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防粘连剂在BOPP薄膜中的应用

2022年04月29日 贺州机械设备网

防粘连剂在BOPP薄膜中的应用

近年来随着塑料薄膜的应用领域不断扩展,对薄膜的功能性要求也就越来越多,单纯依靠把树脂基体的改变和成型工艺的改进等传统方式,已不能满足巿场发展的需求。因此,必须要开发出多种性能的改性助剂,来达到薄膜功能化要求,通过助剂改性的方式,实现薄膜产品功能化的要求。

在包装薄膜材料中,双向拉伸薄膜一直居于重要位置,双向拉伸聚丙烯(BOPP)、聚酯(BOPET)、尼龙(BOPA)等应用日益广泛,其中占比例最大的是聚丙烯双向拉伸薄膜。聚丙烯双向拉伸薄膜简称BOPP薄膜,具有透明度高,光泽度高,阻气性好,挺度高,并且质轻、无毒、无臭,尺寸稳定性好,印刷性能优良等诸多优点,广泛应用于食品、香烟、茶叶、音像制品、医药、化妆品和纺织品等包装,还可用于复合制袋、粘胶带、印刷品覆膜、金属涂覆等用途。

上世纪80年代以后我国引进、吸收了国外的先进设备和技术,BOPP薄膜生产厂家已有近百家,薄膜产量年增长速率基本保持在12%~15%。尤其是近几年,随着其实用领域的不断扩展国内生产能力已达170万吨。双向拉伸薄膜包装材料的助剂产品主要包括抗静电剂、爽滑和抗粘连剂、增刚剂、热稳定剂、抗氧剂和阻隔剂等。

在BOPP薄膜的生产中,根据薄膜的不同用途,通常需加入不同功能的添加剂,例如抗静电剂、爽滑剂、防粘连剂、增挺剂、增白剂等,但无论生产哪种用途的BOPP薄膜,都必须加入防粘连剂。否则,会在薄膜生产过程中或之后的各个工序,如收卷、分切、包装中造成许多问题,甚至无法使用。尤其是现代塑料加工正朝着自动化、高速化和高品质化方向发展,加工速度越快,越易因摩擦而产生静电,薄膜之间越容易粘连,严重阻碍高线速度挤出。而且薄膜的透明性越好,加工成型温度越高,越容易结团、粘连。因此,防粘连剂无论是在薄膜材料本身的制造过程和以后使用的自动化包装工艺中,都起到异常重要的作用。从这个意义上讲,防粘连剂是BOPP薄膜生产中最重要的添加剂,这是本篇主要阐述的内容。

防粘连剂的作用机理

解决薄膜粘连问题通常的做法是,在BOPP薄膜的表层加入一定比例的防粘连剂,其机理是,因为防粘连剂和聚丙烯原料不相容,并且比聚丙烯熔点要高,这样能够保证在薄膜生产过程中,熔融挤出时不会被融化。防粘连剂的粒径一般在3~5μm,而薄膜的表层厚度约为1μm,这样成膜后,这些防粘连剂在薄膜的表面形成许多的突起,或出现不同松弛状的凹凸,使薄膜的表面变得粗糙,层与层之间能够存留一定量的空气,从而起到防止层与层之间相互粘连的作用。

防粘连剂的选择

作为BOPP薄膜所使用的防粘连剂,目前有无机和有机两大类,均应满足以下几方面的要求:

(1)与聚丙烯树脂有相近的折光指数;

(2)防粘连剂的粒径大小应适合薄膜表层厚度;

(3)能够均匀地分散于聚丙烯中,避免划伤膜面;

(4)应符合食品包装的卫生要求。

无机类防粘连剂

现在已经应用在薄膜产品中的无机防粘连剂主要有硅藻土、滑石粉、碳酸钙、合成二氧化硅以及玻璃微珠等。不同的材料性能不同,并非所有的无机防粘连剂都可用于BOPP薄膜。相对于包装性能的要求,滑石粉和碳酸钙对薄膜光学性能影响较大,会影响雾度,不适合BOPP薄膜,硅藻土硬度高,易划伤膜面,应用也受到限制,不同材料的防粘连效果也不同。

在这些无机防粘连剂中,合成二氧化硅是一种非常有效的防粘连剂,其优点是

(1)折光指数与聚丙烯非常接近,对光学性能影响小;

(2)无定型结构,不会导致硅肺;

(3)化学纯度极高,适用于食品工业的塑料包装。

基于合成二氧化硅的这些优点,所以,目前在BOPP薄膜产品中应用最多、最广。

有机类防粘连剂

近年来应用在BOPP薄膜的另一类防粘连剂是有机防粘连剂,一般为有机硅聚合物或甲基丙烯酸酯的聚合物。这种具有特定结构的交联聚合物颗粒,与聚丙烯树脂混合后,在经过定向拉伸所得的薄膜表面上,形成平均高度为60~600m的突出物,从而起到薄膜防粘连的的作用。有机防粘连剂的优点是:

(1)光学性好,对薄膜的透明性几乎没有影响;

(2)兼具增滑的功能,使薄膜有低的摩擦系数;

(3)对膜面不会产生划伤,薄膜光泽度较高。

有机类防粘连剂相对于无机类防粘连剂的材料价格要高的多,一般是3-6倍左右,所以有机防粘连剂目前只在高档BOPP薄膜产品上应用。

防粘连剂的加入形式

要使防粘连剂在薄膜中发挥效果,必须使之均匀分散。为了取得较好的分散效果,防粘连剂一般都以母料的形式加入。母料中防粘连剂的浓度通常为2-10%,常规浓度是5%,采用双螺杆挤出造粒。

在防粘连母料的制造过程中,防粘连剂的浓度越低,母料加工越容易,分散性也就越好。但对于薄膜生产厂家来说,使用低浓度的母料,就意味着要在薄膜产品的生产制造中增加母料的用量,而使加工成本增加。所以,在防粘连母料的制造过程中,既要控制好防粘连剂所必要的浓度,又要掌握好防粘连剂在母料中分散的均匀性。

防粘连剂对薄膜性能及设备的影响

对薄膜性能的影响

由于防粘连剂加入到薄膜表层后,增加了薄膜表面的粗糙度,从而改善了薄膜的防粘连性能,但同时也会对薄膜的光学性能产生负面影响,对其它性能也有不同程度的影响。

防粘连剂对薄膜性能的影响如下表:

normal align=center>性能

normal align=center>提高或降低

normal align=center>作用

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