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薄膜电晕处理度的检测问题探讨
时间:2013-05-08   来源: 包装前沿   阅读:4142次

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    一、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。

    
    图1  电晕处理后放置
    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  聚烯烃表面张力与剥离强度的关系
    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:“这是因为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。电晕处理后,薄膜的起封温度升高,在正常的温度下不能热封合。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内出现明显地收缩。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。
    二、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。其复合下机的复合膜放入熟化室半小时后,涂布胶层与PE薄膜的界面粘合不良,撕剥时呈现胶层与PE膜界面破坏,说明胶层对PE膜的润湿不良,PE膜的表面张力不合格。而正常的复合膜,放入熟化室数分钟后做剥离测试,即出现胶层的内聚破坏,剥开时PE膜上粘有胶水层,说明胶水对PE膜表面润湿良好。
    以上现象说明,用电晕笔检测薄膜的表面张力存在一个准确性的问题。首先,是电晕笔达因指数的正确性。例如,有时同一张薄膜用38mN/m的电晕笔检测出现收缩现象,而用40mN/m电晕笔检测时反而不出现收缩现象。再如,有的38mN/m的笔在OPP膜的未处理面上也能良好润湿的情况。
    其次,是电晕笔使用的时效性。高盟赵工认为:“如果在开放的环境下,乙二醇****的挥发性大于甲酰胺。也就是说,如果长期、反复使用同一支达因笔,由于乙二醇****的挥发性大于甲酰胺,所以,达因笔的达因值会逐渐上升。另外,由于甲酰胺有吸湿性,水分的混入及甲酸的生成也会导致达因笔实际数值的上升。”另外,多次重复使用时,薄膜表面的助剂对电晕笔也会形成污染,导致测试值不准确。
    使用电晕笔检测薄膜的表面张力在工人操作上比较方便,但是要注意其示值的准确性,我们可以通过和表面张力液进行对比检测来判断其表面张力指数的正确与否。如果用于PE薄膜电晕面的检测,建议选用40mN/m电晕笔来区分电晕处理度的好坏,对于较差电晕处理度的薄膜可通过复合试样的剥离强度检测来判断胶水对材料的实际润湿性的好坏。
    三、表面张力测定液检测薄膜表面张力的问题
    如果用棉签来分散混合溶液,液体应迅速涂膜每片至少6cm2,混合溶液的用量应使之成为一液体薄膜而无积液存在。观察混合液体所形成的液膜从连续状态分散至小液滴的时间,如果液体薄膜持续的时间接近2S,即该混合液的表面张力作为试样的表面张力。每次使用新的棉签。
    实际操作中的问题:
    1、混合液的涂布量明显影响液膜的收缩速度,“无积液存在”只是一个定性的描述。标准中规定手动涂覆工具是一个可涂覆12μm液膜的线锭,或者是可以提供相同测试结果的棉签。可以理解为涂布液膜的厚度应为12μm,涂布厚度是实际操作中影响判定的主要因素。
    2、判断液膜收缩的时间为2S,而2S的时间太短不方便判断,有时液膜2S没有收缩成小液滴,但是放置稍长的时间后(如5S后)收缩成小液滴。
    因而当涂敷液在2S时收缩速度仍较快时,可参考如下检测方法:用棉球醮取测定液,在试验面上涂敷1cm宽10cm长的液膜,如果5秒钟内液膜不收缩,则判断该薄膜达到你要测定的表面张力值,如液膜收缩很少,但仍有0.8cm宽的液膜,则判断为接近你要测定的表面张力值,如液膜完全破裂,收缩成颗粒状或条状小于0.5cm宽度,则判断为该薄膜未达到你要测定的表面张力值,如图3所示。

    
    图3 液膜的收缩图示
    3、表面张力混合液的有效期问题。试验混合液应贮存在棕色玻璃滴瓶中,如果保存得当,混合溶液随时间的变化很小。如果经常使用,混合溶液需要在3个月后重新配制。如果是生产车间工人使用,则应半个月更换一次。
    四、各种薄膜的表面张力指标问题
    例如,生产中有的用42mN/m的电晕笔检测PET、BOPA薄膜的表面张力,实际上不能有效区分电晕面的内外,更不能判定电晕处理度是否合格。各种薄膜的表面张力指标如表1,检测不同的薄膜需选用相对应的表面张力指标。
    表1 薄膜的表面张力

     
    五、表面张力检测与实际应用不一致的情况
    我们通常检测薄膜的表面张力来衡量薄膜的复合性能。其实薄膜表层10A范围内的物质会影响表面张力,而影响薄膜粘合性能的厚度为表层的100A,有较大差异。由于薄膜添加剂析出的影响,有时材料具有很高的表面张力,但其复合强度却很低。由于薄膜添加剂析出的影响,较厚的聚乙烯薄膜,一般需要有较高的表面处理度方可得到较佳的复合强度。同是表面张力36mN/m的PE,一个是刚出来的,另一个是从40mN/m降下来的,其复合强度也不一样,一般刚出来的复合强度要低一些。

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