BOPP薄膜的电晕处理的测试及控制审批稿
电晕法处理塑料薄膜表面
电晕法处理塑料薄膜表面
由于聚乙烯属于典型的非极性高分子材料，分子结构中不含极性基团，且结晶度高，表面自由能低，惰性较强，结晶度高，化学性能稳定，因此，该薄膜材料的印刷适性较差，对油墨的附着力不理想。
此外，薄膜中的助剂(爽滑剂、增塑剂等)不断地向表面迁移析出，形成弱表面层，也会影响印刷油墨的印刷牢度，因此，在印刷之前一般都要对塑料薄膜进行表面处理，改变薄膜表面化学结构，提高薄膜的表面张力，从而达到提高和改善聚乙烯薄膜印刷适性的目的，提高对油墨的粘附力，以保证生产的顺利进行。
国内目前在工业上应用的塑料薄膜表面处理技术是电晕法，但该方法的局限性很大，对许多大宗用途不适用。
等离子体表面改性技术已被列入国家“863”计划，但至今未有技术性突破，主要原因是该技术要求的高真空度使其很难成为大宗工业产品的表面改性技术对解决现有薄膜制品及生产中存在的问题．最近北京化工大学开发出了以表面光接枝为主要技术特征的制备亲水/疏水不对称塑料薄膜的连续生产新工艺。
由该新表面处理技术得到的塑料薄膜产品，其一面仍具有薄膜原有的疏水性，而另一面可根据不同的需要对表面极性进行任意调节，直至达到完全亲水。
当然，也可以对薄膜的两面同时进行处理，得到对称改性产品．。
BOPP烟包膜的质量控制分析及检测方案
BOPP 烟包膜的质量控制分析及检测方案（一）BOPP 在卷烟行业最主要是用于小盒烟包及条盒烟包的外包装上，在生产 过程中，BOPP 烟膜在生产线上经过数道加工工序，从而完成对香烟纸盒的包 装。
BOPP 烟膜的物理机械性能及产品的加工质量，对其在生产过程中的使用 有较大影响。
BOPP 烟膜的物理机械性能可以从厚度、 摩擦系数、 热封性能、 热收缩率、 雾度等方面进行验证。
※厚度：是实验室检测薄膜性能的基础指标。
厚度不均不但会影响到烟膜各 处的拉伸强度、阻隔性等，更会影响烟膜的后续加工。
机械接触式是常用的 厚度测试方法，测试时将试样放置在上下测量面之间，测量时两测量面与试 样接触，对试样测量表面施加一定的压力，通过位移传感器测试试样的厚度， 测试便捷、准确。
※摩擦系数：BOPP 烟膜的滑爽性能是综合指标中的重要指标，是配合高速包 装的而产生的检测需求。
在卷烟包装过程及整个生产过程中，摩擦系数的测 试有四种情况：①薄膜外面与机械金属面或传送带间的摩擦系数②薄膜内面 与内面，③薄膜内面与外表面④薄膜外面与纸盒。
测试时将薄膜固定在滑块 上，试验平台上固定测试试样，用钢丝绳连接滑块与力值传感器，试样之间 相对滑动，可得到静摩擦力与动摩擦力，再通过软件计算出动静摩擦系数。
※热封性能： 卷烟业要求 BOPP 薄膜必须具有高的热封强度和较宽的热封范围， 从而提高包装速度及操作适应性。
当然若 BOPP 烟膜的热封温度高，则会出现 因烟膜收缩率大而产生的发皱现象。
所以，应根据实际情况，选择适宜的热 封温度，避免出现热封不牢、飞包、发皱等现象。
※热收缩率：主要用于对 BOPP 烟膜的在不同条件或因素作用下的尺寸热稳定 性的评定。
在试样纵向和横向各画一条对称轴作标记，并标明纵、横向，将 试样平放入两框架间，接着，迅速浸入 120±2℃的恒温介质中自由收缩，20 s 后取出，浸入备用的常温浴中，冷却 5 s 后取出试样，水平静置，在 30 min 内测量纵横对称轴尺寸。
薄膜的电晕处理简介
