李俊 林武輝 伍秋濤

摩擦系數(shù)是評(píng)價(jià)薄膜爽滑性的重要指標(biāo)，摩擦系數(shù)增大會(huì)影響薄膜正常的無溶劑復(fù)合生產(chǎn)，進(jìn)而影響其在包裝設(shè)備上的適用性，降低生產(chǎn)效率。針對(duì)薄膜摩擦系數(shù)增大問題，行業(yè)人士研究出了許多應(yīng)對(duì)策略，如在吹膜配方中添加適量的爽滑劑，或者降低無溶劑復(fù)合熟化溫度等，但這些策略或多或少存在一些容易忽視的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，反而帶來更多的薄膜質(zhì)量問題。為此，筆者結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過分析與薄膜摩擦系數(shù)相關(guān)的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)誤區(qū)，提出一種無溶劑復(fù)合專用PE薄膜，并通過摩擦系數(shù)測(cè)試系列實(shí)驗(yàn)，確定了PE薄膜最佳的無溶劑復(fù)合工藝技術(shù)方案，在此與大家分享。

與薄膜摩擦系數(shù)相關(guān)的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)誤區(qū)

1.過量添加爽滑劑

塑料高聚物熔融之后通常具有較高的黏度，在加工過程中，塑料高聚物熔體在通過窄縫、澆口等流道時(shí)，勢(shì)必要與加工機(jī)械表面產(chǎn)生摩擦，這就會(huì)使熔體流動(dòng)性降低，吹制的薄膜表面也會(huì)變得粗糙、缺乏光澤或出現(xiàn)流紋，這無疑會(huì)對(duì)薄膜的無溶劑復(fù)合生產(chǎn)加工產(chǎn)生不利影響。為此，在塑料高聚物加工過程中通常會(huì)加入適量爽滑劑來提高其潤(rùn)滑性、減少摩擦、降低界面黏附性。

值得注意的是，爽滑劑的添加量有一定要求，過量添加會(huì)引起復(fù)合膜剝離強(qiáng)度的快速衰減（剛熟化完成時(shí)剝離強(qiáng)度很好，存放兩周之后剝離強(qiáng)度迅速發(fā)生衰減），且剝開表面會(huì)析出大量白色霧狀添加劑，如圖1所示。

2.低溫熟化

低溫熟化時(shí)，無溶劑復(fù)合膜的開口性較好，但一旦在運(yùn)輸和貯存中遇到高溫，則容易引起復(fù)合膜的二次熟化，從而產(chǎn)生摩擦系數(shù)增大的問題。于是便會(huì)出現(xiàn)復(fù)合膜出廠測(cè)試合格，客戶使用時(shí)卻不合格的尷尬情況，直接結(jié)果就是產(chǎn)品報(bào)廢，損失慘重。

低溫熟化還存在其他質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)：低溫下復(fù)合膜膠層發(fā)生交聯(lián)的速度較慢，達(dá)不到理想的反應(yīng)完成率；膠層耐熱、耐介質(zhì)性能不足；低溫下膠黏劑中的一級(jí)芳香胺衰減速率低，殘留在復(fù)合膜中使其達(dá)不到衛(wèi)生要求，需更長(zhǎng)熟化時(shí)間才能使復(fù)合膜衛(wèi)生性能達(dá)標(biāo)，但這無疑會(huì)影響交貨期。

可見，傳統(tǒng)解決方法存在明顯的技術(shù)缺陷和質(zhì)量隱患，且過量添加爽滑劑的薄膜，在無溶劑復(fù)合中往往會(huì)出現(xiàn)封口粘不牢、脫層等問題。

無溶劑復(fù)合專用PE薄膜摩擦系數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)

為有效解決PE薄膜摩擦系數(shù)增大對(duì)無溶劑復(fù)合的影響問題，行業(yè)人士經(jīng)過研究提出了一種解決方案，即在PE薄膜的吹膜配方中添加SF無溶劑專用爽滑開口母料，適合無溶劑復(fù)合產(chǎn)品在較高溫度條件下熟化（如40℃），可規(guī)避上述質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。以下采用多種型號(hào)的無溶劑膠黏劑，在不同涂布量和熟化溫度相對(duì)較高的條件下對(duì)不同厚度、不同SF無溶劑專用爽滑開口母料添加比例的PE薄膜進(jìn)行了三組測(cè)試實(shí)驗(yàn)。

測(cè)試實(shí)驗(yàn)1

吹膜工藝：PE28μ（厚度為28μm），電暈層和中間層為低爽滑度粒料，熱封層的配方為卡特爾0274、塞科0220KJ、陶氏5401J（各占1/3），再加入3.0%的SF無溶劑專用爽滑開口母料。

