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BOPP烟膜的摩擦系数研究

时间:2022-04-28 来源网站:平顶山化工机械网

BOPP烟膜的摩擦系数研究

摘要:分析了工艺参数、原料性能和添加剂性能对烟膜摩擦系数的影响。重点讨论了不同类型添加剂的作用机理和作用效果。根据讨论结果,提出了BOPP烟膜的摩擦系数的控制方法和相关的注意事项。

关键词:烟膜 摩擦系数 添加剂

BOPP薄膜生产是一项比较复杂的运作,特别是在香烟包装膜中。由于烟包机的不断提速,上机性能就显得极其重要,而表证上机性能的一个重要指标就是摩擦系数(COF)。摩擦系数的标准测试温度是23℃,众所周知,该温度与烟包运行的实际温度并不一致。而BOPP烟膜从30℃开始,摩擦系数便急剧上升,这是因为爽滑剂和特殊种类的抗粘剂已经接近其熔点而变得粘结。因此热摩擦系数(50℃)对于表征烟膜的上机性能也相当重要。对烟膜的摩擦系数而言,其中有关的设备、加工工艺和配方等因素互相影响和干扰,因此要想获得理想的上机性能,有相当的难度。

1 工艺参数的影响

影响摩擦系数的工艺参数比较多,但有些参数的影响很小,在众多因素的掩盖下,甚至没有明显的反映。主要的工艺参数涉及到温度、拉伸比和表面处理。如表1所示。

如果薄膜的厚度比较均匀,摩擦系数就相对较小,这是因为有效表面积的减小所致。如果薄膜的结晶度较大,摩擦系数就相对较大,这是因为晶体会减缓添加剂的迁移[1]。调整工艺温度和拉伸比,实际上是通过改善薄膜的厚度或结晶度,间接来调整摩擦系数。值得注意的是:适当提高挤出温度以改善厚度,摩擦系数可能会减小,但是当设定温度超过260℃左右时,熔体开始出现降解。摩擦系数反而会增大。电晕处理会使薄膜表面结构,同时,在机械和化学上经历重大改性,再加上表面生成活性基使添加剂的迁移加快,导致摩擦系数降低。实际上,工艺参数和原料、添加剂比起来,作用要小得多,在大多数情况下,为了保证薄膜的其它性能(如光学性能),工艺人员很少以调节工艺参数来改善薄膜的摩擦系数。

2 原料的影响

理论研究表明,不同类型的纯净树脂的摩擦系数从较低至较高排列如下;均聚物≤无规共聚物≤三元共聚物≤低温热封料。而对于同一类型的原料,摩擦系数取决于该材料的分子量、分子量分布、无规物的含量和结晶度等物理化学指标。如表2所示。

因为小分子的自润滑作用,所以分子量小、分子量分布宽的原料做出来的薄膜的摩擦系数可能会低一些。而无规物的含量会影响到薄膜的定向程度和结晶度,此两者都不利于添加剂的迁移。相对于均聚物,共聚物对摩擦系数的影响要显著的多,因此找到合适的热封料对降低摩擦系数,也有较好的效果。对于不同类型的热封料,使用低温热封料时要相对小心一点,摩擦系数可能比较大,加工出来的薄膜可能会发生粘结。

3 添加剂的影响

这里的添加剂包括稳定剂、抗氧化剂、抗粘剂和爽滑剂。稳定剂和抗氧化剂已经由原料厂家在均聚物和共聚物中进行了预调配,生产厂家只需挑选合适的牌号即可。在所有的因素当中,抗粘剂和爽滑剂对摩擦系数的影响最为关键,调整抗粘剂和爽滑剂的牌号和用量可以起到立竿见影的效果,这也是本文想重点讨论的内容。

3.1 不同类型的非迁移性添加剂的影响

添加剂的种类很多,选用合适的表层添加剂不但要考虑薄膜的摩擦系数,还要兼顾其光学性能。在表层加进3%的添加剂母粒,芯层不加添加剂的效果(即测)如表3所示。

3.2不同类型的迁移性添加剂的影响

在烟膜的芯层加进迁移性添加剂,可明显地降低烟膜的摩擦系数,但对光学性能有一定的负面影响。在表层加进3%的1#添加剂母粒,芯层加进2-4%添加剂母粒后的效果(两周后测量)如表4所示。

虽然芥酸酰胺对降低常温摩擦系数比较有效,但由于其渗出后影响雾度,再加上热摩擦较大,因此已很少在烟膜配方中被采用。高分子量酰胺的迁移速度较慢,因此薄膜时效前的摩擦系数会高于其最终值,但对收卷和分切有一定的好处,不会因为膜滑而引起跑边。并且高分子量酰胺对薄膜的雾度影响较小,热摩擦也比较优良。

迁移性添加剂一般是与聚丙烯基因不相容的有机物(通常具备酰胺类添加剂的功能),由于聚丙烯链的布朗运动,迁移至表面[2]。迁移速度主要取决于四个因素,如表5所示。

迁移性添加剂多为混合型添加剂,兼有爽滑和抗静电的功能,薄膜静电过大也会影响上机性能。由于迁移性添加剂需要1-2周的时间才能迁移至表层,因此薄膜在15~30天后的爽滑性能和抗静电性能才算基本稳定,否则会由于有效处理时间不够造成上机性能不佳。

4、结论

在改善BOPP烟膜上机性能的过程中,工艺参数的影响比较小,选择合适的热封料和添加剂特别关键。相对于其他类型的爽滑母料,硅酮类具有特别的优势。值得注意的是,改善摩擦系数的同时,还必须兼顾薄膜的其他性能,只有这样才能保证其市场竞争力。

来 自: 广东湛江包装材料企业有限公司 作者: 周先进 赵燕 吴增青

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