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四川某客戶(hù)提供一複合包裝材料,其結構為OPP/油墨/PET//CPE,內(nèi)容物為熟肉製品。客戶(hù)反映:加工好的複合產品(pǐn)的表層,即OPP/PET 層間的剝離力(lì)過小,無法使用。雖然更換了多種(zhǒng)粘合(hé)劑及PET 膜,均不能解決所麵臨的問(wèn)題。
將該複合樣(yàng)品沿薄膜的橫向剝開(kāi)時,手感剝離強(qiáng)度不高,明顯小(xiǎo)於1N/15mm;剝開時,紫色及黃色油墨層部分為油墨層間分離,白墨、黑墨100%轉移(yí)到PET 膜(mó)一側。
檢查(chá) OPP 膜的表麵張力(lì)的結(jié)果(guǒ)為:未塗膠的薄膜邊緣(yuán)處的表麵張(zhāng)力為(wéi)36mN/m;其他剝開麵的表麵張力均(jun1)明顯小於36mN/m、大於(yú)30mN/m;檢查PET 膜的表(biǎo)麵張力的結果為:未塗膠的薄(báo)膜邊(biān)緣處的表麵張力為(wéi)50mN/m;其他剝開麵的表麵(miàn)張力(lì),油墨處大於36mN/m,小於38mN/m,空白處小於36mN/m,大於30mN/m;將藍色聚氨酯染色液塗在(zài)剝開的OPP 和PET 膜上,均不能染(rǎn)色,說明在(zài)剝離麵上(shàng)沒有膠層;將剝開的OPP 和PET 麵在牆上輕輕(qīng)地摩擦一下(xià),再次塗上染色液,數秒鍾後用餐巾紙將染色液擦去,OPP 膜(mó)一側(cè)仍不能被染色,PET 膜上的摩痕處則顯示出藍色,藍色表示在(zài)該摩痕處有聚氨酯膠層存在。
根據(jù)以往的知識與(yǔ)經驗,未處(chù)理的 BOPP 膜的表麵張力為29N/m~31mN/m,經過電暈處理後,表麵張力應不小於40mN/m;而大部分(fèn)的中小企(qǐ)業通常的要求是不小於36mN/m。未處理的PET 薄膜的表麵張力是41N/m~44mN/m,經過電暈處理後,其表麵張力應不小於52mN/m。目前,有一部分企業是在按照50mN/m 的標準檢驗即將投產的PET 膜,而大部分的中小(xiǎo)企業仍然在按照40mN/m 的標準進行檢查。筆者(zhě)曾用“達因(yīn)筆”檢查過一些企業的OPP 印刷膜和PET 印刷膜,發現這些薄膜的油墨麵的(de)表麵張力均能達到50mN/m 的水平。
綜合以上的數據與現象,很顯然,該不良(liáng)複合樣品的表麵張力狀態有明顯的異常。
該 PET 膜麵的正常表麵張力是50mN/m,這一點可從未經複合加工的薄膜(mó)邊緣處得到證明;經過複合加工處理後,其表麵張力(lì)(無油墨處)下降為小於36mN/m 的水平。表麵(miàn)張(zhāng)力的大幅度下降,其原因隻能理解為在其表麵上(shàng)覆蓋了一層低表麵(miàn)張力的物質。
染色檢查結果表明:已經固化的(de)膠層位於PET 膜一側。染(rǎn)色(sè)檢查(chá)結果同時表明:在膠(jiāo)層上還有一(yī)層可阻止膠層被染色的(de)某種物質。
目視檢查的結果(guǒ):絕(jué)大部分油墨(mò)層從(cóng)OPP 膜上轉移到了PET 膜上;表麵張力檢(jiǎn)查結果表明:原本表麵張力值可達(dá)50mN/m 的(de)油墨麵,現(xiàn)在的表麵張力值隻介於36N/m~38mN/m 之間。而表麵張力為36mN/m 的BOPP 薄膜,剝(bāo)離後的表麵張力值變得明顯低於36mN/m。
種種跡象表明(míng):前麵所述的低表麵張力的物質隻能來自於BOPP 薄膜。如果排除BOPP 薄膜自身發生(shēng)分層(céng)的可能性,這種(zhǒng)低表(biǎo)麵張力的物質隻能是BOPP 薄膜(mó)中所添加的一種或(huò)幾種助劑。
在(zài) BOPP 薄膜的生產過程中,為了便於加(jiā)工以及使加工出來的BOPP 薄膜能夠適應(yīng)各種不同的應用要求(qiú),通常都要加入多種(zhǒng)不同類型的加工(gōng)助劑。主要包括抗靜電(diàn)劑、爽滑和抗黏連劑、增剛劑、熱穩定劑、抗氧劑和阻隔劑等。這些助(zhù)劑的作用通常都是在助劑(jì)從(cóng)薄膜內部遷移到薄膜(mó)的表麵後才會表(biǎo)現(發(fā)揮)出來(lái)。遷移到薄膜表麵(miàn)的(de)助劑(jì)層除了會了顯示出與(yǔ)其名稱相對應的作(zuò)用之外,還會對複合軟包裝材料的加工產生一些不良(liáng)影響。
