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聚烯烴包裝薄膜外觀瑕疵 對印刷效果影響及解決方案

時間:2018-11-12 14:39:33來源:科印網作者:韋麗明

  常見的聚烯烴包裝薄膜種類包括雙向拉伸聚丙烯(BOPP)、流延聚丙烯(CPP)、流延聚乙烯(CPE)、聚烯烴收縮膜(POF),以及聚乙烯吹塑薄膜(IPE)等,影響聚烯烴包裝薄膜印刷效果的因素有很多,包括油墨、設備、環境(溫度、濕度)、材料等。其中,因原輔材料選材、制造工藝設定、環境潔凈度等因素,聚烯烴包裝薄膜表面/表層易產生外觀瑕疵點,部分外觀瑕疵點對其印刷效果有較大影響。

  包裝薄膜外觀瑕疵分很多類,GB/T 2350《塑料術語及其定義》對部分外觀瑕疵有定義。不同種類的外觀瑕疵所產生的原因、對包裝薄膜印刷效果影響的表現以及解決方案不盡相同。本文,筆者主要就聚烯烴包裝薄膜外觀瑕疵對

  印刷效果的影響及解決方案進行介紹,希望對軟包裝企業有所借鑒。

  晶點和碳化物

  薄膜上晶點的顏色為聚合物的透明色,形狀為圓形或橢圓形凸點。晶點也稱過度聚合物。通常認為產生原因是石化企業聚合過程有極少量的殘留催化劑,在薄膜廠熔融擠出過程中,高溫下殘留催化劑對聚合物繼續催化聚合,形成過度聚合物。晶點部位聚合物分子量高于周圍同類聚合物分子量,具有較高熔點,熔融狀態具有較高黏度。晶點部位聚合物與周圍同種聚合物無法均勻分散、融合,經模頭擠出冷卻,晶點表面快速冷卻收縮,形成凸出表面的外觀瑕疵點。圖1所示為CPE包裝薄膜外觀瑕疵晶點。淺網印刷時,較大的晶點可能影響印刷效果,造成印刷漏印(白點)瑕疵。

  特別注意的是,一些網上資料把晶點或碳化物稱為凝膠點,GB/T 2350中2.442規定凝膠點定義:樹脂形成過程中出現的初始膠狀固體相。因此,晶點、碳化物、凝膠點不僅產生原因、術語定義及外觀上有區別,薄膜制造過程中解決方案也有區別。

  碳化物的產生主要是擠出過程中,聚合物熔體粘滯在設備金屬表面,過長時間反復受熱,使聚合物降解、碳化從而形成黃色或黑色瑕疵點,CPE包裝薄膜外觀瑕疵碳化物如圖2所示。

  在薄膜生產過程中,通常采用以下兩種方法來減少薄膜表面的晶點和碳化物。

  1.適當增加過濾網目數或過濾網層數

  適當增加過濾網目數或過濾網層數會阻擋部分較大尺寸碳化物穿過過濾網。但是晶點是高聚物,在加熱、剪切條件下可變形。現場管理經驗表明,即使增加過濾網目數,大部分晶點仍然可能在加熱狀態下變形穿過過濾網。同時應當注意的是,適當增加過濾網目數或過濾網層數會增加擠出機背壓,使剪切力加大,對于剪切敏感大的聚乙烯等聚合物,會影響其熔體流變性,亦可能會造成剪切敏感材料和低分子材料的降解,增加碳化幾率。

  2.添加含氟聚合物加工助劑

  含氟聚合物加工助劑,具有高極性的特點,與烯烴類聚合物(如PE、PP)不相溶,在擠出機里從聚烯烴熔體中溢出,在聚合物熔體與金屬表面形成一層潤滑層(不粘層),減少聚合物熔體在金屬表面粘滯,避免聚合物熔體因粘滯金屬表面而長時間受熱的現象,防止了高溫下殘留催化劑對聚合物的持續聚合,從而減少薄膜擠出加工過程產生的晶點,也可以有效降低聚合物碳化幾率。

  防粘母料團聚點

  防粘母料又稱抗粘連母料,吹膜行業部分企業也稱之為開口母料。

  防粘母料通常使用二氧化硅、硅藻土等無機助劑,與PP、PE等載體在多螺桿擠出里混煉、擠出造粒制成。文獻表明,不借助儀器,人眼可看到的最小尺寸大約是50微米。以CPP或CPE流延薄膜和PE吹塑薄膜為例,常用的防粘母料平均粒徑為5微米、10微米等。5顆10微米防粘粒子團聚就達到50微米,遠超薄膜熱封層厚度,人眼對光觀測薄膜,可看到白點(團聚點),如圖3所示。團聚嚴重的外觀瑕疵點在印刷時,會造成印刷漏印(白點)瑕疵。

