開口劑對BOPA薄膜電暈處理面質(zhì)量的影響

王立濤 戚嶸嶸（上海交通大學(xué)）

開口劑對BOPA薄膜電暈處理面質(zhì)量的影響

王立濤 戚嶸嶸（上海交通大學(xué)）

通過BOPA薄膜在下游客戶的印刷效果來研究不同的開口劑對BOPA薄膜電暈處里面質(zhì)量的影響，在保障產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)的情況下，添加不同種類的開口劑以及添加比例會使BOPA薄膜光學(xué)性能、開口性能以及表面張力有較大的改變，更為關(guān)鍵的是，開口劑的團聚現(xiàn)象以及在薄膜表面分散的不好會其使印刷效果變差，對比了三種開口劑生產(chǎn)的BOPA薄膜的印刷效果以及性能差異，為BOPA薄膜生產(chǎn)過程中的開口劑選用提供了指導(dǎo)。

BOPA薄膜 開口劑 電暈處理面 彩印

前 言

雙向拉伸尼龍薄膜（BOPA薄膜）是目前國內(nèi)主流的塑料軟包裝印刷基材。在BOPA薄膜生產(chǎn)過程中是必須要添加開口劑的，開口劑能改善薄膜的開口性、降低摩擦系數(shù)、改變薄膜的光學(xué)性能[1]。而在開口劑的有效成分中，無機開口劑粒徑的均勻性、團聚的程度以及有機開口劑析出的情況也會影響薄膜的印刷效果，其在下游客戶使用過程中印刷效果的好壞是體現(xiàn)BOPA薄膜質(zhì)量的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。本次研究首先在保證BOPA薄膜生產(chǎn)線所使用的三種開口劑能生產(chǎn)出各項性能均符合國家標(biāo)準(zhǔn)的BOPA薄膜的基礎(chǔ)上，對三種開口劑生產(chǎn)出的BOPA薄膜進(jìn)行印刷試驗測試，根據(jù)印刷實驗的效果來對三種開口劑的有效成分及粒徑的均勻性、團聚的程度進(jìn)行分析，最終找出適合BOPA薄膜生產(chǎn)線所使用的開口劑。

一、實驗部分

1、原料及開口劑配方的確定

首先原輔料的配方應(yīng)保證生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)出質(zhì)量合格的BOPA薄膜，在此基礎(chǔ)上保持較低的添加比例則可以降低生產(chǎn)成本，因此三種開口劑的添加比例皆不相同，但試驗過程中采用的工藝參數(shù)則完全相同，例如溫度、拉伸比、速度、電暈處理強度等。三種開口劑E、K、B均為市售。

表1 不同開口劑添加比例Tab.1 Adding proportion of different anti-blocking

2、主要實驗設(shè)備

Millitron 12測厚儀、ZGM1020光澤度儀、WGW霧度儀、XLW(L)-500電子拉力機、WE400烘箱、MXD-01摩擦系數(shù)儀、達(dá)因筆、HITACHI掃描電子顯微鏡(SEM)、S4700能量色散X射線光譜儀(EDX)。

3、實驗方法

本次試驗采用的是日本三菱重工全進(jìn)口生產(chǎn)線，采用分步雙向拉伸的生產(chǎn)工藝，將熔融鑄片后的PA片材，在一定的條件下分別進(jìn)行縱向拉伸、橫向拉伸、電暈處理以及收卷等工藝段[2]。

用EDX分析了三種開口劑的主要成分。分別將三種開口劑在700℃下燒2小時，對得到的白色無機粉末用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察開口劑粒徑及分散情況。用測厚儀、光澤度儀、拉力機、烘箱、摩擦系數(shù)儀等測試薄膜的物理性能。用達(dá)因筆測試薄膜的表面張力。

二、結(jié)果與討論

1、三種開口劑成分的對比

本文選用了三種市場上常用的開口劑E，K和B，并對其成分和形態(tài)進(jìn)行了研究。

首先采用EDX分析了三種開口劑的成分，結(jié)果如圖1和表2。

圖1 開口劑的X射線能譜分析結(jié)果Fig.1 EDX analysis result of the anti-blocking agents

從圖1和表2可以看出：開口劑E和開口劑K樣品均含有Si和O元素，所以該兩種母粒使用了二氧化硅作為開口劑；開口劑B樣品除了O和Si外，還檢測到Al，所以這種球狀粒子為玻璃微珠[3]。

表2 三種開口劑成分Tab.2 Adding content of different anti-blocking

從成分分析可以看出，開口劑E和K是以二氧化硅配合有機成分的開口劑，而開口劑B是純玻璃微珠。三種開口劑的形態(tài)通過掃描電鏡進(jìn)行了觀察，如圖2所示。由圖可發(fā)現(xiàn)：開口劑E和開口劑K可見團聚的無機顆粒，且開口劑K的團聚情況較為嚴(yán)重，而開口劑B則是粒徑非常均一的球狀粒子，粒徑在2微米左右。

