【行业新技术】无溶剂PE复合膜磨擦系数的通用技术解决方案!

塑料软包装互动2020-06-12 11:45:09

通常要控制普通开口爽滑母料配方吹制的聚乙烯薄膜的无溶剂复合后的摩擦系数异常增大现象,其一般思路是:过量添加热封层爽滑剂成分的含量、选用聚醚成分较低的无溶剂胶黏剂牌号(意味更高的采购价格)、控制涂胶量、常温(低温)熟化等,由此带来一系列的工艺控制问题,特别是过量添加热封层爽滑剂成分的含量这种方法将附加产生异味、卫生性差、剥离强度衰减等问题,尽管如此无溶剂复合熟化后摩擦系数异常现象仍大量存在,特别是夏季表现更为突出。针对,普通的爽滑开口母料配方不能很好地适应我国无溶剂复合工艺的现况,而我公司研发的新型SF爽滑开口母料为无溶剂复合行业的摩擦系数控制提供了一个全新的可靠技术解决方案。

一、概述

本产品采用非迁移性的高效无机开口剂、高纯度爽滑剂、有机开口剂等复配而成,配比数据经正交试验数据优化,是内业第一款专门针对无溶剂复合工艺特点而研发的高效爽滑开口母料。

本新型SF爽滑开口母料最大特点是耐无溶剂胶水的吸收迁移能力是普通开口爽滑母料的数倍,因而适用于PE无溶剂复合膜相对较高温度条件下熟化,是解决PE无溶剂复合摩擦系数增大现象的通用技术方案。

二、用途

用于多层共挤吹塑料聚乙烯薄膜,特别适用于无溶剂复合用聚乙烯薄膜配方,可有效解决普通聚乙烯薄膜经无溶剂复合熟化后出现的摩擦系数异常增大现象。

三、卫生性能

本产品所用原料均符合GB9685-2008规范,符合相应卫生安全性,用于直接接触食品、药品的聚乙烯薄膜配方。

四、用法用量

吹膜配料时,在热封层用粒料中按需添加1.52.5%的新型SF爽滑开口母料。推荐用法用量见附表。

薄膜厚度

用法用量

与热封层树脂爽滑度的搭配性能

40μ以下

在热封层配方中加3.0%

热封层可用高爽滑度粒子

85μ以下

在热封层配方中加2.5%

电晕层及芯层应选用不含爽滑剂或低爽滑剂含量的粒子,热封层树脂选用中等爽滑度粒子即可(爽滑剂含量过多会引起剥离强度衰减),据工艺要求适量增减用量

85μ以上

在热封层配方中加2.0%

薄膜厚度与添加量的关系是相对的,因为热封层属于功能层,通常所用配方成本较高,一般是增加中间层的厚度(减少热封层的厚度)以减少薄膜的总体成本,此时应酌量增加爽滑开口母料的添加量。

五、性能特点

具体优异性能特点见下表:

新型SF爽滑开口母料

比较项目

普通爽滑开口母料

吸收性低,耐无溶剂胶水的吸收能力是普通开口爽滑母料的数倍,所以在吹膜时无需过量添加开口爽滑母量的含量

1. 无溶剂胶黏剂中的聚醚成分对爽滑剂成分的吸收特性

吸收性较高,因此为补偿无溶剂胶黏剂对膜层中爽滑剂的吸收,通常需要加大添加的爽滑剂含量,同时也会引起新的技术性问题

因吸收性较低,经无溶剂复合熟化后,仍保持良好的开口爽滑性能

无溶剂复合时摩擦系数增大现象

吸收性高,熟化后可能出现摩擦系数异常增大,带不动或不开口况

可适应较薄PE薄膜的无溶剂复合工艺

对较薄PE薄膜的无溶剂复合适应性

小于45μ的PE薄膜,无溶剂复合更易出现摩擦系数异常现象

可适应同比较高的无溶剂剂复合熟化温度,缩短生产周期

对较高无溶剂复合熟化温度的适应性

通常35℃左右的低温度条件熟化,因为熟化温度越高,熟化后的摩擦系数越高。夏天温室高达40℃,是摩擦系数增大最明显的时间段

对无溶剂胶黏剂的成分依赖性低,可适应不同牌号的无溶剂胶水

对不同无溶剂胶水的匹配适应性

需要选择聚醚成分含量较低的无溶剂胶水型号

无溶剂胶胶量的大小对摩擦系数的影响较小,可满足上胶量较大的无溶剂复合产品要求

对较高无溶剂上胶量的适应性

满版印刷膜,通常需要较高的无溶剂上胶量,而上胶量越高,熟化后的摩擦系数越易增大

不存在爽滑剂成分引起的异味问题,而且可适应300℃以上的薄膜加工温度,如流延加工方法

薄膜的异味的影响

爽滑剂添加量过多,PE膜常出有爽滑剂分解产生的异味,吹塑加工的温度越高,异味越明显

较低的迁移特性,同时无需过量添加,向食品的迁移倾向较低

卫生安全性

较高的爽滑剂含量,在包装食品后向内侧的迁移倾向明显

较低的迁移量,不会富集形成弱界面层,无溶剂复合熟化后剥离强度保持长效稳定

无溶剂复合剥离强度的时效稳定性

较高的爽滑剂成分被胶黏剂吸附到胶层与PE薄膜的界面,熟化完成后逐渐析出形成弱界面层,引起剥离强度的大幅衰减(熟化完成后的7天内衰减明显),不适应水煮及重包装的强度要求