  為防止薄膜表面出現防粘母料團聚瑕疵點,防粘母料制造廠家及薄膜制造廠家應進行以下調整。

  1.防粘母料制造廠家

  應選擇粒徑合適、粒徑分布窄的防粘助劑,合適的擠出設備和螺桿組合,擠出過程加強剪切混煉,避免防粘助劑團聚;同時適當增加過濾網目數或過濾網層數,阻擋大的團聚點穿過過濾網。

  2.薄膜制造廠家

  選擇合適的防粘母料,選擇合適的過濾器種類,適當增加過濾網目數或過濾網層數,阻擋大的團聚點穿過過濾網。

  起霜、滲霜

  GB/T 2350中2.432規定起霜定義:一種類似于微晶體光散射表面的缺陷。相關的定義包括滲霜:塑料制品表面可見的滲出物或粉化物。

  薄膜起霜通常是指在薄膜表面有一層薄薄可見的霜(粉),對光觀測薄膜有霧蒙蒙現象,經儀器測試薄膜霧度(部分早期文獻翻譯為“濁度”)值變大、透明度下降、清晰度下降、光澤度下降,擦拭去除后有痕跡。BOPP薄膜外觀瑕疵起霜如圖4所示。薄膜起霜的原因之一是較多的與高分子聚合物相溶性差的小分子量助劑擴散和遷移到薄膜表面。

  電暈處理是在高電壓下令電子加速離開電極,薄膜置于電場中成為阻斷傳導的介質,在電場作用下,獲得高能量,在薄膜表面形成極性的自由基團,產生羥基-OH、羧基-COOH、羰基>C=O等極性基團。

 

  小分子量助劑擴散是從濃度高區域(層)向濃度低區域(層)擴散,因此,小分子量助劑既可擴散和遷移到薄膜熱封層表面,亦可遷移到薄膜電暈層表面。經驗及測試結果表明,小分子量助劑往電暈層(極性層)表面遷移的幾率會更大,從而使表面張力快速衰減,影響印刷及復合效果,造成印刷漏印(白點)瑕疵,甚至大面積無法印刷。圖5為PE包裝薄膜紅外光譜測試結果,從中不難發現,在電暈層表面出現通常作為爽滑母料的酰胺類特征峰。

  值得注意的是,薄膜熱封層嚴重起霜,不僅影響外觀,還會降低薄膜熱封強度,嚴重情況下甚至會導致薄膜會喪失熱封效果。

  為防止薄膜表面起霜,母料制造廠家及薄膜制造廠家應進行以下調整。

  1.母料制造廠家

  生產遷移型母料,特別是抗靜電、爽滑、防霧等母料,應選擇合適的助劑和配比。

  2.薄膜制造廠家

  應當選擇合適的抗靜電、爽滑、防霧等遷移型母料,根據薄膜總厚度、薄膜層厚度,以及薄膜制造設備特點、時效時間,下游客戶使用薄膜時的環境溫濕度、下游彩印復合方式等條件,設計出合理的母料添加比例,盡量減少或避免在印刷前嚴重起霜。

  異物粘附

  薄膜制造過程中,熔體從模唇口擠出后仍處于高溫未冷卻定型狀態,容易粘附飄浮的細小微粒及塵埃;預熱階段,金屬或壓輥有異物時,也容易把異物壓入膜/片材表面。大多數粘附的異物會影響印刷效果,因此對薄膜生產車間環境潔凈度提出較高要求。圖6所示為CPE外觀瑕疵異物粘附。


 

  暴筋及蕩邊

  因薄膜厚薄偏差大,較厚點集中堆疊在一處或由于收卷張力設置不合適,在幅寬面上分布不均勻形成的高于膜卷其他部位的凸出環狀,通常稱之為薄膜暴筋,經過時效后,薄膜會出現應力松馳現象,暴筋之處就會出現永久性變形。當薄膜被放著展開時,會出現一邊松一邊緊,拉不平整。暴筋及蕩邊會影響印刷效果。

  模唇線

  模唇線通常是指在模唇口處可觀測到未完全冷卻的熔體有細微的連續性線條。模唇線產生的原因之一是碳化物或異物堆積在模頭內壁,新的熔體流出,經過碳化物堆積點,在熔體表面劃出痕跡,經擠出冷卻后,則在薄膜表面形成連續性線狀外觀瑕疵。嚴重的模唇線在膜卷表面累積形成暴筋,影響印刷效果。

  模唇線是CPE薄膜生產過程最常見的外觀缺陷。目前較好的解決方案是使用熔融指數較大的線性低密度聚乙烯樹脂生產,降低擠出機、聯接管、模頭溫度,降低樹脂碳化幾率。

  如上所述,不同種類的外觀瑕疵所產生的原因、對包裝薄膜印刷效果影響的表現以及解決方案不一樣,因此應借助透視放大鏡等儀器,結合原料、工藝條件等實際情況做出綜合判斷,調整處理方案,快速消除缺陷,降低企業損失。


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