無溶劑復(fù)合工藝：復(fù)合膜結(jié)構(gòu)為VMPPET/PE28μ，采用某國產(chǎn)無溶劑膠黏劑1#進(jìn)行復(fù)合，涂膠量為1.8g/m2，40℃下熟化24小時(shí)。與普通PE薄膜（吹膜配方中添加的是普通爽滑劑）進(jìn)行對(duì)比，摩擦系數(shù)的測(cè)試結(jié)果如表1。換用某國產(chǎn)無溶劑膠黏劑2#，涂膠量為1.5g/m2，40℃下熟化24小時(shí)，復(fù)合膜摩擦系數(shù)測(cè)試結(jié)果如表2所示。

調(diào)整無溶劑復(fù)合工藝，復(fù)合膜結(jié)構(gòu)為PA15μ/PE28μ，使用國內(nèi)市場(chǎng)占有率較大的某知名無溶劑膠黏劑，涂膠量為1.65g/m2，40℃下分別熟化24小時(shí)、48小時(shí)，復(fù)合膜摩擦系數(shù)測(cè)試結(jié)果如表3所示。

測(cè)試實(shí)驗(yàn)2

吹膜工藝：PE45μ（厚度為45μm），電暈層、中間層為低爽滑度粒料，熱封層為中等爽滑度粒料，再添加2.5%的SF無溶劑專用爽滑開口母料。

無溶劑復(fù)合工藝：復(fù)合膜結(jié)構(gòu)為PET12μ/PE45μ，使用進(jìn)口某品牌無溶劑膠黏劑，涂膠量為1.2g/m2（根據(jù)膠輥速率的55%來估計(jì)），40℃下熟化24小時(shí)，經(jīng)測(cè)試PE45μ的摩擦系數(shù)為0.18/0.19，PET12μ/PE45μ復(fù)合膜摩擦系數(shù)測(cè)試結(jié)果如表4所示。

調(diào)整無溶劑復(fù)合工藝，復(fù)合膜結(jié)構(gòu)為PA15μ/PE45μ，使用國內(nèi)市場(chǎng)占有率較大的某知名無溶劑膠黏劑，涂膠量為1.65g/m2，40℃下分別熟化24小時(shí)、48小時(shí)，復(fù)合膜摩擦系數(shù)測(cè)試結(jié)果如表5所示。

測(cè)試實(shí)驗(yàn)3

吹膜工藝：PE65μ（厚度為65μm），電暈層、中間層為低爽滑度粒料，熱封層為中等爽滑度粒料，再添加2.0%的SF無溶劑專用爽滑開口母料。

無溶劑復(fù)合工藝：復(fù)合膜結(jié)構(gòu)為PA15μ/PE65μ，使用國內(nèi)市場(chǎng)占有率較大的某知名無溶劑膠黏劑，涂膠量1.65g/m2，40℃下分別熟化24小時(shí)、48小時(shí)，經(jīng)測(cè)試PE65μ的摩擦系數(shù)為0.18/0.18，PA15μ/PE65μ復(fù)合膜摩擦系數(shù)測(cè)試結(jié)果如表6。

摩擦系數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)論

從測(cè)試結(jié)果可以看出，在比較苛刻的工藝條件下，普通PE薄膜經(jīng)無溶劑復(fù)合、熟化及放置一段時(shí)間后，且在熟化溫度稍高（如40℃或以上）或涂膠量較大的情況下，會(huì)出現(xiàn)摩擦系數(shù)異常增大的現(xiàn)象（如表1），而且爽滑性能也不穩(wěn)定。而無溶劑復(fù)合專用PE薄膜，無溶劑復(fù)合并熟化之后，摩擦系數(shù)上升幅度小，并且受溫度、涂膠量、放置時(shí)間等因素的影響較小，爽滑性良好，且熟化2～3天后，摩擦系數(shù)下降到穩(wěn)定平衡狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)大幅變化。

經(jīng)過實(shí)際的無溶劑復(fù)合生產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)，PE薄膜的摩擦系數(shù)為0.15～0.20時(shí)具有良好的爽滑性，此時(shí)最有利于無溶劑復(fù)合過程中的收卷操作。且復(fù)合膜也沒有出現(xiàn)添加劑析出薄膜的電暈層而造成剝離強(qiáng)度不良的情況，復(fù)合膜熟化1天后就呈現(xiàn)良好的爽滑性。

值得注意的是，要將無溶劑復(fù)合專用PE薄膜與添加了普通爽滑劑的普通PE薄膜區(qū)別開來，基膜的爽滑性與無溶劑復(fù)合膜的爽滑性沒有必然聯(lián)系，用途不同，對(duì)PE薄膜的摩擦系數(shù)的要求也不同。此外，爽滑劑的添加量一定要合適，過量添加爽滑劑的PE薄膜在無溶劑復(fù)合工藝后，通常會(huì)出現(xiàn)剝離強(qiáng)度不良的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響復(fù)合膜的質(zhì)量。