聚烯烃包装薄膜外观瑕疵 对印刷效果影响及解决方案

时间:2018-11-12 14:39:33来源:科印网作者:韦丽明

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  常见的聚烯烃包装薄膜种类包括双向拉伸聚丙烯(BOPP)、流延聚丙烯(CPP)、流延聚乙烯(CPE)、聚烯烃收缩膜(POF),以及聚乙烯吹塑薄膜(IPE)等,影响聚烯烃包装薄膜牛牛在线玩效果的因素有很多,包括油墨、设备、环境(温度、湿度)、材料等。其中,因原辅材料选材、制造工艺设定、环境洁净度等因素,聚烯烃包装薄膜表面/表层易产生外观瑕疵点,部分外观瑕疵点对其印刷效果有较大影响。

  包装薄膜外观瑕疵分很多类,GB/T 2350《塑料术语及其定义》对部分外观瑕疵有定义。不同种类的外观瑕疵所产生的原因、对包装薄膜印刷效果影响的表现以及解决方案不尽相同。本文,笔者主要就聚烯烃包装薄膜外观瑕疵对

  印刷效果的影响及解决方案进行介绍,希望对软包装企业有所借鉴。

  晶点和碳化物

  薄膜上晶点的颜色为聚合物的透明色,形状为圆形或椭圆形凸点。晶点也称过度聚合物。通常认为产生原因是石化企业聚合过程有极少量的残留催化剂,在薄膜厂熔融挤出过程中,高温下残留催化剂对聚合物继续催化聚合,形成过度聚合物。晶点部位聚合物分子量高于周围同类聚合物分子量,具有较高熔点,熔融状态具有较高黏度。晶点部位聚合物与周围同种聚合物无法均匀分散、融合,经模头挤出冷却,晶点表面快速冷却收缩,形成凸出表面的外观瑕疵点。图1所示为CPE包装薄膜外观瑕疵晶点。浅网印刷时,较大的晶点可能影响印刷效果,造成印刷漏印(白点)瑕疵。

  特别注意的是,一些网上资料把晶点或碳化物称为凝胶点,GB/T 2350中2.442规定凝胶点定义:树脂形成过程中出现的初始胶状固体相。因此,晶点、碳化物、凝胶点不仅产生原因、术语定义及外观上有区别,薄膜制造过程中解决方案也有区别。

  碳化物的产生主要是挤出过程中,聚合物熔体粘滞在设备金属表面,过长时间反复受热,使聚合物降解、碳化从而形成黄色或黑色瑕疵点,CPE包装薄膜外观瑕疵碳化物如图2所示。

  在薄膜生产过程中,通常采用以下两种方法来减少薄膜表面的晶点和碳化物。

  1.适当增加过滤网目数或过滤网层数

  适当增加过滤网目数或过滤网层数会阻挡部分较大尺寸碳化物穿过过滤网。但是晶点是高聚物,在加热、剪切条件下可变形。现场管理经验表明,即使增加过滤网目数,大部分晶点仍然可能在加热状态下变形穿过过滤网。同时应当注意的是,适当增加过滤网目数或过滤网层数会增加挤出机背压,使剪切力加大,对于剪切敏感大的聚乙烯等聚合物,会影响其熔体流变性,亦可能会造成剪切敏感材料和低分子材料的降解,增加碳化几率。

  2.添加含氟聚合物加工助剂

  含氟聚合物加工助剂,具有高极性的特点,与烯烃类聚合物(如PE、PP)不相溶,在挤出机里从聚烯烃熔体中溢出,在聚合物熔体与金属表面形成一层润滑层(不粘层),减少聚合物熔体在金属表面粘滞,避免聚合物熔体因粘滞金属表面而长时间受热的现象,防止了高温下残留催化剂对聚合物的持续聚合,从而减少薄膜挤出加工过程产生的晶点,也可以有效降低聚合物碳化几率。

  防粘母料团聚点

  防粘母料又称抗粘连母料,吹膜行业部分企业也称之为开口母料。

  防粘母料通常使用二氧化硅、硅藻土等无机助剂,与PP、PE等载体在多螺杆挤出里混炼、挤出造粒制成。文献表明,不借助仪器,人眼可看到的最小尺寸大约是50微米。以CPP或CPE流延薄膜和PE吹塑薄膜为例,常用的防粘母料平均粒径为5微米、10微米等。5颗10微米防粘粒子团聚就达到50微米,远超薄膜热封层厚度,人眼对光观测薄膜,可看到白点(团聚点),如图3所示。团聚严重的外观瑕疵点在印刷时,会造成印刷漏印(白点)瑕疵。

