爽滑劑對表面擦系數(shù)的影響
發(fā)布時(shí)間：2020-10-07 瀏覽人次：1185次
一、影響摩擦系數(shù)穩(wěn)定性的三個(gè)因素：
1、在較高的熟化溫度（例如50℃）和較長的熟化時(shí)間（例如48h）作用下，熱封層的表面摩擦系數(shù)會(huì)有明顯的上升，達(dá)到0.3或0.4的水平。而使用較低的熟化溫度（例如40℃）及較短的熟化時(shí)間（例如24h），則摩擦系數(shù)變化不大（可維持在0.1~0.2間）。
2、使用某些具有抗助劑性能的粘合劑進(jìn)行復(fù)合加工后，在獲得較高的剝離強(qiáng)度的同時(shí)，熱封層的摩擦系數(shù)也會(huì)明顯地上升。減少涂膠干量及使用較低的熟化溫度和較短的熟化時(shí)間雖能減少摩擦系數(shù)的變化幅度，也會(huì)犧牲部分剝離強(qiáng)度。
3、分切后的膜卷在墨層較厚的區(qū)域或在收卷比較緊的膜卷上，相應(yīng)的熱封層的摩擦系數(shù)數(shù)值會(huì)比較大，在墨層較薄或沒有油墨的區(qū)域或在收卷比較松的膜卷上，相應(yīng)的熱封層的摩擦系數(shù)數(shù)值就會(huì)維持比較小的狀態(tài)。
二、爽滑劑對摩擦系數(shù)的影響及其應(yīng)用:
復(fù)合包裝用薄膜加工行業(yè)常用的爽滑劑有油酸酰胺和芥酸酰胺兩種（當(dāng)然不于此兩種）。
油酸酰胺常用于cpe（流延pe薄膜）和ipe（吹塑pe薄膜）中。添加量視薄膜的厚度及客戶所要求的摩擦系數(shù)值而定。芥酸酰胺常用于bopp、cpp（流延pp薄膜）和ipp（吹塑pp薄膜）中。添加量視薄膜的厚度及客戶所要求的摩擦系數(shù)值而定。在bopet和bopa薄膜的加工過程中并不需要使用酰胺類的爽滑劑。
三、爽滑劑的作用機(jī)理:
在塑料加工中，爽滑劑又被稱作潤滑劑。潤滑劑分為內(nèi)潤滑和外潤滑兩類，油酸酰胺和芥酸酰胺屬于外潤滑劑。目前市場上所銷售的bopp、cpp（ipp）、cpe（ipe）均為多層共擠薄膜。在加工cpp（ipp）、cpe（ipe）薄膜時(shí)，爽滑劑通常會(huì)被加在熱封層當(dāng)中，在加工bopp薄膜時(shí)，爽滑劑通常會(huì)被加在芯層當(dāng)中。外潤滑劑（油酸酰胺、芥酸酰胺）是與聚丙（乙）烯基團(tuán)相容性差的極性有機(jī)化學(xué)品，在聚丙（乙）烯鏈的布朗氏運(yùn)動(dòng)作用下，這些外潤滑劑的分子遷移至薄膜的表面（外遷）形成一層油性表面，而起到改善薄膜表面性能的潤滑作用，降低摩擦系數(shù)。
爽滑劑的內(nèi)遷、外遷與遷移:
1、熟化后摩擦系數(shù)下降:
一部分軟包裝企業(yè)反映：原本要求熱封層薄膜的非處理面的摩擦系數(shù)應(yīng)在0.1~0.2間，但進(jìn)廠的薄膜的摩擦系數(shù)的實(shí)測結(jié)果可能會(huì)大于0.4。將該種薄膜放入熟化室中一段時(shí)間后，摩擦系數(shù)就能降到0.1~0.2間。(已加入薄膜中的爽滑劑需要一定的溫度與時(shí)間才能完成外遷。)
2、pa//pe結(jié)構(gòu)剝離強(qiáng)度差:
一部分軟包裝企業(yè)反映：所加工的包裝材料，例如：pa//pe結(jié)構(gòu)的剝離強(qiáng)度較差，將其剝開后，在pe膜上可看到一層白色的霜樣的物質(zhì)，且可用手將其擦除。將該復(fù)合薄膜重新放入熟化室或80℃的電熱箱中一段時(shí)間，取出后馬上進(jìn)行剝離強(qiáng)度的檢查，則剝離強(qiáng)度值會(huì)有明顯的提高，而且pe膜上也看不到原有的白色的霜樣的物質(zhì)；但將該復(fù)合薄膜在室溫條件下放置n天后，其剝離強(qiáng)度又會(huì)隨著時(shí)間的延長而逐漸降低。
上述說明：已加入薄膜中的爽滑劑在較高的溫度條件下會(huì)從薄膜的表面向薄膜的內(nèi)部遷移(內(nèi)遷)，而在較低的溫度環(huán)境下會(huì)再次向薄膜的表面遷移(外遷)。也就是說：烯烴類材料在較高的溫度條件下對油酸酰胺、芥酸酰胺類外潤滑劑有相對較好的相容性，較低的溫度條件下油酸酰胺、芥酸酰胺類外潤滑劑的相容性相對地較差。
