煙包BOPP爽滑母料的研究

趙素芬，涂志剛，張莉瓊，劉曉艷

（中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院包裝印刷系，廣東 中 山528436）

煙包BOPP爽滑母料的研究

趙素芬，涂志剛，張莉瓊，劉曉艷

（中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院包裝印刷系，廣東 中 山528436）

研究了二甲基硅油的運(yùn)動(dòng)黏度及其與蠟的配比對(duì)雙向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜光學(xué)性能和摩擦因數(shù)的影響。結(jié)果表明，隨著二甲基硅油/蠟配比的增大，BOPP薄膜的靜摩擦因數(shù)和動(dòng)摩擦因數(shù)分別由0.31和0.19減小到0.22和0.18；加入少量蠟?zāi)苁贡∧さ墓鈱W(xué)性能保持穩(wěn)定；二者之間的協(xié)同作用確保了爽滑母料優(yōu)良的綜合使用性能；在二甲基硅油/蠟配比相同的條件下，隨著二甲基硅油運(yùn)動(dòng)黏度的增加，25d后BOPP薄膜的靜摩擦因數(shù)和動(dòng)摩擦因數(shù)分別下降了7.4%和10.5%，但光學(xué)性能變化不大。

雙向拉伸聚丙烯；薄膜；香煙；包裝；爽滑母料

0 前言

BOPP薄膜良好的爽滑性能是香煙包裝上機(jī)順利運(yùn)行的重要保證。一般要求薄膜外層對(duì)金屬的摩擦因數(shù)特別是高溫下的熱摩擦因數(shù)較低。在香煙包裝過程中，薄膜外層在下膜通道、成型輪槽、折疊板、烙鐵、導(dǎo)軌等金屬部件上滑動(dòng)運(yùn)行，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)這些金屬部件的溫度大都在50℃以上，隨著溫度的升高，薄膜的摩擦因數(shù)升高，特別在30℃之后，薄膜的摩擦因數(shù)快速升高[1]。薄膜內(nèi)層與香煙紙盒的摩擦因數(shù)應(yīng)控制較高，形成薄膜內(nèi)外的差別式滑動(dòng)特性，以利于煙包在成型輪內(nèi)與薄膜的良好定位，提高折疊質(zhì)量，獲得緊貼的包裝效果。

BOPP薄膜的表層通常需要加入爽滑劑，一般采用芥酸酰胺或硅油等，它們都具有良好的熱滑動(dòng)性能[2]。但過量芥酸酰胺在遷移到表面后易積聚，對(duì)薄膜的光學(xué)性能有一定負(fù)面影響；硅油具有優(yōu)良的熱爽滑性能，不利于薄膜的印刷，但是對(duì)于無需印刷的香煙包裝BOPP薄膜來說，硅油是最適合的爽滑劑。

目前，可供BOPP薄膜選擇的國(guó)內(nèi)外爽滑母料品種很多，但首先選擇具有較好熱爽滑效果的母料，其次要求母料要能改善薄膜的表面光澤，不影響薄膜的透明性[3]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

二甲基硅油，PMX－200，運(yùn)動(dòng)黏度分別為12500、30000和60000mm2/s，美國(guó)道康寧公司；

蠟，Licowax C，德國(guó)科萊恩公司；

抗粘連母料，ABPPO2，美國(guó)Schulman公司；

共聚PP樹脂，PP4152F2，美國(guó)EXXon公司。

1.2 主要設(shè)備及儀器

雙螺桿擠出機(jī)，TES－75，南京瑞亞高聚物裝備有限公司；

三層共擠下吹水冷薄膜吹塑機(jī)，MX3B－900Q，汕頭金明塑膠設(shè)備有限公司；

萬能拉力機(jī)，142505/00，德國(guó)Zwick公司；

摩擦因數(shù)儀，RASAN，德國(guó)Tensometric公司；

光澤度計(jì)，D48－7，德國(guó)BYK公司；

霧度計(jì)，M57，英國(guó)Diffusion公司。

1.3 樣品制備

BOPP薄膜的生產(chǎn)工藝如圖1所示。主擠出機(jī)、共擠出機(jī)各段加熱溫度為230～250℃；螺桿轉(zhuǎn)速根據(jù)BOPP薄膜芯層和里外兩層的厚度比例而定；激冷水槽溫度為20～25℃，激冷輥溫度為27～32℃；縱拉預(yù)熱區(qū)溫度為110～120℃，縱拉區(qū)溫度為80～110℃；縱拉定型區(qū)溫度為25～70℃，縱向拉伸倍數(shù)為2.5～6.5倍；橫拉預(yù)熱區(qū)溫度為150～175℃；橫拉區(qū)溫度為150～160℃；橫拉定型區(qū)溫度為120～140℃；橫拉熱定型溫度為130～145℃；牽引速度為120～260m/s；收卷張力為100～350N/m；時(shí)效處理：室溫下處理2～7d。

