低摩擦因數(shù)CPP熱封膜的研究

張莉瓊，劉曉艷，趙素芬，熊立貴，涂志剛

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

低摩擦因數(shù)CPP熱封膜的研究

張莉瓊，劉曉艷，趙素芬，熊立貴，涂志剛*

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

添加自制爽滑母料制備了流延聚丙烯（CPP）熱封膜，并研究了薄膜電暈面和非電暈面摩擦因數(shù)的變化。結(jié)果表明：厚度相同的薄膜在高溫加熱24 h與常溫放置30天的電暈面摩擦因數(shù)基本相同，可使用薄膜高溫所測的摩擦因數(shù)模擬常溫放置時(shí)的摩擦因數(shù)變化；與添加某進(jìn)口爽滑母料生產(chǎn)的CPP熱封膜相比，添加自制爽滑母料生產(chǎn)的CPP熱封膜的摩擦因數(shù)在放置過程中隨著時(shí)間的延長而降低，效果優(yōu)于添加進(jìn)口爽滑母料生產(chǎn)的薄膜，且各項(xiàng)性能指標(biāo)均能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

流延聚丙烯 熱封膜 爽滑母料 摩擦因數(shù) 自制

流延聚丙烯（CPP）熱封膜是通過熔體流延驟冷生產(chǎn)的一種無拉伸、非定向的平擠薄膜，具有高透明、易熱封、韌性好的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于日用化學(xué)品包裝，也可作為軟包裝中高溫蒸煮膜、復(fù)合膜內(nèi)層熱封材料使用。CPP熱封膜在低溫時(shí)容易發(fā)脆，韌性變差，國內(nèi)學(xué)者先后通過添加聚烯烴彈性體（POE）、聚烯烴塑性體（POP）等對其進(jìn)行韌性改性，降低了CPP熱封膜始封溫度，但彈性體存在發(fā)黏、發(fā)澀的問題，導(dǎo)致制備的薄膜強(qiáng)度降低，摩擦因數(shù)增大［1-7］。采用自制爽滑母料制備的CPP熱封膜的摩擦因數(shù)降低，并可減少生產(chǎn)過程中的靜電，使產(chǎn)品獲得良好的開口性，同時(shí)通過各項(xiàng)比對實(shí)驗(yàn)，研究了自制爽滑母料對薄膜電暈面和非電暈面摩擦因數(shù)的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料與儀器

均聚聚丙烯，共聚聚丙烯，抗靜電母料，抗黏連母料：均為市售。自制爽滑母料，含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的高純度無毒的芥酸酰胺，水分含量≤0.06%，熔體流動(dòng)速率為5～7 g/10 min（溫度為230 ℃，負(fù)荷為2.16 kg）；載體為均聚聚丙烯，添加在薄膜的芯層。

PFT-F型摩擦因數(shù)測定儀、XLVV（PC）型智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)、WGT-S型透光率/霧度測定儀：均為濟(jì)南蘭光機(jī)電有限公司生產(chǎn)；D48-7型光澤度計(jì)，德國Rosand精密儀器有限公司生產(chǎn)。

1.2 配方及工藝路線

基礎(chǔ)配方：電暈層包括均聚聚丙烯100 phr，開口劑等助劑適量；芯層包括均聚聚丙烯100 phr，爽滑劑、抗靜電劑等助劑適量；熱封層包括共聚聚丙烯100 phr，開口劑等助劑適量。

工藝路線：采用三層共擠流延法成型，即在一定條件下，將流延擠出的多層聚丙烯片材，經(jīng)過拉伸制備CPP熱封膜。

1.3 性能測試

摩擦因數(shù)按GB/T 10006—1988測試，試驗(yàn)速度為100 mm/min。力學(xué)性能按GB/T 1040.3—2006測試。透光率及霧度按GB/T 2410—2008測試。光澤度按ASTM D 523—1989（1999）測試。熱封強(qiáng)度按QB/T 2358—1998測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 薄膜厚度對CPP熱封膜摩擦因數(shù)的影響

在配方中添加自制爽滑母料，生產(chǎn)三層結(jié)構(gòu)的CPP熱封膜，總厚度分別控制為25.0，29.2，30.0，38.5，48.5 μm。測試薄膜在生產(chǎn)線上冷卻定型、分割復(fù)卷后搬離生產(chǎn)線時(shí)，電暈面和非電暈面的摩擦因數(shù)。從圖1可以看出：隨著薄膜厚度的增加，薄膜電暈面的摩擦因數(shù)先增大后降低，峰值為0.81；總體而言，電暈面的摩擦因數(shù)明顯大于非電暈面的摩擦因數(shù)。這是由于電暈處理使得薄膜表面產(chǎn)生凹凸不平的非光滑平面，既導(dǎo)致摩擦因數(shù)增大。同時(shí)，薄膜內(nèi)層的各類助劑遷移到薄膜表面后易分散不均，雖然CPP熱封膜芯層添加的爽滑助劑的遷移能使薄膜的摩擦因數(shù)降低，維持在0.10～0.20，但厚度較大的薄膜爽滑助劑遷移到薄膜表層所花費(fèi)的時(shí)間要遠(yuǎn)大于厚度較小的薄膜，表現(xiàn)出非電暈面的摩擦因數(shù)隨著薄膜厚度的增加而增大。