3、vmcpp表面潤濕張力值小:
一部分軟包裝企業(yè)反映：所購買的vmcpp薄膜的鍍鋁面的表面潤濕張力值有時(shí)是42mn/m，有時(shí)是38mn/m或30mn/m。鍍鋁層是由金屬鋁轉(zhuǎn)化而來的，金屬鋁本身的表面潤濕張力應(yīng)大于70mn/m，即便是參照鋁箔，其表面潤濕張力也應(yīng)不小于72mn/m。其表面潤濕張力值的大幅度降低，顯然是由于受到了從pp鍍鋁基材薄膜中外遷出的物質(zhì)的影響。
上述事實(shí)說明：基材薄膜中的添加劑（包括爽滑劑）不僅會(huì)外遷和內(nèi)遷，還會(huì)在卷繞、存放的過程中向與其相鄰的界面發(fā)生遷移。
聚乙烯對酰胺類爽滑劑的相容性較差，表現(xiàn)在膜的摩擦系數(shù)會(huì)在3.5h內(nèi)迅速地下降到0.2以下；
油酸酰胺的外遷速度快于芥酸酰胺；聚丙烯對酰胺類爽滑劑的相容性較好，表現(xiàn)在薄膜的摩擦系數(shù)在200h后才會(huì)下降到0.4左右（隨著時(shí)間的延長還會(huì)繼續(xù)下降）；使用芥酸酰胺能得到更低的摩擦系數(shù)；油酸酰胺和芥酸酰胺既可以用于pe薄膜，也可用于pp薄膜。
薄膜的摩擦系數(shù)不斷下降的原因是爽滑劑不斷地外遷到薄膜的表面并覆蓋了薄膜表面上越來越多的面積。
如果已經(jīng)外遷到pe薄膜表面的爽滑劑由于某種原因消失或減少了，其結(jié)果就將是pe薄膜的表面摩擦系數(shù)的異常上升。
4、爽滑劑隨膜遷移:
以pa/pe結(jié)構(gòu)的復(fù)合薄膜為例，對于卷繞狀態(tài)的復(fù)合薄膜，pa膜的內(nèi)表面是通過粘合劑的作用與pe膜的復(fù)合面粘接在一起的，pa膜的外表面則是在收卷張力的作用下與pe膜的熱封面緊緊地靠在一起的。
假定1000ppm的爽滑劑是加在pe膜的熱封層中的，即pe膜的芯層和復(fù)合層是不含爽滑劑的，那么，熱封層中的爽滑劑就慢慢地會(huì)向熱封層的表面和復(fù)合層及其表面發(fā)生遷移。而加工pa薄膜時(shí)是不使用酰胺類爽滑劑的，因此，遷移到熱封層表面的爽滑劑就可能向pa薄膜表面及其內(nèi)部發(fā)生遷移。遷移到pe膜復(fù)合面的爽滑劑一方面會(huì)導(dǎo)致剝離強(qiáng)度的下降，另一方面會(huì)導(dǎo)致pe膜熱封面有效爽滑劑數(shù)量減少，進(jìn)而導(dǎo)致熱封面摩擦系數(shù)上升；遷移到pa薄膜表面及其內(nèi)部的爽滑劑一方面會(huì)導(dǎo)致pe膜熱封面上有效的爽滑劑數(shù)量減少，進(jìn)而導(dǎo)致pe膜熱封面的摩擦系數(shù)上升，另一方面會(huì)使得pa薄膜外表面的摩擦系數(shù)下降。
四、影響爽滑劑遷移的因素:
影響爽滑劑從pe膜的熱封面遷移到pa膜的外表面的因素有兩個(gè)，一是環(huán)境溫度，二是pe膜的熱封面與pa膜的外表面間的距離。
1、溫度的影響：
溫度會(huì)影響爽滑劑的遷移速度和pe、pa薄膜對爽滑劑的相容性。
溫度的上升會(huì)提高pe薄膜對爽滑劑的相容性，促使爽滑劑向pe膜內(nèi)遷，從而減少pe薄膜中的爽滑劑向pa薄膜中遷移的速度；溫度的上升同樣會(huì)提高pa薄膜對爽滑劑的相容性，同時(shí)，由于pa薄膜中原本沒有爽滑劑，在pe膜的表面和pa膜之間的爽滑劑的濃度梯度顯然大于pe膜的表面到pe膜內(nèi)部間的濃度梯度，因此，外遷到pe膜表面的爽滑劑會(huì)相對更快地向pa內(nèi)遷移。
2、距離的影響:
pe膜的熱封面與pa膜的外表面間的距離受下列條件制約：一是薄膜中無機(jī)類開口劑的種類與數(shù)量，二是收卷的壓力。
在加工bopa、bopet、bopp薄膜時(shí)，開口劑（無機(jī)類）是必須添加的助劑。開口劑的粒徑可能在0.5~5um之間，并部分地埋在薄膜的表層內(nèi)。
而加工cpp（ipp）、cpe（ipe）薄膜的企業(yè)中，據(jù)了解有一部分是不使用無機(jī)類開口劑的。
