無溶劑複合中(zhōng)有這樣一(yī)個現象:聚乙烯薄膜經無溶劑複合熟化後,摩擦系數出現異常增大(dà),自動包裝帶不動或包裝袋開(kāi)口性不良,不能正常使用;檢查基膜的摩擦系數時又(yòu)很爽滑,同時無溶劑複合邊緣未塗膠的聚乙烯也很爽滑,很顯然經無溶劑複合熟化後,薄乙烯薄膜的摩擦系數增大(dà)了,這與無溶劑膠水直接相關。
一(yī)般分(fēn)析認爲:無溶劑膠水中(zhōng)的聚醚成份會吸收薄膜中(zhōng)的爽滑劑,使得已析出到聚乙烯薄膜熱封面的爽滑劑成份大(dà)量向内遷移,造成熟化後摩擦系數異常增大(dà)。
加工(gōng)第 一(yī)步:吹膜
吹制三層共擠薄膜時,一(yī)般在隻在薄膜的熱封層使用高爽滑性的料子或添加一(yī)定量的開(kāi)口爽滑母料,而在電暈層一(yī)般使用不含或爽滑劑含量很低的粒子,中(zhōng)間層根據薄膜的厚薄使用不含或中(zhōng)等爽滑劑含量的粒子,可見吹制出的三層共擠薄膜其中(zhōng)爽滑劑含量存在明顯的梯度,由于爽滑劑在樹(shù)脂中(zhōng)的溶解度有限,多餘的爽滑劑會逐漸遷移到時薄膜熱封層的表面,而使薄膜的表面摩擦系數進一(yī)步降低。
三層共擠薄膜中(zhōng)熱封層内的爽滑劑成份除了向熱封層表面遷移外(wài),還有一(yī)部分(fēn)會向共擠薄膜中(zhōng)爽滑劑濃度較低的芯層和電暈層遷移,形成以溶解度爲基礎的濃度平衡。
加工(gōng)第二步:無溶劑複合加工(gōng)
無溶劑複合是在電暈層一(yī)側加了一(yī)層具有能吸收爽滑劑成分(fēn)的膠水,并在一(yī)定溫度如40度下(xià)放(fàng)置24小(xiǎo)時,在這樣一(yī)個過程中(zhōng),已析出到熱封層表面的爽滑劑還會(沿箭頭方向)往薄膜内遷移,有的被膠水層吸收,到一(yī)定程度後薄膜表面的爽滑度降低,摩擦系數增加很大(dà)。
圖8-9 吹膜圖示 圖8-9 複合後爽滑劑遷移圖示
聚乙烯薄膜經無溶劑複合後,其薄膜表面爽滑劑向膜内遷移,其遷移速率受多方面的影響。
無溶劑膠黏劑中(zhōng)的聚醚成份會吸收一(yī)部分(fēn)爽滑劑,使得薄膜與膠水相貼合界面的爽滑劑濃度降低,使薄膜中(zhōng)的爽滑劑分(fēn)布形成高濃度梯度,而高濃度部分(fēn)的爽滑劑會向低濃度部分(fēn)遷移,直到建立新的濃度平衡。很顯然膠水層将薄膜内的爽滑劑成分(fēn)吸附量越多,對PE複合膜摩擦系數的影響就會越大(dà),這與膠水成分(fēn)及塗膠量密切相關。
溫度對薄膜内爽滑劑的濃度平衡有明顯影響,随着溫度升高膠黏劑對爽滑劑的吸收量會增加,薄膜内爽滑劑的溶解度也相應增加,出現了更高的濃度梯度,爽滑劑将加快内遷移速率,直到建立新的濃度平衡點。在這一(yī)過程中(zhōng),薄膜表面的爽滑劑量會減少,多層爽滑劑層變成單層爽滑劑層,甚至單層爽滑劑層也不完全,此時就會出現薄膜摩擦系數異常增大(dà)的現象。
另外(wài),在一(yī)溫度條件下(xià)新的平衡點的建立需要足夠的時間,如果這個平衡點建立時間大(dà)于熟化時間,則複合膜出熟化室後,由于通常熟化溫度高于室溫,終止了爽滑劑内遷移過程,這是有時從熟化時間上來控制摩擦系數的原因。當然,熟化過程的平衡點也是動态的過程,随着無溶劑膠黏反應的進行,分(fēn)子量不斷增大(dà),對爽滑劑的吸收能力也在下(xià)降,但其中(zhōng)聚醚成份的分(fēn)子鏈段并沒有改變,吸收爽滑劑性能仍然存在。
複合膜完成規定的熟化時間後,在較高的溫度條件下(xià)膠層及薄膜自身對爽滑劑的飽和溶解度較高,在複合膜的熟化過程中(zhōng)有大(dà)量的爽滑劑會遷移到膠層的界面被膠層吸收,一(yī)旦溫度降低後,膠層及内層薄膜對爽滑劑的溶解度随之降低,室溫越低其溶解度也相應越低,這樣超出膠層及薄膜溶解度部分(fēn)的爽滑劑将析出到薄膜與膠層的界面上,一(yī)旦形成了弱界面層,則會引起剝離(lí)強度的衰減下(xià)降,這也是無溶劑複合膜剝離(lí)強度可能出現大(dà)幅衰減的原因之一(yī),而且薄膜中(zhōng)所添加的爽滑劑含量越高,引起這種剝離(lí)強度衰減的可能性也相應增加,這就是過量添加爽滑劑解決PE無溶劑複合膜摩擦系數問題的質量風險所在。