在本實例中(zhōng),很顯然,造成複合產品剝離強度不良的原因就是BOPP 薄膜中的助劑析出所致。
芥酸酰胺是生產 BOPP 薄膜的常用助劑,主要用作爽滑劑。
芥酸酰(xiān)胺的化學品名為順式二十二碳一烯酸酰胺為蠟(là)狀(小圓珠狀)無異味固體,不溶(róng)於水,在酮、酯、醇(chún)、醚、苯類等有機溶劑中有一定溶解性,具有較高熔點,較好的熱穩定性。純度(dù)為99%的高純芥酸酰胺(àn)的熔點為(wéi)79℃~82℃。其表麵張力(lì)為30N/m~31mN/m。作為(wéi)爽滑劑的芥酸酰胺(àn)加入到薄膜中後,其效果是通過檢查薄膜的表麵摩擦係數來進(jìn)行評價的。
上圖是在 50 微米厚的PP 薄(báo)膜中摻入1000ppm 的油酸酰胺和芥酸酰胺後,薄膜表(biǎo)麵(miàn)摩擦係(xì)數的經時變(biàn)化曲線。
圖中的(de)紅線為加入芥酸酰胺後的曲線,藍線為加入油酸酰胺後(hòu)曲線。從圖中可以看出,在放置(zhì)了200 小時後,摻(chān)入了芥酸酰胺的PP 薄膜的表麵摩擦係數從大約0.92 下降到了0.4。如果延長放(fàng)置時間,表麵摩擦係數還會繼續下降,但最終會穩定在某一(yī)數值上。
目前市售的 BOPP 薄膜大多為三層共擠方式生產的,芥酸酰胺等助(zhù)劑通常是(shì)放在(zài)薄(báo)膜的芯層裏,拉製好的薄膜在放置、分切、運輸、倉儲過程中,助劑會逐漸(jiàn)遷(qiān)移到薄膜的表麵。隨著遷移到薄膜表(biǎo)麵的(de)爽滑劑(jì)數量的增多,薄膜表麵的摩(mó)擦係數就會逐漸下降。
在拉製薄膜的同時要進行電暈處理(lǐ),使原本為29N/m~31mN/m 的表麵張力值上升到42N/m~44mN/m。隨著遷移到薄膜表麵的爽滑劑(jì)數量(liàng)的(de)逐漸增多,薄(báo)膜的表麵張力值就(jiù)會逐漸下降。當薄膜內外爽(shuǎng)滑劑的分布達到平衡時,表麵張力的下降(jiàng)就會暫時停止。也可以這樣理解:在表麵張力為42N/m~44mN/m 的薄膜處理麵,當表麵張力(lì)為30N/m~31mN/m 的爽滑劑分子占(zhàn)據了(le)越來越多的“點位”後,“綜合(hé)”的表麵張力(lì)值就會(huì)有(yǒu)所下降。
從眾多軟包裝行業同仁的多年的實踐經驗來看,CPE(IPE)薄膜中的爽滑劑的分布平衡點受環境溫度的影響比較大,環境溫(wēn)度降(jiàng)低(dī)時,爽滑劑向薄膜表麵遷移的數量增多;環境溫(wēn)度升(shēng)高時,爽滑劑向薄膜(mó)內部遷移的數量增多。其宏觀(guān)的表現是:如某一複合薄膜的剝離強度較低,且剝開時PE 薄膜有明顯的助劑析出(chū)現象時,將該複合薄膜在熟化室放置一段時間後,在熱狀態下,其(qí)剝(bāo)離強度(dù)會明顯上(shàng)升;而(ér)將該複合薄膜(mó)從熟化室中取出並充分冷卻後,剝離強度又會恢複到原來剝離強度較低的狀態OPP 與CPE 屬同係物,助劑的遷移量隨溫度變化的特點應當是相同的。
在冬季(jì)的低溫條件下,薄膜(mó)內的助劑更多地聚集在薄膜的表麵層,在完成了印刷複合加工後(hòu)剝離檢查中,複(fù)合薄膜從位於兩層薄膜間的助劑層間發(fā)生剝離。
由於析出的助劑分子並未完全覆蓋薄膜的表麵,所以,檢查剝離(lí)麵的表麵張力值時,檢測值並不等於爽滑劑的30N/m~31mN/m。依筆者(zhě)的經驗,幹燥的油墨表麵及固(gù)化後的聚氨酯膠層表麵(miàn)的表麵張力均在50mN/m 之上,而在此案例中所檢測到的表麵張力值均(jun1)遠(yuǎn)小於50mN/m,這充(chōng)分說明了,造成本案例中客戶投訴的原因不是油(yóu)墨附著力不好(hǎo),不是(shì)膠粘劑(jì)的粘接力差,而是BOPP 薄膜(mó)中的助劑大量析出所致。
本案例可能反映出了另(lìng)一個問題,就是BOPP 薄膜的製造廠,在確定助劑的添加量時,應當考慮不同季節、不同地域的特定情況,可能冬季生產薄膜時,需要減少助劑的加入量,夏季生產時,需要增加助(zhù)劑的加入量。
資料(liào)來源:包裝企業網
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