印刷、鍍鋁對BOPET薄膜表面性能的要求分析

發布時間:2017年11月24日    閱讀:

印刷、鍍鋁對BOPET薄膜表面性能的要求分析

     雙向拉伸聚酯薄膜(BOPET)具有優良的綜合性能,它的機械強度高、光學性能好、使用溫度廣、阻隔性優良、耐油、耐腐蝕等等,故其應用領域十分廣泛。BOPET薄膜在印刷、復合、真空鍍鋁等方面的應用則最為普遍。PET樹酯是極性高分子材料。一般講,普通雙向拉伸聚酯薄膜(BOPET)的印刷、復合、真空鍍鋁等表面性能均已能滿足工藝要求。但是,對于高速、淺網印刷來說,為了提高印刷油墨的牢度和為了增加真空鍍鋁的附著力,仍須對BOPET薄膜提出表面性能方面的一些要求,因為這些表面性能會影響BOPET薄膜的印刷和鍍鋁效果。下面涂布在線就印刷及鍍鋁對BOPET薄膜表面性能的要求簡述如下,僅供參考。

一、BOPET薄膜的表面張力

        BOPET薄膜未經表面處理時,其表面張力在40mN/m以上,但是為了進一步提高印刷油墨或真空鍍鋁層與BOPET薄膜表面之間的結合力,增加附著牢度,往往還需要對BOPET薄膜進行表面處理。塑料薄膜表面處理的方法有:電暈處理法、化學處理法、機械打毛法、涂層法、火焰法等,其中最常采用的是電暈處理法。
        電暈處理法的基本原理是:通過在金屬電極與電暈處理輥(一般為耐高溫、耐臭氧、高絕緣的硅橡膠輥)之間施加高頻、高壓電源,使之產生放電,于是使空氣電離并形成大量臭氧。同時,高能量電火花沖擊薄膜表面。在它們的共同作用下,使塑料薄膜表面產生活化、表面能增加。通過電暈處理可使BOPET薄膜的表面濕張力達到52~56 mN/m以上,甚至更高。電暈處理塑料薄膜表面濕張力的大小與施加于電極上的電壓高低、電極與電暈處理輥之間的距離等因素有關。當然,電暈處理應當適度,并非電暈處理強度越高越好。這里值得提出的是PET薄膜與電暈處理輥之間應避免夾入空氣,如果它們之間夾入空氣的話將有可能使薄膜的反面也被電暈處理了。反面電暈造成的后果是:①有可能產生油墨印刷的反粘現象;②是在鍍鋁時會發生鍍鋁層轉移,在涂膠時會發生涂膠層轉移。這些都是我們最不希望發生的。據涂布在線了解,防止薄膜反面電暈的主要措施是要調節好電暈處理輥前的橡膠壓緊輥的壓力,壓緊輥兩端壓力既要一致且壓力大小又要合適。另外,電暈輥和壓緊輥必須進行嚴格的動靜平衡試驗,徑向跳動要求小于0.05毫米,目的是保證PET薄膜平整地進入電暈輥、防止夾入空氣,從而避免發生反面電暈的現象。
       電暈處理有時效的問題,這是大家所共知的。特別是在高溫高濕的夏季,塑料薄膜電暈處理后的表面濕張力衰減比較厲害。因此,塑料薄膜在電暈處理后最好能及時進行印刷或鍍鋁。如果PET薄膜在電暈處理后放置時間過長,表面濕張力將會逐漸下降,甚至由于印刷面與非印刷面的表面濕張力趨于一樣,印刷的薄膜面卷取后很容易發生油墨被反粘到非印刷面上,即所謂的“反粘”現象。為了防止“反粘”,一方面在薄膜印刷時要徹底干燥油墨;另一方面要保證印刷面有足夠的表面濕張力,使印刷面與非印刷面的表面濕張力之差愈大愈好。
        涂層法也是提高BOPET薄膜表面性能的又一有效途徑。所謂涂層法是在薄膜表面涂布一層某種高分子溶液,例如聚丙烯酸酯類、改性聚酯類等高分子溶液的涂層。對BOPET薄膜來說,涂布的工藝是:在縱拉機(MDO)與橫拉機(TDO)之間,配有一臺在線涂布機,經過縱向拉伸的PET薄膜立即通過在線涂布機進行高分子溶液涂布,隨后進入TDO進行橫向拉伸,在橫拉機中高分子溶液的溶劑被干燥揮發后便在PET薄膜表面留下一層所涂布的高分子聚合物。實驗表明,在BOPET薄膜表面涂上改性聚酯涂層后,可使薄膜表面濕張力增加到58 mN/m以上。而且,涂布法一大優點是薄膜表面濕張力不會因為高溫、高濕的氣候條件而衰減,而且耐水、耐溶劑性優良。
       在涂布薄膜的涂層上鍍鋁后粘結力較強,不會因為在高溫下接觸水溶液而產生鍍鋁層脫層現象。
      在涂布薄膜的涂層上印刷時,有很好的適應性。但涂布在線提醒大家要注意涂布層與印刷油墨的相溶性以及涂布層耐溶劑性等問題。

