聚丙烯材料本身的表面張力值僅為31達因,一般要求薄膜表面張力在38達因以上。 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:薄膜經(jīng)過有高壓存在的兩電極間,高壓使電極間的空氣發(fā)生電離,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; 火焰處理是用特定的噴燈,燃燒一定組成和配比的煤氣和空氣,形成溫度高達2100~2800℃的氧化火焰,來達到瞬間改變薄膜表面性能的目的,在實際處理過程中,火焰的溫度、火焰與薄膜之間的距離和處理時間是影響處理效果的重要因素。 電暈處理簡便易行,處理效果好,因此BOPP廠家基本上都采用這一方式。以下是對電暈處理在BOPP加工上的測試、控制以及對薄膜性能的影響等幾方面進探討。 1.1 BOPP薄膜電暈處理強度的測定 通常用于BOPP薄膜的表面張力的測試辦法是涂液法,其原理是利用甲酰胺和乙二醇乙醚兩種液體按不同比例進行混合,得到一系列不同達因值的測試液。操作時,將測試液涂拭在薄膜表面上,于2秒鐘液面破裂的測試液所對應的達因值即表示薄膜電暈處理強度。 2. BOPP薄膜電暈處理強度的影響因素 電暈處理器由電極、高電位器及硅橡膠輥組成,當電壓通過2.5MM的空氣間隙時,就會產(chǎn)生連續(xù)放電,另外為了排除所產(chǎn)生的臭氧及降溫,用抽風風機把電暈處理器附近的空氣往外排走以及在硅橡膠輥內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電極類型 電暈處理的效果與電極的設計有較大關系。設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:1、能產(chǎn)生更高處理值,耗能更低; 2、能減少儲存時,表面張力的下降;3、減少薄膜在電暈處理過程中的受熱;4、減少表面感應的靜電。 2.2薄膜溫度 BOPP是擠出厚片經(jīng)激冷后,再經(jīng)縱、橫二個方向拉伸后所制得的薄膜,在進入牽引單元后,通過冷卻、切邊、測厚、預熱等工序,然后再進行電暈處理。這時薄膜的溫度對電暈處理的效果有直接的影響,而薄膜溫度則主要由預熱輥的設定溫度進行控制, 隨著薄膜溫度的升高,薄膜的表面處理達因值也同時升高。通過預熱輥的設定溫度來調整薄膜的表面處理達因值,是在工藝控制中經(jīng)常采用的有效方法之一。 2.3生產(chǎn)線速度 生產(chǎn)線速度是影響電暈處理效果另一重要因素。BOPP薄膜是在極短的時間內通過高壓電極間隙,而使表面達因值得以提高,于高壓電極間隙內停留時間的長短,會影響薄膜的電暈處理效果。 由此可見,電暈處理的電極電壓要隨著生產(chǎn)線速度的變化要作出相應的調整,隨著生產(chǎn)線速度的增大而增大。 2.4電極排風量 在電暈處理過程中,隨著空氣離子化,會產(chǎn)生等離子體,其中包含有電子、氧離子、臭氧等,等離子體會滲透薄膜,破壞其它化學鍵,激發(fā)自由游離基,與氧氣離子起作用成氧化極化基,這些基團會對薄膜的表面潤濕特性產(chǎn)生影響。從另一方面來說,等離子體在薄膜表面的濃度會直接影響電暈處理的效果。一般而言,電極排風閥門的開啟度越大,薄膜的表面處理達因值會越??;反之,電極排風閥門的開啟度越小,薄膜的表面處理達因值會越大。 2.5 表面材料 BOPP的生產(chǎn)會涉及到不同的材料及添加母料。BOPP可分作熱封型和非熱封型兩大類,在表層的基本材料中分別是共聚物及均聚物,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,一般來說,對于共聚物,如目前國內外常用的SOLVAY KS413、MONTEL PLZ679、BASEAL EP5C37等,離子體滲透進薄膜的表面效能比均聚物更大,所以熱封型薄膜會更加容易達到更高的處理強度。 此外,在熱封型薄膜的配方設計上,通常為了適應包裝機器的要求,需要使用爽滑劑來改善薄膜的摩擦性能,在選擇爽滑劑時要盡可能避免使用硅酮類爽滑劑,這是由于硅酮的表面張力比較低,在常溫下約為12達因,與PP的31達因有較大的差距,使用硅酮類爽滑劑會大幅降低BOPP的表面張力值。 抗靜電劑對BOPP薄膜電暈處理效果也會有一定的影響??轨o電劑大多數(shù)添加在芯層,其具有遷移性,滲透至表面的抗靜電劑會影響薄膜的表面電暈處理特性,處理強度值會有一定程度的降低。 2.6表面材料 BOPP薄膜在生產(chǎn)后還會發(fā)生結構狀態(tài)的變化,在幾天內,聚合物由無定形變化成晶體形,從而影響電暈處理的效果。處理強度會隨著時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,溫度越高,消減幅度越快。 3.電暈處理對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因值外,還會對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)更加容易通過薄膜處理面滲出。以ABA類型薄膜即內、外兩面配方結構相同的薄膜為例,未經(jīng)電暈處理的薄膜內、外兩面的摩擦系數(shù)是一致的,但是在經(jīng)過電暈處理后,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。 從生產(chǎn)到14天后,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、動摩擦系數(shù)都呈快速下降趨勢,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 由于電暈處理的過程中會產(chǎn)生一定的熱量,因此薄膜的收縮率會有一定程度的下降。 3.3熱封強度 在生產(chǎn)BOPP熱封型薄膜時,表層使用的材料為乙烯-丙烯共聚物。如在前面所提及到的,在實際生產(chǎn)上如需達到同樣的處理強度,共聚物僅需要比較低的處理電壓值。但需要注意的是,過高的電暈處理值會引發(fā)共聚物間的交聯(lián)作用,導致熱封型薄膜失去熱封效能。因此在實際生產(chǎn)熱封型薄膜中,尤其是調節(jié)較高電暈處理值時,熱封強度是一項必備的檢測措施。 4 結論 (1) 電暈處理應用于BOPP薄膜生產(chǎn)時,測試時基本采用涂液法。 (2) 影響電暈處理效果的主要包括有電極類型、薄膜溫度、生產(chǎn)線速度、電極排風量、和表面材料等幾方面因素。 (3) 電暈處理會影響薄膜的摩擦系數(shù)、收縮率和熱封強度等方面的物理性能。 溫度對BOPP生產(chǎn)的影響 在BOPP的生產(chǎn)過程中,溫度是一個很重要的生產(chǎn)工藝參數(shù)。良好的控制溫度,是生產(chǎn)出高質量薄膜的基本保證。生產(chǎn)過程中各個加工段的溫度控制有其不同的方式和特點。下面分別從冷輥溫度,縱、橫向拉伸溫度的控制, 來源:網(wǎng)絡
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