用清潔棉球棒蘸取以上混合液之一，在實驗薄膜上凃佈約6cm²，此液保持2S以 上，再用下一檔表面張力高的混合液試驗。當液膜在2S内破裂成小液滴時，則用上 一檔表面張力低的混合液試驗……，從而選定恰當的混合液表面張力作爲薄膜潤濕 張力的試樣。
同時，高壓高頻電火花將薄膜表面衝擊打毛（在高倍數電子顯微鏡下可觀察到 處理后的表面有小溝槽狀的凹凸不平），從而提高了油墨的浸潤性和接觸面積。
由此，由化學和物理兩方面的作用提高了其表面的附著牢度。
聚烯烴電暈放電處理的表的光譜，在光譜圖中，可以找到各種官能團的相對 應的譜綫。這些含有氧的官能團隨著處理的程度加深而加深。
薄膜的电晕处理简介
由於電暈處理一般在空氣中進行，所以在高壓、高頻電火花的衝擊下，一方面 空氣發生了電離，產生了各種電極基團；另一方面聚烯烴分子結構中的雙鏈，特別 是支鏈上的雙鏈更易打開。這樣，就在處理的瞬間，各種極性基團與高聚物表面發 生了接枝反應，從而使聚烯烴表面有非極性變成了極性表面。可以這麽說，經電暈 放電處理后的聚烯烴表面大約有幾個10¯¹⁰m的厚度變成了與原聚烯烴結構完全不同 的極性物質，表面自由能由此大大提高，經測定可達3.8*4.0*10⁻⁶J/cm²。
附表為 混合液配製比例與潤濕張力數據。薄膜的潤濕張力大説明薄膜與油墨及 膠粘劑的親和性好。
BOPP薄膜电晕处理及效果研究
参考文献(2条)
1.刘嘉铭.王宗英 塑料薄膜电晕处理效果的影响因素[期刊论文]-塑料科技 1998(01)
2.尹燕平 双向拉伸塑料薄膜 1999
相似文献(10条)
1.期刊论文 赵爱利.李贵贤.赵振兴.Zhao Aili.Li Guixian.Zhao Zhenxing 双向拉伸聚丙烯专用料的生产及工艺
结果
薄膜背面进入空气［２］
调校压辊，保证薄膜紧 贴电晕处理辊
调整薄膜的松紧度，保证薄 膜紧贴电晕处理辊
润湿张力消解迁移性油性添加剂太多
调整配方
太快
存放环境温度高，湿度大
调节环境
万方数据
周先进等．ＢＯＰＰ薄膜电晕处理及效果研究
２７ ·
·
７
结语
ＢＯＰＰ薄膜电晕处理效果的关键和难点是如何 保证成品薄膜润湿张力的稳定性，润湿张力不受季 节、生产速度、薄膜厚度和配方调整的影响。因此保 持设备维护良好和配方相对稳定非常重要，同时根
当空气离子化时，可产生等离子体，其中包括有 电子、氧离子、光子和臭氧。等离子体可以渗透进薄 膜，破坏分子化学键，激发自由基，与臭氧离子起作 用生成氧化极化基。这些极化基与油墨和粘合剂亲 和性好。
光谱仪分析电晕处理后的聚丙烯分子结构结果 如下：（１）甲基正极离子谱线大大减少，ＣＨ。ＯＨ＋和 Ｈ。Ｏ＋的正极谱线相应增加；（２）负极氧化离子谱线 大大增加，如０一等及相应的羟基、甲酰基、羧基和 羰基的谱线。
３处理功率对电晕效果的影响
处理功率直接影响电晕效果，处理功率包括电 源电压和频率２个因素，其影响表现为：（１）电源电 压增高，处理功率随之增大，润湿张力增大；（２）电源 频率增高，处理功率随之增大，润湿张力增大。对于
收稿日期：２００４一０３—１９。 作者简介：周先进，助理工程师，主要从事双向拉伸聚丙烯配方 设计和工艺操作。
浅析薄膜电晕处理度的检测问题
浅析薄膜电晕处理度的检测问题吹塑PE膜下机时的电晕检测问题吹塑PE膜下机时有的采用38mN/m或39mN/m表面张力指数的电晕笔进行检测，这只能判断PE膜有无电晕处理，至于电晕处理度是否合格则无法判定。
考虑到电晕处理的时效性，吹塑PE下机时应用44mN/m表面张力指数进行检测。
PE薄膜电晕的衰减趋势如图1所示。
