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复合级静电聚烯烃薄膜的三层共挤吹膜工艺

2021年07月06日 黑龙江机械设备网

复合级静电聚烯烃薄膜的三层共挤吹膜工艺

摘要:采用三层(ABC)共挤吹膜工艺,通过对配方的探索,A层加工温度、A层挤出量以以及电晕处理方面的控制,制得表面能较高(表面润湿张力》38dyn/cm)的防静电聚乙烯薄膜,可以与其它塑料基材可靠复合

关键词:表面能;防静电;聚烯烃

随着软塑包装工业的快速发展以及高新技术的开发与应用,聚烯烃薄膜不断被赋予新的特殊功能,而防静电聚烯烃薄膜就是需求较为迫切的一种。目前市场化的防静电聚烯烃薄膜,因其表面能低,不能与其它塑料基材复合成层状包装材料;单质薄膜的机械物理性能低,限制了它的广泛应用。因此,软塑包装界急需开发一种表面能高、能够与其它基材可靠复合的防静电聚烯烃薄膜。本文以新开发的防静电聚乙烯薄膜为例,就其制作工艺及产品性能与同行共同探讨。

1 制作工艺

1.1 工艺优选

目前,防静电聚乙烯薄膜常用的制作工艺是吹膜法,而吹膜法制作的防静电聚乙烯薄膜因其内、外表面电阻率低(p。在10‘一109Q范围内),无法进行电晕处理。作为非极性材料,其表面能低,不能与其它基材进行复合。单质薄膜的机械物理性能如水蒸汽渗透率、拉伸强度、断裂力、耐戳穿等不能满足电子、化工、民爆及军工产品对包装材料的使用要求,只可用于对静电敏感的烟火药剂等粉剂产品及微电子产品的内衬包装。有的采用挤出复合(流延复合)工艺制作层状包装材料,但缺点是剥离强度低,制袋后封口强度不能满足使用要求。经过充分论证,选用三层共挤(ABC)吹膜工艺制作,即将半导电粒子按一定比例加入A层(热封层),对C层(复合层)进行电晕处理,即可制得复合级防静电聚乙烯薄膜。

1.2 工艺要点

1.2.1 配方

A层(热封层)所加粒子的配方是工艺要点之一,加入半导电粒子的比例要根据其有效物(导电碳黑)的含量确定。要找准加入半导电粒子的临界量,若加入量高于临界量,则在进行电晕处理时极易产生薄膜被电火花击穿现象,且增加产品成本;若加入量远低于临界量,则薄膜的电阻率高于1012,近似绝缘,不具备防静电功能。因而探索加入半导电粒子的临界量以及导电碳黑含量和表面电阻率的关系曲线,是该项目的重要课题。其次是要选择MFR(熔体流动速率)较高、塑化良好的半导电粒子,且注意半导电粒子、LDPE、LLDPE三者的粘流温度、MFR要尽可能接近,有利于加工温度的控制。

1.2.2 A层挤出机的加工温度

半导电粒子的有效成分是导电碳黑,若挤出机的加工温度太高,易破坏碳黑的体相结构,甚至发生炭化现象,不仅塑性和机械性能下降,而且起不到防静电效果。因而在保证A层塑化良好的情况下,应适当降低A层挤出机的加工温度。

1.2.3 A层挤出量

A层挤出量也是该工艺的关键点之一,A层挤出量太大,则A层薄膜的厚度增加,整体薄膜的导电性能增强,在进行电晕处理时极易产生薄膜被电火花击穿现象,同样增加产品成本、且封口强度变差;若A层挤出量太小,则A层薄膜的厚度降低。根据导电碳黑的导电机理,导电网络的形成是三维的,即与薄膜的厚度有关系。A层薄膜的厚度太低,无法形成导电网络,因此无防静电效果。

1.2,4 电极间的距离及电晕处理电压

电晕处理使薄膜表面具有更高的能量以及附着性。其原理是利用高频率高电压对塑料表面进行电晕放电,产生低温等寓子体,塑料表面产生游离基反应,而使聚合物发生交联,表面分子氧化产生极性,且表面变粗糙,增加其对极性溶剂或粘合剂的润湿性。电晕处理效果与输入高压、薄膜厚度、电极间的距离有关系。电极间的距离——般在1—1.5mm范围,在吹制普通聚乙烯薄膜时,因其是绝缘材料,介电常数(介电常数是衡量材料所具有的蓄电能力)高,耐电压强度高。在吹制防静电聚乙烯薄膜时,囚其电阻率低,介电常数低,耐电压强度低,则易出现电火花击穿现象,因而应适当调小电极间的距离及电晕处理电压。

2 产品性能

对制作的防静电聚乙烯薄膜作为主要性能测试,测试结果如表1所示

从上表数据可得出结论,该产品具有防静电性能,其技术指标满足GB/T4456—1996《包装用聚乙烯薄膜》的要求,由于其表面能较高,可与其它塑料基材进行干式复合成层状包装材料。

3 结束语

新开发的复合级防静电聚乙烯薄膜,由于其表面能较高(表面润湿张力≥38dyn/cm),可与其它塑料基材复合成层状包装材料。复合后包装材料的水蒸汽渗透率、拉伸强度、断裂力、耐戳穿等机械物理性能优异,能满足电子、化丁、民爆及军工产品对包装材料的使用要求。

(作者/杨虎林 山西晋东包装材料有限责任公司)

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