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韋麗明 上海若祎新材料科技有限公司總經(jīng)理 高級(jí)工程師,參與制定多項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),發(fā)表多篇專業(yè)論文,《塑料包裝》編委 ,長(zhǎng)期跟蹤BOPP行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r,發(fā)起并組織“中國(guó)擠出流延技術(shù)研討沙龍”,為BOPP、CPE行業(yè)資深專家。 常見(jiàn)的聚烯烴包裝薄膜包括雙向拉伸聚丙烯膜(BOPP)、流延聚丙烯膜(CPP)、流延聚乙烯膜(CPE)、聚烯烴收縮膜(POF),以及聚乙烯吹塑膜(PE)等。影響包裝薄膜印刷效果的因素很多,包括油墨、設(shè)備、環(huán)境(溫度、濕度)等。包裝薄膜因原輔料選材、制造工藝設(shè)定、環(huán)境潔凈度等因素,表面/表層易產(chǎn)生外觀瑕疵點(diǎn)。部分外觀瑕疵點(diǎn)對(duì)包裝薄膜的印刷效果有較大的影響。 包裝薄膜外觀瑕疵分很多類,“GB/T 2035 塑料術(shù)語(yǔ)及其定義”對(duì)部分外觀瑕疵有定義。不同種類的外觀瑕疵所產(chǎn)生的原因、對(duì)包裝薄膜印刷效果影響的表現(xiàn)以及解決方案各不相同。 01. 晶點(diǎn)和碳化物 薄膜上晶點(diǎn)的顏色為聚合物的透明色,形狀為圓或橢圓狀凸點(diǎn),如圖1所示。 圖1 晶點(diǎn)(測(cè)試儀器:透視放大鏡) 晶點(diǎn)也稱過(guò)度聚合物。通常認(rèn)為其產(chǎn)生的原因是石化企業(yè)聚合過(guò)程有極少量的殘留催化劑,在薄膜廠熔融擠出過(guò)程中,高溫下殘存的催化劑對(duì)聚合物繼續(xù)催化聚合,形成過(guò)度聚合物。晶點(diǎn)部位聚合物分子量高于周圍同類聚合物分子量,具有較高熔點(diǎn),熔融狀態(tài)具有較高粘度。晶點(diǎn)部位聚合物與周圍同種聚合物無(wú)法均勻分散、融合,經(jīng)模頭擠出冷卻,晶點(diǎn)表面快速冷卻收縮,形成凸出表面的外觀瑕疵點(diǎn)。淺網(wǎng)印刷時(shí),較大的晶點(diǎn)可能影響印刷效果,造成印刷漏?。òc(diǎn))瑕疵。 特別注意的是,一些網(wǎng)上資料把晶點(diǎn)或碳化物稱為凝膠點(diǎn),GB/T 2035中2.442明確,凝膠(gel)定義為:樹(shù)脂形成過(guò)程中出現(xiàn)的初始膠狀固體相。因此,晶點(diǎn)及凝膠點(diǎn)從定義上就是有區(qū)別的。 碳化物的產(chǎn)生主要在擠出過(guò)程中,聚合物熔體粘滯在設(shè)備金屬表面,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)受熱,使聚合物降解、碳化而形成的黃色或黑色瑕疵點(diǎn),如圖2所示。 圖2 碳化物(測(cè)試儀器:透視放大鏡) 在薄膜生產(chǎn)過(guò)程通常采用兩種方案以減少薄膜表面的晶點(diǎn)和碳化物: 1.1 適當(dāng)提高過(guò)濾網(wǎng)目數(shù)或 增加過(guò)濾網(wǎng)層數(shù) 適當(dāng)提高過(guò)濾網(wǎng)目數(shù)或增加過(guò)濾網(wǎng)層數(shù)會(huì)阻擋部分較大尺寸碳化物穿過(guò)濾網(wǎng)。但是晶點(diǎn)是高聚物,在加熱、剪切條件下可變形?,F(xiàn)場(chǎng)管理經(jīng)驗(yàn)表明即便加密過(guò)濾網(wǎng),大部分晶點(diǎn)仍然可能在加熱狀態(tài)下變形穿過(guò)過(guò)濾網(wǎng)。同時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的是,提高過(guò)濾網(wǎng)目數(shù)或增加過(guò)濾網(wǎng)層數(shù)會(huì)增加擠出機(jī)背壓,使剪切力加大,對(duì)于剪切敏感大的聚乙烯(PE)等聚合物,會(huì)影響其熔體流變性,亦可能會(huì)造成剪切敏感材料和低分子材料的降解,增大碳化機(jī)率。 1.2 添加含氟聚合物加工助劑 含氟聚合物加工助劑,具有高極性的特點(diǎn),與烯烴類聚合物(例如:PE、PP) 不相融,在擠出機(jī)里從聚烯烴熔體中逸出,在聚合物熔體與金屬表面形成一層潤(rùn)滑層(不粘層),減少聚合物熔體在金屬表面粘滯,避免聚合物熔體因粘滯金屬表面而長(zhǎng)時(shí)間受熱的現(xiàn)象,防止了高溫下殘留催化劑對(duì)聚合物的持續(xù)聚合,從而減少薄膜擠出加工過(guò)程產(chǎn)生的晶點(diǎn),也可以有效降低聚合物碳化機(jī)率。 