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    BOPP薄膜摩擦系數的研究
     
    陳廣忠
     
    (湛江包裝材料企業有限公司,廣東,湛江524022)
     
    摘要:本文主要研究了潤滑劑、薄膜表面結構、抗粘連劑和高溫使用條件對BOPP薄膜摩擦系數的影響, 介紹了摩擦系數對BOPP薄膜包裝的影響。
     
    關鍵詞:BOPP薄膜;摩擦系數;潤滑劑;抗粘連劑
     
    Study on Coefficient of Friction of BOPP Film
     
    CHEN GUANGZHONG
    (Zhanjiang Packing Material Enterprises Co.Ltd,Zhanjiang524022,China)
     
    Abstract: Study on slip additives、film surface struture、antiblocking additives and temperature condition influence on Coefficient of Friction of BOPP film, Effect of Coefficient of Friction in BOPP film packing were introduced .
     
    Key wards: BOPP film; Coefficient of Friction;Slip additives;Antiblocking additives.
     
    ....我國改革開放以來,人民水平大幅提高,商品包裝的檔次越來越高,包裝工業得到迅速發展,而BOPP薄膜由于具有高透明度和光澤感,材料無毒、分子結構穩定,對氣味及水分有一定的阻隔功能,因此是產品包裝的理想材料,在食品、煙草、印刷覆合、膠粘帶等行業被廣泛應用,成為包裝領域最大品種的塑料包裝薄膜。
     
    ....生產BOPP薄膜技術含量高,是一項很復雜的工作,而合理控制好摩擦系數及與之相關的物理、機械性能,是保證薄膜包裝運行的關鍵。隨著我國包裝工業的迅速發展,包裝機器運行速度和自動化程度越來越高,這對薄膜的摩擦系數提出了更高的要求。本文根據生產經驗積累,重點討論了潤滑劑、薄膜表面結構、防粘結劑和高溫使用條件對摩擦系數的影響。
     
    1 潤滑劑對摩擦系數的影響
     
    ....在薄膜中加進潤滑劑可明顯地降低摩擦系數。潤滑劑按功能分為內潤滑 劑和外潤滑劑兩類,內潤滑劑能促進聚丙烯大分子鏈或鏈段相對運動,從 而改善物料流動性,外潤滑劑則是與聚丙烯基團相容性差的極性有機化學 品,在聚丙烯鏈的布朗氏運動作用下,這些分子遷移至薄膜表面形成一層 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,通常所有 的潤滑劑都兼具有兩方面的功能。BOPP薄膜常用的潤滑劑有:
     
    (1)蠟類,包括低分子量聚乙烯和低分子量聚丙烯(軟化點85~160℃) 和一般石蠟(軟化點55~75℃)。聚乙烯蠟與聚丙烯相容性差,因此主要起外潤滑作用。而低分子量聚丙烯與聚丙烯相容性好,加入后實際上起著加寬分子量分布的作用,改善其流動性。
     
    (2)脂肪酸類,最常用的是硬脂酸,它常以二聚物的形式存在,在聚丙烯中可用作內和外潤滑兩方面的功能。
     
    (3)酰胺類,單酰胺類最常用的是芥酸酰胺,它兼具爽滑劑與脫模劑功能。雙酰胺類最常用的是亞基二硬脂酰胺(EBS),其熔點約為140℃,熱穩定性好,用于聚丙烯中主要起外潤滑功能。
     
    2 薄膜表面結構對摩擦系數的影響
     
    ....薄膜表面結構也會影響摩擦系數,表面太平滑會導致薄膜表面之間太貼服,相互滑動的有效表面增大,滑動就會特別困難。而如果薄膜表面有一定粗糙度,表面貼近后相互之間有一定空隙,相互滑動就會較容易,所以有一定粗糙感薄膜表面摩擦系數較低。
     
    ....表層使用不同原料生產可以獲得不同摩擦系數性能的薄膜。表層使用聚丙烯均聚物,由于均聚物結晶度高生產的薄膜剛性高而且薄膜表面硬度好,所以薄膜摩擦系數較低。有些薄膜為了要求可以熱封合,必須在表層使用共聚物以獲得熱封性能,由于共聚物含有一定量的無規物結晶度低,生產的薄膜較軟并且薄膜表面較粘,所以薄膜摩擦系數較高。
     
    3 抗粘連劑對摩擦系數的影響
     
    ....BOPP薄膜表面光滑,相互滑動比較困難。抗粘連劑一般是粒徑2-4um的固體粉末,加進薄膜表層可以形成許多凸起,使薄膜層與層之間的實際接觸面積減少,從而降低粘結力相互滑動就會較容易,有利于摩擦系數的降低。
     
    ....抗粘連劑的種類對薄膜摩擦系數有較大影響,抗粘連劑的種類分無機物和有機物兩大類,無機物的品種以二氧化硅為主,有機物的品種是隨著雙向拉伸聚丙烯薄膜的發展而發展起來的較新的品種,例如脂肪酸酰胺就是有機物的一種,其表面柔軟薄膜表面摩擦系數比無機物的品種低。
     
