时效处理对BOPP烟膜性能的影响

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【摘 要】本文主要研究了时效处理对bopp烟膜的光学性能、力学性能、热封性能、爽滑性能及热收缩性能的影响，并讨论了随时效处理时间的增加烟膜的各项性能的变化情况以及对烟膜后续上机使用造成的影响。经试验及测试，从中总结出一定规律。因烟膜配方特殊性，从下线起到一周时间内各项性能处于较大的变化期，两周后变化逐渐减小，一月内达到一个相对稳定值。其中，力学性能、爽滑性能得到强化，光学性能、热封性能、热收缩性能受到弱化。

【关键词】BOPP烟膜 力学性能 光学性能 热封性能 爽滑性能 热收缩性能

中图分类号：TS802.9

引言

BOPP薄膜是1958年由意大利蒙特卡蒂公司发明的，并于1962 年实现工业化，随后在全球得到迅速发展。BOPP薄膜具有质轻、无毒、无臭、防潮、机械强度高、尺寸稳定、印刷性能好、透明性好、价格合理、污染低等优点，被誉为“包装皇后”。而且BOPP薄膜的出现减少了纸质包装物的使用，加强了对森林资源的保护，BOPP薄膜的诞生迅速带动包装材料产业的变革，并开始广泛应用于食品、药品、日用品、香烟等的包装[1-2]。

BOPP薄膜在卷烟行业最主要是用于小盒烟包及条盒烟包的外包装，另外也有少量用于拉线和商标纸的覆膜方面。应用在小盒及条盒包装上的双向拉伸聚丙烯薄膜简称为BOPP烟膜。BOPP烟膜是一个较大的市场，随着卷烟速度和质量的不断提高，对BOPP烟膜提出了更高的技术要求。本文通过研究时效处理对BOPP烟膜性能的影响，总结出了一定的规律，对BOPP烟膜的生产、客户的使用都具有较高的指导意义。

1 时效处理对烟膜光学性能的影响

表征BOPP烟膜的光学性能的指标主要有光泽度和雾度。光泽度反映的是薄膜表面的平整程度和对光线的反射特性；雾度主要是指薄膜的不清晰或浑浊程度，是由于薄膜表面和内部对光的散射而产生的。

烟膜的光学性能随着时效处理时间的延长有弱化的趋势，一方面由于芯层添加剂向表面迁移，形成集聚层，改变了薄膜的表面形态，薄膜对光的反射和折射特性发生变化；另一方面薄膜在存储过程中的再结晶导致晶型和晶体大小的变化也可能对薄膜的光学性能产生一定影响[3-5]。

通过检测时效处理时间分别为0天、2天、4天、8天、15天、20天、30天时的光泽度及雾度指标，得到如图1所示结果。随着烟膜时效处理时间的增长，烟膜的光泽度逐渐减小，雾度逐渐增大。在30天的研究期限内光泽度下降了约3%，雾度上升了0.3%左右。为了生产出高光泽度、低雾度的烟膜产品，应该从烟膜配方及生产工艺条件优化两方面着手。

2 时效处理对力学性能的影响

力学指标随着时效处理发生变化主要原因是PP分子从熔融的无定型态，进行了纵向、横向的分子拉伸，形成取向，加强了纵横向的强度、模量。同时期因高温拉伸而伴随着分子解取向，后经快退冷却定型，造成薄膜下线时内部分子链处于一个不稳定状态，而时效处理过程是一个取向晶体逐渐完善、晶体结构发生变化的过程，所以力学性能随之变化。

BOPP薄膜在时效处理过程中，PP高分子链的取向态晶体结构逐渐完善并稳定，在5天-7天的时间内，弹性模量急剧增大，一般在一个月后增加到最大值并趋于平稳。薄膜的弹性模量越大，则包装外观挺括，有力感。在日常生产中曾有过这样的尝试，刚下线的BOPP烟膜因烟厂急需而未经时效处理便上机使用，卷烟过程中出现折皱、坏包现象，将问题产品进行检查，发现其余指标均正常，但力学性能指标特别是弹性模量与正常膜相差过大，正常情况下纵向弹性模量一般在2600MPa，而未经时效处理的烟膜只有1300MPa，是正常情况的50%。弹性模量与烟膜的挺度成正比，弹性模量低势必造成烟膜的挺度低，低挺度造成烟膜偏软，不易折叠，出现皱折、坏包现象。