有時我(wǒ)們剝開(kāi)複合膜,表現爲界面分(fēn)離(lí)現象,某一(yī)側界面上(可以是膠層與内層膜的複合界面,也可能是膠層與次内層薄膜的複合界面)明顯有一(yī)層用手可擦去(qù)的白(bái)色物(wù)質,這一(yī)層物(wù)質就是爽滑劑成分(fēn)。無溶劑膠黏劑中(zhōng)的聚醚成分(fēn)較多,雖然對PE無溶劑複合膜的摩擦系數影響較大(dà),但能容納的爽滑劑析出量也較大(dà),複合膜的剝離(lí)強度也可能較高。可見,在特定的生(shēng)産工(gōng)藝條件下(xià),複合膜的摩擦系數與剝離(lí)強度需要找到一(yī)個兼顧點,薄膜中(zhōng)爽滑劑的含量多少爲宜,要經過實際測試論證。但,多數軟包廠沒有吹膜工(gōng)序,是外(wài)購PE薄膜,這就增加了PE無溶劑複合膜的不可控因素。
複合膜完成規定的熟化時間,在室溫存放(fàng)時,随着溫度的降低,内層聚乙烯薄膜中(zhōng)的爽滑劑除了遷移到膠層與薄膜的界面上,還會有一(yī)部分(fēn)從薄膜内部再次向外(wài)遷移薄膜的熱封層表面,這也是冬天無溶劑複合膜在剛熟化完成時摩擦系數可能偏高,但放(fàng)置數天後感覺摩擦系數又(yòu)變小(xiǎo)了,薄膜内爽滑劑二次外(wài)遷的結果,耗時可能會較長。但在夏天,由于複合膜熟化溫度與室溫較接近,有的本身就是常溫固化,這樣熟化完成後,薄膜内爽滑劑再次外(wài)遷的可能性較小(xiǎo);甚至低溫熟化好的無溶劑複合膜,随着貯存溫度的升高,薄膜表面的爽滑劑會再次向複合膜内遷移,摩擦系數反而會再次升高。
無溶劑複合膜的摩擦系數問題更容易出現在較薄的PE薄膜(例如低于45μ的厚度)複合中(zhōng),一(yī)是薄膜較薄,爽滑劑更易向内層遷移;二是,相同配方的薄膜,由于薄膜較薄,則薄膜内含的爽滑劑總量會較少,所以在吹制較薄的PE薄膜時需要在熱封層中(zhōng)多添加一(yī)部分(fēn)開(kāi)口爽滑劑。
三層共擠聚乙烯薄膜,一(yī)般都是LDPE、LLDPE、MLLDPE幾種樹(shù)脂的共混改性配方,但其結晶度不一(yī)樣,LLDPE的結晶度(50%-55%)高于LDPE的結晶度(40%-50%),爽滑劑隻在薄膜中(zhōng)的非結晶區發生(shēng)遷移,而CPP的結晶度(80%-90%)遠高于聚乙烯薄膜,這也是CPP無溶劑複合膜基本不存在摩擦系數增大(dà)現象的原因。
PE無溶劑複合膜的摩擦系數影響因素及一(yī)般對策如下(xià):
序号
影響因素
一(yī)般對策
可能存在的問題
1、膠黏劑型号中(zhōng)所含聚醚成份會吸收薄膜中(zhōng)的爽滑劑成分(fēn),聚醚成分(fēn)比例越多,對摩擦系數的影響也越大(dà)
選用聚醚成分(fēn)相對較少的膠黏劑型号
選擇範圍有限,也可能不适應多種材料的複合要求
2、上膠量越大(dà),對摩擦系數的影響也越明顯
在滿足産品外(wài)觀的情況下(xià),盡量減少上膠量
但滿版印刷膜複合時,上膠量多在1.6-1.8
3、熟化溫度越高,對摩擦系數的影響越明顯
盡量低溫熟化,如30-36℃室溫熟化
交聯程度會下(xià)降,影響膠層的耐性,如水煮包裝類;貯存溫度升高,摩擦系數還會再次上升
4、熟化時間越長,摩擦系數增加越多
縮短熟化時間,但一(yī)般都要24小(xiǎo)時才能滿足制袋後加工(gōng)要求
卷中(zhōng)間部分(fēn)可能會出現固化反應不充分(fēn)的情形,如PA/PE結構
5、薄膜的爽滑劑含量的多少
在熱封層中(zhōng)多添加一(yī)部分(fēn)開(kāi)口爽滑母料
過量添加可能引起剝離(lí)強度下(xià)降或衰減,需要進行多方測試
控制PE無溶劑複合膜的摩擦系數,主要是針對爽滑劑成分(fēn)的向薄膜内遷移程度,使其不破壞熱封層表面的爽滑劑層,上述對策也隻是在一(yī)定範圍内控制PE無溶劑複合膜的摩擦系數,方法多有利弊。