圖2 開口劑的掃描電子顯微鏡照片F(xiàn)ig.2 SEM pictures of the anti-blocking agents

之后，將這三種開口劑用于BOPA薄膜中，并對其使用情況進(jìn)行了研究。

2、BOPA薄膜物理性能

對三種開口劑生產(chǎn)出的BOPA薄膜進(jìn)行物理性能進(jìn)行了研究，在BOPA薄膜生產(chǎn)過程中，必須要添加開口劑，否則會造成薄膜粘連，結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出，三種開口劑使用之后，BOPA薄膜的物理性能厚度偏差、潤濕張力、光澤度、抗張強度、伸長率、熱收縮率和霧度均能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)，但是摩察系數(shù)開口劑E和B可以滿足要求，而開口劑K超出了標(biāo)準(zhǔn)。這可能與三種開口劑的形態(tài)有關(guān)，從形態(tài)上看（圖2）開口劑K顆粒較大，團聚嚴(yán)重，因而在制備薄膜時可能使膜表面不夠平整，而造成摩擦系數(shù)增大。

但總的來說，薄膜物理性能大多數(shù)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，因此后續(xù)進(jìn)行了印刷試驗。

表3 使用三種開口劑生產(chǎn)的BOPA薄膜物理性能Tab.3 The results of physical performance test

3、對三種開口劑生產(chǎn)出的BOPA薄膜進(jìn)行印刷試驗

將使用三種不同開口劑制備的BOPA進(jìn)行彩印試驗，對比三種開口劑生產(chǎn)的BOPA薄膜的彩印效果，結(jié)果如圖3所示。

圖3 印刷圖樣和彩印效果放大照片F(xiàn)ig.3 Printing pattern and the enlarge photos of color printing

通過圖3三種印刷效果的比較可以得出：在下游客戶同樣的生產(chǎn)條件下連續(xù)試驗不同開口劑的三卷BOPA薄膜，得到的印刷效果是不同的，開口劑K生產(chǎn)出的BOPA薄膜彩印效果并不好，會產(chǎn)生一些細(xì)小的白點，也就是顏色印刷不上去的“丟點”現(xiàn)象；而開口劑E和開口劑B的彩印效果還是比較好的。

因此，開口劑K并不能符合印刷精度要求較高的客戶，這樣的BOPA薄膜在印刷精度要求較高的客戶使用過程中是無法接受的。這可能是由于開口劑K顆粒較大團聚較嚴(yán)重引起的。

4、潤濕張力跟蹤測試

因為薄膜在進(jìn)行電暈處理[4]之后，在薄膜表面產(chǎn)生極性，增加薄膜的潤濕張力，便于印刷油墨吸附。而薄膜在生產(chǎn)出來后，在應(yīng)力恢復(fù)過程中，薄膜分子的進(jìn)一步結(jié)晶會使其表面張力有所下降，而薄膜內(nèi)的有機開口劑會向薄膜表面遷移使薄膜的表面張力有所下降，也就是我們常說的電暈值衰減。故對于BOPA薄膜需要對電暈處理面的潤濕張力進(jìn)行跟蹤，有助于在客戶印刷之前了解薄膜的潤濕張力是否達(dá)標(biāo)，避免給客戶印刷造成影響。

為此，我們對三種開口劑生產(chǎn)出的薄膜潤濕張力進(jìn)行了跟蹤，結(jié)果列于表4。由表4可以看出，三種開口劑生產(chǎn)出的BOPA薄膜，其潤濕張力的衰減是不同的，開口劑B的性能最佳，這可能與開口劑B顆粒大小更均一有關(guān)，但是三種薄膜的最終潤濕張力均保持在50達(dá)因以上（標(biāo)準(zhǔn)要求潤濕張力的最小值應(yīng)為50達(dá)因），均為合格，因此，印刷“丟點”問題不是由于有機開口劑析出導(dǎo)致的。

表4 表面張力數(shù)值表Tab.4 Surface tension value

結(jié) 論

a、三種開口劑中，使用玻璃微珠的開口劑B生產(chǎn)的BOPA薄膜電暈面摩擦系數(shù)最低，其開口性是最好的。

b、開口劑的分散性是導(dǎo)致印刷出現(xiàn)“丟點”現(xiàn)象的關(guān)鍵因素。

c、開口劑中添加的有機成分對于BOPA薄膜電暈處理面的表面張力影響不大。

[1] 王宗宇，陳衛(wèi).新型開口爽滑劑在塑料薄膜中的應(yīng)用[J].中國包裝，2004，24(05)：69-69

[2]周先進(jìn)，趙燕.BOPA薄膜的性能及其生產(chǎn)工藝[J].中國塑料，2005，19(9)：82-84

[3]嚴(yán)兆葭，梅永庚.最新特殊防粘連劑技術(shù)——最新一代球型防粘連劑在軟包裝薄膜中的應(yīng)用[J].全球軟包裝工業(yè)，2010(1)：48-49

[4] 陳孟杰. BOPA薄膜的電暈處理及表面特性[J].包裝前沿，2014(6)：44-47

Impact of anti-blocking agent on properties of biaxially oriented polyamide film

Wang Litao Qi Rongrong

（Shanghai Jiao Tong University）

The difference of three kinds of anti-blocking agent used in the production of BOPA film is described briefly.Analysis the effective components and the added proportion of the anti-blocking agent .Research the surface dispersion and the results of physical performance test in different anti-blocking，and the printing test case in the downstream customer.

biaxially oriented polyamide film anti-blocking agent corona printing