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防粘剂在BOPP膜中的应用


发布日期:[2008-3-26] 共阅[3099]次【下载此资料的word文档
 
       一、前言

  双向拉伸薄膜包装材料的助剂产品主要包括抗静电剂、爽滑和抗粘连剂、增刚剂、热稳定剂、抗氧剂和阻隔剂等。而在BOPP薄膜的生产中,根据薄膜的不同用途,通常需加入不同功能的添加剂,例如抗静电剂、爽滑剂、粘连剂、增挺剂、增白剂等,但无论生产哪种用途的BOPP薄膜,都必须加入防粘连剂。否则,会在薄膜产品生产过程中的收卷、分切其它工序及以后的包装使用中出现许多问题,甚至无法使用。尤其是现代塑料加工正朝着自动化、高速化和高品质化方向发展,加工速度越快,越易因摩擦而产生静电,薄膜之间越容易粘连,严重阻碍高速线生产。并且,薄膜的透明性越,加工成型温度越高,越容易粘连。因此,防粘连剂无论是在薄膜产品本身的制造过程和以后使用的自动化包装工序中,都起到异常重要的作用。从这个意义上,防粘连剂是BOPP薄膜生产中最重要的添加剂,这是本篇主要阐述的内容。

  二、防粘剂的作用机理

  解决薄膜粘连问题通常的做法是,在BOPP薄膜的表层加人一定比例的防粘连剂,其机理是,因为防粘连剂和聚丙烯原料不相容,并且比聚丙烯熔点要高,这样能够保证在薄膜生产过程中,熔融挤出时不会被融化。防粘连剂的粒径一般在3―5μm,而薄膜的表层厚度约为1μm,这样成膜后,这些防粘连剂在薄膜的表面形成许多的突起,或出现不同松弛状的凹凸,使薄膜的表面变得粗糙,层与层之间能够存留一定量的空气,从而起到防止层与层之间相互粘连的作用。防粘连剂在薄膜表面的凹凸状况如图1所示:

  图 1 薄膜表面的凸凹形状 

  三、防粘连剂的选择

  作为BOPP薄膜所使用的防粘连剂,目前有无机和有机两大类,均应满足以下几方面的要求:
  (1)与聚丙烯树脂有相近的折光指数;
  (2)防粘连剂的粒径大小应适合薄膜表层厚度;
  (3)能够均匀地分散于聚丙烯中,避免划伤膜面:
  (4)应符合食品包装的卫生要求。

  1、无机类防粘连剂

  现在已经应用在薄膜产品中的无机防粘连剂主要有硅藻土、滑石粉、碳酸钙、合成二氧化硅以及玻璃微珠等。不同的材料性能不同,并非所有的无机防粘连剂都可用于BOPP薄膜。相对于包装性能的要求,滑石粉和碳酸钙对薄膜光学性能影响较大,会影响雾度,不适合BOPP薄膜,硅藻土硬度高,易划伤膜面,应用也受到限制,不同材料的防粘连效果也不同。图2表示了粘连力与坊粘连剂加入量之间的关系:

  图 2 粘连力和添加剂量的关系 

  在这些无机防粘连剂中,合成二氧化硅是一种非常有效的防粘连剂,其优点是:
  (1)折光指数与聚丙烯非常接近,对光学性能影响小;
  (2)无定型结构,不会导致硅肺;
  (3)化学纯度极高,适用于食品工业的塑料包装。

基于合成二氧化硅的这些优点,所以,目前在BOPP薄膜产品中应用最多、最广。

  2、有机类防粘连剂

  近年来应用在BOPP薄膜的另一类防粘连剂是有机防粘连剂,一般为有机硅聚合物或甲基丙烯酸酯的聚合物。这种具有特定结构的交联聚合物颗粒,与聚丙烯树脂混合后,在经过定向拉伸所得的薄膜表面上,形成平均高度为60~600nm的突出物,从而起到薄膜防粘连的的作用。有机防粘连剂的优点是:
  (1)光学性好,对薄膜的透明性几乎没有影响;
  (2)兼具增滑的功能,使薄膜有低的摩擦系数; 
  (3)对膜面不会产生划伤,薄膜光泽度较高。

  有机类防粘连剂相对于无机类防粘连剂的材料价格要高的多,一般是3-6倍左右,所以有机防粘连剂目前只在高档BOPP薄膜产品上应用。

  四、防粘连剂的加入形式

  要使防粘连剂在薄膜中发挥效果,必须使之均匀分散。为了取得较好的分散效果,防粘连剂一般都以母料的形式加入。母料中防粘连剂的浓度通常为2-10%,常规浓度是5%,采用双螺杆挤出造粒。

