一、问题提出
图1 单质防静电聚乙烯薄膜袋
上世纪90年代末，我国包装界开发了单质防静电聚乙烯薄膜袋(图1)，因其属极性材料，且双表面电阻值低(ρs在105Ω~109Ω范围内)，难以进行电晕处理，表面能低，不能涂覆粘结剂，因而无法与其它塑料基材复合成层状包装材料。单质薄膜的机械物理性能如水蒸汽渗透率、拉伸强度、断裂力、耐戳穿等性能不能满足精密机械电子产品对包装材料的使用要求，只可用于对静电敏感的化工产品等粉剂产品的内衬包装。有的采用挤出复合即流延复合工艺制作层状包装材料，但缺点是流延成膜性差，与其它基材复合后剥离强度低，制袋后封口强度不能满足使用要求。
包装界急需开发一种表面能高、能够与其它基材可靠复合的防静电聚乙烯薄膜。
二、工艺变革
我们知道，塑料材料要获得一定的导电性能，需将导电性物质如导电炭黑以一定比例与热塑性树脂混合，并添加偶联剂、增塑剂、滑爽剂、稳定剂、抗氧剂等多种添加剂，经混炼、塑化、造粒，制得MFR(熔体流动速率)较高、塑化良好的半导电粒子。经充分论证及试验验证，采用最新的3层(ABC)共挤吹塑工艺，将半导电粒子和低密度聚乙烯树脂按一定比例加入A层(热封层，直接接触内包装品)，并对C面进行高压电晕处理，制得高表面能防静电聚乙烯薄膜(C面表面润湿张力≥38dyn/cm，A面表面电阻率在105Ω~109Ω)。
该项工艺变革主要关注以下三点：
一是将半导电粒子和聚乙烯(LDPE、LLDPE)树脂混合均匀，加到三层(ABC)共挤吹膜机的A层料斗。要摸索加入半导电粒子的临界量，若加入量高于临界量，则在进行电晕处理时极易产生薄膜被电火花击穿现象，且增加产品成本;若加入量远低于临界量，则薄膜的电阻率高于1012Ω，近似绝缘，不具备防静电功能。临界量根据混炼时导电炭黑的加入量和A层挤出机的挤出速度确定。三层(ABC)共挤吹膜机的B、C层加入聚乙烯(LDPE、LLDPE)混合树脂。
二是根据设备实际情况，适当控制A层(热封层)挤出量。A层挤出量太大，则内层薄膜的厚度增加，整体薄膜的导电性能增强，在进行电晕处理时极易产生薄膜被电火花击穿现象，增加产品成本，且封口强度变差;若A层挤出量太小，则内层薄膜的厚度降低。根据导电碳黑的导电机理，导电网络的形成是三维的，导电性能与薄膜的厚度有关系。内层薄膜的厚度太低，无法形成导电网络，无防静电效果。
三是要对薄膜的C层进行电晕处理。电晕处理效果与输入高压、薄膜厚度、电极间的距离有关系。因A 层的表面电阻率低，薄膜的体积电阻率低，介电常数低，耐电压强度低，则电晕处理时易出现电火花击穿现象，因而应适当调小电极间的距离及电晕处理电压。但若电晕处理电压太低，薄膜的表面润湿张力低，无法与其它基材可靠复合，或者复合后材料的剥离强度和热合强度达不到要求，从而降低材料的机械物理性能。
三、产品性能
对制作的高表面能防静电聚乙烯薄膜(见图2)作主要性能测试，测试结果见表1：
图2 高表面能防静电聚乙烯薄膜卷材
表1 高表面能防静电聚乙烯薄膜主要性能表
从上表得出结论，该产品具有防静电性能，其技术指标满足GB/T4456—2008《包装用聚乙烯吹塑薄膜》的要求，由于其C层表面能高，可涂覆粘结剂，与其它塑料基材可复合成层状包装材料(见图3)。该材料的水蒸汽渗透率、拉伸强度、断裂力、耐戳穿等机械物理性能优异，可满足精密机械电子、军工产品等对包装材料的特殊要求。
图3 经干式复合成层状包装卷材
四、工程应用
采用三层共挤(ABC)吹膜技术制造的高表面能防静电聚乙烯薄膜，由于其A面的表面电阻率低(ρs在105Ω~109Ω)，具有防静电积累功能，C面的表面能较高(表面润湿张力≥38dyn/cm)，可涂覆粘合剂，与聚酯(PET)、尼龙(PA)、金属箔、高强度纤维布、不织布中的若干种材料经干式复合后，可制得防静电软塑层状包装材料，制袋成型，对内包装品起到防潮、防霉、防盐雾、防腐蚀、防锈蚀、防静电积累、防电磁辐射等多种防护作用。
该工艺解决了塑料薄膜低表面电阻率和高表面能难以同时实现、防静电薄膜无法与其它基材粘结复合的技术问题，也解决了原流延工艺难以成膜、粘结强度低、高温易炭化、制袋后封口强度低的质量问题，堪称是工艺“小变革”解决了质量“大问题”。