一般吹塑PE膜下机到我们进货检测都不过数天时间，用39mN/m表面张力液进行测试都是合格的。
从图1中可看出如果吹塑PE下机时的电晕处理度只有39mN/m，则放置数天后必然衰减到38mN/m以下，在复合牢度上就肯定存在问题。
那是否是电晕处理度越高越好呢？图2是薄膜表面张力与剥离强度的关系，可知薄膜的表面处理度超过48mN/m之后，剥离强度反而下降，据有关人士分析认为：“由于处理得太厉害后，聚烯烃表面层分子氧化、降解，使其本身强度下降所致。
虽然表面一层与胶黏剂粘得很牢，但当测验剥离强度时，被拉破、断裂的是聚烯烃表面层与内部之间的结合部位，并不是胶黏剂与聚烯烃之间的强度，被氧化或降解了的那一层材料本身的内聚力小、抗张强度低，所以表现出来的剥离力就小。
”在电晕处理方面，对于较薄的薄膜还存在一个电晕击穿的问题。
电晕处理过面之后，薄膜的起封温度升高，在正常的温度下不能热封合。
据涂布在线了解，未经电晕处理的聚乙烯的表面能为31mN/m，因而要求吹塑薄膜下机时热封面用34mN/m的表面张力液检测时，在2S内出现明显的收缩。
当然通过对薄膜起封温度的检测也是判断薄膜是否存在电晕击穿现象的有效方法。
电晕处理过面现象主要集中于厚度较薄的PE材料上，因为材料较薄走料不平整，电晕处理时薄膜与导辊间夹带空气，就会出现电晕处理过面的现象。
对于库存已较久的薄膜材料，在上机复合时应再次检测其表面电晕值是否合格或采用在线电晕处理，以避免薄膜表面张力衰退引起的复合强度不良现象。
电晕笔检测的准确性问题例如，干法复合时用38mN/m的电晕检测PE膜处理度是合格的，但是复合后仍然出现剥离强度不良的现象。
BOPP薄膜的电晕处理
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BOPP薄膜检测规程DOC格式(共4页)
BOPP薄膜检测(jiǎn cè)规程为了规范对我公司薄膜产品的尺寸偏差及物理机械性能的检测，以作为单项性能合格与否的判定，并为产品的监控和分析(fēnxī)提供准确依据，特制定本规程。
1、拉伸过程检验(jiǎnyàn)流程1.1取样(qǔyàng)方法半成品膜检测试样品从约8米的原始膜卷上去掉表层后，按国际规定的取样数量沿膜卷宽度方向割开取样，及外观及尺寸和物理性能测试，并标记电晕(diàn yūn)处理面。
1.2试验环境试样应在一般标准环境条件下（温度：23。
C±2。
C相对温度：50±10%）进行状态调试和检测。
1.3膜卷宽度测量将上述试样展开平置于检测平台上，用精确度为1mm，量程为10米的卷尺测量，并将卷尺置于料材上，使尺与料材纵向成直角，尺上的零刻度与材料左侧长边成一直线，确定材料右侧的精确度位置，并读数记录结果（精确到1mm）1.4表面张力检测1.4.1测试器具按国际GB/T14216-93第5条的规定，配制符合要求的系列试验混合液、脂棉、镊子。
1.4.2测试去掉样品的外层，并使被测试的表面不要接触任何其他物质，然后用端部缠有脱脂棉的镊子，涂敷试验混合液，顺一方向在试样上水平移动镊子涂敷，应使混合液立即扩散到试样上，沿试样宽度方向均匀涂敷，所涂液体的量应使之形成一薄膜而无积液存在。
1.4.3表面张力的判断根据涂敷混合液2S以上液膜层的状态，来判断表面张力。
如果液膜持续2S以上不破裂，用下一较高表面张力的混合液重新涂在一新的试样上，直到液膜在2S破裂；如果连续液膜保持不到2S，用较低表面张力的混合液，直到液膜能持续2S为止。