2.2 溫度對CPP熱封膜摩擦因數(shù)的影響

圖1 薄膜厚度對CPP熱封膜摩擦因數(shù)的影響Fig.1 Thickness as a function of friction factor of CPP heat sealing film

在配方中添加自制爽滑母料，生產(chǎn)三層結(jié)構(gòu)的總厚度為25.0 μm的CPP熱封膜，將薄膜試樣放進(jìn)烘箱加熱，溫度50 ℃，改變加熱時(shí)間以觀測CPP熱封膜摩擦因數(shù)的變化，加熱時(shí)間分別為0，1.5， 24.0，48.0，72.0 h。同時(shí)對試樣常溫條件下放置1，2，3，14，21，30天的時(shí)效處理期間摩擦因數(shù)進(jìn)行跟蹤測試。根據(jù)高聚物的時(shí)效等溫原理，即升高溫度與延長時(shí)間對分子運(yùn)動(dòng)是等效的，對聚合物的黏彈行為也是等效的，因此，對CPP熱封膜的摩擦因數(shù)變化，在高溫短時(shí)間處理后的效果與常溫長時(shí)間存放是一樣的，可在50 ℃高溫條件下加熱CPP熱封膜，測試其摩擦因數(shù)的變化，模擬CPP熱封膜常溫條件下長時(shí)間存放時(shí)摩擦因數(shù)的變化［8］。從圖2可以看出：隨著高溫加熱時(shí)間的延長，電暈面的摩擦因數(shù)逐漸降低，說明薄膜芯層添加的爽滑助劑不停地遷移至薄膜表面使得薄膜電暈面的摩擦因數(shù)持續(xù)下降，而非電暈面的摩擦因數(shù)穩(wěn)定在0.10～0.20。在高溫加熱1.5 h時(shí)，由于時(shí)間較短，遷移到薄膜表層的助劑量極少，使得此時(shí)摩擦因數(shù)較大。高溫加熱24.0 h與常溫放置30天電暈面摩擦因數(shù)基本一致，在實(shí)際生產(chǎn)中可使用高溫加熱24.0 h后測得的摩擦因數(shù)模擬常溫放置30天的摩擦因數(shù)變化情況，用以指導(dǎo)生產(chǎn)。從圖2還可以看出：在跟蹤期內(nèi)薄膜非電暈面的摩擦因數(shù)同樣能穩(wěn)定在0.10～0.20，電暈面的摩擦因數(shù)在跟蹤21天后能穩(wěn)定在0.60以下，可見自制爽滑母料能保證CPP熱封膜摩擦因數(shù)的穩(wěn)定。

2.3 不同爽滑母料對CPP熱封膜摩擦因數(shù)的影響

圖2 高溫加熱和常溫放置時(shí)間對CPP熱封膜摩擦因數(shù)的影響Fig.2 Friction factor of CPP heat sealing film as a function of heating time and time at normal temperature

使用相同工藝生產(chǎn)三層結(jié)構(gòu)的總厚度為25.0 μm的CPP熱封膜，將添加某進(jìn)口爽滑母料生產(chǎn)的CPP熱封膜與添加自制爽滑母料生產(chǎn)的CPP熱封膜，在50 ℃條件下測試CPP熱封膜的摩擦因數(shù)的變化，加熱時(shí)間分別為0，24.0，48.0，72.0 h。從圖3看出：添加進(jìn)口爽滑母料生產(chǎn)的CPP熱封膜剛下線時(shí)電暈面摩擦因數(shù)比添加自爽滑母料生產(chǎn)的CPP熱封膜低，非電暈面的摩擦因數(shù)高。隨著加熱時(shí)間的延長，進(jìn)口爽滑母料生產(chǎn)的CPP熱封膜的電暈面摩擦因數(shù)先降低后稍微增大，而添加自制爽滑母料生產(chǎn)的CPP熱封膜的電暈面摩擦因數(shù)降幅遠(yuǎn)大于進(jìn)口爽滑母料生產(chǎn)的CPP熱封膜，在加熱72.0 h后兩者摩擦因數(shù)都為0.50；進(jìn)口爽滑母料生產(chǎn)的CPP熱封膜非電暈面的摩擦因數(shù)是先增大后降低，而添加自制爽滑母料生產(chǎn)的CPP熱封膜非電暈面的摩擦因數(shù)緩慢增大，在加熱72.0 h后添加自制爽滑母料生產(chǎn)的CPP熱封膜的摩擦因數(shù)明顯比進(jìn)口爽滑母料生產(chǎn)的CPP熱封膜的摩擦因數(shù)小，可見在放置過程中隨著時(shí)間的增加，添加自制爽滑母料生產(chǎn)的CPP熱封膜摩擦因數(shù)的穩(wěn)定性較好，效果優(yōu)于添加進(jìn)口爽滑母料所生產(chǎn)的薄膜。

