BOPP薄膜摩擦系數(shù)的研究
2018-12-24 9:15:33??????點擊:
陳廣忠
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(湛江包裝材料企業(yè)有限公司,廣東,湛江524022)
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摘要:本文主要研究了潤滑劑、薄膜表面結構、抗粘連劑和高溫使用條件對BOPP薄膜摩擦系數(shù)的影響, 介紹了摩擦系數(shù)對BOPP薄膜包裝的影響。
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關鍵詞:BOPP薄膜;摩擦系數(shù);潤滑劑;抗粘連劑
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Study on Coefficient of Friction of BOPP Film
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CHEN GUANGZHONG
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(Zhanjiang Packing Material Enterprises Co.Ltd,Zhanjiang524022,China)
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Abstract: Study on slip additives、film surface struture、antiblocking additives and temperature condition influence on Coefficient of Friction of BOPP film, Effect of Coefficient of Friction in BOPP film packing were introduced .
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Key wards: BOPP film; Coefficient of Friction;Slip additives;Antiblocking additives.
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....我國改革開放以來,人民水平大幅提高,商品包裝的檔次越來越高,包裝工業(yè)得到迅速發(fā)展,而BOPP薄膜由于具有高透明度和光澤感,材料無毒、分子結構穩(wěn)定,對氣味及水分有一定的阻隔功能,因此是產(chǎn)品包裝的理想材料,在食品、煙草、印刷覆合、膠粘帶等行業(yè)被廣泛應用,成為包裝領域最大品種的塑料包裝薄膜。
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....生產(chǎn)BOPP薄膜技術含量高,是一項很復雜的工作,而合理控制好摩擦系數(shù)及與之相關的物理、機械性能,是保證薄膜包裝運行的關鍵。隨著我國包裝工業(yè)的迅速發(fā)展,包裝機器運行速度和自動化程度越來越高,這對薄膜的摩擦系數(shù)提出了更高的要求。本文根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗積累,重點討論了潤滑劑、薄膜表面結構、防粘結劑和高溫使用條件對摩擦系數(shù)的影響。
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1 潤滑劑對摩擦系數(shù)的影響
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....在薄膜中加進潤滑劑可明顯地降低摩擦系數(shù)。潤滑劑按功能分為內(nèi)潤滑 劑和外潤滑劑兩類,內(nèi)潤滑劑能促進聚丙烯大分子鏈或鏈段相對運動,從 而改善物料流動性,外潤滑劑則是與聚丙烯基團相容性差的極性有機化學 品,在聚丙烯鏈的布朗氏運動作用下,這些分子遷移至薄膜表面形成一層 油性表面,而起到改善薄膜表面性能的潤滑作用降低摩擦系數(shù),通常所有 的潤滑劑都兼具有兩方面的功能。BOPP薄膜常用的潤滑劑有:
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(1)蠟類,包括低分子量聚乙烯和低分子量聚丙烯(軟化點85~160℃) 和一般石蠟(軟化點55~75℃)。聚乙烯蠟與聚丙烯相容性差,因此主要起外潤滑作用。而低分子量聚丙烯與聚丙烯相容性好,加入后實際上起著加寬分子量分布的作用,改善其流動性。
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(2)脂肪酸類,最常用的是硬脂酸,它常以二聚物的形式存在,在聚丙烯中可用作內(nèi)和外潤滑兩方面的功能。
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(3)酰胺類,單酰胺類最常用的是芥酸酰胺,它兼具爽滑劑與脫模劑功能。雙酰胺類最常用的是亞基二硬脂酰胺(EBS),其熔點約為140℃,熱穩(wěn)定性好,用于聚丙烯中主要起外潤滑功能。
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2 薄膜表面結構對摩擦系數(shù)的影響
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....薄膜表面結構也會影響摩擦系數(shù),表面太平滑會導致薄膜表面之間太貼服,相互滑動的有效表面增大,滑動就會特別困難。而如果薄膜表面有一定粗糙度,表面貼近后相互之間有一定空隙,相互滑動就會較容易,所以有一定粗糙感薄膜表面摩擦系數(shù)較低。
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....表層使用不同原料生產(chǎn)可以獲得不同摩擦系數(shù)性能的薄膜。表層使用聚丙烯均聚物,由于均聚物結晶度高生產(chǎn)的薄膜剛性高而且薄膜表面硬度好,所以薄膜摩擦系數(shù)較低。有些薄膜為了要求可以熱封合,必須在表層使用共聚物以獲得熱封性能,由于共聚物含有一定量的無規(guī)物結晶度低,生產(chǎn)的薄膜較軟并且薄膜表面較粘,所以薄膜摩擦系數(shù)較高。
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3 抗粘連劑對摩擦系數(shù)的影響
