机械-处理工艺及仓贮环境对CPP薄膜表面湿张力的影响

摘要：本文通过对电晕处理功率、电晕辊筒温度及不同仓贮温度、湿度的选择实验，分别论述了电晕处理功率、电晕辊筒温度及仓贮环境对CPP薄膜表面润湿张力的影响规律，对实际CPP薄膜的生产、使用具有1定的指导意义。 关键词：CPP薄膜、润湿张力 3层共挤未拉伸聚丙烯薄膜(以下简称CPP薄膜)采取3层共挤流延工艺制得，表层具有较高的表面润湿张力，可直接用于镀铝、印刷；芯层具有刚性支持作用；底层可直接热封。广泛用于饼干、果脯、膨化食品、快餐面、榨菜等食品包装。 聚丙烯是含有碳、氢两种元素的非极性高分子化合物，具有良好的物理、化学性能，但它也是最惰性的有机高聚物之1[1]。因此要使CPP薄膜与印刷油墨、铝层或其它复合层具有较强的亲协力，就需要对它进行表面处理，通过处理提高其表层润湿张力，从而提高其对油墨的粘着牢度及与其它材料的复合强度[2]。 电晕处理是目前最常常使用的表面处理方式。其原理是在高压电场的作用下使空气中的氧分子电离成氧原子，氧原子与氧分子结合构成臭氧(O3)。而臭氧是1种强氧化剂，它与高聚物薄膜表面的分子直接或间接作用棚户区改造不签字强拆后补偿还一样吗，使其表面分子链上产生羰基等极性基团；同时薄膜表面因遭到离子气体的强烈冲击而粗化，并能起到去油污、干燥水气和尘垢的作用，从而提高了薄膜表面的润湿张力[3]。为保持足够的附着力，镀铝用的CPP薄膜表面润湿张力应大于40mN/m；而印刷、复适用的CPP薄膜表面润湿张力应大于38mN/m[4]。 处理后的CPP薄膜的表面润湿张力会由于PP材料中的小分子及加工助剂的析出及外界环境中水气、灰尘的影响逐渐衰退。CPP薄膜表面润湿张力的衰减速度曲线与PP树脂中的低分子和可析出添加剂的含量有直接关系，同时与电晕处理工艺及产品贮存环境也密切相干。1、 实验及分析(1)主要实验设备13层共挤流延机组，制造商：美国巴顿费尔德公司(BATTENFELD)；2电晕处理机，制造商：美国PALLER公司，型号P6250。(2)CPP薄膜主要工艺流程PP树脂A(热封层)PP树脂B(芯层)——→共挤模头→流延成型→电晕处理→牵引收卷PP树脂C(电晕层)(3)电晕处理功率对薄膜表面润湿张力的影响1实验条件：高电压频率：17～18KW;　电极与电晕辊间隙：1.6mm；原料配方：20％TF430/60％429/20％CF3017；生产线速度：150m/min2实验数据及分析 在相同的生产条件下改变电晕电极功率对下机薄膜表面润湿张力、镀铝后VMCPP薄膜的表面润湿张力及其衰退的影响见表1、表2；对比图1、图2。 表面润湿张力单位：mN/m；电极功率单位：KW 由图1可见，不同的电晕处理功率在薄膜下机1周内对薄膜表面润湿张力的影响较明显；而随时间的推移，电晕功率对薄膜表面润湿张力的影响逐渐减弱。但当电晕功率在1定值以下时，薄膜表面润湿张力仍能保持随功率升高而增大的趋势；当电晕功率升高到1定值后，再提高电晕功率1周后薄膜的表面润湿张力已无明显差异。这是由于当原材料相同时，电晕处理强度在1定值以下时，随电晕强度的增大，高聚物表面被氧化的分子数量逐渐增多，构成的极性基团也相应增多拆迁多长时间能分到房，薄膜的表面极性随之增高；而当电晕强度增大到1定值后，PP分子链上易被氧化的基团数目到达极限后不会无穷增多，从而造成CPP薄膜表面的极性不会无穷提高，因此薄膜表面润湿张力不再随电晕强度的加大而提高。此情况下薄膜的表面极性主要与材料性能相干，随时间的推移，在配方相同即薄膜内的小分子含量相同时，其迁移到薄膜表面的速度、浓度相同，因此消耗的表面极性相同，不同电晕处理功率下的薄膜表面润湿张力趋于相同。 由图2可见，经真空镀铝后因铝原子的极性VMCPP表面润湿张力1般上升到52～54mN/m，在电晕处理功率较低时，处理功率对镀铝后VMCPP表面润湿张力的影响依然存在。但当电晕处理功率高于1定值后，VMCPP的表面润湿张力受处理功率的影响逐步减少，不同电晕功率下的薄膜表面润湿张力及衰减趋于相同。但因铝原子极性较大极易受空气中水气、灰尘的2次污染，同时镀铝进程加重了CPP薄膜中小分子物质的析出速度，因此VMCPP薄膜的表面润湿张力在3个月后衰退较严重，1般认为表面润湿张力在36－以下时的VMCPP薄膜已没法保证复合强度。 根据实际使用经验，1般MCPP原膜在半年内其表面润湿张力值仍能保持在可使用值以上，而VMCPP的保质期只有3个月左右。(4)电晕辊温度对表面润湿张力的影响1实验条件：高压频率：17～18KW;电极与电晕辊间隙：16原料配方：20％TF430/60％HF429/20％CF3017；生产线速度：160m/min电晕处理功率：15＋5 KW2实验结果及分析 由表3可知，电晕处理辊温度较高时，由于薄膜表面温度较高，高聚物表面分子链更容易被氧化，在下机3天后，薄膜表面张力可提高2mN/m；15天内可提高1mN/m；30天后因受析出小分子中和的影响，表面张力值已趋于相同。对产品使用周期短的用户可采取此方法提高薄膜表面润湿张力。(5)贮存环境对CPP薄膜表面润湿张力衰减的影响 实验时分别将相同的CPP薄膜寄存在不同的环境中，以跟踪温度、湿度对薄膜表面润湿张力衰退情况的影响，跟踪结果见表4。温度单位：℃；相对湿度：％ 由表4数据可知，贮存温度、湿度较高时，因小分子迁移速度相对较快及空气中含水量较高，薄膜的表面润湿张力衰退较快，而贮存温度较低、空气相对干燥时，薄膜表面润湿张力衰退明显较慢。因此低温干燥的贮存环境可相对延长CPP薄膜仓贮期限。2、 结论 在原材料相同、生产线速度1定时，生产CPP薄膜应选择最好的电晕处理功率，功率太低薄膜表面润湿张力衰退过快，没法满足使用要求；功率太高CPP薄膜的表面润湿张力其实不随处理功率的增大而提高，相反过度处理极可能造成薄膜其它物理、机械性能的损失。电晕处理功率对镀铝后的VMCPP的表面润湿张力具有相同于MCPP的影响，而VMCPP表面润湿张力衰退速度更快。 提高电晕处理的辊筒温度，可适当提高薄膜的电晕处理效果，在用户使用周期较短时可使CPP薄膜得到更加良好的表面极性。低温、干燥的仓贮环境有益于CPP薄膜表面润湿张力的保持，因此在薄膜的仓贮时间较长，或高温、多雨的季节应尽可能选择阴凉、干燥的贮存环境，以延长CPP薄膜表面润湿张力的保持期。作者： 刘 俊 萍 (南京金中达新材料有限公司) 来 自： 包装杂志