江朝陽，孫善衛(wèi)

（安徽國風(fēng)塑業(yè)股份有限公司，安徽 合肥 230088）

雙向拉伸聚丙烯（BOPP）觸感膜因其表面的觸感特性，在奢侈品包裝、高級圖書封裝等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其觸感效果是將特殊材料涂布于BOPP表面后干燥形成，但涂布工藝存在設(shè)備投入高和溶劑易揮發(fā)等弊端。

根據(jù)后續(xù)使用方法，BOPP觸感膜分為即涂型和預(yù)涂型。即涂型產(chǎn)品非觸感面表層為聚丙烯（PP）材料，使用時通過涂膠工藝實(shí)現(xiàn)紙塑或塑塑復(fù)合；預(yù)涂型則通過涂布底涂劑，干燥后再與乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）熱熔膠復(fù)合制得成品，使用時直接通過熱壓使EVA面與紙張或塑料薄膜復(fù)合。即涂技術(shù)因存在溶劑揮發(fā)、能耗高、效率低等問題，已逐漸被預(yù)涂技術(shù)取代，但由于底涂干燥工序，預(yù)涂技術(shù)生產(chǎn)成本較高，效率較低。

本文利用4層共擠BOPP雙向拉伸設(shè)備，開發(fā)出觸感型無底涂劑BOPP預(yù)涂基膜，膜層結(jié)構(gòu)包括觸感層、粘結(jié)層、芯層及復(fù)合功能層（圖1）。觸感層由聚氨酯彈性體材料（TPU）共擠拉伸形成，使薄膜無需涂布表層即可具有觸感特性；粘結(jié)層材料為馬來酸酐接枝改性聚丙烯（PP-g-MAH）；復(fù)合功能層選用低熔點(diǎn)材料MLLDPE（茂金屬聚乙烯），實(shí)現(xiàn)薄膜無需底涂劑直接與EVA復(fù)合。

圖1 觸感型無底涂劑BOPP預(yù)涂基膜層結(jié)構(gòu)

1 膜層材料及厚度選擇

1.1 觸感層

薄膜與皮膚間的摩擦系數(shù)偏小，人體觸覺感知微弱；摩擦系數(shù)偏大則會造成明顯的非舒適感。根據(jù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計，摩擦系數(shù)（靜/動）在0.4～0.8的范圍內(nèi)觸覺舒適度較高，通過限定薄膜表面的摩擦系數(shù)，可間接控制膜面的觸感效果[1]。

制膜后通過人體接觸判斷，選擇邵氏D硬度范圍在30～50之間的聚醚型TPU材料作為觸感材料，薄膜表層觸感舒適度良好。通過分析不同表層厚度的觸感性能，并綜合考慮成本因素，最終確定觸感層厚度為1.5μm（表 1）。

表1 不同表層厚度對觸感性能的影響

1.2 粘結(jié)層

TPU材料與PP材料極性相差較大，相容性差，為改善觸感層和芯層的粘結(jié)性，保證拉伸時薄膜的厚度均勻性不受影響，需在芯層與觸感層之間增加粘結(jié)層，本文選擇PP-g-MAH作為粘結(jié)材料。試驗(yàn)驗(yàn)證粘結(jié)層厚度h≥0.4μm時，觸感層與芯層連接良好（剝離力大于0.30 N/15 mm），薄膜下線厚度均勻。

1.3 復(fù)合功能層

通過在BOPP薄膜表層選用一種MLLDPE形成復(fù)合功能層，復(fù)合EVA時利用熔體溫度（220℃～230℃）使其熔化，在界面處共熔粘結(jié)，實(shí)現(xiàn)無底涂劑直接復(fù)合。本文選擇熔點(diǎn)約為98℃、108℃、117℃三種MLLDPE材料進(jìn)行對比，結(jié)果顯示，MLLDPE熔點(diǎn)低于110℃，縱向拉伸段粘輥嚴(yán)重，無法正常生產(chǎn)，故選擇熔點(diǎn)約117℃MLLDPE作復(fù)合功能層材料。

圖2 復(fù)合功能層厚度與EVA剝離強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)

復(fù)合功能層厚度對EVA的剝離強(qiáng)度影響明顯，試驗(yàn)過程中比較了不同厚度對應(yīng)的EVA剝離強(qiáng)度（圖2）。當(dāng)復(fù)合功能層厚度為0.8μm時，剝離強(qiáng)度達(dá)到0.33 N/15 mm，繼續(xù)增加厚度，剝離強(qiáng)度趨于平穩(wěn)，最終確定復(fù)合功能層厚度為0.8μm。