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....BOPP薄膜表面光滑,相互滑動比較困難。抗粘連劑一般是粒徑2-4um的固體粉末,加進薄膜表層可以形成許多凸起,使薄膜層與層之間的實際接觸面積減少,從而降低粘結力相互滑動就會較容易,有利于摩擦系數(shù)的降低。
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....抗粘連劑的種類對薄膜摩擦系數(shù)有較大影響,抗粘連劑的種類分無機物和有機物兩大類,無機物的品種以二氧化硅為主,有機物的品種是隨著雙向拉伸聚丙烯薄膜的發(fā)展而發(fā)展起來的較新的品種,例如脂肪酸酰胺就是有機物的一種,其表面柔軟薄膜表面摩擦系數(shù)比無機物的品種低。
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圖1:不同類型抗粘連劑對摩擦系數(shù)的影響
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4 高溫使用條件對摩擦系數(shù)的影響
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....薄膜在實際使用中溫度條件可能不一樣:例如在熱帶氣候條件下,又或者是卷煙包裝機熱封桿的高溫條件等。通常從30℃開始,薄膜的摩擦系數(shù)便急劇上升,這是因為常用的潤滑劑已接近其熔點而變得粘結,測試時施加的力波動很大,呈現(xiàn)一種間歇性滑動或粘結效果。為了減輕這種間歇性滑動-粘結現(xiàn)象,需要使用另一種完全不同的耐高溫潤滑劑--硅酮,它由于是高分子量聚合物而具備獨特的特性,即使在較高溫度下摩擦系數(shù)仍然保持較低。
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圖2:使用溫度條件對摩擦系數(shù)的影響
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5 摩擦系數(shù)對BOPP薄膜包裝的影響
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....摩擦系數(shù)是量度BOPP薄膜滑動特性的指標,薄膜表面爽滑并具有適當?shù)哪Σ料禂?shù)對于BOPP薄膜包裝工藝非常重要,生產(chǎn)不同用途的BOPP薄膜產(chǎn)品對摩擦系數(shù)有不同的要求。
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....例如在香煙包裝用途時,通常要求薄膜具有差別滑動性,即薄膜內(nèi)面和外面的摩擦系數(shù)不同控制要求。在香煙包裝過程,薄膜外面在下膜通道、成型輪槽、折疊板、烙鐵、導軌等金屬部件上滑動運行,薄膜外面對金屬的摩擦系數(shù)應該控制較低,而由于這些金屬部件大都是在 50 ℃以上的高溫條件下運轉(zhuǎn),隨著溫度條件的升高薄膜的摩擦系數(shù)會升高,特別是30 ℃之后摩擦系數(shù)上升更快,因此控制高溫條件下的薄膜對金屬的熱摩擦系數(shù)更加重要,這樣才能確保薄膜在熱金屬部件上滑動運行順暢。薄膜內(nèi)面在包裝過程中與紙接觸,其摩擦系數(shù)應該控制稍高,以利于煙包在成型輪內(nèi)與薄膜的定位良好,提高薄膜折疊質(zhì)量獲得緊湊的包裝效果,令煙包在熱封鼓內(nèi)與薄膜片的定位良好以利于包裝緊湊。
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....在生產(chǎn)金屬化鍍鋁膜時,如果薄膜摩擦系數(shù)較高會對鍍鋁產(chǎn)生阻隔作用,降低薄膜鍍鋁性能,因此需要控制薄膜摩擦系數(shù)較低,最好是低于0.35。而需要特別強調(diào)的是為了達到這個摩擦系數(shù),絕對不能加入任何爽滑劑,一個原因是這些爽滑劑通常都是遷移性的,在遷移過程會降低薄膜的表面張力而降低了金屬的附著,另一個原因是在真空鍍鋁過程這些爽滑劑有可能被真空吸出,造成鍍鋁設備產(chǎn)生隔層干擾了金屬的附著。所以為了達到較低的摩擦系數(shù),生產(chǎn)金屬化鍍鋁膜需要選用有機物的抗粘連劑。
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表1 一些主要BOPP用途的摩擦系數(shù)
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6 結論
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(1)加進潤滑劑可明顯地降低摩擦系數(shù)。
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(2)有一定粗糙感的薄膜表面摩擦系數(shù)較低,表層使用均聚物的薄膜摩擦系數(shù)較低。
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(3)防粘結劑加進薄膜表層可以降低摩擦系數(shù),有機物類的抗粘劑對降低摩擦系數(shù)較有效。
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(4)高溫使用條件應選擇耐高溫潤滑劑--硅酮。
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(5)生產(chǎn)不同用途的BOPP薄膜產(chǎn)品對摩擦系數(shù)有不同的要求。
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參考資料:
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(1)尹燕平,雙向拉伸塑料薄膜[M],北京:化學工業(yè)出版社,1999,。
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(3)朱紹男,聚丙烯塑料的應用與改性[M],北京:輕工業(yè)出版社,1988,45。
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(4)楊明,塑料添加劑應冊[M],南京:江蘇科學技術出版社,2002,270-290。
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(6)錢漢英等,塑料加工實用技術[M],北京:機械工業(yè)出版社,2002,121-123。
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