圖1 BOPP薄膜的生產(chǎn)工藝流程Fig.1 Processing for BOPP films

1.4 性能測(cè)試與結(jié)構(gòu)表征

按照DIN 53375—1986測(cè)試薄膜的摩擦因數(shù)；

按照ASTM D2457和ASTM D1003分別測(cè)試薄膜的光澤度和霧度。

2 結(jié)果與討論

2.1 二甲基硅油與蠟的配比對(duì)BOPP薄膜性能的影響

控制二甲基硅油與蠟的配比分別為1/4、1/2、1/1、1.5/1，以表層料為載體，在相同條件下，合成爽滑劑含量為10%的爽滑母料，分別記為S1、S2、S3、S4；并與國(guó)內(nèi)普遍使用的某公司牌號(hào)為2580（有效成分10%）的爽滑母料進(jìn)行對(duì)照。按照BOPP香煙包裝薄膜的標(biāo)準(zhǔn)配方，在表層加入18%的爽滑母料和2%抗粘連母料進(jìn)行吹膜，總厚度為30μm，表層、芯層和內(nèi)層比例為1/6/1，性能測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 爽滑劑配比對(duì)BOPP薄膜摩擦和光學(xué)性能的影響Tab.1 Effect of slipping agent ratio on friction and optical properties of BOPP films

從表1可以看出，S1、S2和S3均具有較低的靜、動(dòng)摩擦因數(shù)，薄膜表面的爽滑性能要比2580好，并且對(duì)薄膜光學(xué)性能的影響也比2580小，特別是霧度較低。從表1第7天的數(shù)據(jù)也可以發(fā)現(xiàn)，隨著二甲基硅油所占比例的增加，薄膜的摩擦因數(shù)減小，爽滑性能提高，而且爽滑劑對(duì)光學(xué)性能的影響減小。但蠟的爽滑性能不理想，因此在進(jìn)一步開發(fā)過程中可以提高二甲基硅油的比例。

為此，二甲基硅油與蠟的配比提高到了1.5/1，也即S4，由于進(jìn)行表1實(shí)驗(yàn)時(shí)加入了18%的爽滑母料，造成摩擦因數(shù)大大低于實(shí)際控制指標(biāo)，因此本次實(shí)驗(yàn)在表層僅加入10%的爽滑母料，并延長(zhǎng)跟蹤時(shí)間到50d，結(jié)果見表2。盡管在表層加入爽滑劑，但是在BOPP薄膜中芯層的抗靜電劑、增剛劑和表層的抗粘連劑都會(huì)對(duì)薄膜的爽滑性能產(chǎn)生影響。抗靜電劑中的表面活性類物質(zhì)遷移到表層后同樣具有爽滑功能，增剛劑中的低分子則具有粘接性，而抗粘連劑的加入使薄膜與外界的接觸面減小，摩擦因數(shù)因此減小，所以，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)跟蹤薄膜摩擦因數(shù)的變化很有必要。

從表2可以看出，在50d時(shí)間內(nèi)隨著助劑遷移到表層，薄膜的摩擦因數(shù)逐漸減小，但是光學(xué)性能指標(biāo)劣化，光澤度下降，霧度上升。與爽滑母料2580相比，S4無論在爽滑性能還是在光學(xué)性能方面都具有一定的優(yōu)勢(shì)。結(jié)合表1可以發(fā)現(xiàn)，在S1、S2、S3、S4中，二甲基硅油的增加可以較快地提高薄膜的爽滑性能；過多的蠟會(huì)影響光學(xué)性能，但是蠟的減少，會(huì)使薄膜的霧度上升較快，薄膜光學(xué)性能的時(shí)間穩(wěn)定性下降，而且適量的蠟對(duì)爽滑母料的加工和分散是有利的。在我們剖析某種進(jìn)口爽滑母料過程中，紅外分析也清楚地表明有某類蠟的存在。

