近年來,塑料軟包裝行業把“包裝減量化”當成實現“綠色包裝”的重要途徑之一。在塑料軟包行業,包裝減量化的直接表現就是薄膜減薄化,這在歐美市場已經大量執行使用。
目前,塑料薄膜的“減薄化”已經是軟包裝塑料膜生產和使用企業的發展方向和研究的熱門課題。而BOPA膜減薄化在生產和使用過程中也越來越得到關注,使用范圍及使用量也越來越擴大和增加。目前,氣球生產用膜基本都改用10um超薄尼龍膜產品,一些用于夾在中間層組合結構的尼龍膜產品也逐步由15um尼龍薄膜轉用12um厚膜替代。一些印刷企業還逐漸使用12um尼龍膜替代15um膜做印刷層。
在尼龍膜使用中,以12um厚度取代15um,其厚度減少20%。此舉對薄膜減量化貢獻很大。但是,在減薄后的使用中也出現了一些問題。
一、生產12um尼龍薄膜的注意事項
超薄BOPA薄膜,厚度在12um(包含12um)以下,在制膜過程中最常見的問題是產生破膜現象,一旦發生破膜,不但影響到產品的質量,同時也影響到成品率和產量。操作者的生產習慣是造成破膜的主要原因之一,從15um生產操作工藝轉為12um生產工藝,肯定要有一個適應過程, 一旦適應后就可以操作自如。此外,也有廠家在使用中出現復合分層剝離現象。這種現象的產生原因較為復雜,首先應分清楚產生分層的原因和分層界面,并進行詳細分析。
1、原材料含水量的控制
一旦原材料水分超標,就可能導致破膜。因此,在投料前應做好原材料、再造粒料的檢測, 檢測項目包含水量、灰分、熔融指數、粘度、雜質等。一般, 原材料、再造粒料干燥后的含水量應控制在<0.1%。再造粒料由于成分復雜, 因此應將再造料的各項檢測指標當重點抓,(特別是熔融指數、水分和粘度) 以防因再造粒料問題而引起的晶點、黑點、暴筋、破膜等制膜質量問題產生。
2、盡量減少添加劑的加入量
由于制膜厚度從15um減少至12um,這其中厚度減少20%,那么無論從添加劑品種、類型、數量或再造粒料的加入量都應有相應的改變和減少,以減少破膜現象的發生幾率及復合后的剝離牢度減弱的現象。
3、改變和調整制膜生產工藝
由于超薄化BOPA薄膜成品較薄,在制膜過程中調整控制好生產工藝條件。提高薄膜間的內應力,在拉伸和牽引力及定型溫度方面下工夫,要求適宜均衡,這樣才有利于生產的順利進行。此外, 出料模頭螺栓的控制也十分重要,這是由于生產12um的BOPA材料太薄,出料螺栓的任何波動都可能會影響到最終薄膜制品的平整度。這關系到12um尼龍膜印刷套印準確率及復合后是否產生皺褶等質量問題的發生。
二、12um尼龍薄膜的性能特點
BOPA是一種吸潮性極強的材料, 而超薄化BOPA薄膜的吸潮性更強。在還沒有進行物理改性之前, 一旦吸潮后, 超薄化BOPA薄膜材料就會很快變軟, 有時還會因為吸潮程度不一致而產生褶皺,而使印刷套準困難、復合起皺。因此在日常生產和存儲過程中,要特別注意BOPA超薄化薄膜的防潮問題。一般尼龍膜應收藏在溫度25℃左右、干濕度50%RH左右范圍內比較理想,未使用完的超薄化BOPA薄膜,一定要用阻隔性好的鋁箔復合膜包裝好,以防受潮。
為了使12um尼龍膜使用過程中的各項性能都可以達到15um原膜要求,制膜廠家和使用企業都進行了多種不同工藝上的改進, 并取得第一手資料。其中南方某印刷企業所做的比較系統的15um與12um膜原膜檢測和復合使用效果等多項指標的對比參數,對我們今后在生產和使用減薄的尼龍膜有很好的啟發、參考作用。
表1是12um厚與15um厚BOPA原膜在各項物理性能的檢測和對比參數,在物性檢測中可以看出,除了非處理面與非處理面摩擦系數偏大一點外,其余指標均符合15um原膜要求。因為試樣和對比樣同為單面電暈膜,而處理面與處理面摩擦系數偏差較大,也有可能是因為在測試過程中,將處理面和非處理面放反了。不過,0.85的摩擦系數對處理面來說也是偏大的。
表1 BOPA膜不同厚度物性檢測對比
表2是在同等條件、環境、工藝下經干式復合,在正常熟化后的效果檢測對比參數。