2 制膜關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)控制

2.1 薄膜厚度均勻性

觸感型無底涂劑BOPP預(yù)涂基膜各膜層材料物理性能差異較大，熔點(diǎn)、熔融指數(shù)均不相同，若擠出溫度、模唇間隙設(shè)置不當(dāng)，材料流動分布不均，會導(dǎo)致薄膜厚度均勻性難以控制；此外，橫拉段溫度設(shè)定不當(dāng)也會導(dǎo)致膜層拉伸不充分，增加厚度波動。本文從擠出機(jī)溫度、模唇間隙、橫拉段溫度設(shè)定三個方面對薄膜厚度進(jìn)行控制。

2.1.1 擠出機(jī)溫度的設(shè)定

分別依據(jù)各層材料的熔點(diǎn)、熔融指數(shù)，設(shè)置主、輔擠出機(jī)的加工溫度，使鑄片段各種熔體的流動速率基本一致（表 2）。

表2 擠出機(jī)溫度設(shè)定

2.1.2 膜唇間隙的優(yōu)化

本文中BOPP雙向拉伸設(shè)備采用“T”型模頭鑄片，TPU、PP-g-MAH及MLLDPE熔體在模唇邊部與中間的流速差異較大，需要對模唇間隙進(jìn)行調(diào)整，以保證流出模唇不同位置處的熔體量基本一致。調(diào)整過程中，在保證整體間隙基本一致的前提下，使邊部區(qū)域間隙略微增大（圖 3）。

圖3 膜唇間隙設(shè)置結(jié)構(gòu)圖

2.1.3 橫拉段溫度的調(diào)整

BOPP薄膜拉伸時橫拉溫度較高，但由于MLLDPE熔點(diǎn)較低，高溫預(yù)熱后易拉伸不均，嚴(yán)重影響厚度，為降低該因素的影響，同時不影響PP層的拉伸，對橫拉溫度進(jìn)行調(diào)整（表3）。

表3 橫拉溫度設(shè)定對比

通過上述工藝綜合調(diào)整，生產(chǎn)的觸感型無底涂劑BOPP預(yù)涂基膜厚度均勻性好，厚度平均偏差σ＜2%（薄膜總厚度20μm）。

2.2 收卷折皺、粘連

觸感型無底涂劑BOPP預(yù)涂基膜復(fù)合功能層MLLDPE材料質(zhì)軟，表面粗糙度及摩擦系數(shù)較大，在牽引階段因與邊夾輥輥面摩擦力較大，薄膜收卷時不易展平，易產(chǎn)生折皺。此外，復(fù)合功能層材料MLLDPE粘性相對較高，收卷易產(chǎn)生粘連問題，導(dǎo)致失效后放卷不暢。針對上述兩種問題，做出如下調(diào)整措施：

（1）牽引段邊夾輥鍍特氟龍材料，降低展平摩擦阻力，改善展平，減少折皺。

（2）收卷時，將接觸輥與母卷切入深度控制在10 mm，控制整體空氣混入率，解決粘連問題。

3 結(jié)論

（1）通過引進(jìn)聚醚型TPU材料，在BOPP薄膜表面實(shí)現(xiàn)觸感效果，當(dāng)TPU材料邵氏D硬度在30～50之間，觸感層厚度為1.5μm時，薄膜表面觸覺舒適度良好。觸感層和PP芯層以PP-g-MAH作為粘結(jié)材料，粘結(jié)層厚度h≥0.4μm時，剝離力不低于3.0 N/15 mm。

（2）在薄膜非觸感表層擠出MLLDPE材料形成復(fù)合功能層，薄膜與EVA熱熔膠無底涂劑可直接復(fù)合，當(dāng)層厚不低于0.8μm時，剝離強(qiáng)度達(dá)0.33 N/15 mm。

（3）針對不同成膜材料設(shè)定各擠出機(jī)溫度與膜唇間隙，同時調(diào)整橫拉溫度，使薄膜下線厚度平均偏差σ＜2%；在厚度良好的基礎(chǔ)上，對牽引邊夾輥鍍特氟龍材料并保持收卷切入深度為10 mm，成功解決收卷折皺與粘連問題。

（4）經(jīng)試驗(yàn)，最終在本公司8.7 m寬幅4層共擠BOPP生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)觸感型無底涂劑BOPP預(yù)涂基膜的批量生產(chǎn)，整體制備工藝相對于普通觸感膜，避免了涂布觸感材料帶來的溶劑揮發(fā)及設(shè)備投入成本高的問題；同時，薄膜與EVA復(fù)合，無需涂布底涂劑，降低了下游客戶的生產(chǎn)耗時與使用成本。