二、BOPET薄膜的表面粗糙度

       純BOPET薄膜的表面非常光滑,光滑的表面在薄膜收卷時會產生粘連,無法正常收卷,也不容易放卷。同時,光滑的薄膜表面對油墨印刷和真空鍍鋁也非常不利,因為光滑的表面會大大降低油墨或鍍鋁層與BOPET薄膜之間的附著力,包括膠粘劑與鋁箔和BOPET薄膜之間的附著力。為了使PET薄膜表面具有一定的粗糙度,以增加其與其它物質的黏結力,通常采用在PET樹脂中添加某種抗粘連劑的方法,使在PET成膜過程中的薄膜表面形成一定的粗糙度。薄膜表面粗糙度的大小與添加劑(抗粘連劑)的種類、添加劑添加的數量、添加劑的粒徑與形狀、添加劑的分散性、添加劑的表面處理等因素有關。常用的添加劑有:SiO2、TiO2、CaCO3、A12O3、MgO、BaSO4、高嶺土等。根據BOPET薄膜用途的不同而選用不同的添加劑。隨著BOPET薄膜中添加劑含量的增加,薄膜的磨擦系數μs下降,表面粗糙度增大。
       表面粗糙度是指薄膜表面所具有的在較小間距上的微小峰谷不平度的微觀幾何尺寸特征的綜合評價。表面粗糙度(以前常稱為表面光潔度)用Ra、Rz、Rt來表征,Ra(輪廓平均算術偏差);在測定長度內,被測輪廓線上各點至輪廓中線距離的和的平均值: Rz(不平度平均高度):在測定長度內,輪廓線上5個最高峰與5個最低峰之間的平均值; Rt(從峰到谷的高度):在測定長度內,輪廓線上最大的峰谷值(從峰到谷的高度)。
        適當的表面粗糙度有利于油墨印刷和真空鍍鋁,這是肯定的。當然,相糙度過大則可能會造成油墨或鋁分子不能填滿薄膜表面凹陷,形成空隙而影響兩者之間的附著力,嚴重時會導至油墨或鍍鋁層與薄膜脫離分層。一般控制Ra=0.08~0.16。

三、BOPET薄膜表面的摩擦系數

      在塑料薄膜和塑料包裝袋的生產中,塑料薄膜的摩擦系數是一項重要的技術指標。一方面它和薄膜抗粘連性能一起成為塑料薄膜開口性的量化評定指標,另一方面又可作為自動包裝機運行速度、張力調節、薄膜運行中磨損的參考數據之一。
       在印刷、鍍鋁的過程中,同樣對塑料薄膜的摩擦系數有一定的要求.薄膜表面摩擦系數與其表面的粗糙度成直線關系。在一定條件下,表面粗糙度越大,磨擦系數越小。也就是說,降低薄膜表面的摩擦系數對印刷、鍍鋁有利,有利于增加它們與塑料薄膜之間的結合面,有利于提高它們之間的粘合力。一般要求摩擦系數在0.4左右。摩擦系數的大小同樣也是通過添加劑來進行調節的。

四、BOPET薄膜表面的清潔度

       薄膜在生產、使用的過程中,要防止其表面受到外界的污染,否則也會影響油墨或鍍鋁層與薄膜表面的結合力。


油污染

主要是PET在進入TDO橫向拉伸時,如果鏈夾/軌道密封不好,或潤滑油過量,在高溫下產生油霧滴落在薄膜表面而造成油污染。油污染乃是印刷和鍍鋁之大忌。

低分子物

PET在加工過程中,會產生一些低分子揮發物,這種低聚物遇冷便凝結成粉末狀。在TDO橫拉機冷卻段,這種低聚物粉末很容易沉積于薄膜表面上,或是低聚物粉末在冷卻段長期積聚后而落下造成對薄膜的污染。

其它污染

比如,PET薄膜在電暈處理過程中,電極及臭氧排氣罩一般都采用上置式,當遇到霉雨季節或空氣相對濕度很大時,在電暈處理輥上方的不銹鋼排風罩的內外表面容易形成冷凝水珠,這些還可能混有低分子物和油污的冷凝水珠,不時地滴落在PET薄膜表面上形成白色膠狀物而造成污染。這種污染對印刷和鍍鋁會造成很大的麻煩,必須設法加以克服。