使试样表面润湿接近2S的混合液，用这种混合液至少测定3次，该混合液的润湿张力即为试样的表面张力。
1.5克重的测定1.5.1仪器电子天平和100mm*100mm的标准取样板1.5.2试样制备用00mm*100mm的取样板沿试样的宽度方向均匀截取10个样块。
薄膜电晕处理的应用要点及检测
薄膜电晕处理的应用要点及检测大多数塑料薄膜(如聚烃薄膜)属非极性聚合物，表面张力较低，一般在29-30mN/m，从事论上讲，若某物体的表面张力低于33mN/m，目前已知的油墨与粘合剂都无法在上面附着牢固，因此要对其表面进行电晕法处理。
其处理原理是在处理设备上施加高频、高压电，使其产生高频、高压放电，产生细小密集的紫蓝色火花。
空气电离子后产生的各种离子在强电场的作用下，加速并冲击处理装置内的塑料薄膜。
这些离子粒子能量一般在几电子伏特到，与塑料分子的化学键断裂而降解，增加表面粗糙度和表面积。
放电时还会产生大量的臭氧，臭氧是一种强氧化剂，能使塑料分子氧化，产生羰基与过氧化物等极性较强的基团，从而提高了其表面能。
电晕处理的优点如下：处理材料的范围广，可用于聚乙烯，聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯氟类塑料，以及各种相应的共聚物；处理时间短，速度快，可在生产线上进行处理；操作简单，易于控制；电晕处理只涉及塑料表面极浅的范围，一般只有纳米数量级，基本不影响塑料的机械性能：无废液排入，基本不污染环境。
电晕处理广泛用于薄膜印刷、涂布和复合前的表面处理，以及厚度小于0.6mm片材的表面处理。
薄膜的处理程度直接影响后加工的质量，必须严格加以控制。
若处理程度不够，薄膜的表面润湿性没有明显改善，会出现油墨的附着力差等问题。
反之，若处理程度过头，会出现薄膜表层老化，光泽变差，表面分子交联过多，热封性变差，薄膜易粘连(特别是在夏季高温天)，出现分切困难，使用时难以分开等毛病。
总之，在满足后加工要求前提下，应防止处理过度。
实际操作上常用临界表面张力测试法来进行检测。
不同的薄膜印刷、复合所需的临界张力。
处理效果会随时间延长呈指数规律消退，消退速度与存放环境湿度、原料牌号与薄膜厚度等因素有关。
存放环境温度越高，消退速度越快，并且越彻底。
例如在200C以下环境温度中存放，聚乙烯薄膜的临界表面弓长力在38-4ZmN/m，到360C以上，不管原薄膜处理程度有多深，一个月后，将将会退到38mN/m以下。
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B O P P薄膜的电晕处理
的测试及控制
YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】
BOPP薄膜的电晕处理的测试及控制
2005-6-13 16:59:52 中国包装网
摘要：主要对BOPP薄膜进行电晕处理的测试、控制及薄膜性能的影响等几个方面探讨。
重点讨论了影响电晕处理效果的因素，另外就薄膜的摩擦系数、收缩率和热封强度等方面的物理性能怀电晕处理的关系进行了探讨。
关键词：BOPP薄膜电晕处理测试控制薄膜性能
双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)是近年来发展十分迅速的包装薄膜。
在BOPP的生产过程中，由于经过了纵横两个方向的延伸，分子链得到较好的定向，因此薄膜具有良好的力学性能、优异的光学特性、较低的水汽透湿量；与其它薄膜相比较，更具备包装材料所要求的较好的综合性能。
