1、淺析BOPP薄膜的表面處理河北保定寶來塑料包裝材料有限公司BOPP薄膜有“包裝皇后”的美稱，具有質輕、透明、防潮、透氣性低、力學 強度高等優點，被廣泛用于包裝、復合等領域。Bopp薄膜在印刷、復合、涂層 等操作時，其表面張力往往需要38達因以上，但由于聚丙烯屬于非極性聚合物， 表面張力值相對偏低，因此BOPP薄膜生產時需要進行表面處理，以提高其表面 張力，改善聚合物的粘接性和潤濕性，滿足使用要求。BOPP薄膜常用的表面處 理方式有兩種：一種是電暈處理，另一種是火焰處理。由于電暈處理簡便易行， 處理效果好，因此薄膜生產廠家基本上都采用這一方式。表面潤濕張力的測定BOPP薄膜的表面張力即潤濕張力一

2、般采用涂液法檢測。將乙二醇乙醚（表面 張力30mN / m）和甲酰胺（表面張力57mN / m）混合，可得到表面張力3057mN /m的一系列測試液。測試時，預先估計出薄膜的表面張力值，然后用脫脂棉將 測試液涂抹在薄膜表面，涂抹要在0.5秒內完成。如果涂抹的液膜長時間保持2 秒以上不破裂，則用表面張力高的測試液再次測試；如果液膜在2s內破裂成許 多小液滴，則改用表面張力較小的測試液測試。測試液的配方見下表。測試液的配方甲酰胺（%）乙二醇乙醚（%）表面張力（達因/厘米）甲酰胺（%）乙二醇乙醚（%）表面張力（達因/厘米）01003067.532.5412.597.53171.528.54210.5

3、89.53274.525.54319813378224426.573.53480.319.74535653587134842.557.53690.39.75048.551.53793.76.35254463896.53.5545941399915663.536.540（用水做檢測液其檢測表面張力約為72達因/厘米）電暈處理2.1電暈處理的原理在處理裝置上施加高頻高壓電，使其電暈放電，產生細小密集的紫藍色火花。空氣電離后產生的各種低溫等離子在強電場的作用下，加速而沖擊處理裝置內的 塑料制品，這些等離子粒子的能量一般在幾至幾十電子伏特，與塑料分子的化學 鍵鍵能相接近，因此，能誘發塑料表面分子的化學

4、鍵斷裂而降解，斷裂時產生的 自由基與等離子發生氧化、交聯反應，使薄膜表面產生極性基團，增大表面粗糙 度。在電暈放電時，還會產生大量的臭氧。臭氧是一種強氧化劑，使塑料表層分 子氧化，產生羰基化合物、過氧化合物等。另外，電暈處理還有除去油污、水汽 和塵垢等作用，經過上述物理和化學改性后，能明顯改善塑料表面的潤濕性和附 著性。2.2電暈處理系統的結構電暈處理系統包括電暈輥及壓輥、電極極板、排風系統、電氣控制部分等組 成。電暈輥一般是用耐高溫、耐臭氧的硅橡膠或特殊聚氨酯彈性體制成的。壓輥 可使薄膜緊緊貼在電暈輥上，防止膜與輥之間存在空氣而產生背面處理。處理過程中產生的臭氧可通過排風系統排掉。電氣控制部

5、分主要由控制柜、逆變柜、輸出高頻變壓器等組成。控制柜安裝有PLC控制器、電源濾波裝置、整流裝置和外圍控制單元。PLC 控制器主要判斷是否具備電暈投入的條件，及在工作過程中實時監控設備運行狀 態，保證電暈系統可靠運行。整流裝置是把交流電源轉換為直流電源，為調制高 頻電壓做準備；外控設備包括有高頻變壓器冷卻風機、臭氧排風機風量開關、零 速傳感器、電極開閉開關檢測元件等。逆變柜通過柜內電子控制單元將來自控制柜的直流電調制成高頻交流電，再 送往現場的高頻變壓器。高頻變壓器將調制好的高頻交流電轉換為高壓，經電極極板和電暈輥對薄膜 放電，完成電暈的處理。2.3影響電暈處理強度的因素2.3.1功率大小薄膜生

