后置于規(guī)定的溫濕度條件下,經(jīng)一定的時(shí)間試樣增重的量,即水蒸氣透過(guò)量。
一般按照日本JlSZ--1707透氧分級(jí)辦法,阻隔材料分為11級(jí),尼龍6在濕度<65%時(shí)可達(dá)5級(jí)而濕度達(dá)90%時(shí)降為6級(jí)氧氣透過(guò)量是5級(jí)的一倍以上。
常用的包裝材料阻隔性能從優(yōu)到劣次序排列為:
鋁箔--MA-PVDC--EVOH-一PVDC--PA--PET--PP--PE。
7) 衛(wèi)生性能:應(yīng)GB16332標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
1 、 異味、殘留溶劑量:按GB/T10004--2008標(biāo)準(zhǔn), 水分含量1.5~2.5%不得超過(guò)3%。
2、 衛(wèi)生性能: 按GB/T16332--1996規(guī)定進(jìn)行。
3、3PA6衛(wèi)生指標(biāo):按GB16331--1996食品包裝材料用尼龍6樹脂衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
包裝材料的衛(wèi)生性能越來(lái)越受到人們的關(guān)注。在國(guó)際貿(mào)易中,很多國(guó)家禁止含有有害物質(zhì)的材料進(jìn)進(jìn)市場(chǎng),如對(duì)重金屬,溶劑殘留等等的含量,各國(guó)都有所限制。我國(guó)對(duì)有關(guān)食品包裝材料的衛(wèi)生性能也有很多規(guī)定。用于BOPA包裝材料衛(wèi)生性能的檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)常用的有:GB/T10004---2008、GB/T16331---1996、GB/T16332---1996,這些標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定了BOPA薄膜對(duì)食品包裝材料的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、重金屬、脫色性的實(shí)驗(yàn)方法。將按一定比例、在一定溫度的水、乙醇、乙酸、正己烷中浸泡一定時(shí)間,獲得浸泡液。這些液體分別模擬包裝材料接觸的水、醋類、酒類、油類的試驗(yàn)結(jié)果。
(來(lái)自:包裝園地軟包裝)