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BOPP薄膜摩擦系數的研究

2018-12-24 9:15:33??????點(diǎn)擊:
陳廣忠
 
(湛江包裝材料企業(yè)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(guān)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(kāi)放以來(lái),人民水平大幅提高,商品包裝的檔次越來(lái)越高,包裝工業(yè)得到迅速發(fā)展,而B(niǎo)OPP薄膜由于具有高透明度和光澤感,材料無(wú)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(chǎn)品包裝的理想材料,在食品、煙草、印刷覆合、膠粘帶等行業(yè)被廣泛應用,成為包裝領(lǐng)域******品種的塑料包裝薄膜。
 
....生產(chǎn)BOPP薄膜技術(shù)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(guān)的物理、機械性能,是保證薄膜包裝運行的關(guān)鍵。隨著(zhù)我國包裝工業(yè)的迅速發(fā)展,包裝機器運行速度和自動(dòng)化程度越來(lái)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(chǎn)經(jīng)驗積累,重點(diǎn)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(jìn)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(lèi),內潤滑劑能促進(jìn)聚丙烯大分子鏈或鏈段相對運動(dòng),從 而改善物料流動(dòng)性,外潤滑劑則是與聚丙烯基團相容性差的極性有機化學(xué) 品,在聚丙烯鏈的布朗氏運動(dòng)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(lèi),包括低分子量聚乙烯和低分子量聚丙烯(軟化點(diǎn)85~160℃) 和一般石蠟(軟化點(diǎn)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(shí)際上起著(zhù)加寬分子量分布的作用,改善其流動(dòng)性。
 
(2)脂肪酸類(lèi),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(lèi),單酰胺類(lèi)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(lèi)最常用的是亞基二硬脂酰胺(EBS),其熔點(diǎn)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(huì )影響摩擦系數,表面太平滑會(huì )導致薄膜表面之間太貼服,相互滑動(dòng)的有效表面增大,滑動(dòng)就會(huì )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(dòng)就會(huì )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(chǎn)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(chǎn)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(wú)規物結晶度低,生產(chǎn)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(dòng)比較困難??拐尺B劑一般是粒徑2-4um的固體粉末,加進(jìn)薄膜表層可以形成許多凸起,使薄膜層與層之間的實(shí)際接觸面積減少,從而降低粘結力相互滑動(dòng)就會(huì )較容易,有利于摩擦系數的降低。
 
....抗粘連劑的種類(lèi)對薄膜摩擦系數有較大影響,抗粘連劑的種類(lèi)分無(wú)機物和有機物兩大類(lèi),無(wú)機物的品種以二氧化硅為主,有機物的品種是隨著(zhù)雙向拉伸聚丙烯薄膜的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)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(wú)機物的品種低。
 
圖1:不同類(lèi)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(shí)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(kāi)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(diǎn)而變得粘結,測試時(shí)施加的力波動(dòng)很大,呈現一種間歇性滑動(dòng)或粘結效果。為了減輕這種間歇性滑動(dòng)-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(dòng)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(chǎn)不同用途的BOPP薄膜產(chǎn)品對摩擦系數有不同的要求。
 
....例如在香煙包裝用途時(shí),通常要求薄膜具有差別滑動(dòng)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(guò)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(dòng)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(zhù)溫度條件的升高薄膜的摩擦系數會(huì )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(dòng)運行順暢。薄膜內面在包裝過(guò)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(zhì)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(chǎn)金屬化鍍鋁膜時(shí),如果薄膜摩擦系數較高會(huì )對鍍鋁產(chǎn)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(gè)摩擦系數,絕對不能加入任何爽滑劑,一個(gè)原因是這些爽滑劑通常都是遷移性的,在遷移過(guò)程會(huì )降低薄膜的表面張力而降低了金屬的附著(zhù),另一個(gè)原因是在真空鍍鋁過(guò)程這些爽滑劑有可能被真空吸出,造成鍍鋁設備產(chǎn)生隔層干擾了金屬的附著(zhù)。所以為了達到較低的摩擦系數,生產(chǎn)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(tài)摩擦系數
動(dòng)態(tài)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(jìn)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(jìn)薄膜表層可以降低摩擦系數,有機物類(lèi)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(chǎn)不同用途的BOPP薄膜產(chǎn)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(xué)工業(yè)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(xué)工業(yè)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(yè)出版社,1988,45。
 
(4)楊明,塑料添加劑應冊[M],南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,2002,270-290。
 
(5)葉蕊,實(shí)用塑料加工技術(shù)[M],北京:金盾出版社,2000,40。
 
(6)錢(qián)漢英等,塑料加工實(shí)用技術(shù)[M],北京:機械工業(yè)出版社,2002,121-123。
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