3 时效处理对热封性能的影响

时效处理对热封性能的影响主要是由于添加剂迁移至表面影响了热封性能，根据配方体系的不同，时效处理对热封温度大约有2℃-3℃的影响。

4 时效处理对爽滑性能的影响

时效处理对爽滑性能的影响主要通过两个方面，一是爽滑助剂的迁移，另一个是结晶引起材料耐高温的变化。爽滑助剂多为极性基团，随着时效处理会有向表面迁移的趋向，随时效处理时间的增加，表面爽滑剂形成一定积累，加强了表面爽滑性，而结晶使烟膜硬度增加，耐温性提高。由于烟包机通道有一定的热度，而烟膜耐温性的提高刚好弱化了烟机通道对爽滑剂的破坏。

反映烟膜爽滑性能的技术指标是摩擦系数。烟膜的摩擦系数直接影响着烟膜在卷烟厂的上机使用性能。特别是高速包装时要控制BOPP烟膜爽滑面比较低的摩擦系数。随着停放时间增加，摩擦系数有减小的趋势。这是因为薄膜表层和芯层的爽滑剂和抗静电剂向薄膜表面迁移，形成了层的缘故。

5 时效处理热收缩性能的影响

烟膜热收缩率通常是在120℃的烘箱内放置5min，测试薄膜尺寸的变化。根据不同的包装用途，将热收缩率分为三档，普通收缩（3±2）%，微收缩（6±2）%，高收缩（9±2）%。因为薄膜在生产过程中是被纵横向强制取向，高分子链沿外力方向发生取向和结晶，但在一定温度下，随时效高分子链总有一种回到无定型状态的趋势，这个过程中分子链发生了不同程度的解取向，在解取向的过程中热收缩率是减小的过程。薄膜的解取向是一个熵增过程，是自发进行的，因此热收缩率总体趋势是下降的。

曾经发生过一个质量事故，在烟包下线时，烟包包装正常，而放置一段时间后，发现烟包被外面所包的膜收的变形，这就是烟膜的后收缩引起的。如果了解了时效处理过程中热收缩率的变化规律，这个问题就不难理解了。解决这个问题有两种办法：一是将下线的热收缩率减小，也就是减小初始的收缩率基数，另一个是将膜下线后增加时效处理时间。经检测烟膜的热收缩率一般在2个周内有所减小，一个月内趋于稳定。经过统计，高收缩烟膜一般会有0.5%～1.0%的减小，微收膜0.4%～0.8%的减小、普通膜0.2%～0.6%的减小。

结语

本文研究了时效处理对烟膜各项性能的影响，总结出力学性能、爽滑性能在时效处理过程中得到强化，而热封性能、光学性能、热收缩率在时效处理过程中受到弱化。各项性能在下线一周内波动较大，两周内逐渐稳定，一个月达到较高稳定的状态。所以，烟膜下线后至少要放置两周后才能投入使用，一个月后使用为最佳使用时间（以半成品状态存放，使用前再分切成需要规格的成品）。

参考文献

[1]曹福林，梁现海.薄膜市场现状及发展趋势[J].塑料科技， 2007，35（5）：98-101.

[2]王丽新，刘志芳.我国薄膜生产现状及其专用料应用情况[J].当代石油化工，2006，14（1）：32-35.

[3]尹燕平.双向拉伸塑料薄膜[M].北京：化学工业出版社，1999.

[4]禹忠军，张玉澎，许振虎.高透明聚丙烯的研究开发[J].塑料包装，2001，11（2）：29-34.

[5]洪伟，李青山.双向拉伸聚丙烯薄膜的生产工艺研究[J].工程塑料应用，2006，34（6）：32-35.