圖3 高溫加熱時(shí)間對采用不同爽滑母料制備的CPP熱封膜的摩擦因數(shù)的影響Fig.3 Heating time as a function of friction factor of CPP films

2.4 CPP熱封膜的綜合性能

CPP熱封膜在使用過程中不僅需要低摩擦因數(shù)，還要求力學(xué)性能、光學(xué)性能等綜合性能良好，尤其初始熱封溫度和熱封強(qiáng)度。從表1可以看出：自制爽滑母料的添加對CPP熱封膜綜合性能有所優(yōu)化，產(chǎn)品實(shí)測初始熱封溫度115 ℃，熱封強(qiáng)度10.14 N/15 mm，均高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，能滿足CPP熱封膜的各項(xiàng)性能指標(biāo)要求。

3 結(jié)論

a）添加自制爽滑母料生產(chǎn)的CPP熱封膜非電暈面的摩擦因數(shù)隨著薄膜厚度的增加而增大。厚度相同的薄膜在高溫加熱24.0 h與常溫放置30天的電暈面摩擦因數(shù)基本一致，在實(shí)際生產(chǎn)中可通過該種測試方法模擬常溫放置時(shí)間對薄膜摩擦因數(shù)變化的影響。

表1 自制爽滑母料對CPP熱封膜綜合性能的影響Tab.1 Effect of slipping masterbatch on properties of CPP heat sealing fi lm

b）通過與添加某進(jìn)口爽滑母料生產(chǎn)的CPP熱封膜對比，添加自制爽滑母料生產(chǎn)的CPP熱封膜在放置過程中隨著時(shí)間的延長，摩擦因數(shù)降低且穩(wěn)定性更好。

c）添加自制爽滑母料生產(chǎn)的CPP熱封膜綜合性能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，并且有所優(yōu)化。

［1］ 滕樹玲. CPP流延膜的選材及優(yōu)化方案［J］. 化工新型材料，2013，41（8）：190-191.

［2］ 廖德金，段寧寧，林淵智，等. CPP熱封薄膜低溫?zé)岱鈱有阅苎芯浚跩］. 中國塑料，2015，29（8）：77-81.

［3］ 林淵智，蘇羽航，劉向，等. POE/納米二氧化硅改性氣調(diào)保鮮包裝用CPP膜研制［J］. 包裝工程，2015，35（9）：1-5.

［4］ 史鳳煙. 高透明耐低溫流延聚丙烯包裝膜配方工藝研究［J］. 中國塑料，2012，26（2）：59-62.

［5］ 林淵智，陳文韜，陳盛，等. 高性能氣調(diào)保鮮包裝用CPP熱封膜的研制［J］. 中國塑料，2011，25（10）：69-71.

［6］ 徐滿山. 聚丙烯高檔流延膜專用料的開發(fā)應(yīng)用［J］. 廣州化工，2009，37（2）：195-198.

［7］ 史鳳煙. 可里印耐低溫流延聚丙烯包裝膜電暈處理研究［J］. 中國塑料，2012，26（5）：74-77.

［8］ 曾建宏. 溫度對CPP薄膜潤濕張力和摩擦因數(shù)變化的影響及其在生產(chǎn)過程檢測的應(yīng)用［J］. 塑料包裝，2013，23（6）：33-35.

CPP heat sealing fi lm with low-friction factor

Zhang Liqiong， Liu Xiaoyan， Zhao Sufen， Xiong Ligui， Tu Zhigang
（Institute of Packaging & Printing， Zhongshan Torch Polytechnic， Zhongshan 528436， China）

The cast polypropylene（CPP）heat sealing film was prepared by adding the self-made slipping masterbatch. The changes in friction factor of corona surface and non-corona surface of the film were investigated. Results show that the friction factor of corona surface of the films which are heating at high temperature for 24 hours are equal to that of the film in same thickness laying at room temperature for 30 days，which means the friction factor measured at high temperature can be used to simulate the variation of the factor at room temperature；the friction factor of CPP film made of homemade masterbatch decreases with time compared with that of imported material，and the properties of the film meet the requirements of national standard.

cast polypropylene； heat sealing film； slipping masterbatch； friction factor； homemade

TQ 325.1+4

B

1002-1396（2017）04-0081-04

2017-02-09；

2017-05-05。

張莉瓊，女，1982生，高級工程師，現(xiàn)主要從事應(yīng)用化學(xué)、塑料包裝材料的教學(xué)與研究工作。聯(lián)系電話：15907651202；E-mail：19088657@qq.com。

*通信聯(lián)系人。E-mail：zhigtu@126.com。