表2 BOPP薄膜的爽滑性能和光學(xué)性能Tab.2 Slipping and optical properties of BOPP films

2.2 二甲基硅油運(yùn)動(dòng)黏度對(duì)BOPP薄膜性能的影響

所有運(yùn)動(dòng)黏度的二甲基硅油均可用作為爽滑劑，考慮到薄膜抗粘連的要求，目前傾向使用高運(yùn)動(dòng)黏度的二甲基硅油，甚至超高運(yùn)動(dòng)黏度的二甲基硅油或微顆?；墓枘z粒，同時(shí)滿足爽滑和防止薄膜粘連的功能。但有關(guān)研究表明，硅膠?？拐尺B的作用并不突出，反而對(duì)薄膜的光學(xué)性能有較大的負(fù)面影響[4]。因此實(shí)際應(yīng)用中，主要采用高運(yùn)動(dòng)黏度的二甲基硅油。

為了考察運(yùn)動(dòng)黏度對(duì)爽滑性能的影響，分別選用了運(yùn)動(dòng)黏度為12500、30000和60000mm2/s的二甲基硅油進(jìn)行了比較，按照S4的配比合成母料后，母料分別標(biāo)記為S5、S6、S7，同樣與爽滑母料2580進(jìn)行對(duì)照，結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出，在相同配比條件下，隨著二甲基硅油運(yùn)動(dòng)黏度的增加，薄膜的靜、動(dòng)摩擦因數(shù)均有所降低，而對(duì)光學(xué)性能的影響不大。且與2580相比，S5、S6、S7無論在光澤度、霧度還是爽滑性能都有較好的表現(xiàn)。

表3 二甲基硅油運(yùn)動(dòng)黏度對(duì)BOPP薄膜摩擦和光學(xué)性能的影響Tab.3 Effect of viscosity of dimethyl silicone oil on friction and optical properties of BOPP films

3 結(jié)論

（1）二甲基硅油具有良好的常溫和熱爽滑性能，加入蠟?zāi)軌蚴笲OPP薄膜保持較為穩(wěn)定的光學(xué)性能，二者之間的協(xié)同作用確保了爽滑母料優(yōu)良的綜合使用性能；

（2）運(yùn)動(dòng)黏度越高，二甲基硅油的爽滑性能越好，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)盡量采用高運(yùn)動(dòng)黏度的二甲基硅油。

[1] 陳廣忠.BOPP薄膜摩擦因數(shù)研究[J].包裝工程，2003，24（3）：51－53.

Chen Guangzhong.Study on Friction Coefficient of BOPP Film[J].Packaging Engneering，2003，24（3）：51－53.

[2] 段予忠，張明連.塑料母料生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1999：35－36.

[3] Nishioka T，Tanaka Y，Teramae Norio，et al.Slipreducing Mechanism in Polypropylene－laminated Films[J].The International Society for Optical Engineering，1994，2089：472－473.

[4] Chatterjee A M.Effect of Formulation Parameters on Optical and Frictional Properties of Tubular Water Quenched Polypropylene Films[J].Journal Plastic Film and Sheeting，2001，17（2）：128－151.

Study on Slipping Masterbatch Used in BOPP Films for Cigarette Packaging

ZHAO Sufen，TU Zhigang，ZHANG Liqiong，LIU Xiaoyan
（Institute of Packing and Printing，Zhongshan Torch Polytechnic，Zhongshan 528436，China）

In this article，effects of ratio of dimethyl silicone oil to wax and kinematic viscosity of dimethyl silicone oil on optical properties and coefficient of friction were studied.It indicated that with the increase of dimethyl silicone oil，the static and dynamic friction coefficient of the films decreased from 0.31and 0.19to 0.22and 0.18，and a small amount of wax could maintain a relatively stable optical properties，the synergistic effect between dimethyl silicone oil and wax ensured the comprehensive use of the master batch.With the same ratio of dimethyl silicone oil to wax and increase of the kinematic viscosity of dimethyl silicone oil，the static and dynamic friction coefficient of the films decreased by 7.4%and 10.5%，respectively，while little effect on the optical properties.

biaxial oriented polypropylene；film；cigarette；package；slipping masterbatch

TQ325.1＋4

B

1001－9278（2012）08－0094－03

2011－05－02

聯(lián)系人，zsfbox＠yahoo.com.cn