    圖1:不同類型抗粘連劑對摩擦系數的影響
     
    4 高溫使用條件對摩擦系數的影響
     
    ....薄膜在實際使用中溫度條件可能不一樣:例如在熱帶氣候條件下,又或者是卷煙包裝機熱封桿的高溫條件等。通常從30℃開始,薄膜的摩擦系數便急劇上升,這是因為常用的潤滑劑已接近其熔點而變得粘結,測試時施加的力波動很大,呈現一種間歇性滑動或粘結效果。為了減輕這種間歇性滑動-粘結現象,需要使用另一種完全不同的耐高溫潤滑劑--硅酮,它由于是高分子量聚合物而具備獨特的特性,即使在較高溫度下摩擦系數仍然保持較低。
     
    圖2:使用溫度條件對摩擦系數的影響
     
    5 摩擦系數對BOPP薄膜包裝的影響
     
    ....摩擦系數是量度BOPP薄膜滑動特性的指標,薄膜表面爽滑并具有適當的摩擦系數對于BOPP薄膜包裝工藝非常重要,生產不同用途的BOPP薄膜產品對摩擦系數有不同的要求。
     
    ....例如在香煙包裝用途時,通常要求薄膜具有差別滑動性,即薄膜內面和外面的摩擦系數不同控制要求。在香煙包裝過程,薄膜外面在下膜通道、成型輪槽、折疊板、烙鐵、導軌等金屬部件上滑動運行,薄膜外面對金屬的摩擦系數應該控制較低,而由于這些金屬部件大都是在 50 ℃以上的高溫條件下運轉,隨著溫度條件的升高薄膜的摩擦系數會升高,特別是30 ℃之后摩擦系數上升更快,因此控制高溫條件下的薄膜對金屬的熱摩擦系數更加重要,這樣才能確保薄膜在熱金屬部件上滑動運行順暢。薄膜內面在包裝過程中與紙接觸,其摩擦系數應該控制稍高,以利于煙包在成型輪內與薄膜的定位良好,提高薄膜折疊質量獲得緊湊的包裝效果,令煙包在熱封鼓內與薄膜片的定位良好以利于包裝緊湊。
     
    ....在生產金屬化鍍鋁膜時,如果薄膜摩擦系數較高會對鍍鋁產生阻隔作用,降低薄膜鍍鋁性能,因此需要控制薄膜摩擦系數較低,最好是低于0.35。而需要特別強調的是為了達到這個摩擦系數,絕對不能加入任何爽滑劑,一個原因是這些爽滑劑通常都是遷移性的,在遷移過程會降低薄膜的表面張力而降低了金屬的附著,另一個原因是在真空鍍鋁過程這些爽滑劑有可能被真空吸出,造成鍍鋁設備產生隔層干擾了金屬的附著。所以為了達到較低的摩擦系數,生產金屬化鍍鋁膜需要選用有機物的抗粘連劑。
     
    薄膜用途
    薄膜表面
    靜態摩擦系數
    動態摩擦系數
    粘膠帶基膜
    處理面/非處理面
    0.80
    0.75
    印刷和復合用光膜
    處理面/非處理面
    0.35
    0.30
    與紙張復合
    非處理面/非處理面
    0.45
    0.40
    金屬化基膜
    處理面/非處理面
    0.40
    0.35
    高速外包裝膜
    外面/外面
    0.25
    0.20
    寬溫熱封膜
    外面/內面
    0.35
    0.30
    標準熱封膜
    外面/內面
    0.28
    0.25
    白色熱封膜
    外面/內面
    0.30
    0.25
    香煙膜
    外面/外面
    0.26
    0.24
    內面/內面
    0.34
    0.32
    外面/金屬面(50℃)
    0.52
    0.35
     
    表1 一些主要BOPP用途的摩擦系數
     
    6 結論
     
    (1)加進潤滑劑可明顯地降低摩擦系數。
     
    (2)有一定粗糙感的薄膜表面摩擦系數較低,表層使用均聚物的薄膜摩擦系數較低。
     
    (3)防粘結劑加進薄膜表層可以降低摩擦系數,有機物類的抗粘劑對降低摩擦系數較有效。
     
    (4)高溫使用條件應選擇耐高溫潤滑劑--硅酮。
     
    (5)生產不同用途的BOPP薄膜產品對摩擦系數有不同的要求。
     
    參考資料:
     
    (1)尹燕平,雙向拉伸塑料薄膜[M],北京:化學工業出版社,1999,。
     
    (2)R.根赫特H.米勒(德),塑料添加劑手冊[M],北京:化學工業出版社,2000,353。
     
    (3)朱紹男,聚丙烯塑料的應用與改性[M],北京:輕工業出版社,1988,45。
     
    (4)楊明,塑料添加劑應冊[M],南京:江蘇科學技術出版社,2002,270-290。
     
    (5)葉蕊,實用塑料加工技術[M],北京:金盾出版社,2000,40。
     
    (6)錢漢英等,塑料加工實用技術[M],北京:機械工業出版社,2002,121-123。
     
     
         
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