爽滑劑對(duì)表面擦系數(shù)的影響

時(shí)間：2022-03-08作者：青島博美包裝制品有限公司瀏覽：318

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(zhǎng)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(méi)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(duì)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(guò)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(rùn)滑劑。潤(rùn)滑劑分為內(nèi)潤(rùn)滑和外潤(rùn)滑兩類，油酸酰胺和芥酸酰胺屬于外潤(rùn)滑劑。目前市場(chǎng)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(rùn)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**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(rùn)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(rùn)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(cè)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(kāi)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(zhǎng)而逐漸降低。
上述說(shuō)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(shuō)：烯烴類材料在較高的溫度條件下對(duì)油酸酰胺、芥酸酰胺類外潤(rùn)滑劑有相對(duì)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(rùn)滑劑的相容性相對(duì)地較差。
3、VMCPP表面潤(rùn)濕張力值小:
一部分軟包裝企業(yè)反映：所購(gòu)買的VMCPP薄膜的鍍鋁面的表面潤(rùn)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(lái)的，金屬鋁本身的表面潤(rùn)濕張力應(yīng)大于70mN/m，即便是參照鋁箔，其表面潤(rùn)濕張力也應(yīng)不小于72mN/m。其表面潤(rùn)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(shuō)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(guò)程中向與其相鄰的界面發(fā)生"遷移"。
聚乙烯對(duì)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(duì)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(zhǎng)還會(huì)繼續(xù)下降）；使用芥酸酰胺能得到較低的摩擦系數(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(lái)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(duì)于卷繞狀態(tài)的復(fù)合薄膜，PA膜的內(nèi)表面是通過(guò)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(duì)爽滑劑的相容性。
溫度的上升會(huì)提高PE薄膜對(duì)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(duì)爽滑劑的相容性，同時(shí)，由于PA薄膜中原本沒(méi)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(duì)較快地向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(wú)機(jī)類開(kāi)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(kāi)口劑（無(wú)機(jī)類）是必須添加的助劑。開(kāi)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(wú)機(jī)類開(kāi)口劑的。
如果加工CPP（IPP）、CPE（IPE）薄膜時(shí)使用了無(wú)機(jī)類的開(kāi)口劑，那么，當(dāng)PA/PE結(jié)構(gòu)的復(fù)合薄膜被卷繞起來(lái)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(kāi)口劑所隔開(kāi)（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(méi)有使用無(wú)機(jī)類的開(kāi)口劑，那么，當(dāng)PA/PE結(jié)構(gòu)的復(fù)合薄膜被卷繞起來(lái)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(kāi)始"遷移"到PA薄膜中去。
復(fù)合薄膜收卷時(shí)的張力會(huì)較大地影響收卷后復(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(kāi)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(lái)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(lái)的爽滑劑"遷移"到PA薄膜中去的機(jī)率就會(huì)較大、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(duì)應(yīng)的熱封層表面的摩擦系數(shù)明顯大于墨層薄或無(wú)油墨的區(qū)域所對(duì)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(shuō)，收卷時(shí)的張力及熟化條件對(duì)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(méi)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(shuō)，收卷時(shí)的張力及熟化條件對(duì)此類材料摩擦系數(shù)的影響會(huì)比較明顯。
4、應(yīng)對(duì)的策略:
要求加工CPP（IPP）、CPE（IPE）薄膜時(shí)使用盡可能多的無(wú)機(jī)類開(kāi)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(wèn)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。


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