表2中12um膜除透氧率略有偏高,這也屬于正常現象,因材料厚度減少20%,透氧率提高16.82%。而變化最大的,值得探討的是12um膜復合后剝離強度下降。無論是水煮前或水煮后12um膜都比15um膜復合PE膜剝離牢度下降很多。這其中要引起討論的是為什么剝離強度下降在NY//PE層界面,而不在AL//NY層界面?同一張尼龍膜, 為什么單就NY//PE界面剝離率下降?水煮后NY//PE面的剝離牢度從3.2N上升為5.0N,說明膠粘劑符合水煮工藝要求,問題就集中在NY、PE及之間的復合工藝三者間的匹配關系。雖然這些復合剝離牢度參數都可以達到軟包裝袋基本要求和水煮剝離牢度國家標準, 但就12um膜復合剝離牢度與15um復合牢度的差距還有待于繼續跟蹤、試驗,找出復合牢度下降原因并加以改進, 使12um尼龍膜在使用中的各項指標檢測后與15um檢測效果基本一致。
表2 干式復合效果檢測
備注:
1.NY12復合后剝離強度明顯低于NY15;2. 水煮測試, 外觀都OK;3. 透氧測試NY12比NY15高, 略微超出標準;
表3是復合膜耐穿刺和膜挺度的試驗,從表3耐穿刺和復合后膜的挺度檢測上看,基本與15um膜沒多大區別。無論從正面、反面穿刺都與15um膜指標基本接近。當然,12um材料較薄其挺度沒15um好是肯定的。
表3 耐穿刺、挺度測試
從以上三個表格的多項試驗對比檢測參數中可以看出, 在尼龍膜減薄使用后,各項檢測指標與15um指標基本接近, 符合塑料軟包袋各項檢測要求。可以說,尼龍薄膜在減薄后無論印刷、復合、制袋或水煮、耐穿刺等各方面效果的參數都與15um膜使用后的效果基本一致, 尼龍12um薄膜替代15um膜在印刷、復合、制袋及后加工使用上是可行的。
三、超薄化BOPA薄膜在使用中的注意事項
1、張力調整
由于超薄BOPA薄膜的厚度較薄,因此在印刷和復合過程當中,適當調整尼龍膜的張力,使之平衡,符合生產需求,以防材料減薄以后張力過大產生變形起皺,特別是與鋁箔復合時,更要注意張力的調節。因為鋁箔為不可拉伸材料,若12um尼龍張力太大,拉伸后回彈會產生皺紋變形。此外,有的將BOPA//BOPA,這種結構兩種材料的基本特性一致,在調節張力和復合上膠量的難度更大一些,要多次取得經驗后,才能得到較好的效果,就像PET//PET一樣。
2、油墨選擇
由于超薄BOPA薄膜的吸潮性大, 因此盡量減少使用含有水和醇類的溶劑及油墨,但在環保大潮的推動下,若非用不可的話,也要盡量烘干,排除殘余溶劑。目前國內正在發展和推廣使用水性膠粘劑、無溶劑復合和水性油墨,盡量控制和保證尼龍膜在一定的含水量范圍內(含水量越少越好)。其次是在使用含有水(醇)類油墨時,油墨的色濃度和鮮艷度十分重要,一般要求上墨量小并且墨層偏薄,遮蓋力好,無溶劑殘留。在復合中使用水膠過程時,應采用高濃度的調配方法,這樣不但保證上膠量和復合牢度,同時也減少殘留溶劑量。使用時最好放在45~50℃熟化室內烘干1~2h, 在潮濕天氣或溫度偏低情況下生產時,應打開設備的預熱系統,以排除BOPA薄膜表面小水珠的附著。
3、對印版和復合涂膠輥的要求
超薄BOPA薄膜在印刷時, 要求所用印刷制版上的網穴要適當偏淺些, 以防印刷時墨層太厚, 烘干干燥不徹底而容易產生溶劑殘留。在復合過程中, 以采用高濃度(35%~40%)、高固含量膠粘劑為好, 復合涂膠網線輥可控制在140線~160線/英寸之間, 同時選用膠滲透力較強的粘合劑,適當提高上膠量。如果采用水性膠粘劑,可用200線/英寸涂膠網輥, 這樣在盡量減少殘留溶劑產生的同時,又可以保證產品的質量。
4 、對中間層膜的要求
若用于夾在中間層的尼龍膜一定要使用雙面電暈處理的薄膜,以保證復合后復合牢度符合要求。
雙面電暈尼龍膜其兩面電暈差值應達4達因以上, 以免產生印刷墨膜粘拉脫落。其次使用PE膜做巴氏水煮袋熱封層時, 應選擇含添加劑盡量少或不加添加劑的PE薄膜, 或選用MPE薄膜,以防在水煮溫度升高時添加劑上浮使復合膠粘劑產生降解而脫層。在使用前檢查好其表面潤濕張力是否達標, 否則不能使用。若使用半高溫以上蒸煮袋,請先做好各項檢測試驗,取得經驗后再投入規模生產。
四、結語
隨著環保呼聲的日益高漲,“包裝材料減量化” 是實現綠色包裝的重要途徑之一,如何在滿足包裝功能的前提下,盡量減少塑料垃圾的生產,已經成為塑料軟包裝行業面臨的重要課題。因此,包裝薄膜向輕量化、減薄化、超薄化方向發展是必然的趨勢。制膜和印刷企業可建立材料使用戰略同盟,充分利用材料改性技術獲得全新的包裝材料,從根本上提高塑料的阻隔性能,改善其力學性能,生產出更多功能性好的塑料薄膜,實現軟包裝材料“超薄化”、“輕質化”、“高性能化”和“多功能化”的綠色環保性能。