  为防止薄膜表面出现防粘母料团聚瑕疵点,防粘母料制造厂家及薄膜制造厂家应进行以下调整。

  1.防粘母料制造厂家

  应选择粒径合适、粒径分布窄的防粘助剂,合适的挤出设备和螺杆组合,挤出过程加强剪切混炼,避免防粘助剂团聚;同时适当增加过滤网目数或过滤网层数,阻挡大的团聚点穿过过滤网。

  2.薄膜制造厂家

  选择合适的防粘母料,选择合适的过滤器种类,适当增加过滤网目数或过滤网层数,阻挡大的团聚点穿过过滤网。

  起霜、渗霜

  GB/T 2350中2.432规定起霜定义:一种类似于微晶体光散射表面的缺陷。相关的定义包括渗霜:塑料制品表面可见的渗出物或粉化物。

  薄膜起霜通常是指在薄膜表面有一层薄薄可见的霜(粉),对光观测薄膜有雾蒙蒙现象,经仪器测试薄膜雾度(部分早期文献翻译为“浊度”)值变大、透明度下降、清晰度下降、光泽度下降,擦拭去除后有痕迹。BOPP薄膜外观瑕疵起霜如图4所示。薄膜起霜的原因之一是较多的与高分子聚合物相溶性差的小分子量助剂扩散和迁移到薄膜表面。

  电晕处理是在高电压下令电子加速离开电极,薄膜置于电场中成为阻断传导的介质,在电场作用下,获得高能量,在薄膜表面形成极性的自由基团,产生羟基-OH、羧基-COOH、羰基>C=O等极性基团。

 

  小分子量助剂扩散是从浓度高区域(层)向浓度低区域(层)扩散,因此,小分子量助剂既可扩散和迁移到薄膜热封层表面,亦可迁移到薄膜电晕层表面。经验及测试结果表明,小分子量助剂往电晕层(极性层)表面迁移的几率会更大,从而使表面张力快速衰减,影响印刷及复合效果,造成印刷漏印(白点)瑕疵,甚至大面积无法印刷。图5为PE包装薄膜红外光谱测试结果,从中不难发现,在电晕层表面出现通常作为爽滑母料的酰胺类特征峰。

  值得注意的是,薄膜热封层严重起霜,不仅影响外观,还会降低薄膜热封强度,严重情况下甚至会导致薄膜会丧失热封效果。

  为防止薄膜表面起霜,母料制造厂家及薄膜制造厂家应进行以下调整。

  1.母料制造厂家

  生产迁移型母料,特别是抗静电、爽滑、防雾等母料,应选择合适的助剂和配比。

  2.薄膜制造厂家

  应当选择合适的抗静电、爽滑、防雾等迁移型母料,根据薄膜总厚度、薄膜层厚度,以及薄膜制造设备特点、时效时间,下游客户使用薄膜时的环境温湿度、下游彩印复合方式等条件,设计出合理的母料添加比例,尽量减少或避免在印刷前严重起霜。

  异物粘附

  薄膜制造过程中,熔体从模唇口挤出后仍处于高温未冷却定型状态,容易粘附飘浮的细小微粒及尘埃;预热阶段,金属或压辊有异物时,也容易把异物压入膜/片材表面。大多数粘附的异物会影响印刷效果,因此对薄膜生产车间环境洁净度提出较高要求。图6所示为CPE外观瑕疵异物粘附。


 

  暴筋及荡边

  因薄膜厚薄偏差大,较厚点集中堆叠在一处或由于收卷张力设置不合适,在幅宽面上分布不均匀形成的高于膜卷其他部位的凸出环状,通常称之为薄膜暴筋,经过时效后,薄膜会出现应力松驰现象,暴筋之处就会出现永久性变形。当薄膜被放着展开时,会出现一边松一边紧,拉不平整。暴筋及荡边会影响印刷效果。

  模唇线

  模唇线通常是指在模唇口处可观测到未完全冷却的熔体有细微的连续性线条。模唇线产生的原因之一是碳化物或异物堆积在模头内壁,新的熔体流出,经过碳化物堆积点,在熔体表面划出痕迹,经挤出冷却后,则在薄膜表面形成连续性线状外观瑕疵。严重的模唇线在膜卷表面累积形成暴筋,影响印刷效果。

  模唇线是CPE薄膜生产过程最常见的外观缺陷。目前较好的解决方案是使用熔融指数较大的线性低密度聚乙烯树脂生产,降低挤出机、联接管、模头温度,降低树脂碳化几率。

  如上所述,不同种类的外观瑕疵所产生的原因、对包装薄膜印刷效果影响的表现以及解决方案不一样,因此应借助透视放大镜等仪器,结合原料、工艺条件等实际情况做出综合判断,调整处理方案,快速消除缺陷,降低企业损失。


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