因此，BOPP已广泛应用于各种包装领域。
BOPP在应用于食品、挂历、画册、胶粘带等制品时，往往需要进行印刷、涂层、粘合等操作。
由于聚丙烯材料本身的表面张力值相对偏低，仅为31达因，而在应用于上述几方面时，一般要求薄膜单面表面张力强度在38达因以上。
因此，在生产BOPP时往往需要对薄膜进行表面处理，提高其表面张力，改善聚合物的粘接性和润湿性，满足使用的要求。
常用的表面处理方式有两种：一为电晕处理，另一为火焰处理。
电晕处理的原理是将薄膜经过有高压存在的两电极间，高压使电极间的空气发生电离，使电极间产生电子流，在薄膜表面形成氧化极化基，使薄膜表面产生极性，便于印刷油墨吸附；火焰处理是用特指的喷灯，燃烧一定组成和配比的煤气和空气，形成温度高达2100℃一2800℃的氧化火焰，来达到在瞬间改变薄膜表面性能的目的，在实际处理过程中，火焰的温度、火焰与薄膜之间的距离和处理时间是影响处理效果的重要因素。
在实际应用上，由于电晕处理简便易行，处理效果好，因此，BOPP的设备生产厂家基本上都采用这一方式。
以下是对BOPP薄膜进行电晕处理的测试、控制以及对薄膜性能的影响等几方面进行探讨。
1 BOPP薄膜电晕处理强度的测定
通常用于BOPP薄膜表面张力的测试办法是涂液法，其原理是利用甲酰胺和乙二醇乙酯两种液体按不同比例进行混合，得到一系列不同达因值的测试液，如表1所示，操作时，将测试液涂拭在薄膜表面上，于2s液面破裂的测试液所对应的达因值即表示薄膜电晕处理强度。
2 影响BOPP薄膜电晕处理强度的因素
电晕处理器由电极、高电位器及硅橡胶辊组成。
当电压通过1—2mm的空气间隙时，就会产生连续放电，另外为了排除所产生的臭氧及降温，用抽风风机把电晕处理器附近的空气往外排走以及在硅橡胶辊内部利用水冷散热。
影响电晕处理效果的因素主要有以下几种：2．1 电极类型
电晕处理的效果与电极的设计有较大关系。
设备上采用单电极或双电极方式在处理效果上有一定的差别，双电极比较于单电极有几方面优点：(1)能产生更高处理值，耗能更低；(2)能减少储存时，表面张力的下降；(3)减少薄膜在电晕处理过程中的受热；(4)减少表面感应的静电。
2．2 薄膜温度
BOPP是挤出厚片经激冷后，再经纵、横二个方向拉伸后所制得的薄膜；在进入牵引单元后，通过冷却、切边、测厚、预热等工序，然后再进行电晕处理。
这时薄膜的温度对电晕处理的效果有直接的影响，而薄膜温度则主要由预热辊的设定温度进行控制，表2为采用单电极生产20m印刷膜，在其它工艺条件不变的情况下，预热辊的设定温度与电晕处理的达因值的对应关系。
由上表可以看出，随着薄膜温度的升高，薄膜的表面处理达因值也同时升高。
通过预热辊的设定温度来调整薄膜的表面处理达因值，是在工艺控制中经常采用的有效方法之一。
2．3 生产线速度
生产线速度是影响电晕处理效果的另一个重要因素。
BOPP薄膜是在极短的时间内通过高压电极间隙，而使表面达因值得以提高，在高压电极间隙内停留时间的长短，会影响薄膜的电晕处理效果。
以28llm粘胶带基膜的生产为例，随着线速度的不同，要达到相同的处理效果，电极电压的调整如表3所示。
由此可见，电晕处理的电极电压要随着生产线速度的变化作出相应的调整，随着生产线速度的增大而增大。
2．4 电极排风量
在电晕处理过程中，随着空气离子化，会产生等离子体，其中包含有电子、氧离子、臭氧等。