同比,可适应更高的干法复合熟化温度;而且不因添加爽滑剂的量过多而出现剥离强度不良,特别适用于高温长时熟化的水煮包装

对传统干法复合的适应性

由于无溶剂复合用的薄膜添加了过多的爽滑剂,可能出现干法复合熟化后剥离强度不良现象

内层摩擦系数适中,有利于收卷整齐

收卷整齐度的影响

复合收卷时,因内层爽滑度过高,收卷后表层与内层间的横向摩擦系数过小常出现窜卷现象。

对无溶剂复合产品,在海运或在较高温度条件下贮运,摩擦系数再次增大现象、开口性变差,有明显的缓减作用

对高温贮运环境的适应性

对于海运或包装袋在较高温度条件下贮运,虽然无溶剂复合后在低温度熟化后有良好的开口性,但高温度下贮运,膜的摩擦系数会再次升高,开口性变差

在同等的复合加工熟化及收卷压力条件下,内膜表现爽滑剂不易迁移到膜的外表面,从而保持了膜外表现较高的摩擦系数,有利于自动包装时卷膜正常传送,不出现打滑现象

自动化卷膜包装

自动化复合包装卷膜应在内侧具有低的摩擦系数;其外侧则需要具有较高的摩擦系数,从而不易在包装设备中打滑。内膜中的爽滑剂若迁移到膜的外表面【收卷张力作用下】,会引起在自动化设备中滑动过快,或者是包装成品不易堆砌等

同普通开口爽滑母料

使用添加方法

在热封层配方中添加一定的比例

六、应用测试数据

(一)无溶剂PE复合膜的摩擦系数现状

数据例1

PET12/PE60(普通配方),WD8118A/WD8118B36℃熟化36小时后,成品分切检测的摩擦系数如下:

1#0.339/0.2830.294/0.2760.338/0.273

2#0.374/0.3230.348/0.3060.357/0.304

3#0.418/0.3830.408/0.3560.400/0.350

4#0.367/0.3270.366/0.3180.349/0.318

放置10天后,重测的摩擦系数为:

0.282/0.2680.276/0.262

0.303/0.2810.305/0.264

实际上熟化后常温放置时摩擦系数能下降的程度与所处的室温有很大系数,室温与固化时的温度相差越小,则摩擦系数的下降幅度越小,下降的速率也会更慢。

另一PA/PE75的产品,相同条件熟化后的摩擦系数:0.375/0.3900.395/0.3700.391/0.363

数据例2

PET12/乳白PE35WD8118A/B,涂胶量1.5gsm,收卷表面温度为31-32℃,在42℃下熟化16小时的摩擦伤系数为0.340/0.3350.352/0.3180.338/0.310,熟化26小时检测的摩擦系数为0.350/0.3720.384/0.3470.391/0.339

对应的基膜片的摩擦系数为0.091/0.088

对方热封层的吹膜配方为75KG高压和线性的高爽滑料+340g纯芥酸酰胺(4500PPM),可见此配方中爽滑剂的含量相当高,但在42℃的温度熟化条件下摩擦系数升高较多。

()新型SF爽滑开口母料技术应用数据

测试数据1

吹膜:电晕层、中间层为低爽滑度粒料,热封层为中等爽滑度粒料(LDPE+LLDPE=1:1)+2.0%新型SF爽滑开口母料。

无溶剂复合:OPP28μ|PE40μ,某WD型无溶剂胶,上胶量1.5gsm,于设定40℃(实测37.5℃)熟化24小时。


测试数据2

吹膜:电晕层、中间层为低爽滑度粒料,热封层为中等爽滑度粒料(LDPE+LLDPE=1:1)+2.0%新型SF爽滑开口母料。

无溶剂复合:OPP18μ|PE62μ,某WD型无溶剂胶,上胶量1.5-1.6gsm,于设定40℃(实测41℃)熟化24小时。

该薄膜批量生产时的检测数据如下:

消光BOPP18//PE62WD8118,上胶量1.6g/㎡,4028小时

测试数据3

62μ的该薄膜经干法复合后的检测数据如下:

干复条件:双组份聚氨酯胶黏剂,涂胶量3.0gsm50℃熟化24小时

剥离强度:8.68PE延伸、9.16PE撕裂

热封强度(125-0.4MPa-1.5S)43.6451.67均是从非热封口处的薄膜断裂

摩擦系数:第一天,0.186/0.1810.197/0.181

第二天,0.131/0.1320.150/0.145

特点总结:

1PE基膜的摩擦系数在0.15左右,具有良好的爽滑性能。

2PE基膜经无溶剂复合后的摩擦系数稳定在0.150-0.20(因无溶剂复合工艺不同而有所偏差),熟化完成后在2-3天后摩擦系数下降到稳定平衡状态,具有良好的开口爽滑性能。

3、对干法复合产品,助剂不会析出到电晕面而造成剥离强度不良,且在熟化完成后一天即具有很好的开口爽滑性能,对干法复合和无溶剂复合具有通用性。


作者简介

伍秋涛,中国包装联合会塑料委专家委员会专家,在软包企业从事一线技术研究十五年,发表专业技术论文50余篇,出版专著7册。擅长:产品技术研发、技术培训、技术咨询。

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