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BOPP薄膜经电晕处理后

来源:http://www.cdzcwl.com 作者:必赢亚洲登录 时间:2019-11-07 10:22

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要:本文分析了BOPP薄膜的厚度、光学性能、表面润湿张力、摩擦系数、低静电性对BOPP薄膜印刷适性的影响,并提出了BOPP生产控制要素。

关键词:BOPP;印刷适性;探讨

双向拉伸聚丙烯薄膜作为一种印刷基材,具有轻盈透明、防潮抗氧、气密性好、有韧性耐折、表面光滑、耐热酸碱、溶剂、摩擦、撕裂,而且能再现商品的造型、色彩等优点。
BOPP薄膜经电晕处理后,有良好的印刷适性,套色印刷可得到精美的外观效果,常用作复合薄膜的面层材料。

可是,BOPP薄膜也有不足,如在高速运转的生产线上,BOPP薄膜容易产生静电并且热封性差。
BOPP薄膜的引发撕裂强度在拉伸后提高较大,而继发撕裂强度却很低一般要求BOPP薄膜两端面不能留有任何切口,否则BOPP薄膜在印刷、复合时容易撕断。

随着国内外软包装行业的高速发展,BOPP薄膜的功用和用量也呈快速上升趋势。
塑料薄膜印刷制品的要求是:高透明度、高光泽度、高拉伸强度、低雾度、低静电性能、优良开口性。

1影响BOPP薄膜印刷的主要因素

1.1薄膜的厚度

BOPP薄膜厚度不均匀,在印刷过程中会出现涂墨不匀、套印过渡色效果差;在放卷收卷过程中摩擦系数不均匀,来回摆动;经常出现粘连、点状撕裂等现象。
最终造成印刷成品率低。

1.2薄膜的光学性能

反映BOPP薄膜光学性能有三个主要指标,即雾度、透明度和光泽度。
雾度值越低,透明度越高, 从而显得外包装的商标图案等更加清晰、艳丽光泽度越高,包装则显得更加美观、亮丽,视觉效果较好。
低雾度、高透明度、高光泽度的薄膜会使包装外观更为高档,从而提高消费者的购买欲望。
但是薄膜光学性能会随着库存时间的延长而下降,这主要与薄膜内部各种添加剂的迁移有关,所以建议BOPP薄膜不要长时间库存为了得到最佳的使用效果,库存期最好控制在3~ 4个月内。

1.3表面润湿张力

当BOPP薄膜作为复合薄膜基材或用于印刷时,必须进行电晕处理,以提高油墨的粘附力和复合强度。
通常情况下能够满足印刷和复合要求的薄膜,其表面润湿张力必须达到38 dyn/cm以上但经过电晕处理后,薄膜的表面润湿张力会随着时间的推移有所下降。
表面润湿张力的下降幅度主要与原料内部的低分子添加剂的含量有关。
一般低分子添加物越多则表面润湿张力的下降幅度越大。
通常零时效处理达4 2x 10-4N /cm即可。 如果处理程度过大,则薄膜表面氧化过度**,**薄膜变得发脆,薄膜的机械强度下降;处理程度太小,将影响印刷牢度和复合强度。 处理方法大多是通过氧化,使之增加极性,使表面结构发生变化。 具体的处理方法有放电**(**俗称电晕**)**法。 处理后的薄膜应尽快使用**,**否则会影响印刷效果。

1.4摩擦系数

BOPP薄膜的摩擦性能可以通过材料的动静摩擦系数来表征。
凹版印刷过程中的摩擦力主要包括设备自身的摩擦和设备与承印材料及油墨之间的摩擦,其中印刷过程中设备与承印材料(薄膜之间摩擦力占主要因素。
薄膜材料摩擦系数的大小对于印刷质量和印刷速度起着十分重要的作用。

印刷用的薄膜卷材,一般要求有较小的内层摩擦系数和合适的外层摩擦系数。
外层摩擦系数太大,会引起印刷过程中阻力过大,引起材料拉伸变形影响印刷效果,若太小可能又会引起拖动机构打滑,造成纠偏系统不准,印刷牢度降低,还会影响包装速度。
因此,薄膜表面应具有合适的爽滑性,以确保其能够顺利进行高速印刷。
BOPP薄膜不同用途摩擦系数对照表,见表1。