02. 防粘母料(開(kāi)口母料)團(tuán)聚點(diǎn) 防粘母料又稱為抗粘連母料(Anti blocking masterbatch),吹膜行業(yè)部分企業(yè)也稱之為開(kāi)口母料。 防粘母料通常使用二氧化硅、硅藻土等無(wú)機(jī)助劑,與PP、PE等載體在多螺桿擠出機(jī)里混煉、擠出造粒制成。文獻(xiàn)表明,不借助儀器,人眼可看到最小尺寸大約是50微米。以CPP或CPE流延薄膜和PE吹塑薄膜為例,常用的防粘母料平均粒徑為5微米、10微米等。5顆10微米防粘粒子團(tuán)聚就達(dá)到50微米,遠(yuǎn)超薄膜熱封層厚度,人眼對(duì)光觀測(cè)薄膜,可看到白點(diǎn)(團(tuán)聚點(diǎn)),如圖3所示。團(tuán)聚嚴(yán)重的外觀瑕疵點(diǎn)在印刷時(shí),會(huì)造成印刷漏?。òc(diǎn))瑕疵。 圖3 防粘母料團(tuán)聚點(diǎn)(測(cè)試儀器:掃描電鏡) 為防止薄膜表面出現(xiàn)防粘母料團(tuán)聚瑕疵點(diǎn),防粘母料制造廠家及薄膜制造廠家應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整: 2.1 防粘母料制造廠家 應(yīng)選擇粒徑合適、粒徑分布窄的防粘助劑,合適的擠出設(shè)備和螺桿組合,擠出過(guò)程加強(qiáng)剪切混煉,避免防粘助劑團(tuán)聚;同時(shí)適當(dāng)提高過(guò)濾網(wǎng)目數(shù)或增加過(guò)濾網(wǎng)層數(shù),阻擋大的團(tuán)聚點(diǎn)穿過(guò)過(guò)濾網(wǎng)。 2.2 薄膜制造廠家 選擇合適的防粘母料,選擇合適的過(guò)濾器種類,適當(dāng)提高過(guò)濾網(wǎng)目數(shù)或增加過(guò)濾網(wǎng)層數(shù),阻擋大的團(tuán)聚點(diǎn)穿過(guò)過(guò)濾網(wǎng)。 03. 起霜、滲霜 GB/T 2035中2.432明確起霜(frosting)的定義為:一種類似于微晶體光散射表面的缺陷。相關(guān)的定義包括: 滲霜(bloom): 塑料制品表面可見(jiàn)的滲出物或粉化物。 薄膜起霜通常是指在薄膜表面有一層薄薄可見(jiàn)的霜(粉),對(duì)光觀測(cè)薄膜有霧蒙蒙現(xiàn)象,經(jīng)儀器測(cè)試薄膜霧度值變大、透明度下降、清晰度下降、光澤度下降,擦拭去除后有痕跡,如圖4所示。薄膜起霜的原因之一是較多的與高分子聚合物相溶性差的小分子量助劑擴(kuò)散和遷移到薄膜表面。小分子量助劑擴(kuò)散是從濃度高區(qū)域(層)向濃度低區(qū)域(層)擴(kuò)散,因此,小分子量助劑既可擴(kuò)散和遷移到薄膜熱封層表面,亦可遷移到薄膜電暈層表面。 圖4 起霜(檢測(cè)儀器:掃描電鏡) 電暈處理是在高電壓下令電子加速離開(kāi)電極,薄膜置于電場(chǎng)中成為阻斷傳導(dǎo)的介質(zhì),在電場(chǎng)作用下,獲得高能量,在薄膜表面形成極性的自由基團(tuán),產(chǎn)生羥基(-OH)、羧基(-COOH)、羰基(>C=O)等極性基團(tuán)。經(jīng)驗(yàn)及測(cè)試結(jié)果表明,小分子量助劑往電暈層(極性層)表面遷移的機(jī)率會(huì)更大,使表面張力快速衰減,影響印刷及復(fù)合效果,造成印刷漏?。òc(diǎn))瑕疵,甚至大面積無(wú)法印刷。圖5為PE包裝薄膜紅外光譜測(cè)試結(jié)果,發(fā)現(xiàn)在電暈層表面出現(xiàn)通常作為爽滑母料的酰胺類特征峰。 應(yīng)當(dāng)注意,薄膜熱封層嚴(yán)重起霜,不僅影響外觀,還會(huì)降低薄膜熱封強(qiáng)度,嚴(yán)重情況下薄膜會(huì)喪失熱封效果。 為防止薄膜表面出現(xiàn)起霜,母料制造廠家及薄膜制造廠家應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整: 3.1 母料制造廠家 生產(chǎn)遷移型母料,特別是抗靜電、爽滑、防霧等母料,應(yīng)選擇合適的助劑和配比。 3.2 薄膜制造廠家 應(yīng)當(dāng)選擇合適的抗靜電、爽滑、防霧等遷移型母料,根據(jù)薄膜總厚度、薄膜層間比,以及薄膜制造設(shè)備加工特點(diǎn)、時(shí)效時(shí)間,下游客戶使用薄膜時(shí)環(huán)境溫度和濕度、后道彩印復(fù)合方式等條件,設(shè)計(jì)出合理的母料添加比例,盡量減少或避免在印刷前嚴(yán)重起霜。 未完待續(xù) |
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