6、產時所用功率大小是影響表面張力的最直接的因素。一般情況下，加 大功率，表面張力加大。但功率加到一定程度時，表面張力可能不再有明顯的變 化。此時需通過其它途徑來調整表面張力。2.3.2電極類型電暈處理采用單電極或雙電極方式在處理效果上有一定的差別。雙電極與單 電極相比有多種優點：相同耗能情況下能產生更高處理值；可減少儲存時表面張 力的衰減；可減少薄膜在電暈處理過程中的受熱；可減少薄膜表面感應的靜電。2.3.3薄膜溫度隨著薄膜溫度的升高，其它條件不變時，薄膜的表面處理值會相應變大。因 此通過調整預熱輥的設定溫度，或調整橫拉出口薄膜的溫度來改善薄膜的表面處 理值，是工藝控制中經常采用的有效方法之一。

7、薄膜溫度一般控制在40C60C 之間。2.3.4生產線速度不同的生產線速度，薄膜在極板間停留的時間不同。因此，電暈處理的電 極電壓要隨著生產線速度的變化作出相應的調整，隨著生產線速度的增大而增 大。2.3.5電極排風量電暈處理是一種低溫等離子體處理。在電暈處理過程中，等離子體會滲透薄 膜，破壞其化學鍵，激發自由游離基，與氧離子起作用形成氧化極化基，這些基 團會對薄膜的表面潤濕特性產生影響。等離子體在薄膜表面的濃度會直接影響電 暈處理的效果。另外，在電暈放電時，還會產生大量的臭氧，臭氧是一種強氧化 劑，會加大薄膜的表面張力。一般而言，電極排風閥門開啟越大，薄膜的表面處 理值越小；反之，排風量越小

8、則薄膜的表面處理達因值會越大。調整排風量大小 也是控制表面張力常采用的方法之一。但排風量太小，臭氧濃度太大時，不僅環 境惡劣，而且會對周圍設備造成一定的腐蝕。2.3.6表面材料聚丙烯可分為均聚物與共聚物，對兩者來說，由于材料本身的差異，在經受 同樣的電暈處理后，兩者表面張力有很大的差異。一般來說，離子體滲透進共聚 物的表面效能比均聚物更大，所以處理熱封型薄膜的熱封層時，會更加容易達到 更高的處理強度。此外，在表層使用硅酮類爽滑劑時，會大幅降低薄膜的表面張力值。即使在 非處理面使用硅酮類爽滑劑也會極大的影響處理強度。抗靜電劑遷移至表面后對BOPP薄膜電暈處理效果也會有一定的影響。2.3.7電極極

9、板及極板間隙電極極板與電暈輥之間的距離一般在22.5mm之間。在長時間使用后，極 板間隙可能會發生變形，從而影響薄膜張力的均勻，此時需要進行仔細校準，使 其基本均勻一致（極板間隙在調整時中間部位應比兩側稍大些，以補償生產過程 中極板受熱變形帶來的影響）。極板間隙對電暈處理效果有著一定的影響：一般 來說，在條件允許的情況下，盡量減小電暈輥與電極極板之間的距離，這樣可明 顯提高處理程度。電極極板在長時間使用后，電極的表面會產生一層氧化物，從 而影響處理效果，這時可用銅刷、砂布等將其打掉。2.3.8其它剛生產出來的BOPP薄膜需要放置幾天進行時效處理。在此期間，薄膜充分 的自由收縮，釋放內應力，尺寸

10、穩定性提高。薄膜中的添加劑（如抗靜電劑、爽 滑劑）在時效處理的條件下，會逐漸由芯層向表面層遷移。時效時聚合物由無定 形變化成品體形，從而影響電暈處理的效果。因為電暈放電是在空氣中進行，所以空氣濕度也會影響處理程度。空氣濕度 大（如南方的梅雨季節），處理效果往往不太理想。2.4電暈處理對薄膜物理性能的影響電暈處理除了可以改變薄膜的表面達因值外，還會對薄膜的其他物理性能產 生影響，主要包括以下幾方面：2.4.1摩擦系數薄膜處理面與非薄膜處理面相比，芯層遷移性的添加劑（包括抗靜電劑及爽 滑劑）更容易通過薄膜處理面滲出。ABA型（內、外兩面配方結構相同）的薄膜， 未經電暈處理時內、外兩面的摩擦系數是一

11、致的，但是在經過電暈處理后，薄膜 處理面的摩擦系數值比非處理面的摩擦系數值低。從生產到14天后，薄膜芯層的添加劑處于高速的遷移期，處理面與非處理 面的靜、動摩擦系數都呈快速下降趨勢，14天后數值趨于穩定。由整體上比較， 處理面的摩擦系數較非處理面的摩擦系數低。2.4.2收縮率由于電暈處理的過程中會產生一定的熱量，因此薄膜的收縮率會有一定程度 的下降。2.4.3熱封強度在生產熱封型薄膜時，表層一般使用兩元或三元共聚物。過高的電暈處理值 會引發共聚物間的交聯作用，從而導致熱封層失去熱封效能。因此實際生產熱封 型薄膜時，如果調節較高電暈處理值，熱封強度是一項必備的檢測措施。2.5電暈處理后的時效影響

