热流道模具
王敏
【摘 要】聚乙烯薄膜经过电晕处理后,热封温度提高,热封强度降低.这可通过降低电晕处理强度,适当延长热封时间和添加一定比例的mLLDPE树脂,以减小电晕处理对聚乙烯薄膜热封性能的影响.
【期刊名称】《上海塑料》
【年(卷),期】2014(000)001
【总页数】4页(P42-45)
【关键词】电晕处理;热封温度;热封强度;聚乙烯薄膜
【作 者】王敏pstl
【作者单位】江阴宝柏包装有限公司,江苏无锡214433
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ320.6
0 前言
热封性能对于包装，特别软包装是一项重要性能。良好的热封性能对于包装的整体结构，包装物的保存和存储周期都是至关重要的。聚乙烯薄膜具有良好的热封性能，还具有价廉、易加工等特点，广泛用于包装材料的热封层。聚乙烯薄膜属于非极性材料，在进行复合、印刷工序前必须进行电晕处理，才能增加与胶黏剂和油墨的附着力。通常经电晕处理的表面不参与热封，但一些表面印刷的产品，其印刷面（电晕面）在后期加工中可能作为热封面，如卫生巾、纸尿裤等个人护理用品制袋工艺，牙膏片材的制管工艺等。作者就电晕处理对聚乙烯薄膜热封性能的影响进行讨论。
1 试验部分
1.1 原料
LDPE 2420H，扬子石化-巴斯夫有限公司；
LLDPE 1002YB，陶氏化学有限公司；
mLLDPE 1881G，埃克森美孚化工有限公司；
HDPE F920A，三星道达尔石化有限公司。
1.2 仪器与设备
三层共挤出吹膜机组241-14D-34，加拿大宾顿公司；电晕处理装置CW3008，南通三信塑胶装备科技有限公司；万能拉力仪 AGS-1KN，Shimadzu Corporation；五点热封仪GBB-F，广州标际包装设备有限公司。表面电晕处理机
1.3 试样制备
试样Ⅰ LLDPE-67%，LDPE-33%，表示质量分数分别为66.7%的LLDPE，33%的LDPE（下同），薄膜厚度45μm
试样Ⅱ mLLDPE-30%，LLDPE-30%，LDPE-40%，薄膜厚度45μm
试样 Ⅲ HDPE-40%，LDPE-40%，LLDPE-20%，薄膜厚度40μm
若无特殊说明，试验中薄膜的电晕强度均为40mN／m。
1.4 热封试验方法
热封试验参照QB／T2358—1998进行。
2 结果与讨论
从宏观上看，两个热封层表面相互接触时，加热棒提供足够的热量以融合热封层表面，被熔化的热封内层表面变为黏流态。在一定的压力和时间条件下，两熔融流体完全汇合，界面嵌合达到了较高的强度，最后冷却使得薄膜内部重新结晶。一般薄膜热封层融化的表面分子会相互缠绕进而变为较厚的单层。该过程所需时间一般小于1s，但仍然受温度、时间、压力等条件的影响。 从微观上看，当两种相容的高聚物相互紧密接触时，由于分子的布朗运动和链段的摆动而产生了相互的扩散。这种扩散是在高聚物-高聚物的界面层进行的。温度对高分子的热运动有两方面的作用：一种作用是温度升高使运动单元活化；另一种作用是温度升高使聚合物发生体积膨胀，加大了分子间的自由空间。它是各种运动单元发生运动所必须的。这两种
运动都使分子链运动加强，有利于热封层界面的分子相互扩散彼此缠结在一起，形成良好的热封效果［1］。
聚乙烯是一种非极性材料，表面张力小，不能很好地吸附油墨和黏结剂，在进行印刷和复合时，电晕强度达到38mN／m以上才能产生良好的油墨附着力和复合强度，所以在这些工序前必须对聚乙烯薄膜进行电晕处理。
电晕处理的原理是，在电极上施加高频电压，使电极相邻的薄膜处理面的空气电离放电，气体电离的高能粒子在强电场的作用下快速冲击运行中的薄膜，使表层分子链的化学键断裂而降解。放电过程中伴随臭氧的生成，它可以使薄膜表面分子氧化，并产生极性［2］。
电晕处理对聚乙烯薄膜表面产生一系列物理和化学变化：
（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，使表面层分子部分断键，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（--- CO）、羟基（—OH）、羧基（—COOH）等极性基团。
（4）电晕层表面分子形成交联。
熔点的热力学定义［3］见式（1）：
式中：Tm为聚合物的熔点；ΔH为熔融焓。分子或链段离开晶格吸收的能量与分子间作用力有关。分子间作用力越大，熔融焓越大。ΔS为熔融熵。熔融前后分子混乱程度的变化与分子链柔顺性有关。分子链柔顺性越大，熔融熵越大。
电晕后分子间引入极性基团，导致分子间作用力增强，相当于热融焓增加；电晕后产生交联使得分子链柔顺性变差，相当于热熔熵减小。这两点都会使电晕后薄膜的熔点升高。
电晕处理对热封性能的影响主要基于两点：
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（1）氧化导致薄膜电晕层部分分子产生极性基团，从而使熔点升高，热封温度上升；
（2）电晕处理中伴随着分子断裂导致交联，使热封层界面分子的相互扩散能力降低，毗邻分子不能很好地缠绕在一起，使热封强度降低。
图1为电晕处理对试样Ⅰ热封性能的影响。
图1 电晕处理对试样Ⅰ热封性能的影响
从试验结果可以看出：
（1）电晕处理后的薄膜热封温度升高。同样达到8～9N／15mm的热封强度，经电晕处理的薄膜比未经电晕处理的薄膜的热封温度升高15℃。
（2）电晕处理后的薄膜热封强度降低。在140℃热封温度下，经电晕处理的薄膜的热封强度比未经电晕处理的薄膜的低4N／15mm左右。
（3）未经电晕处理的薄膜在125℃时呈断裂破坏；经电晕处理的薄膜在145℃时呈剥离性破坏。蜂巢发动机
上述现象说明：经电晕处理后，薄膜表面氧化，部分分子链产生极性基团，使热封面熔点升高；而交联的产生使热封层界面分子不能很好地相互扩散融合在一起，导致产生剥离性破坏，热封强度下降。
2.1 电晕功率的影响
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电晕功率直接影响电晕强度，也会对薄膜的热封性能产生影响。表1是电晕功率与电晕强度的关系。
表1 电晕功率与电晕强度的关系薄膜规格 宽45.0mm，厚1.05mm，牵引速度30m／minkVA 3 4 5 6 7电晕强度／（mN·m-1）电晕功率／36 37 38 39 40
图2是电晕强度对试样Ⅰ热封性能的影响。从试验结果可见：电晕功率大，薄膜的电晕强度大，对薄膜热封性能的影响也会增大。
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