1 BOPP薄膜不同用途摩擦系数对比

1.5低静电性

印刷过程中不同物质之间频繁的撞击、摩擦以及接触,使参与印刷过程的几乎所有物体都带有静电。
首先是承印物表面带电,如纸张、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、玻璃纸等,它们会吸附飘浮在空气中大量灰尘、杂质等,从而影响油墨的转移,在印品上出现"花点"
同时,会造成油墨流动性差,上墨不均匀等情况,最终使印刷品出现"墨须""胡须"现象。
而且,当静电积累到一定程度,很容易导致空气放电,造成电击或起火。
在很高的电压下,带电的油墨可能引起油墨、溶剂着火或通过油墨电击操作人员,直接威胁操作人员的人身安全。

2 BOPP薄膜生产控制要素

生产BOPP薄膜技术含量高,是一项很复杂的工作,薄膜的各项性能指标相互影响、相互制约。
以逐次双向拉伸工艺为例,其工艺流程如下:

PP+助剂→共挤模头→急冷→预热→纵向拉伸→定型→预热→拉伸→定型→冷却→收卷→时效处理

总体上,逐次拉伸法是将挤出的PP片材先经过纵向拉伸、后横向拉伸来完成二次取向过程。
生产过程中主要控制的工艺参数有树脂挤出温度、生产线速度、拉伸温度、拉伸比等。
根据下游用户的需求和BOPP薄膜特性的分析,在生产过程中要做好以下几方面的控制。

2.1厚度控制

BOPP薄膜厚度是薄膜产品最基础、最重要的控制指标BO PP薄膜厚度不均匀可分为三种情况: 0纵向拉伸中短期厚度不均匀;②纵向拉伸中长期厚度不均匀;③橫向拉伸厚度不均匀。
纵向拉伸中短期厚度不均匀主要是机械原因造成的,如挤出机的工况、拉辊压辊圆周速度的变化等。
纵向拉伸中长期厚度不均匀主要原因是熔体过滤器的污染、原料性质、环境条件的变化等。
横向拉伸厚度不均匀主要原因是熔融树脂是否均匀、模头温度分布是否均匀、模唇开度调整是否到位等,它主要是由薄膜厚度在线测控系统自我调整完成的。
因此,在生产过程中,将在线测控与现场操作科学运用、有机结合,最大限度提高BOPP薄膜厚度的控制精度,即最大厚度偏差控制在2δ水平以内。

2.2光学性能的改善

PP的结晶度和晶体尺寸对BOPP薄膜的力学性能和光学性能有重要的影响。
结晶度高则强度高,韧性差,光学性能降低;晶体尺寸小而均匀,有利于提高薄膜的力学强度;耐磨性、耐热性,提高薄膜的透明度、光泽度,降低雾度。
关于薄膜雾度有专家认为:不同分子量分布的聚丙烯薄膜由龟裂力产生的雾度和表面粗糙度,窄的分子量分布降低了表面透光率和表面粗糙度,因而降低了雾度。
影响雾度有两方面原因:一是与结晶作用有联系,粗糙度与-隆起的"折叠片晶相一致;另一方面与熔体弹性所引起的熔体流动不稳定有关。
因此,通过改变结晶效果,提高薄膜光学性能的主要措施有:提高挤出温度、降低冷却辊的温度、减少添加剂含量。

提高挤出温度对晶体尺寸的减小和均化又起负面作用;冷辊温度最好控制在30 V以内,在考虑冷却辊温度的同时,应适当的增加空气的通风量,也有利于薄膜透明度的提高;添加剂的增减还要考虑成膜性、摩擦系数、产品的收卷和分切质量。
此外,冷

却辊的温度对薄膜的强度和薄膜的厚度控制也有直接的关系。

BOPP薄膜生产过程中的取向主要发生在纵向拉伸和横向拉伸过程中,在经过纵向拉伸后,高分子链单轴纵向取向,大大提高了片材的纵向机械性能, 而横向性能恶化;进一步横拉之后,高分子链呈双轴取向状态。
BOPP薄膜拉伸取向降低了材料的双折射,从而大大提高了薄膜的透明度、降低了雾度。 但是,取向程度也不能无限增大,一定要考虑薄膜的成膜性和机械力学性能。