12、薄膜在儲存期間，表面張力會隨存放時間延長呈指數規律衰減。衰減速度快 慢與存放環境溫度、原料牌號、薄膜厚度等多種因素有關：相同電暈處理值，所用功率越大，衰減越慢；薄膜存放環境溫度越高，衰減 速度越快，并且越徹底；含有添加劑的原料制成的薄膜衰減速度比沒有添加劑的 要快，這是由于這些低分子量物質極容易析出，覆蓋在薄膜的表面，使粘附性變 差；含有遷移性添加劑如抗靜電劑、爽滑劑的薄膜，越易衰減，比例越大，衰減 越快；厚的薄膜衰減速度一般比薄的薄膜更快。2.6常見故障及其它注意事項薄膜生產時，經常出現各種問題，如背面電暈、生產中電暈自停等。背面電暈主要是由于薄膜與電暈輥之間卷入空氣，在高壓下空氣電離所致。

13、 背面電暈會對薄膜的使用產生一定的影響，尤其是膠帶膜、鍍鋁膜等。產生背面 電暈時應檢查以下方面：電暈輥或壓輥是否不圓或表面存在缺陷；壓輥壓力是否 合適，壓輥壓力太大或太小都可能造成背面電暈；壓輥兩側壓力可能不一致；電 暈輥、壓輥輥面是否臟，若臟進行清潔；輥速可能不匹配，可調整電暈輥、壓輥 及前后臨近各輥的速度；薄膜壓輥之前展平不好，有條紋，可加裝展平輥或調整 展平輥的角度、壓力；可能情況下，適當降低電暈功率。生產中電暈自停常發生在夏天，主要是空氣中水分太大，極板潮濕。嚴重時 會導致電暈不能啟動。有時逆變柜臟也可能造成生產中電暈自停。電暈輥擊穿一般是由于電暈輥老化，或橫拉滴油被薄膜帶到電暈輥上所

14、致。火焰處理3.1火焰處理的原理極性火焰處理的原理是：薄膜經過火焰時，火焰中含有處于激發狀態的OH、-NH等自由基，這些自由基能與薄膜表面的氫結合，并引入一些極性 的含氧基團，生成羰基、羧基等極性基團，達到表面改性和活化等目的，從而使 薄膜表面的潤濕張力增大。o/cl oH據lbo/cl oH據lb八one八HcHe/OAcc/CORE LAYER中冏屑3.2火焰處理系統組成火焰處理系統主要由電氣控制系統、操作柜、混合氣體發生器、燃燒器、 火焰處理輥及壓輥、火焰處理輥冷卻單元、燃燒器冷卻單元等組成。3.3影響火焰處理強度的因素火焰溫度：取決于燃氣種類以及燃氣與空氣的混合比。火焰溫度一般在170

15、0 r左右。薄膜表面與火焰處理器的距離：火焰從內到外通常分為焰心、內焰、外焰 三層。焰心、內焰由于氧含量很低，不能用于處理。而外焰部分與空氣充分接觸， 含有大量的氧離子，薄膜在此區域進行處理，能得到最佳的處理效果。薄膜與火 焰處理器的距離是一個很重要的參數，一般在45mm左右，該距離在生產時基 本不需改變。火焰處理輥的溫度：火焰處理輥輥面溫度必須均勻（誤差在土3C），輥面和輥 內水冷交換良好。處理輥的溫度按處理的薄膜類型來調整。處理平膜時，輥溫可 高一些；但處理對熱敏感的熱封膜或白膜時，輥溫必須降低，以避免熱封性能降 低。混合氣體流量：混合氣體流量是調整處理值大小最常用、最直接的一個參數。生產線速度：隨著生產線速度的變化，混合氣體流量要作出相應的調整。3.4極性火焰處理的優點：與電暈處理法相比具有較多優點：處理水平高；衰減慢，并且衰減程度小于 電暈處理；處理深度淺，并能凈化基材表面雜質，薄膜表面不會出現像電暈處理 后出現的粘物；處理較薄的膜時不會出現針孔；不產生臭氧；