如果加工cpp（ipp）、cpe（ipe）薄膜時(shí)使用了無機(jī)類的開口劑，那么，當(dāng)pa/pe結(jié)構(gòu)的復(fù)合薄膜被卷繞起來時(shí)，pa層的外表面與pe層的熱封面之間就會(huì)被兩個(gè)表面上的開口劑所隔開（可能有數(shù)微米的距離），從pe膜中外遷的爽滑劑只有填滿了兩個(gè)表面間的空隙后才有可能遷移到pa薄膜中去。在這種情況下，pe膜的熱封面通常會(huì)保有足夠數(shù)量的爽滑劑，并維持摩擦系數(shù)在所需的范圍內(nèi)。如果加工cpp（ipp）、cpe（ipe）薄膜時(shí)沒有使用無機(jī)類的開口劑，那么，當(dāng)pa/pe結(jié)構(gòu)的復(fù)合薄膜被卷繞起來時(shí)，pa層的外表面與pe層的熱封面之間的距離就會(huì)被明顯地縮小。那么，從pe膜中只需外遷出較少數(shù)量的爽滑劑后，就會(huì)有一部分爽滑劑開始遷移到pa薄膜中去。
復(fù)合薄膜收卷時(shí)的張力會(huì)極大地影響收卷后復(fù)合薄膜層間的壓力及距離。在薄膜的表面有許多大小不等的凹坑，這些凹坑是在收卷壓力的作用下，另一層薄膜表面凸起的開口劑在該薄膜上留下的壓痕。在該壓痕周圍平坦的區(qū)域可以理解為兩層薄膜的表面，例如pa膜的外表面和pe膜的熱封面，可以緊密接觸的區(qū)域。在此區(qū)域，從pe膜中外遷出來的爽滑劑就可以直接遷移到pa薄膜中去了。
在這種情況下，pe膜的熱封面上的爽滑劑數(shù)量就會(huì)顯示出某種程度上的缺少，其摩擦系數(shù)就會(huì)顯示出某種程度的上升。
收卷后的復(fù)合薄膜層間的壓力及距離還與構(gòu)成復(fù)合薄膜的各基材自身的厚薄均勻度及印刷圖案的設(shè)計(jì)、墨層的厚度均有著密切的關(guān)系。墨層越厚，則收卷后該部位的硬度就越大，則意味著該處的復(fù)合薄膜層間的壓力越大、層間的距離越小，從pe膜中外遷出來的爽滑劑遷移到pa薄膜中去的機(jī)率就會(huì)更大、數(shù)量就會(huì)越多。其結(jié)果就是上述墨層厚的區(qū)域所對應(yīng)的熱封層表面的摩擦系數(shù)明顯大于墨層薄或無油墨的區(qū)域所對應(yīng)的熱封層表面的摩擦系數(shù)。
3、可能出現(xiàn)的不同結(jié)果:
如果復(fù)合薄膜中的兩層基材薄膜均使用了同種爽滑劑，熟化后的復(fù)合薄膜的熱封層的熱封面摩擦系數(shù)可能只有小于0.1的變化。此類材料可能有bopp/cpp（假定兩個(gè)基材中均有芥酸酰胺）或表層為bopp、而熱封層為cpp的三層或多層復(fù)合薄膜。換句話說，收卷時(shí)的張力及熟化條件對此類材料的摩擦系數(shù)影響不大。
a、如果復(fù)合薄膜中的兩層基材薄膜使用了不同種類的爽滑劑，那么，熟化后的復(fù)合薄膜的熱封層的熱封面的摩擦系數(shù)可能會(huì)有小于0.15的變化。
此類材料可能有bopp/cpe（假定bopp中有芥酸酰胺，cpe中有油酸酰胺）或表層為bopp、而熱封層為cpe的三層或多層復(fù)合薄膜。
b、如果復(fù)合薄膜中的兩層基材薄膜中的表層薄膜沒有爽滑劑、熱封層中有爽滑劑，那么，熟化后的復(fù)合薄膜的熱封層的熱封面的摩擦系數(shù)可能會(huì)有明顯的變化（例如大于0.2的變化幅度）。
此類材料可能有bopa/cpe、bopet/cpe、bopa/cpp、bopet/cpp或表層為bopa或bopet、而熱封層為cpp、cpe的三層或多層復(fù)合薄膜。換句話說，收卷時(shí)的張力及熟化條件對此類材料摩擦系數(shù)的影響會(huì)比較明顯。
4、應(yīng)對的策略:
要求加工cpp（ipp）、cpe（ipe）薄膜時(shí)使用盡可能多的無機(jī)類開口劑；要求加工cpp（ipp）、cpe（ipe）薄膜時(shí)盡量使用遷移性較差的芥酸酰胺作為爽滑劑；在不出現(xiàn)竄卷問題的前提下，用盡可能小的收卷張力；采用熱收縮率盡可能?。ɡ绋Q1.5%）的基材薄膜進(jìn)行復(fù)合加工。
上一篇：尼龍膜與耐高溫蒸煮袋
下一篇：塑料原料行情