等离子体会渗透薄膜，破坏其化学键，激发自由游离基，与氧离子起作用成氧化极化基，这些基团会对薄膜的表面润湿特性产生影响。
从另一方面来说，等离子体在薄膜表面的浓度会直接影响电晕处理的效果。
一般而言，电极排风阀门的开启度越大，薄膜的表面处理达因值会越小；反之，电极排风阀门的开启度越小，薄膜的表面处理达因值会越大；
2．5 表面材料
BOPP的生产会涉及到不同的材料及添加母料。
从用途上区分，BOPP可分作热封型和非热封型两大类，在表层的基本材料中分别是共聚物及均聚物，由于两者材料本身的差异，在经受同样的电晕处理后，两者表面张力有一定的差异，一般来说，对于共聚物，如目前国内外常用的SOLVAYKS413、MONTELPLZ679、BASEALEP5C37等，离子体渗透进薄膜的表面效能比均聚物更大，所以热封型薄膜会更加容易达到更高的处理强度。
此外，在热封型薄膜的配方设计上，通常为了适应包装机器的要求，需要使用爽滑剂来改善薄膜的摩擦性能。
在选择爽滑剂时要尽可能避免使用硅酮类爽滑剂，这是由于硅酮的表面张力比较低，在常温下约为12达因，与PP的31达因有较大的差距，使用硅酮类爽滑剂会大幅降低BOPP的表面张力值。
抗静电剂对BOPP薄膜电晕处理效果也会有一定的影响。
在BOPP薄膜的生产中，抗静电剂大多数添加在芯层，由于抗静电剂具有迁移性，渗透出表面的抗静电剂会影响薄膜的表面电晕处理特性，处理强度值会有一定程度的降低。
2．6 表面材料
BOPP薄膜在生产后还会发生结构状态的变化，在几天内，聚合物会由无定形变化成晶体形，从而影响电晕处理的效果。
处理强度会随着时间的推移先是逐步下降，最后渐渐保持稳定。
电晕处理的消减幅度与贮存温度有关，温度越高，消减幅度越快。
3 电晕处理对薄膜物理特性的影响
电晕处理除了可以改变薄膜的表面达因值外，还会对薄膜的其他物理性能产生影响，主要包括以下几方面：
3．1 摩擦系数
由于电晕处理的原理是薄膜经过有两高压电极产生电子流，使薄膜表面产生极性，而薄膜处理面与非薄膜处理面相比，位于薄膜芯层的添加剂(包括抗静电剂及爽滑剂)更加容易通过薄膜处理面渗出。
以ABA类型薄膜即内、外两面配方结构相同的薄膜为例，未经电晕处理的薄膜内、外两面的摩擦系数是一致的，但是在经过电晕处理后，薄膜处理面的摩擦系数值比非处理面的摩擦系数值低。
表4是经单面电晕处理的22μmABA类型普通小包烟膜在生产后，处理面与非处理面拘静、动摩擦系数的跟踪测试比较。
从表4可看出，从生产到14天，薄膜芯层的添加剂处于高速的迁移期，处理面与非处理面的静、动摩擦系数都呈快速下降趋势，14天后数值趋于稳定。
由整体上比较，处理面的摩擦系数较非处理面的摩擦系数低。
3．2 收缩率
由于电晕处理的过程中会产生一定的热量，因此薄膜的收缩率会有一定程度的下降。
3．3 热封强度
在生产BOPP热封型薄膜时，表层使用的材料为乙烯一丙烯共聚物。
如在前面所提及到的，在实际生产上如需达到同样的处理强度，共聚物仅需要比较低的处理电压值。
但需要注意的是，过高的电晕处理值会引发共聚物间的交联作用，导致热封型薄膜失去热封效能。
因此在实际生产热封型薄膜中，尤其是调节较高电晕处理值时，热封强度是一项必备的检测措施。
4 结论
(1)电晕处理应用于BOPP薄膜生产时，测试时基本采用涂液法。
(2)影响电晕处理效果的主要因素包括电极类型、薄膜温度、生产线速度、电极排风量、表面材料和表面材料等几个方面。
(3)电晕处理会影响薄膜的摩擦系数、收缩率和热封强度等方面的物理性能。