  在防粘连母料的制造过程中,防粘连剂的浓度越低,母料加工越容易,分散性也就越好。但对于薄膜生产厂家来说,使用低浓度的母料,就意味着要在薄膜产品的生产制造中增加母料的用量,而使加工成本增加。所以,在防粘连母料的制造过程中,既要控制好防粘连剂所必要的浓度,又要掌握好防粘连剂在母料中分散的均匀性。

  五、防粘连剂对薄膜性能及设备的影响

  1、对薄膜性能的影响

  由于防粘连剂加入到薄膜表层后,增加了薄膜表面的粗糙度,从而改善了薄膜的防粘连性能,但同时也会对薄膜的光学性能产生负面影响,对其它性能也有不同程度的影响。防粘连剂光泽度、雾度等的影响如下列图3、4所示:

  图3防粘剂对光泽度的影响 

  图4防粘度对雾度的影响 

  防粘连剂对薄膜性能的影响如下表:


 2、对设备的影响

  无机防粘连剂对薄膜的光学性能有不同程度的影响,同时值得注意的是,加入了无机防粘连剂后,对于机械设备来说等于加入了产生磨损的研磨杂质,就直接会对高速生产线上的设备和包装机械等产生磨损。如挤出机的螺杆、缸筒、膜唇间隙等,日积月累,就会对设备的精度稳定性造成千定程度的影响。

  而有机防粘连剂有相对低的软化温度或熔点,且有爽滑性能,对薄膜光学性能影响较小,但在高温模头上容易发生降解,累积在模头,久而久之会影响薄薄膜质量。两类助剂各有优缺点,再从经济角度考虑,无机防粘连剂成本较低,使用较广,有机防粘连剂成本较高,所以在应用上受到―定限制。

  六、防粘连剂在BOPP薄膜中的应用

  1、在普通平膜中的的应用

  普通平膜用于印刷、纸张复合、粘胶带基膜等,这些薄膜厚度一般在15甲―28恤范围内,且都必须经过电晕处理。薄膜越薄,越容易粘连,而且电晕处理也会使薄膜表面发粘。

  因此,应选用防粘连效能高的合成硅做防粘连剂,这是目前BOPP薄膜中用的最多最广的品种。如果生产表层较薄的浅网印刷膜或低雾度产品,可以选用粒径较小的二氧化硅或表面圆滑的玻璃微珠做防粘连剂,比普通合成硅印刷效果好。

  2、在镀铝膜和烟膜中的的应用

  镀铝薄膜要求表面性能要好,附着铝层牢固,且有较低的摩擦系数。烟膜要求光泽度高,且表面爽滑,易于包装。鉴于此种情况,选用颗粒均匀的有机防粘连剂或玻璃微珠类的防粘连剂效果较好。因普通合成硅颗粒不太规则,易划伤膜面,且摩擦系数不会很低,不太适合这两种膜的应用。

  3.防粘连剂的使用注意事项

  (1)防粘连剂在乎膜中的用量一般为500ppm-1500ppm,在镀铝膜中由于较强的电晕处理,镀铝前后都容易粘连,用量稍高,一股为1500ppm-3000ppm。
  (2)薄膜生产和贮存温度越高,防粘连剂的用量应相应增加。
  (3)若在生产中发现薄膜雾度较大,光泽度低,则应降低防粘连剂的用量。
  (4)如果膜上出现白点或鱼眼,可能是防粘连剂分散不好或过滤网太粗,应检查滤网或更换母料。
  (5)若在薄膜收卷或分切时容易起皱或跑边,则要增加防粘连剂的用量。

  七、结论与与展望

  BOPP薄膜的专用防粘连剂发展到目前,还没有完全意义上的可以达到理想效果的产品。无机抗粘连剂对薄膜的光学性质总是有不同程度的影响,因此,专业技术人员一直都在努力研究,力图减小这种负面影响。通过提高防粘连剂的纯度,制造粒度分布窄的防粘连剂等,都有助于改善薄膜的光学性质。有机防粘连剂有较好的热爽滑性能,但目前成本较高。在防粘连剂的使用过程中,配方设计、助剂的选用、加工工艺控制等,每个环节都是相互关联的,都须非常谨慎的对待,使防粘连剂在BOPP薄膜中分散均匀而达到最佳效果。

  另外,防粘连剂的安全和卫生问题,ISO规则及成本问题,也越来越被业内人士普遍关注。所以,如何改善防粘连剂的物理性质,尤其在粉尘和流动性方面进行更安全的处理等,这些都是防粘连剂今后的研究方向。

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