PE薄膜受电子冲击后热封性能的理论分析多色印刷机
发布时间:2023-05-25 16:39:53
PE薄膜受电子冲击后热封性能的理论分析
摘要:对电子冲击后的聚乙烯(PE)薄膜的热封性能进行理论分析,确定选用结晶度高的PE树脂,及具有长支链的PE树脂和EVA共混作为电晕层,生产出的薄膜既具有较好的印刷性,同时又具有良好的热封性能。
关键词:PE 高结晶度 长支链 EVA 共混 电晕面热封
聚乙烯属于非极性材料,其薄膜表面张力低,一般通过电晕处理方式使其表面张力达38dyn/cm以上可获较好的印刷效果。本研制在于选择合适的原辅材料及合理的工艺配方,挤出吹塑成型的PE薄膜经电晕处理后,被处理面不影响双面(折叠)热封强度及其他综合性能。
电晕处理(Corona treatment)是一种在高频高压下令电子加速离开电极,遇空气中的分子形成氧的自由基,自由基和高速电子撞击通过聚合物薄膜表面的一种过程。在此过程中,PE薄膜表面均发生一系列物理化学变化:①在薄膜表面形成许多凹凸不平层面,使表面粗化。②自由基和高速电子作用于薄膜表面,使表面层分子部份断键,引起自由基加速反应。③氧的自由基对C—C键进行氧化,生成羰基(-C-O)、羟基(-OH)、羧基(-COOH)等极性基团。④表形成交联。
从电晕处理机理分析可看出,PE薄膜在电晕面发生了一系列的化学变化,其表面分子形成部分断裂,分子链之间进行了交联变化重组,因此,对大多数PE材料而言,电晕处理后由于PE薄膜表面发生变化,使表面层强度下降,热封后变化了的表面层很容易从整体上剥落下来,从而导致热封不牢。就目前而言,可采用两种途径解决电晕后热封强度下降的问题:第一种是将PE薄膜表印后在其表面层上挤涂一层热封材料,此种方法优点在于能保证膜面的卫生性,但成本相对偏高,制造周期相对较长。第二种方法是通过选用特殊材料进行结构配方设计,对特殊性能的原辅材料进行共混挤出,以达到电晕处理后不影响热封性能的目的。
在实际选材应用中有两个理论依据:第一,电子冲击对非晶区的破坏程度比对晶区的破坏程度高。但要注意使用高结晶度的树脂会使薄膜的雾度增加,透明度降低,光泽度下降,设计配方时必须调整;第二,长支链结构的分子其支链在空间伸展,对主链起一定的保护作用,减少了电子冲击对主链的断裂程度。第三,电晕量的大小直接影响PE薄膜的处理程度,电晕量太大,会使第一、第二种树脂的优势丧失,因此应适当控制电晕量。电晕量的大小可由以下公式进行计算:
D=P/(B*V)
D-电晕量(W.min/m2)
P-发电机功率(W)
B-电晕宽度(m)
V-薄膜运动速度(m/min)
第四,生产出的薄膜必须在一定时期内使用,因为电晕量会随薄膜摆放时间的延长而衰减,特别是在潮湿的环境中存放。(电晕衰减随薄膜存放时间的变化曲线图如下所示)
从以上分析可以基本拟定聚乙烯双面热封膜电晕层材料选型,可选用HDPE(70~80%结晶度)、具有长支链结构的LLDPE(10~20%茂金属线型聚乙烯)树脂,具有良好热封相容性能的EVA、适量增透剂等进行共混即可。
该产品对生产设备无特殊要求,用单层挤出机或二层、三层共挤出吹膜机组均可生产。从应用性能及综合成本上考虑,选用三层共挤吹膜机组比较适宜。(作者:聂文梅 张家仁 周保华)
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