2. 3摩擦系数控制

BOPP薄膜表面的摩擦系数是包装设备运行速度、包装物易开启性、印刷适性的主要影响因素之一。
在BOPP薄膜生产中要根据不同的产品用途选用合适的添加剂包括抗静电剂、爽滑剂、抗粘连剂和其他特殊用途助剂),针对不同档次的多种用途选用不同的树脂原料。
最终使常温23℃)下的BOPP薄膜表面动摩擦系数控制在0.2~0.4之间。

爽滑剂通过改善物料流动性降低材料表面的摩擦系数;抗粘连剂作用是使薄膜表层形成许多凸起, 减少薄膜层与层之间的实际接触面积降低粘结力, 提高相互滑动性,从而降低摩擦系数。
爽滑剂的量应控制适当,过量会造成薄膜粘结。
抗粘连剂的种类对薄膜摩擦系数有较大影响无机类以二氧化硅为主,单独使用BOPP的动摩擦系数可达到0.6以上;有机类常用的有脂肪酸幽安,其表面柔软薄膜动摩擦系数比无机类的品种低一般在0.45。
但值得注意的是各种添加剂对薄膜的光学性能影响比较大,因此一定要兼顾薄膜的光学性能和印刷适性。

不同类型的树脂的摩擦系数从低至高排列如下:均聚物≤无规共聚物≤三元共聚物≤低温热封料。
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。
因为小分子的自润滑作用,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。
对于不同类型的热封料使用时要小心,摩擦系数可能比较大,加工出来的薄膜可能会发生粘结。

另外如果薄膜的厚度比较均匀,摩擦系数也相对较小,这是因为有效接触表面积的减小所致;如果薄膜的结晶度较大摩擦系数相对较大,这是因为晶体会减缓添加剂的迁移。
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。
有一点值得注意,由于BOPP薄膜生产过程中以及下游用户印刷过程中的实际工作温度一般都高于50℃因此,在调整薄膜表面摩擦系数时,应综合考虑。
下面对不同材料进行了动静摩擦系数在不同温度下的对比试验,结果见表2。

2不同材料在不同温度下的摩擦系数

试样名称

试样厚度

试验数据

不同温度下摩擦系数

18

23

30

40

50

60

AL

μs

0.834

0.465

0.45

0.4

0.446

0.432

μk

0.371

0.456

0.399

0.381

0.429

0.416

μs

0.342

0.329

0.343

.0355

0.409

0.496

μk

0.323

.0328

.0345

.0321

0.377

0.442

复合膜1#

μs

0.328

0.238

0.247

0.289

0.305

0.353

μk

0.189

0.198

0.192

0.234

0.22

0.252

复合膜2#

μs

0.174

0.197

0.206

0.247

0.249

μk

0.106

0.117

0.104

0.136

0.141

PE黑白膜

μs

0.302

0.384

0.417

0.416

0.464

0.484

μk

0.214

0.312

0.297

0.331

0.389

0.464

注:μs是静摩擦系数,μk是动摩擦系数。

由表2中可以看出,BOPP、复合膜1#、复合膜2#以及PE黑白膜,随着温度的上升,材料的动静摩擦系数都有一定增长。 这说明温度变化对高分子材料的摩擦系数有一定的影响,温度对摩擦系数的影响是高分子聚合物的一个特点,而温度对金属等材料的影响就非常小。

3结论

BOPP薄膜的印刷效果与薄膜本身的厚度、表面处理、透光度、雾度、光泽度、摩擦系数、抗静电性等关系十分密切,需引起足够的重视。
在BOPP薄膜生产过程中应将雾度控制在0.85以内、透明度大于98% 、光泽度大于96% 、摩擦系数为0.2~ 0.4 表面润湿张力大于3 8x10-5N/cm、厚度控制在2.5 水平,同时具有优良的抗静电性和机械力学性能, BOPP薄膜印刷产品的商品展示效果就能得到充分的表现。

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